Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất giấy công ty cổ phần giấy An Bình Bình Dương (hệ thống sản xuất mới) công suất 180m3 h

Những vấn đề chính mà đề tài đã nêu ra được: - Thành phần, tính chất của nước thải - Các công nghệ xử lý nước thải công nghiệp nói chung và ngành giấy nói riêng - Đưa ra công nghệ xử lý

MỤC LỤC

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1

1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 2

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VÀI NÉT VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY ĐẶC TÍNH CỦA NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY ĐỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY 3

2.1 VÀI NÉT VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY 3

2.2 TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY 5

2.2.2 Khí thải 6

2.2.3 Nước thải 7

2.3 ĐẶC TÍNH CỦA NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY 7

2.4 CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU NƯỚC THẢI CHO NGÀNH CÔNG

NGHIỆP GIẤY 9

2.4.1 Aùp dụng biện pháp sản xuất sạch hơn 9

2.4.2 Các biện pháp khác 10

2.5 VẤN ĐỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY

VIỆT NAM 11

CHƯƠNG 3: TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, HIỆN TRẠNG VÀ NGUỒN GỐC Ô NHIỄM CỦA CÔNG TY SẢN XUẤT GIẤY AN BÌNH 14

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY SẢN XUẤT GIẤY AN BÌNH 14

3.2 NHU CẦU NGUYÊN LIỆU, SẢN PHẨM, THỊ TRƯỜNG 15

3.3 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY CỦA CÔNG TY 16

3.3.1 Dây chuyền công nghệ 16

3.3.1.2 Dây chuyền công nghệ sản xuất giấy bao bì của công ty 18

3.4 THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC THẢI 19

CHƯƠNG 4: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ÁP DỤNG CHO

NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY HIỆN NAY 20

4.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 20

4.1.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý 20

4.1.1.1 Song chắn rác 20

4.1.1.2 Lưới lọc 21

4.1.1.3 Các loại bể lắng 21

4.1.1.4 Bể điều hòa 23

4.1.1.5 Tách dầu mỡ 24

4.1.1.6 Lọc cơ học 24

4.1.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý 25

4.1.2.1 Đông tụ và keo tụ 25

4.1.2.2 Tuyển nổi 26

4.1.2.3 Hấp phụ 33

4.1.2.4 Trao đổi ion 34

4.1.2.5 Các quá trình tách bằng màng 34

4.1.2.6 Các phương pháp điện hóa 34

4.1.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học 34

4.1.3.1 Phương pháp trung hòa 35

4.1.3.2 Phương pháp oxy hóa và khử 35

4.1.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 35

4.1.4.1 Công trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên 36

4.1.4.2 Công trình xử lý nhân tạo 37

4.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP GIẤY HIỆN NAY 41

4.2.1 Phương pháp lắng 41

4.2.2 Phương pháp đông keo tụ hóa học 41

4.2.3 Phương pháp sinh học 41

4.3 MỘT SỐ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY ĐƯỢC ÁP DỤNG HIỆN NAY 42

CHƯƠNG 5: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO CÔNG TY GIẤY AN BÌNH 46

5.1 CÁC THÔNG SỐ ĐỀ XUẤT TRONG PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA CÔNG TY 46

5.2 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ 47

5.3 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 48

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 49

6.1 BỂ THU GOM 49

6.2 SÀN NGHIÊNG THU HỒI BỘT GIẤY 50

6.3 BỂ ĐIỀU HOÀ 53

6.4 HỆ THỐNG TUYỂN NỔI 59

6.5 BỂ AEROTANK 67

6.6 BỂ LẮNG 73

6.7 BỂ NÉN BÙN 80

6.8 MÁY ÉP BÙN 83

CHƯƠNG 7: DỰ TOÁN KINH PHÍ 85

7.1 PHẦN HỆ THỐNG 85

7.1.1 Phần xây dựng 85

7.1.2 Phần thiết bị công nghệ 86

7.2 CHI PHÍ VẬN HÀNH VÀ QUẢN LÝ HỆ THỐNG 87

7.2.1 Chi phí điện năng 87

7.2.2 Chi phí nhân công 87

7.2.3 Chi phí hóa chất 88

7.3 GIÁ THÀNH XỬ LÝ MỘT MÉT KHỐI NƯỚC THẢI 88

CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 89

8.1 KẾT LUẬN 89

8.2 KIẾN NGHỊ 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO I PHỤ LỤC

PHỤ LỤC 1: TCVN 5945 - 2005: Chất lượng nước – Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp – tiêu chuẩn thải II PHỤ LỤC 2: MỘT SỐ HÌNH ẢNH LIÊN QUAN V

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BOD Biological Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hoá

COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hoá học

MLSS Mixed Liquor Suspended Solids Hỗn dịch chất rắn lơ lửngMLVSS Mixed Liquor Volatile Suspended Solids Hỗn dịch chất rắn lơ lửng dễ

bay hơi

KCX Export Processing zone Khu chế xuất

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Chất thải rắn sinh ra từ chế biến giấy loại 5

Bảng 2 Nguồn gốc của một số chất thải dạng khí và bụi 6

Bảng 3 Tải lượng ô nhiễm trong dòng nước thải của công đoạn tẩy 8

Bảng 4 Đặc tính nước tuần hoàn của các nhà máy giấy 8

Bảng 5 Tải lượng nước thải và COD của một số loại giấy 9

Bảng 6 Các thông số đầu vào và tiêu chuẩn đầu ra của nước thải 46

Bảng7 Hệ số không điều hòa (4) 49

Bảng 8 Kích thước xây dựng bể thu gom 50

Bảng 9 Kích thước xây dựng sàn nghiêng 51

Bảng 10 Các thông số cho thiết bị khuyếch tán khí 55

Bảng 11 Đường kính theo vận tốc khí trong ống 56

Bảng 12 Thông số thiết kế cho bể tuyển nổi khí hòa tan 59

Bảng 13 Độ hòa tan của không khí theo nhiệt độ (10) 60

Bảng 14 Các thông số tính toán bể Aerotank 67

Bảng 15 Thông số thiết kế bể Aerotank 73

Bảng 16 Thông số tính toán thiết kế bể lắng 75

Bảng 17 Thông số xây dựng bể nén bùn 83

Bảng 18 Chi phí xây dựng cho từng hạng mục công trình 85

Bảng 19 Chi phí mua thiết bị cho từng hạng mục công trình 86

Bảng 20 Chi phí năng lượng vận hành hệ thống 87 Bảng 21: Nước thải công nghiệp – Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các

chất gây ô nhiễm, TCVN 5945 – 2005 III

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 Kết quả phân hạng của ngành sản xuất giấy Thành phố Đà Nẵng 12

Hình 2 Hệ thống tuyển nổi bằng không khí hòa tan 33

Hình 3 Sơ đồ các phương án xử lý bùn 40

Hình 4 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải sản xuất giấy của công ty Roemond Hà Lan 42

Hình 5 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải công nghiệp giấy Eerbecb 43

Hình 6 Dây chuyền xử lý nước thải tại nhà máy giấy Xuân Đức 45

Hình 7 Sơ đồ hoạt động của Aerotank 69 Hình 8 Các hình ảnh về hệ thống tuyển nổi hiện có của công ty giấy An Bình .V Hình 9 Các hình ảnh về sàn nghiêng thu hồi bột giấy hiện có của công ty giấy

An Bình VI

CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ:

Để đáp ứng nhu cầu sử dụng giấy ngày càng tăng, các nhà máy, xí nghiệp sảnxuất giấy đã xuất hiện nhiều trong những năm gần đây nhất là ở các tỉnh và thànhphố lớn Với thiết bị công nghệ sản xuất hiện đại đã đem laị hiệu quả kinh tế chochủ đầu tư, song cũng như các nghành công nghiệp khác bên cạnh lợi nhuận đem lạitrước mắt thì vấn đề ô nhiễm môi trường từ ngành công nghiệp này đang làm đauđầu các nhà đầu tư cũng như toàn xã hội Trong các dòng thải thì nước thải từ ngànhcông nghiệp này gây ra nhiều vấn đề ô nhiễm đáng quan tâm Nước thải của các nhàmáy sản xuất giấy thường có độ pH trung bình 9-11, hàm lượng BOD5 , COD, SS caogấp nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép Đặc biệt nước có chứa cả kim loại nặng,lignin (dịch đen), phẩm màu, xút, các chất đa vòng thơm clo hóa là những hợp chấtcó độc tính sinh thái cao và có nguy cơ gây ung thư, rất khó phân hủy trong môitrường Để giải quyết ô nhiễm, các nhà máy, xí nghiệp cần phải có hệ thống xử lýnước thải trước khi thải ra môi trường Đối với các nhà máy đã có sẵn hệ thống xử lýthì cần phải nâng cấp nhằm đem lại hiệu quả hơn Cũng như các nhà máy sản xuấtgiấy khác, nhà máy sản xuất giấy An Bình cần phải có hệ thống xử lý nước thải chohệ thống sản xuất mới (công suất 180 m3/h) nhằm giải quyết vấn đề ô nhiễm nướchiện nay góp phần cải thiện môi trường

1.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.

- Tổng quan về ngành công nghiệp giấy, tổng quan về công ty giấy An Bình

- Dây chuyền công nghệ sản xuất giấy

- Nhu cầu nhiên, nguyên liệu trong sản xuất giấy

- Tác động của ngành công nghiệp giấy đến môi trường

- Biện pháp giảm nước thải

- Phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm đầu vào của nước thải

- Đề xuất phương án xử lý nước thải

- Tính toán, thiết hế hệ thống xử lý nước thải

- Khai toán kinh phí thực hiện

1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI.

Thời gian thực hiện: 01/10/2007 đến 25/10/2007

Với thời gian đó đề tài chỉ xoay quanh những vấn dề chính tuy nhiên không thể tránhkhỏi những thiếu sót Những vấn đề chính mà đề tài đã nêu ra được:

- Thành phần, tính chất của nước thải

- Các công nghệ xử lý nước thải công nghiệp nói chung và ngành giấy nói riêng

- Đưa ra công nghệ xử lý thích hợp với thành phần, tính chất của nước thải cũngnhư về mặt địa hình và chi phí xây dựng

- Tính toán các công trình đơn vị

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

- Phương pháp thực tế: Điều ta khảo sát tại nhà máy để tìm hiểu công nghệ sảnxuất giấy, nguyên liệu dùng trong sản xuất giấy và lấy mẫu để phân tích hóa lý, visinh

- Phương pháp phân tích hóa lý, vi sinh để tìm thông số đầu vào của các chất ônhiễm

- Phương pháp kế thừa: tham khảo và thu thập các tài liệu có liên quan đến đề tài

- Phương pháp trao đổi ý kiến: trong quá trình thực hiện đề tài đã tham khảo ý kiếncủa giáo viên hướng dẫn về vấn đề có liên quan

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VÀI NÉT VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY ĐẶC TÍNH CỦA NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY ĐỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY.2.1 VÀI NÉT VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY.

Công nghiệp giấy Việt Nam (CNGVN) có một vị trí quan trọng trong nền kinh

tế quốc dân mặc dù quy mô của nó còn nhỏ bé so với khu vực và thế giới Theothống kê năm 1995, sản xuất CNGVN đạt 572 tỷ VNĐ, chiếm 2,34% tổng giá trịcông nghiệp cả nước và đứng hàng thứ 10 trong nghành công nghiệp CNGVN baogồm 1048 cơ sở sản xuất trong đó có 42 cơ sở quốc doanh (của trung ương và địaphương), 39 cơ sở thuộc kinh tế tập thể, 38 xí nghiệp tư nhân và phần còn lại (hơn

1269 cơ sở) là các hộ lao động thủ công cá thể Tổng công suất sản xuất bột giấy vàgiấy của CNGVN tương ứng là 200.000 tấn/năm và 400.000 tấn/năm Toàn nghànhchỉ có 3 cơ sở quy mô lớn với công suất 20,000 tấn giấy/năm: Công ty giấy Bãi Bằng(55.000 tấn/năm), Công ty giấy Tân Mai ( 48.000 tấn/năm) và Công ty giấy ĐồngNai (20.000 tấn/năm), 33 đơn vị quy mô trung bình (> 1.000 tấn/năm) và còn lại làcác cơ sở sản xuất quy mô nhỏ (< 1.000 tấn/năm)

Theo kế hoạch, đến năm 2010 CNGVN sẽ có sản lượng 1.050.000 tấn giấy cácloại, đáp ứng 85-90% nhu cầu sử dụng giấy của xã hội Chính vì thế phải có địnhhướng phát triển, đưa ra các giải pháp trong vấn đề đầu tư, nguyên liệu, vấn đề môitrường và các chính sách

- Giải pháp đầu tư:

Căn cứ quyết định số 160/1998/QĐ-TTg ngày 04/09/1998, việc thực hiện đầu tưtheo 3 giai đoạn của dự án nhằm khai thác và phát triển các nguồn lực sản xuấtm,

đảm bảo 85-90% nhu cầu tiêu dùng trong nước, từng bước tham gia hội nhập khuvực Đổi mới thiết bị, hiện đại hóa công nghiệp, đầu tư chiều sâu và mở rộng hàihòa với đầu tư xây dựng mới

Hiệu quả đầu tư phụ thuộc nhiều yếu tố, việc đầu tư chiều sâu, mở rộng tại chỗhoặc đầu tư mới đều có tính ưu việt của từng dự án Cả 2 hướng đầu tư này đều đượcáp dụng trong quá trình đầu tư của ngành giấy

- Giải pháp nguyên liệu:

Nguyên liệu là sự sống của ngành giấy Đối với các nhà máy đã có sẵn cùng vớivùng nguyên liệu hình thành từ trước đến nay thì nên quy hoạch lại đất nâng cấpnhằm đảm bảo đủ nguyên liệu cho nhà máy hoạt động (khu trung tâm Bắc Bộ, khutrung tâm Đông Nam Bộ)

Để đảm bảo cân đối sinh thái, giảm bớt rừng bị khai thác, cũng như giảm giáthành sản phẩm, phương án nhập giấy phế liệu về tái chế lại bột giấy đưa vào sảnxuất đang được nhiều công ty, nhà máy thực hiện

- Giải pháp về vấn đề ô nhiễm môi trường:

Một nguyên tắc đặt ra khi phát triển công nghiệp giấy là phải chống ô nhiễmmôi trường Các dự án mới đầu tư đều phải có hệ thống xử lý chất thải Đối với cácnhà máy cũ đã có sẵn hệ thống xử lý thì cần phải tu sửa, nâng cấp để đạt hiệu quảhơn Trường hợp đầu tư không hiệu quả thì ngừng sản xuất bộ phận gây ô nhiễmnặng, không cho đầu tư các xí nghiệp nhỏ không đạt tiêu chuẩn môi trường

+ Giao đất, giao rừng cho các lâm trường quốc doanh ngành giấy đang quản lý tự chủsản xuất kinh doanh nguyên lliệu giấy.

+ Chính sách giá, thuế, các yếu tố khác để tạo điều kiện cho người trồng cây nguyênliệu giấy có lãi, sản xuất giấy có hiệu quả

2.2 TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY.

Công nghiệp giấy thực chất là ngành sản xuất đa ngành và tổng hợp, sử dụngmột khối lượng khá lớn nguyên liệu đầu vào (nguyên liệu từ rừng, các hóa chất cơbản, nhiên liệu, năng lượng, nước …) so với khối lượng sản phẩm tạo ra ( tỷ lệ bìnhquân khoảng 10/1)

Quá trình sản xuất bột giấy và giấy đã sinh ra một lượng rất lớn các chất thải rắn,

khí thải và đặc biệt là nước thải.

2.2.1 Chất thải rắn.

Chất thải rắn có ở tất cả các công đoạn của quá trình sản xuất giấy và bột giấy

Bảng 1 Chất thải rắn sinh ra từ chế biến giấy loại

hoạt

Loại giấy bao bì 10 – 15%

Hỗn hợp giấy thải sinh

Thùng làm từ bìa lượng

sóng cũ

Bìa lót lượn sóng 10 – 15%

Thùng làm từ bìa lượng

sóng cũ

Bìa phẳng mịn 15 – 25%

Giấy loại không đi từ Các loại giấy in không 3 – 5% 5

sinh từ quá trình đốt nhiên liệu, thành phần khí thải bao gồm: SO2, NO2, bụi, SO3 ….Đặc trưng là khí xả và khói bụi từ quá trình xả khí khi nấu bột, đốt dịch đen trong lòthu hồi.

Bảng 2 Nguồn gốc của một số chất thải dạng khí và bụi

Hạt bụi mịn Bụi natri từ lò thu hồi dịch đen (bột

sulfat)

SO2 Chủ yếu từ nhà máy sản xuất bột sulfit

NO2, NO Từ tất cả các loại quá trình thiêu đốtCác chất khí có chứa lưu huỳnh ( H2S,

CH3SH, CH3SCH3, CH3SSCH3)

Từ quá trình nấu bột sulfat và từ lò thuhồi

Các chất hữu cơ bay hơi (VOC)

Phần không ngưng từ khí xả của thápnấu bột và từ quá trình bay hơi dịchđen

2.2.3 Nước thải

Trong các nguồn chất thải của ngành công nghiệp giấy thì vấn đề nước thải làvấn đề cần quan tâm hàng đầu, chi phí xử lý khá cao Hiện nay, các nhà máy sảnxuất giấy bắt buộc phải có hệ thống xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường

2.3 ĐẶC TÍNH CỦA NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY.

Công nghệ sản xuất bột giấy và giấy là một trong những công nghệ sử dụngnhiều nước.Tùy theo từng công nghệ và sản phẩm, lượng nước cần thiết để sản xuất

1 tấn giấy dao động từ 200 đến 500 m3.Nước được dùng cho các công đoạn rửanguyên liệu, nấu, tẩy, xeo giấy và sản xuất hơi nước

Các dòng thải chính của các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy bao gồm:

- Dòng thải rửa nguyên liệu bao gồm chất hữu cơ hòa tan, đất đá, thuốc bảo vệthực vật, vỏ cây, …

- Dòng thải của quá trình nấu và rửa sau nấu chứa phần lớn các chất hữu cơ hòatan, các hóa chất nấu và một phần xơ sợi Dòng thải có màu tối nên được gọi là dịchđen Dịch đen có nồng độ chất khô khoảng 25-35%, tỷ lệ giữa chất hữu cơ và vô cơlà 70:30 Thành phần hữu cơ trong dịch đen chủ yếu là lignin hòa tan vào dịch kiềm(30-35% khối lượng chất khô), ngoài ra là những sản phẩm phân hủy hydratcacbon,axit hữu cơ Thành phần vô cơ bao gồm những hóa chất nấu, một phần nhỏ là NaOH,

Na2S tự do, Na2SO4, Na2CO3

- Dòng thải từ công đoạn tẩy bằng phương pháp hóa học và bán hóa chứa các hợpchất hữu cơ, lignin hòa tan và hợp chất tạo thành của những chất đó với chất tẩy ởdạng độc hại, có khả năng tích tụ sinh học trong cơ thể sống như các hợp chất clohữu cơ Dòng thải có độ màu, BOD5 ,COD cao

Bảng 3 Tải lượng ô nhiễm trong dòng nước thải của công đoạn tẩy

COD(kg/tấn bột giấy)

- Dòng thải từ quá trình nghiền bột và xeo giấy chủ yếu chứa xơ sợi mịn, bột giấy

ở dạng lơ lửng và các chất phụ gia như nhựa thông, phẩm màu, cao lanh Nước thảitừ công nghệ xeo giấy được tách ra từ các bộ phận của máy xeo giấy như khử nước,ép giấy Phần lớn dòng thải này được tuần hoàn sử dụng trực tiếp cho giai đoạn tạohình giấy hay cho công đoạn chuẩn bị nguyên liệu vào máy xeo hoặc có thể giántiếp sau khi nước thải được qua bể lắng để thu hồi giấy và xơ sợi

Nước tuần hoàn nhiều lần thì hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước càng tăng

Bảng 4 Đặc tính nước tuần hoàn của các nhà máy giấy

- Nước ngưng của quá trình cô đặc trong hệ thống xử lý thu hồi hóa chất từ dịchđen, mức độ ô nhiễm của nước ngưng phụ thuộc vào loại gỗ, công nghệ sản xuất

Bảng 5 Tải lượng nước thải và COD của một số loại giấy

Giấy sản phẩm Nước thải (m3/1 tấn sản

4500 – 22000

2000 – 8100

4500 – 230004.9 – 7.3

240 – 2350

130 – 2950

360 – 2040

30 – 110

Giấy từ giấy phế

liệu

2.4 CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU NƯỚC THẢI CHO NGÀNH CÔNG

NGHIỆP GIẤY.

2.4.1 Aùp dụng biện pháp sản xuất sạch hơn.

Trong vòng những năm 80 trở lại đây, “sản xuất sạch hơn” (SXSH) được ápdụng rộng rãi ở các nước trên thế giới với mục đích giảm phát thải vào môi trườngtại nguồn trong các quá trình sản xuất, SXSH là cách tiếp cận chủ động, theo hướngdự đoán và phòng ngừa ô nhiễm từ chất thải phát sinh trong các công đoạn sản xuấtcông nghiệp

Ơû nước ta, SXSH được đưa vào áp dụng từ năm 1996 và triển khai từ năm 1998tập trung ở một số ngành công nghiệp như giấy, dệt-nhuộm, thực phẩm (chế biếnthủy sản và bia), vật liệu xây dựng và gia công kim loại với trên 130 doanh nghiệpthuộc 28 tỉnh và thành phố và bước đầu mang lại những lợi ích kinh tế và môi trườngthông qua tiết kiệm nguyên liệu, năng lượng, hóa chất, nước, giảm thiểu chất thảitrong sản xuất

Đối với quá trình sản xuất, SXSH bao gồm giảm tiêu thụ nguyên liệu, năng lượngcho một đơn vị sản phẩm, loại bỏ tối đa các vật liệu độc hại, giảm lượng và mức độđộc hại của tất cả các dòng thải trước khi ra khỏi quá trình Đối với sản phẩm, SXSHtập trung làm giảm các tác động tới môi trường trong suốt vòng đời của sản phẩm kểtừ khi khai thác nguyên liệu thô đến khi thải bỏ cuối cùng SXSH yêu cầu từng bướccải tiến công nghệ hiện có và dần thay thế bằng những công nghệ tốt và công nghệsạch

Thực tế cho thấy có 9 doanh nghiệp sản xuất giấy và bột giấy thuộc chương trìnhcủa Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam, khối lượng tiêu thụ nguyên liệu thô giảm

700 tấn tre, nứa/năm, giảm tiêu thụ nhiên liệu than 217 tấn/năm, dầu FO giảm trên

788 ngàn lit/năm, 1.850.000 m3 nước/năm, lượng CO2 giảm 5.890 tấn/năm Số tiềncác công ty tiết kiệm hàng năm là trê 10 tỷ đồng tương đương 720.000 USD trong khitổng số tiền đầu tư cho SXSH chỉ là 3,3 tỷ đồng

2.4.2 Các biện pháp khác.

Ngoài việc áp dụng các dòng tuần hoàn từ bể lắng thu hồi bột, sợi để giảm lượng

nước thải từ quá trình sản xuất thì các nhà máy cần phải thực hiện thêm các biệnpháp sau:

- Bảo quản và làm sạch nguyên liệu đầu bằng phương pháp khô để giảm lượngnước rửa

- Dùng súng phun tia để rửa máy móc, thiết bị, sàn… sẽ giảm được lượng nước đángkể so với rửa bằng vòi

- Thay đổi công nghệ tách dịch đen ra khỏi bột ở thiết bị hình trống thông thườngbằng ép vít tải, ép hai dây hay lọc chân không để giảm thể tích dòng thải

- Bảo toàn hơi và nước, tránh thất thoát hơi, chảy tràn nước

Các biện pháp giảm tải lượng các chất ô nhiễm trong nước thải:

- Xử lý dịch đen để giảm ô nhiễm các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học nhưlignin, giảm được độ màu của nước thải, giảm được hóa chất cho công đoạn nấu vàgiảm ô nhiễm các chất hữu cơ, vô cơ trong dòng thải.Các phương án xử lý dịch đen:+ Tách dịch đen đậm đặc ban đầu từ lưới gạn bột giấy và tuần hoàn chúng lại rồinấu đến khả năng có thể sẽ giảm tải lượng kiềm trong dòng thải

+ Thu hồi hóa chất từ dịch đen bằng công nghệ cô đặc – đốt – xút hóa sẽ giảm tảilượng ô nhiễm COD tới 85%

- Thay thế hóa chất tẩy thông thường là clo và hợp chất của clo bằng H2O2 hay O3để hạn chế clo tự do không tạo ra AOX trong dòng thải

- Tránh rơi vãi, tổn thất hóa chất trong khi pha trộn và sử dụng.

2.5 VẤN ĐỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY VIỆT NAM.

Theo thống kê, cả nước có khoảng 10% doanh nghiệp sản xuất giấy đạt tiêuchuẩn môi trường, còn hầu hết các nhà máy đều không có hệ thống xử lý nước thảihoặc có nhưng chưa đạt yêu cầu, vì vậy tình trạng ô nhiễm môi trường nước từ côngnghiệp sản xuất giấy là vấn đề đang được quan tâm hiện nay

Hình 1 Kết quả phân hạng của ngành sản xuất giấy Thành phố Đà Nẵng

Căn cứ các tiêu chí bảo vệ môi trường Kết quả đánh giá ngành giấy cho thấymức xếp hạng của ngành giấy tập trung ở mức kém và trung bình Có 44% cơ sở xếphạng kém, và 56% cơ sở xếp hạng trung bình Không có cơ sở xếp hạng khá

Công nghệ sản xuất giấy ở Việt Nam còn rất lạc hậu Để sản xuất ra 1 tấn giấythành phẩm Các nhà máy phải sử dụng từ 30-100 m3 nước, trong khi các nhà máygiấy hiện đại của thế giới chỉ sử dụng 7-15 m3/tấn giấy Sự lạc hậu này không chỉgây lãng phí nguồn nước ngọt, mà còn tăng chi phí trong việc xử lý nước thải

Hiện nay, ở các khu vực có cơ sở sản xuất giấy đang phải chịu sức ép nặng nềvề vấn đề ô nhiễm nước từ các cơ sở này Trước thực trạng trên, dự thảo về “Nước

thải công nghiệp giấy” đang được Bộ Tài nguyên và Môi Trường hoàn thiện vàchuẩn bị ban hành Quy định này sẽ đưa ra những tiêu chuẩn khắt khe về chất lượngnước trước khi thải ra môi trường tự nhiên Theo đó, với những cơ sở sản xuất giấygây ô nhiễm nặng, lại nằm trongkhu vực thượng lưu đầu nguồn nước, chính quyềncác cơ sở phải có biện pháp yêu cầu các đơn vị sản xuất đảm bảo tốt khâu xử lýnước thải hoặc phải ngừng sản xuất nếu không đảm bảo.

Có thể nói, để ngành giấy phát triển ổn định theo hướng bền vững, cùng với việcđầu tư mở rộng, các nhà khoa học cũng cần chú trọng đầu tư, nghiên cứu, áp dụngnhững công nghệ có khả năng giảm thiểu tối đa và xử lý nước thải đạt tiêu chuẩnmôi trường

CHƯƠNG 3 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, HIỆN TRẠNG VÀ NGUỒN GỐC Ô NHIỄM CỦA CÔNG TY SẢN XUẤT GIẤY AN BÌNH

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY SẢN XUẤT GIẤY AN BÌNH.

Được thành lập vào tháng 8 năm 1992, lúc này An Bình là một cơ sở kinh doanhnhỏ, khởi sự sản xuất mặt hàng bột giấy bán hóa từ nguyên liệu tre, nứa nhằm cungcấp cho các nhà máy quốc doanh trong nước Sau đó tiếp tục sản xuất giấy và bao bìcarton với doanh thu năm đầu tiên 5 tỷ đồng

Mặt hàng bột giấy do sử dụng hóa chất đã ảnh hưởng đến môi trường và gây khókhăn trong khâu xử lý nước thải, đồng thời nguồn nguyên liệu tre, nứa ngày càngcạn kiệt và chủ trương của chính phủ hạn chế nạn phá rừng, nên mỗi năm công tythu hẹp dần sản lượng, cho đến năm 2000, chấm dứt hoạt động sản xuất của phânxưởng này Hiện nay hoạt động sản xuất kinh doanh chính của công ty tập trung 2mặt hàng chủ yếu là: sản xuất giấy bao bì các loại từ nguyên liệu giấy thu hồi vàbao bì carton

Kế hoạch mục tiêu của công ty là đến năm 2010 sẽ xây dựng một nhà máy mới, đưacông suất lên 100,000 tấn/năm giấy bao bì các loại

Như vậy, từ một doanh nghiệp nhỏ, trải qua 11 năm hoạt động, với số vốn nhỏđóng góp của các cổ đông là 39 tỷ đồng Đến nay, công ty đã là nhà sản xuất mặthàng giấy bao bì có sản lượng cao nhất trong cả nước với công suất 30,000 tấn/nămvà xếp thứ 5 về sản kượng trong ngành công nghiệp giấy Việt Nam

Công ty tọa lạc trên đường Kha Vạn Cân, ấp Bình Đường, xã An Bình, huyện Dĩ

An, tỉnh Bình Dương

Giáp ranh với các khu vực lân cận sau:

- Phía Đông: đất nhà dân

- Phía Tây : nhà dân và một phần nghĩa trang.

- Phía Nam : nhà dân và công ty thủy sản Incomfish

- Phía Bắc : cổng trước của công ty và nghĩa trang Trà Vinh

Tổng diện tích mặt bằng của công ty: 14,926 m2, trong đó:

- Văn phòng: 300 m2

- Khu vực sản xuất: 6,747 m2

- Kho: 1,475 m2

- Các khu vực khác: 6.404 m2

3.2 NHU CẦU NGUYÊN LIỆU, SẢN PHẨM, THỊ TRƯỜNG.

- Nguồn nguyên liệu: Sử dụng nguồn nguyên liệu thu hồi

Sản phẩm sử dụng nguồn nguyên liệu thu hồi của công ty phù hợp với xu thế của thếgiới hiện nay mà nhiều nước đang áp dụng và khuyến khích, nhằm giảm thiểu nạnphá rừng và xử lý hóa chất từ nguyên liệu gỗ Cứ sản xuất 1 tấn giấy phải tiêu tốn từ4-5 m3 gỗ rừng tự nhiên hay rừng trồng (chu kỳ rừng khai thác nhanh nhất cũng phảimất thời gian tối thiểu là 5 năm) và khoảng 300 kg hóa chất các loại, và chưa kể đếnđiện năng, nhiên liệu, nguồn lực, và các chi phí khác cho 1 đơn vị sản phẩm

Quy trình sản xuất từ nguyên liệu thu hồi tiết kiệm hơn nhiều so với sử dụngnguyên liệu gỗ hay tre, nứa, giúp tiết kiệm cho công ty về vốn đầu tư, chi phí sảnxuất Với sản lượng 30,000 tấn/năm, công ty đã giúp tiết kiệm được 120,000 cho đến150,000 m3 gỗ, tương đương với việc khai thác trắng 2,400 đến 3,000 ha rừng trồng

- Sản phẩm: Mặt hàng chính của công ty là:

+ Giấy chạy sóng (Medium).

+ Giấy Duplex

+ Giấy bao bì – Thùng carton

Các loại giấy này được sản xuất từ giấy nguyên liệu thu hồi, chủ yếu từ xơ sợinguyên thủy, sợi dài, được xử lý cẩn thận trên quy trình, cùng với tỷ lệ bột nguyênthủy cao và các chất phụ gia phù hợp nên các giấy này có độ bền cơ lý tốt

- Thị trường: An Bình có mối quan hệ kinh doanh với hơn 100 công ty trong nướcvà ngoài nước

Trước đây, An Bình đã xuất khẩu giấy bao bì cho các khách hàng ở Malaysia vàIndonesia Tuy nhiên, trong vài năm gần đây, do công ty chưa kịp nâng sản lượnglên nên tạm thời dùng xuất khẩu để phục vụ nhu cầu trong nước

3.3 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY CỦA CÔNG TY.

3.3.1 Dây chuyền công nghệ.

3.3.1.1 Quy trình sản xuất giấy dùng làm bao bì.

Quấn cuộnXeo

Cắt

Hầm quậySàng rungHồ chứa

Phân loại

Nước

NghiềnNước

Thùng carton làm từ bìa lượn sóng cũ

Thành phẩm

3.3.1.2 Dây chuyền công nghệ sản xuất giấy bao bì của công ty

Giấy vụn Thủy lực nồng độ cao Hòm trung gian Hệ lắng cát Bể chứa

Hệ nghiền đĩa

Bể trung gian

Hòm điều tiết

Hệ lắng cát

Hòm điều tiết

Hệ lắng cát

Hệ lắng cátHòm cao vịHòm lưới

Hệ ép 2 biEùp phụ

THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC THẢI.

Nước thải của công ty chủ yếu từ các phân xưởng xeo, phân xưởng bột, và một

phần nước thải sinh hoạt Nước thải từ phân xưởng xeo được tuần hoàn lại để sảnxuất, nước thải còn lại cho qua hệ thống xử lý trước khi thải ra nguồn tiếp nhận hoặctuần hoàn sử dụng lại Nguyên liệu chính để sản xuất giấy tại công ty là giấy vụncác loại nên không đòi hỏi quá trình ngâm hoặc nấu nguyên liệu bằng NaOH Chínhđiều này đã làm cho mức độ ô nhiễm nước thải ở đây nhẹ hơn so với nước thải củacác công ty có công đoạn nấu và ngâm nguyên liệu (tre, nứa…) để sản xuất bột giấy

STT Thông số Đơn vị Giá trị

CHƯƠNG 4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ÁP DỤNG CHO

NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY HIỆN NAY.

4.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP.

4.1.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý.

Mục đích của xử lý cơ học là nhằm tách các chất không tan với các kích cỡkhác nhau ra khỏi nước thải như: bao bì, chất dẻo, giấy, dầu mỡ, cát, sỏi, rơm, cỏ,gỗ…và các hạt lơ lửng ở dạng huyền phù

Quá trình xử lý cơ học thường được áp dụng ở giai đoạn đầu của quá trình xử lýhay còn gọi là quá trình tiền xử lý (pre-treatment) Quá trình này là bước đệm nhằmđảm bảo tính an toàn cho các thiết bị và các quá trình xử lý tiếp theo

Một số công trình xử lý cơ học: Song chắn rác, lưới lọc, các loại bể lắng, bể điềuhòa, tách dầu mỡ, lọc cơ học

4.1.1.1 Song chắn rác.

Nước thải đưa tới công trình xử lý trước hết phải qua song chắn rác Song chắncó thể đặt cố định hoặc di động Thông dụng hơn cả là song chắn cố định Các songchắn được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào của kênh dẫn, nghiêng một góc 60÷700.Thanh song chắn có thể có tiết diện tròn, vuông hoặc hỗn hợp Thanh song chắn cótiết diện tròn có trở lực nhỏ nhất nhưng nhanh bị tắc bởi các vật bị giữ lại Do đóthông dụng hơn cả là thanh có tiết diện hỗn hợp, cạnh vuông góc ở phía sau và cạnhtròn ở phía trước hướng đối diện với dòng chảy Dựa vào khoảng cách giữa cácthanh, người ta chia song chắn thành 2 loại: song chắn thô có khoảng cách giữa cácthanh từ 60-100 mm và song chắn mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10-25 mm.Để tính kích thước song chắn, dựa vào tốc độ nước thải chảy qua khe giữa các thanh,thường lấy bằng 0.8-1 m/s

4.1.1.2 Lưới lọc.

Sau song chắn rác, để có thể loại bỏ các tạp chất rắn có kích cỡ nhỏ hơn, người tadùng thêm lưới lọc Lưới có kích thước lỗ từ 0.5-1 mm Các vật thải được cào ra khỏimặt lưới bằng hệ thống cào Lưới lọc thường được dùng trong các hệ thống xử lýnước thải của công nghiệp dệt, giấy và da

4.1.1.3 Các loại bể lắng.

Trong xử lý nước thải, quá trình lắng được sử dụng để loại các tạp chất ở dạnghuyền phù thô ra khỏi nước Sự lắng của các hạt xảy ra dưới tác dụng của trọng lực.Theo chức năng, bể lắng được phân thành: bể lắng cát, bể lắng cấp I và bể lắngtrong (cấp II) Bể lắng cấp I có nhiệm vụ tách các chất rắn hữu cơ (60%) và các chấtrắn khác, còn bể lắng cấp II có nhiệm vụ tách bùn sinh học ra khỏi nước thải Các bểlắng đều phải thỏa mãn yêu cầu: có hiệu suất lắng cao và x3 bùn dễ dàng

1) Bể lắng cát

Bể lắng cát thường đặt sau song chắn, lưới chắn và đặt trước bể điều hòa vớinhiệm vụ là tách các chất vô cơ không tan có kích thước từ 0,2-2 mm mà thành phầnchính là cát ra khỏi nước thải Điều đó đảm bảo cho các thiết bị cơ khí (như các loạibơm) không bị cát, sỏi bào mòn, tránh tắc các đường ống dẫn và các ảnh hưởng xấucùng việc tăng tải lượng vô ích cho các thiết bị xử lý sinh học

Theo nguyên lý làm việc người ta chia bể lắng cát thành 2 loại: bể lắng cát ngangvà bể lắng cát đứng

Căn cứ vào các yếu tố: lưu lượng nước thải và nồng độ các chất lơ lửng để chọnbể lắng cát thích hợp Thông dụng nhất là bể lắng cát ngang

Bể lắng cát ngang là một kênh hở hình chữ nhật, hình tam giác hoặc parabol.Chiều dài bể tùy thuộc vào chiều sâu cần thiết, vận tốc lắng và tiết diện kiểm soátbể Chiều sâu bể năm” trong khoảng 0,25-1 m tỉ lệ giữa chiều rộng và chiều sâu

B/H = 1:2 vận tốc dòng chảy trong bể không vượt quá 0,3 m/s với tốc độ như vậy,các hạt cát, sỏi và các hạt vô cơ khác sẽ được lắng xuống đáy, còn hầu hết các hạthữu cơ nhẹ và nhỏ đi qua bể theo dòng ra ngoài.

2) Bể lắng cấp I, cấp II

Bể lắng được dùng để tách các chất rắn có kích thước nhỏ hơn 0,2 mm trước khibước vào giai đoạn xử lý sinh học gọi là bể lắng cấp I

Bể lắng dùng để tách bùn ra khỏi nước thải sau khi qua bể xử lý sinh học gọi là bểlắng cấp II

Theo chiều của dòng chảy, các bể lắng được phân thành: bể lắng ngang, bể lắngđứng, bể lắng Radian

a Bể lắng ngang

Bể có dạng hình chữ nhật, có thể làm bằng các vật liệu khác nhau như: bêtông,bêtông cốt thép, gạch hoặc bằng đất tùy thuộc vào kích thước, yêu cầu của quá trìnhlắng và điều kiện kinh tế

Trong bể lắng ngang, dựa vào dòng chảy người ta chia bể thành 4 vùng:

+ Vùng hoạt động: là vùng quan trọng nhất của bể lắng

+ Vùng bùn (vùng lắng đọng): là vùng bùn lắng tập trung

+ Vùng trung gian: tại nay nước thải và bùn lẫn lộn với nhau

+ Vùng an toàn

Các bể lắng ngang thường có chiều sâu H từ 1,5-4 m, chiều dài khoảng (8÷12)H,chiều rộng từ 3-6 m Để phân phối đều nước người ta thường chia bể thành nhiềungăn thành các vách ngăn Các bể lắng ngang thường được xử dụng khi lưu lượngnước thải trên 15,000 m3/ngày Vận tốc dòng chảy của nước thải trong bể lắngthường chọn không quá 0.01 m/s, thời gian lưu từ 1-3 h Hiệu suất lắng thường đạt60%

b Bể lắng đứng

Bể lắng có dạng hình hộp hay hình trụ với đáy hình chóp Nước thải được đưa vàoống phân phối ở tâm bể với vận tốc không quá 30 mm/s Nước thải chuyển độngtheo phương đứng từ dưới lên trên tới vách tràn với vận tốc 0,5-0,6 m/s Thời giannước lưu lại trong bể từ 45-120 phút và được xả ra ngoài bằng áp lực thủy tĩnh.Chiều cao vùng lắng từ 4-5 m Trong bể lắng, các hạt chuyển động cùng với nước từdưới lên trên với vận tốc W và lắng dưới tác động của trọng lực với vận tốc W1 Dođó các hạt có kích tước khác nhau sẽ chiếm những vị trí khác nhau trong bể lắng Khi

W1>W, các hạt sẽ lắng nhanh, ngược lại chúng sẽ bị cuốn theo dòng chảy lên trên.Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thường thấp hơn bể lắng ngang từ 10-20%

c Bể lắng Radian

Bể này có tiết diện hình tròn, nước thải chuyển động từ tâm ra xung quanh (lắng

ly tâm), hoặc nước từ xung quanh thành bể chuyển động về trung tâm (lắng hướngtâm)

4.1.1.4 Bể điều hòa.

Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ thống cống thu gom chảy về trạm xử lýthường xuyên giao động theo các giờ trong ngày Khi hệ số không điều hòa K≥1,4thì xây dựng bể điều hòa để các công trình sau xử lý được hiệu quả hơn

Bể điều hòa thường đặt trước bể lắng cấp I Có 2 loại bể điều hòa:

+ Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng nằm trực tiếp trên đường chuyển động củadòng chảy Để đảm bảo chức năng điều hòa lưu lượng và chất lượng nước thải, người

ta bố trí trong bể thiết bị khuấy trộn để san bằng nồng độ các chất cho toàn bộ thểtích nước thải có trong bể và để ngăn ngừa cặn lắng

+ Bể điều hòa lưu lượng là chủ yếu, có thể nằm trực tiếp trên đường vận chuyển củadòng chảy hoặc nằm ngoài đường đi của dòng chảy

Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng kể giao động thành phầnnước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phương án điều hòa ngoài dòng thải chỉgiảm được một phần nhỏ sự giao động đó Vị trí tốt nhất để bố trí bể điều hòa cầnđược xác định cụ thể cho từng hệï thống xử lý Vì tính tối ưu của nó phụ thuộc vàoloại xử lý, đặc tính cũa hệ thống thu gom và đặc tính của nước thải.

4.1.1.5 Tách dầu mỡ.

Trong một số loại nước thải sản xuất có chứa dầu, mỡ có khối lượng riêng nhỏhơn nước Chúng nổi trên mặt nước và gây ảnh hưởng xấu tới các công trình thoátnước (mạng lưới và các công trình xử lý) Các chất mỡ sẽ bịt kín lỗ hổng giữa cáchạt vật liệu lọc trong các bể lọc sinh học … và chúng sẽ phá hủy cấu trúc bùn hoạttính trong bể Aeroten, gây khó khăn cho quá trình lên men cặn

Theo tiêu chuẩn dòng thải, không cho phép xả nước thải chứa dầu, mỡ vào nguồntiếp nhận nước vì chúng sẽ tạo thành một lớp màng mỏng phủ lên diện tích mặt nướckhá lớn, gây khó khăn cho quá trình hấp thụ oxy của không khí vào nước, làm choquá trình tự làm sạch của nguồn nước bị cản trở Vì vậy, trong các ngành côngnghiệp sản xuất có chứa dầu mỡ cần phải có thêm thiết bị tách dầu, mỡ để táchchúng ra khỏi nước thải trước khi xả vào hệ thống thoát nước

4.1.1.6 Lọc cơ học.

Lọc được áp dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thảimà các bể lắng không loại được chúng

1) Lọc qua vách lọc

Việc lựa chọn vách lọc phụ thuộc vào tính chất nước thải, nhiệt độ, áp suất lọc vàkết cấu thiết bị lọc Vách lọc thường được làm bằng thép tấm có đục lỗ hoặc lướibằng thép không rỉ: nhôm, niken, đồng thau … Vách lọc cần phải có tính chất: trở lựcnhỏ, đủ bền và dẻo cơ học, đủ bền về hóa học, không bị trương nở

2) Bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt

Trong các quá trình làm sạch nước thải phải xử lý một lượng lớn nước, do đó người

ta không cần xử dụng các thiết bị lọc với áp suất cao mà dùng các vật liệu lọc dạnghạt Vật liệu lọc có thể sử dụng là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi nghiền, thậm chícả than nâu, than bùn hoặc than gỗ

3) Thiết bị lọc chậm

Bể lọc này dùng để lọc nước thải không đông tụ Tốc độ lọc trong bể này phụthuộc vào nồng độ chất rắn lơ lửng

Ưu điểm của bể lọc chậm là có khả năng làm sạch cao Nhược điểm của loại bể nàylà kích thước lớn, giá thành cao, làm sạch bùn khó và phức tạp

4) Thiết bị lọc nhanh

Trong bể lọc nhanh, lớp vật liệu lọc thường gồm các vật liệu khác nhau ở dạng hạtnhư cát, than antraxit …Lớp trên là lớp có kích thước hạt lớn hơn lớp dưới

Bể lọc nhanh làm việc với kích thước hữu hiệu lớn hơn và hệ số đồng đều nhỏ hơnbể lọc chậm

4.1.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý.

4.1.2.1 Đông tụ và keo tụ.

Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể táchđược các chất ở dạng keo và hòa tan vì chúng quá nhỏ Để tách các hạt rắn đó mộtcách hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng dựa vào sự tácđộng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm làm tăngvận tốc lắng của chúng Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏitrước hết cần trung hòa điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau Quátrình trung hòa điện tích thường được gọi là quá trình đông tụ còn quá trình tạo thànhcác bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ

4.1.2.2 Tuyển nổi.

Phương pháp này được dùng để tách các tạp chất phân tán không tan, tự lắng kém

ra khỏi pha lỏng Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục khí các bọt khínhỏ (thường là không khí) vào trong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khilực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt,sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơntrong chất lỏng ban đầu

Ưu điểm cơ bản của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử đượchoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm, trong một thời gian ngắn Khi các hạt đãnổi lên bề mặt, chúng có thể được thu gom bằng bộ phận vớt bột

* Tuyển nổi áp lực( tuyển nổi khí hoà tan)

+ Nguyên lý chung:

Trong tuyển nổi áp lực, nước được bơm vào bình áp lực, ở đó nước được bãohoà không khí Không khí được đưa vào bằng máy nén hoặc bằng ejector đặt ở đầunối ống hút của bình áp lực và ống có áp của bơm ly tâm

Nước bơm vào bình áp lực có thể là nước thô ( sơ đồ trực tiếp) hoặc nước sau xửlý được hoàn nguyên lại( sơ đồ hoàn lưu)

Từ bình áp lực nước đã bão hoà không khí chảy vào bể tuyển nổi qua một vangiảm áp Khi hạ đến áp suất khí quyển, khí hoà tan được tách ra và thực hiện quátrình tuyển nổi

Khi dùng tuyển nổi trực tiếp, toàn bộ thể tích nước thô chảy vào bình áp lực.Khi dùng tuyển nổi hoàn lưu có 20 – 50% nước sau xử lý được đưa trở về bình áplực Ngoài ra còn có trường hợp 30 – 70% nước thô chảy vào bình áp lực, phần cònlại đi thẳng vào bể tuyển nổi

Sơ đồ trực tiếp cho phép bão hoà không khí toàn bộ lượng nước thô, khi chảyvảo bể tuyển nổi, các bọt khí nhỏ tạo thành ngay bên cạnh các hạt cặn nên rất dễtạo thành các hạt keo khí Sơ đồ này đơn giản trong thiết kế và vận hành nhưng chiphí năng lượng cao, không thích hợp để áp dụng trong trường hợp nước thô có bôngcăn, ví các hạt cặn có thể bị phá vỡ trong bình áp lực hoặc khi đi qua bơm ly tâm.

Sơ đồ hoàn lưu thường được ứng dụng trong trường hợp nước đã cho hoá chất dểkeo tụ thành bông cặn, hoặc là giai đoạn tiền xử lý của nước thải trong quá trình xửlý sinh học, cũng như trong xử lý để cô đặt bùn hoạt tính Khi đó lượng nước bão hoàkhông khí sẽ ít hơn ở sơ đồ trực tiếp Lưu lượng khí được tính trên lượng cặn và đượcđiều chỉnh theo lưu lượng nước hoàn thu Trong sơ đồ này dung tích bể tuyển nổi sẽlớn hơn

Để xử lý nước hoặc nước thải công nghiệp, thường dùng sơ đồ hoàn lưu với lưulượng nước hoàn lưu chiếm 10 –50% lưu lượng xử lý, ở áp suất 3 –6 bar Ơû áp suấtnày lượng khí hoà tan chiếm gần 70% nước bão hoà

Trong trường hợp cô đặc bùn ( ở các nhà máy xử lý nước hoặc nước thải) có thểcho vào bình áp lực toàn bộ lưu lượng cần xử lý hoặc chỉ đưa vào lượng nước hoànlưu

+ Các quá trình trong tuyển nổi áp lực.

Trong quá trình tuyển nổi xảy ra lần lược các công đoạn sau đây:

- Cấp không khí vào nước

- Hoà tan không khí vào nước

- Tạo bọt khí từ dung dịch quá bão hoà khí

- Kết dính bọt khí

- Bám dính cặn vào bọt khí

- Tách cặn ra khỏi nước trong bễ tuyển nổi

° Quá trình cấp khí vào nước.

Có thể thực hiện việc cấp khí vào nước bằng một trong 3 cách sau đây:

- Cấp khí theo đường ống hút của bơm

Khi đưa khí vào phía trước bơm sẽ tăng cường khả năng tán nhỏ không khí trongbơm Tuy nhiên sơ đồ này làm giảm công suất và áp lực của bơm, ngoài ra chế độlàm việc của bơm sẽ bị xấu đi

- Cấp khí theo đường ống có áp của bơm

Do những nhược điểm nêu trên người ta thường cấp khí theo đường áp lực của bơm.Để ngăn ngừa nước rơi vào ống cấp khí phải lắp thêm một van một chiều

° Quá trình hoà tan khí vào nước.

Hiệu quả tuyển nổi phụ thuộc vào lưu lượng khí hoà tan trong nước và lượngbọt khí thoát ra từ dung dịch quá bão hoà

Theo định luật Henry, khi nhiệt độ không đổi, độ hoà tan của khí trong chấtlỏng tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của khí:

C = k.P

Trong đó :

C= độ hoà tan của khí

k= hằng số henry, phụ thuôc vào nhiệt độ và môi trường chất lỏng

P=áp suất riêng của khí

Khi nhiệt độ tăng, độ hoà tan của không khí trong nước bị giảm đi.

Tốc độ hoà tan khí phụ thuộc vào cánh khuấy trộn không khí và nước Khi dùngejector, tốc độ này là 0,8 l/phút, máy khuấy được 30 l/phút Có thể giải thích nhưsau: Cường độ khuấy trộn hỗn hợp khí – nước ảnh hưởng đến kích thước cuối cùngcủa bọt khí và diện tích bề mặt tiếp xúc hai pha khí- nước, do đó sẽ ảnh hưởng đếntốc độ hoà tan của khí vào nước Với tốc độ 0,8 l/phút, thời gian đạt sự bão hoà hoàntoàn là 2 – 3 phút

Sự hoà tan khí vào nước xảy ra hoặc trong ống có áp hoặc trong bình áp lực.Trường hợp hoà tan khí trong ống dẫn chỉ được áp dụng khi bơm đặt cách bể tuyểnnổi ít nhất 50 – 60m, hoặc phải dùng hệ thống ống zic zắc có tổng chiều dài 40 – 50

m Đường kính ống được tính sao cho thời gian lưu nước trong ống lớn 45 giây

Tuy nhiên sự hoà tan khí trong ống có áp cũng có một số nhược điểm: lâu dầncó nhiều cặn tích luỹ bên trong bề mặt ống làm giảm tiết diện ống, giảm thời gianlưu nước trong ống và lượng khí hoà tan vào nước Ngoài ra sự hao hụt thuỷ lực sẽgia tăng theo chiều dài ống, dẫn đến sự hao tốn năng lượng tính trên 1 m3 nước.Hiện nay người ta thường dùng bình áp lực để hoà trộn khí vào nước Có hai vịtrí đưa nước vào bình: phía trên hoặc phía dưới của bình Khi đưa nước vào phía trênbình áp lực thì hạn chế được hiện tượng các bọt khí lớn rơi vào bể tuyển nổi, làm ảnhhưởng xấu đến hiệu quả xử lý Tuy nhiên hiệu quả sử dụng khí ở sơ đồ cấp phía trênthấp hơn sơ đồ cấp nước phía dưới, là do các bọt khí lớn sẽ nổi lên nên không thểhoà tan vào nước, vì thế phải tăng thời gian lưu nước trong bình

Nếu dùng thêm hệ thống khuấy trộn bên trong bình áp lực thì có thể giảm thờigian lưu nước trong bình Trường hợp bão hoà khí cho bùn hoạt tính ở áp suất 2 barvà có hệ thống khuấy trộn cho kết quả tương đương trong trường hợp áp suất 4 barvà không cần khuấy trộn

° Sự hình thành bọt khí từ dung dịch quá bão hoà.

Theo định luật Henry, khi giảm áp suất hoặc tăng nhiệt độ, khí sẽ tách ra khỏinước Kích thước nhỏ nhất Rmin của bọt khí phụ thuộc vào lực căn bề mặt khí – nướcvà độ giảm áp:

Rmin = 2 /(P-P1), (mm)

Trong đó:

 : lực căng bề mặt khí – nước

P : áp suất bão hoà (Pa)

P1 : áp suất trong bình tuyển nổi (Pa)

° Sự dính kết bọt khí.

Sự dính kết bọt khí ảnh hưởng đến số lượng và kích thước bọt khí , do đó sẽ gây

ra ảnh hưởng đến quá trình tuyển nổi Sự dính kết này có thể xảy ra trong nước,trong lớp bọt tạo thành của quá trình tuyển nổi Đôi khi sự dính kết làm tăng hiệuquả của quá trình tuyển nổi, nhưng thông thường nó làm cản trở quá trình này Cáchạt có kích thước nhỏ khó nổi lên bề mặt, trong khi các hạt có kích thước lớn hơn lạitham gia quá trình tuyển nổi Mặt khác sự dính kết bọt khí làm giảm diện tích bề mặtvà thời gian lưu của bọt khí trong bể Do vậy trong quá trình tuyển nổi cần hạn chếtối đa các ảnh hưởng xấu do sự dính kết bọt khí gây ra

° Quá trình bám dính cặn vào bọt khí.

Khả năng hình thành các keo khí phụ thuộc vào bản chất hạt cặn và có thểphân chia thành ba dạng:

- Các hạt cặn va chạm vào bọt khí và dính bám

- Các bọt khí phát sinh trong lớp cặn lơ lửng

- Đầu tiên trong lớp cặn hình thành các bọt khí nhỏ, sau đó chúng va chạm và dínhbám với nhau tạo thành các bọt khí lớn có đủ khả năng tuyển nổi

° Quá trình tách cặn ra khỏi nước trong bể tuyển nổi.

Tách cặn ra khỏi nước trong bể tuyển nổi xảy ra theo hai chiều ngược nhau

- Hỗn hợp cặn khí nổi lên trên, nước trong đi xuống dưới để vào máng thu dẫn rangoài Trong xử lý nước thường nước nguồn có chứa cặn thô những hạt cặn nặng,chắc, diện tích bề mặt không phát triển thường không bị đẩy lên bề mặt mà lắngxuống đáy bể, vì vậy bể phải cấu tạo hố thu cặn và thiết bị xả cặn Tiêu chuẩn thiếtkế bể tuyển nổi lấy trong giới hạn:

- Tải trọng bề mặt : 3 – 10m3/m2h

- Thời gian lưu nước trong bể: 20 – 40 phút

- Lượng không khí tiêu thụ : 15 – 50 lít/ m3 nước

- Cấu tạo bể tuyển nổi:

+ Bể tuyển nổi có bề mặt hình chữ nhật

+ bể tuyển nổi hình tròn

- Chiều cao ngăn tạo bọt Hk = 1,5m

- Đường kính ngăn tạo bọt:

Dk = 0,6

k

v Q

Trong đó:

Q: Lưu lượng nước xử lý (m3/h)

vk: vận tốc nước trong ngăn, lấy 6 mm/s

0,6: hệ số đổi đơn vị

- Thời gian lưu nước trong ngăn 4 –6 phút

- Chiều cao vùng lắng H0 = 1,5m, tổng chiều cao của bể H = 3m

- Đường kính của bể:

Trong đó :

to - thời gian lưu nước trong bể 20 – 40 phút

Sau khi tính toán kích thước bể, kiểm tra tỉ trọng bề mặt:

a =Q/Fbe , nằm trong khoảng 3 – 10 m3/m2

+ Lĩnh vực ứng dụng của bể tuyển nổi khí hoà tan (DAF)

Các ứng dụng của DAF trong lĩnh vực xử lí nước thải rất phong phú:

- Loại bỏ chất kết bông trong lọc nước mặt ( đối với nước chứa MES);

- Tách và thu hồi sợi của nước thải của nhà máy làm bột giấy;

- Tách dầu có hoặc không kết bông trong nước thải của nhà máy lọc dầu, sân bay,luyện kim;

- Tách hydroxit kim loại bột màu trong xử lý ERI;

- Cô đặc bùn từ xử lý sinh học nước thải hoặc xử lý lọc trong nước uống;

- Lọc trong nước bùn hoạt tính

Hình 2 Hệ thống tuyển nổi bằng không khí hòa tan a) Không có tuần hoàn; b) Có tuần hoàn

4.1.2.3 Hấp phụ.

Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi cácchất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý sinh học, những chất này không phân hủy bằng conđường sinh học và thường có độc tính cao