Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy

Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích đạtđược to lớn về kinh tế – xã hội, nghành công nghiệp này cũng phát sinh nhiều vấn đề môi trường bức xúc cần phải giải quyết, đặc biệt là nước thải phá

LỜI CẢM ƠN

Em chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Minh Đức đã nhiệt tình giúp đỡ em hoànthành đồ án môn học Thầy đã cung cấp cho em nhiều tài liệu hữu ích, sách thamkhảo, đặc biệt là cách sử dụng các tiêu chuẩn trong thiết kế, cách thu thập các sốliệu cần thiết cần thiết cho việc tính toán Qua đồ án này, em được trang bị nhữngkiến thức chuyên ngành phục vụ cho công việc sau này, cho em có được sự liên hệgiữa lý thuyết được học và áp dụng ngoài thực tế Trong quá trình giảng dạy thầythường xuyên cung cấp cho chúng em những kiến thức ngoài thực tế mà thấy cóđược trong quá trình làm việc, có sự so sánh giữa các phương án sao cho đạt hiệuquả cao nhất với chi phí bỏ ra là ít nhất phù hợp với từng trường hợp cụ thể Quaviệc làm đồ án giúp em rèn luyện được nhiều kỹ năng tự nghiên cứu, kỹ năng đọctài liệu, tính cẩn thận, có trách nhiệm với công việc mình đang làm, tăng khả nănglàm việc nhóm và phải làm theo đúng thời hạn quy định Đây là những kết quả mà

em cảm thấy mình thu được sau đợt làm đồ án này Tuy em đã hết sức cố gắng đểlàm đồ án và hoàn thành đồ án nhưng do kiến thức còn hạn chế, thời gian làm đồ ánkhông nhiều nên không tránh khỏi sai sót Em rất mong nhận được sự góp ý củathầy cô để bài đồ án của em hoàn chỉnh hơn Một lần nữa em xin cảm ơn thầyNguyễn Minh Đức đã tận tình hướng dẫn em Em chúc thầy mạnh khỏe, công táctốt!

Em xin chân thành cảm ơn!

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, công nghiệp sản xuất giấy chiếm vị trí khá quan trọng trong nền kinh

tế nước ta Cùng với sự phát triển của các nghành công nghiệp, dịch vụ khác, nhucầu về các sản phẩm giấy ngày càng tăng Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích đạtđược to lớn về kinh tế – xã hội, nghành công nghiệp này cũng phát sinh nhiều vấn

đề môi trường bức xúc cần phải giải quyết, đặc biệt là nước thải phát sinh trong quátrình sản xuất bột giấy, đây là loại nước rất khó xử lý Cần có biện pháp xây dựngcác cơ sở gắn sản xuất với xử lý ô nhiễm môi trường, đổi mới công nghệ theo

hướng thân thiện với môi trường Trong những năm gần đây ô nhiễm môi trường là

vấn đề được cả xã hội quan tâm, đặc biệt vấn đề ô nhiễm môi trường nước do nướcthải từ các nhà máy sản xuất, khu công nghiệp chế biến thực phẩm, bệnh viện,chợ…là vấn đề được quan tâm hàng đầu Xử lý nước thải ở là một vấn đề thời sự

mà Việt Nam đang phải đối mặt Một câu hỏi đặt ra : “ vì sao phải xử lý nước thải”

Có rất nhiều câu trả lời cho câu hỏi đó Thứ nhất, xử lý nước thải để giảm bớt ônhiễm môi trường, tránh ảnh hưởng đến sức khỏe con người Nước thải sinh hoạt,nước thải từ các cơ sở sản xuất có chứa cặn lơ lửng, chất tẩy rửa, dầu mỡ, hàmlượng chất hữu cơ, N, P cao, sự tồn tại của vi khuẩn, vi rút… rất dễ gây bệnh chocon người, tác động xấu đến môi trường Thứ hai, nước là tài nguyên quan trọng, làthành phần chủ yếu của môi trường sống, quyết định sự thành công trong chiếnlược, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế-xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninhquốc gia chính vì vậy cần phải được bảo vệ Hiện nay, đa số nước thải sinh hoạtcũng như nước thải công nghiệp không được xử lý hoặc xử lý chưa triệt để xả trựctiếp vào môi trường, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước mặt, nước ngầm.Theo

số liệu thống kê cho thấy những năm gần đây, việc khai thác nguồn nước mặt vànguồn nước ngầm rất lớn từ vài trăm đến hàng triệu m3/năm nên khả năng trongtương lai nguồn nước mặt và nước ngầm có khả năng cạn kiệt là rất cao Nguy cơthiếu nước, đặc biệt là nước ngọt và sạch là một hiểm họa lớn đối với sự tồn vongcủa con người cũng như toàn bộ sự sống trên trái đất Như chúng ta đã biết nước làmột trong những thành phần cơ bản và cần thiết cho cơ thể con người, chiếm 50-60% cân nặng của người bình thường Con người nhịn ăn 6-8 tuần mới có thể bịchết đói, nhưng chỉ cần mất 5-10% nước đã lâm vào tình trạng tính mạng bị đe dọa,

chóng có các biện pháp bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước Bảo vệ tàinguyên nước xử lý nước thải là nhiệm vụ cấp bách, nó không chỉ đáp ứng các yêucầu trước mắt mà còn tạo nền tảng vững chắc cho sự nghiệp bảo vệ tài nguyên vàmôi trường trong tương lai lâu dài, vì đó là sự sống còn của chính chúng ta và concháu sau này Chính vì vậy cần phải xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường.

Tên đề tài: Nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy.

Mục đích của đề tài:

+ Mục đích đào tạo:

Việc nghiên cứu, tham khảo tài liệu nhằm củng cố các kiến thức đã học trongtrường đồng thời có thể bổ sung một số kiến thức mới có liên quan đến đồ án, giúpsinh viên từng bước làm quen với vấn đề thực tế, vận dụng các kiến thức đã học vàothực tế, nâng cao kỹ năng tính toán

+ Mục đích chuyên môn:

Trong quá trình thực hiện đồ án, sinh viên nâng cao được kỹ năng chuyên môn,

kỹ năng phân tích tổng hợp sử dụng tài liệu từ đó giúp ích cho quá trình công tácsau này

Phương pháp nghiên cứu

QCVN 24:2008/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải côngnghiệp QCVN 12:2008/BTNMT- Quy chuẩn quốc gia về nước thải công nghiệpgiấy và bột giấy

Phạm vi nghiên cứu: Tập trung nghiên cứu xử lý nước thải nhà máy sản xuất

giấy

Cấu trúc đồ án: Đồ án gồm có 4 chương như sau:

Chương I : Tổng quan về công nghiệp giấy

Chương II : Thiết kế, tính toán các công trình trong dây chuyền xử lý nước thảinhà máy giấy

Chương III : Bố trí mặt bằng tổng thể và cao trình của trạm xử lý nước thải nhàmáy giấy

Chương IV : Kết luậ và kiến nghị

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP GIẤY

1 Giới thiệu về tình hình phát triển ngành công nghiệp giấy

Ngành sản xuất giấy ở Việt Nam phát triển rất sớm với những phương pháp sảnxuất giấy thủ công, chỉ đến đầu thế kỷ 20 ngành mới thực sự áp dụng các phươngpháp sản xuất công nghiệp Kể từ sau những năm 50 của thế kỷ trước một loạt xínghiệp sản xuất bột và giấy có quy mô từ 5.000 - 20.000 tấn/năm đã ra đời tập trung

ở các tỉnh trung du Bắc bộ, Trung bộ và Nam bộ

Hiện nay, Việt Nam có khoảng 300 nhà máy và xưởng sản xuất giấy và bộtgiấy Hầu hết các nhà máy có sản lượng dưới 40 000 tấn/năm, quy mô sản xuất củacác nhà máy ở Việt Nam thường là nhỏ và vừa

Về sản phẩm, chủng loại giấy sản xuất trong nước vẫn rất nghèo nàn, chỉ cógiấy in báo, giấy in giấy viết, giấy bao gói, giấy lụa Dù ngành công nghiệp giấy đãđầu tư tới 112.000 tấn /năm cho sản xuất giấy tráng, nhưng đến nay hầu như chỉ sảnxuất giấy không tráng Sản phẩm giấy được sản xuất ở Việt Nam không đa dạng,Sản phẩm giấy chính của ngành công nghiệp giấy và bột giấy của Việt Nam là giấygói Tỉ lệ giấy in và giấy viết không nhiều Những năm qua, mặc dù ngành giấy vàbột giấy đã có những bước tiến mới, nâng cao chất lượng, mở rộng quy mô, thỏamãn được 60-65% nhu cầu nội địa

Ngành giấy là ngành nặng về thiết bị, công suất càng lớn thì giá thành cho mộtđơn vị sản phẩm càng nhỏ và ngược lại Do đó một dây chuyền sản xuất giấy côngsuất nhỏ thì giá thành sản phẩm sẽ cao, khó có thể cạnh tranh được với sản phẩmcủa các công ty lớn, nhất là các công ty nước ngoài có trình độ công nghệ cao.Không những thế hầu hết các thiết bị của ngành đã trở nên cũ kỹ và lạc hậu nênmức tiêu hao nguyên liệu cao, do vậy đã tăng cao giá thành sản phẩm và giảm tínhcạnh tranh Một thực trạng nữa của ngành Giấy và Bột giấy là sự mất cân đối giữasản xuất giấy và bột giấy Hàng năm, Việt Nam vẫn phải nhập khẩu 70.000- 80.000tấn bột giấy các loại Điều này dẫn đến khả năng cạnh tranh thấp của sản phẩm giấy

cả về chất lượng, chủng loại và đặc biệt là giá cả do phải chịu mức thuế nhập khẩu

và kiểm soát nhập khẩu Các nhà máy sản xuất giấy và bột giấy ở Việt Nam đượcchia ra làm 4 loại sau đây:

- Hiện đại: có 2 doanh nghiệp, chiếm 50% sản lượng bột giấy và 36.1% sảnlượng giấy cả nước

- Trung bình: có 4 doanh nghiệp, chiếm 23.7 % sản lượng giấy toàn ngành.

- Dưới mức trung bình: Số lượng các nhà máy trong nhóm này là cao nhất Cácnhà máy này hầu hết nhập khẩu thiết bị từ các nước trong khu vực như Trung Quốc,Đài Loan; bởi vậy, công nghệ của các nhà máy này thường lỗi thời thường là nhữngcông nghệ sản xuất của vài chục năm về trước Sản lượng của nhóm nhà máy nàychiếm 32.5% sản lượng bột giấy và 22.0% sản lượng giấy của toàn ngành

- Sản xuất theo phương pháp truyền thống: Các cơ sở sản xuất này thường sảnxuất theo công nghệ lỗi thời với các thiết bị sản xuất tự thiết kế Mặc dù số lượngcác cơ sở sản xuất dạng này rất lớn, nhưng sản lượng của nhóm này rất nhỏ, thấphơn 1000 tấn/ năm Bởi vậy, nhóm này chỉ sản xuất khoảng 3% sản lượng bột giấy

và 15% sản lượng giấy của toàn ngành

Hiện nay, ngành giấy ở nước ta vẫn còn nhiều khó khăn:

Thiết bị cũ và lạc hậu chiếm hầu hết ở các đơn vị nhỏ, vừa : chiếm hơn 98% sốlượng đơn vị và 66% năng lực sản xuất, công nghệ cũ gây ô nhiễm cao

Chi phí vốn đầu tư lớn : 1800- 2200 USD/tấn bột giấy từ cây nguyên liệu và1000- 1200 USD/tấn giấy từ bột giấy

Thu hồi vốn chậm Lợi nhuận thấp, hiệu suất thu hồi bộ trong khoảng 11- 12%năm với các dự án đầu tư mới Nếu không có những chính sách đặc thù riêng thì rủi

ro sẽ rất lớn

Chi phí để xử lí chất thải cao đặc biệt các dự án nằm ở thượng nguồn, chi phíđầu tư hệ thống xử lí môi trường theo đúng tiêu chuẩn Việt Nam chiếm khoảng 20-25% tổng chi phí đầu tư

Chu kỳ kinh doanh trồng cây nguyên liệu dài, thường từ 7- 9 năm với câynguyên liệu sớ ngắn và 15- 20 năm với cây nguyên liệu sớ dài Như vậy đầu tưtrồng nguyên liệu cũng cần nhiều vốn và có nhiều rủi ro

2 Nguyên liệu cho sản xuất giấy

Nguyên liệu cho sản xuất giấy rất đa dạng như cây nguyên liệu trồng lâunăm, cây nguyên liệu trồng ngắn ngày hay phế liệu của các ngành sản xuất khác

- Các loại nguyên liệu mọc nhanh và phụ phẩm nông nghiệp như đay, rơm rạ,

bã mía, phế liệu của một số ngành gỗ, mây tre Loại nguyên liệu này được sử dụngrộng rãi ở các xí nghiệp nhỏ để sản xuất các loại giấy bìa và cacton có chất lượng

không cao làm bao bì Hiện nay các nguyên liệu loại này ngày càng ít được sử dụng

do đã có những loại nguyên liệu ưu thế hơn thay thế

- Tre nứa là loại nguyên liệu rất phổ biến của các doanh nghiệp có quy mô dưới10.000 tấn/năm, do những ưu thế như giá rẻ, tương đối dễ xử lý bằng công nghệkhông cao, chất lượng sản phẩm phù hợp cho các loại bao bì, hòm hộp, giấy in, viêt,giấy vàng mã

- Để sản xuất các loại giấy có chất lượng cao như loại giấy in, giấy viết, giấy inbáo thì cần sử dụng loại cây gỗ lớn, có chất lượng tốt : gỗ bạch đàn, keo, mỡ, bồ đề,thông Hiện nay, ở nước ta có Công ty Giấy Bãi Bằng, Công ty Giấy Tân Mai, Công

ty Giấy Việt Trì sử dụng các loại gỗ này cho sản xuất

- Giấy loại là nguyên liệu đang ngày càng chiếm tỷ trọng ưu thế trong thànhphần nguyên liệu của các doanh nghiệp Ở Việt Nam hiện nay các doanh nghiệp sảnxuất bao bì sử dụng chủ yếu là giấy loại từ hai nguồn: thu mua trong nước và nhậpkhẩu Đây là nguyên liệu có giá rẻ, dễ sử dụng, thích hợp cho mọi doanh nghiệp Sửdụng giấy loại với giá thành sản xuất hạ và giảm được đầu tư phần nấu bột Điều rấtquan trọng là sử dụng giấy loại để sản xuất giấy có ý nghĩa trong việc phòng ngừa

và giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong sản xuất

- Bột giấy nguyên sinh: đây là nguồn nguyên liệu không thể thiếu được trongsản xuất giấy ở Việt Nam, chủ yếu được nhập khẩu do nguồn bột sản xuất trongnước không đủ cung cấp cho nhu cầu, một lý do nữa cũng rất quan trọng đó là một

số sản phẩm giấy yêu cầu chất lượng cần phải sử dụng từ 10 - 100% bột nguyênsinh Ở Việt Nam hiện nay chỉ có hai doanh nghiệp có khả năng sản xuất bột giấynguyên sinh đạt chất lượng thương phẩm tương đương nhập khẩu là công ty GiấyBãi Bằng và Công ty Giấy Tân Mai

3 Phương pháp sản xuất bột giấy

Các phương pháp sản xuất giấy được áp dụng thay đổi phụ thuộc vào cáclọai nguyên liệu thô đặc trưng, các thiết bị sản xuất, yêu cầu chất lượng của sảnphẩm giấy Ở Việt Nam có những phương pháp sản xuất bột giấy:

- Phương pháp bột kiềm: đây là phương pháp được các nhà máy sử dụng nhiều

nhất và cũng là nguồn ô nhiễm lớn nhất của ngành công nghiệp giấy và bột giấyViệt Nam, do công nghệ lạc hậu, dung dịch nấu thường thải ra mà không thu hồi và

xử lý Phương pháp này nấu bằng NaOH dưới nhiệt độ cao

- Phương pháp bột hóa học soda lạnh: Phương pháp này cũng gây ô nhiễm môi

trường cao do công nghệ lạc hậu, dung dịch nấu không được thu hồi, xử lý Nguyênliệu thô chủ yếu là tre Phương pháp này nấu bằng NaOH dước nhiệt độ bìnhthường

- Bột hóa nhiệt cơ : Hỗn hợp của nấu và nghiền hóa học để tách cellulose và sợi

hemi-cellulose Tỷ lệ tacshh cellulose và sợi hemi-cellulose cao Thu hồi và xử lýdịch nấu thải ra là một vấn đề cần quan tâm

- Bột Kraft: Phương pháp này chỉ có nhà máy giấy Bãi Bằng-nhà máy lớn nhất

Việt Nam áp dụng Đây là phương pháp sản xuất chính ở các nước phát triển.Phương pháp này được nấu bằng NaOH và Na2S Dung dịch nấu thường được thuhồi và xử lý, lignin chất ô nhiễm hữu cơ nền bị đốt trong nồi đun thu hồi, các chấthóa học bị đốt được thu hồi trong nồi đun thu hồi Ưu điểm của bột giấy Kraft :+ Nguyên liệu thô đa dạng; gỗ mềm và gỗ cứng có thể chấp nhận

+ Ít gây ô nhiễm (dung dịch nấu thường được thu hồi và xử lý, lignin chất ônhiễm hữu cơ nền bị đốt trong nồi đun thu hồi, các chất hóa học bị đốt được thu hồi) + Có thể thu lại được hoá chất và năng lượng trong quá trình thu hồi

Tuy nhiên, quá trình tạo bột giấy Kraft cũng có các nhược điểm, ví dụ như chiphí đầu tư cao và mức độ thu hồi xenlôluzơ thấp Gỗ trong tự nhiên thường chứakhoảng 50% nước và phần cứng thường có tỷ lệ khoảng 45% xenlôluzơ, 25 %hemixenloluzơ và 25% linhin cùng 5% các chất hữu cơ và vô cơ khác Trong quátrình sản xuất bột bằng hoá học, các hóa chất được sử dụng để hoà tan linhin và giảiphóng sợi gỗ Do đó, linhin và nhiều chất hữu cơ khác được đưa vào dạng mà từ đócác hóa chất và năng lượng của linhin cùng các chất hữu cơ khác có thể được thuhồi Mức độ thu hồi phụ thuộc vào các hóa chất cơ bản được sử dụng và cấu hìnhcủa quy trình sản xuất Trong quá trình sản xuất bột cơ học, các máy cắt, xén cơ họcđược sử dụng để kéo tách các sợi; mặc dù vẫn có sự phân hủy một số chất hữu cơphần lớn linhin vẫn còn trong sợi

- Bột giấy loại: Hầu hết các nhà máy ở các làng nghề sử dụng giấy loại làm

nguyên liệu thô Phương pháp này khá đơn giản giấy loại được tái xử lý thành bộtgiấy, sàng lọc, tẩy mực Tẩy màu nếu cần thiết

4 Quy trình sản xuất giấy và bột giấy

Các công đoạn chính và quy trình sản xuất bột giấy và giấy được mô tả đơngiản hoá như sau:

Nghiền bột tại Thiết bị phân tán bột: Máy nghiền bột trộn bột với nước và cho

ra bột giấy nhão Sau đó bột nhão được làm sạch và đưa vào máy xeo Nguyên liệuđược đưa vào thiết bị phân tán bột để đánh tơi sợi và tăng tốc độ kết sợi vì khi ởtrong nước sợi sẽ trương ra

Thiết bị làm sạch bột: Một quy trình tẩy trắng điển hình cho bột giấy Kraft

thông qua nhiều tháp trong đó bột được trộn với các hoá chất khác nhau Giữa cáccông đoạn, hoá chất bị loại bỏ và bột giấy được rửa sạch

Tinh chế: Bột giấy đi qua các đĩa quay của thiết bị tinh chế dạng đĩa Hoạt

động cơ học của thiết bị tinh chế đánh tơi lớp vỏ tế bào sợi, khiến sợi trở nên mềm

và dai hơn Khâu tinh chế này quyết định chất lượng giấy Quá trình tinh chế manglại cho giấy những đặc tính đáp ứng được nhu cầu sử dụng của từng loại giấy khácnhau

Tạo hình: Sau đó giấy được hồ hay nhuộm màu để thoả mãn các thông số

cần thiết Quá trình hồ giấy nhằm làm tăng độ mịn và khả năng in ấn cho giấy; còn

ở khâu nhuộm màu, bột màu, thuốc nhuộm hay chất phụ gia cho giấy được bổsung Khâu tiếp theo là tạo hình cho tờ giấy, hay hình thành băng giấy Khâu tạohình cho tờ giấy bắt đầu từ thùng đầu, tại đây xơ sợi ướt được trải thành lớp trênmột mặt lưới chuyển động

Ép: Băng giấy được sấy khô khi bị ép qua các trục của ống cán

Sấy khô: Phần lớn lượng nước còn lại trong băng giấy sẽ bị loại bỏ khi băng

giấy đi qua các trục hơi quá nhiệt

Cán láng: Khâu cuối cùng trong quy trình sản xuất giấy là cán láng Công

đoạn này được hoàn tất nhờ một loạt các trục cán được sắp xếp cẩn thận để kiểmsoát độ dày và độ nhẵn của giấy thành phẩm

Cuộn giấy: Các bước cuối trong quy trình gia công giấy là cắt các cuộn giấy

lớn thành tờ Cụ thể là, giấy được cuốn thành cuộn lớn, sau đó xẻ dọc khổ giấy lớnsang khổ nhỏ hơn theo yêu cầu, cắt thành từng tờ, xén tỉa và đóng gói

5 Tính chất nước thải từ ngành công nghiệp giấy và bột giấy ở Việt Nam

Công nghiệp giấy là ngành sử dụng một lượng lớn nước trong quá trình sảnxuất Tuỳ theo từng công nghệ và sản phẩm, lượng nước thải tính trên mỗi sảnphẩm giấy có thể khác nhau, từ 200 đến 500 m3/1 tấn Nước dùng trong các côngđoạn rửa nguyên liệu, nấu, tẩy, sản xuất hơi nước Lượng nước thải phát sinh ra lớn

và thành phần nước thải tương đối phức tạp:

- Dòng thải rửa nguyên liệu chứa các chất hữu cơ hoà tan, cát, thuốc bảo vệthực vật, vỏ cây

- Dòng thải của quá trình nấu và rửa sau nấu chứa phần lớn các chất hữu cơ hoàtan, các hoá chất và một phần xơ sợi Dung dịch đen có nồng độ chất khô khoảng25-35 %, tỉ lệ giữa chất hữu cơ và vô cơ là 70:30 Dung dịch có màu đen chủ yếu là

do dẫn xuất của lignin gây ra là chính

- Dòng thải từ công đoạn tẩy của các nhà máy sản xuất bột giấy bằng phươngpháp hoá học và bán hoá học chứa các hợp chất hữu cơ, chất gỗ hoà tan và một hợpchất tạo thành từ những chất thải với chất tẩy ở dạng độc hại Dòng thải này có độmàu, giá trị BOD và COD cao

- Dòng thải từ quá trình nghiền bột và sản xuất giấy chủ yếu chứa sợi xơ mịn,bột giấy lơ lửng và các chất phụ gia như nhựa thông, phẩm màu, cao lanh

- Nước ngưng tụ như là dòng thải từ quá trình ngưng tụ trong hệ thống xử lý đểthu hồi hóa chất từ dung dịch đen Mức độ nhiễm bẩn của dòng thải phụ thuộc vàoloại gỗ và công nghệ sản xuất

- Nước thải từ quy trình sản xuất giấy chủ yếu chứa bột giấy và các chất phụgia Nó được tách ra từ quy trình sản xuất giấy như là trong quá trình khử nước và

ép giấy

- Nước thải của các nhà máy giấy hầu như đều chứa các hợp chất, các hóa chất,bột giấy, các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ Đối với các loại giấy có độ dai, độ trắngthì phải sử dụng các hợp chất khác

6 Các biện pháp giảm lượng nước thải và tải lượng chất ô nhiễm trong nước thải nhà máy giấy

Do lượng nước thải của nhà máy giấy là rất lớn mà thành phần nước thải lạiphức tạp, để xử lý nước thải này phải mất kinh phí lớn Chính vì vậy, cần phải có

biện pháp để hạn chế lượng nước và giảm lượng chất ô nhiễm trong nước thải nhàmáy giấy.

6.1 Các biện pháp làm giảm lượng nước thải

Bảo quản và làm sạch nguyên liệu đầu vào bằng phương pháp khô sẽ giảmđược lượng nước rửa

Dùng súng phun tia để rửa máy móc, thiết bị, sàn… sẽ giảm được lượng nướcđáng kể so với rửa bằng vôi

Thay đổi công nghệ tách dịch đen ra khỏi bột ở thiết bị hình trống thông thườngbằng ép vít thải, 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

Phân luồng các dòng thải để tuần hoàn sử dụng lại các nguồn nước ít ô nhiễm

6.2 Các biện pháp làm giảm tải lượng chất ô nhiễm trong nước thải

Tách dịch đen đậm đặc ban đầu từ lưới gạn bột giấy và tuần hoàn chúng lại nồinấu đến khả năng có thể giảm tải lượng kiềm trong dòng thải

Thu hồi hoá chất từ dịch đen bằng công nghệ cô đặc - đốt - xút hoá sẽ giảmlượng ô nhiễm COD tới 85%

Xử lý dịch đen bằng phương pháp kị khí sẽ giảm tải lượng ô nhiễm hữu cơ từ

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH TRONG

DÂY CHUYỀN XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY

1 Đánh giá nước thải và lựa chọn dây chuyền công nghệ

Bảng 1 Bảng đánh giá chất lượng nước

C(loại B) Kf Kq C max

Đánh giá

2 Lựa chọn phương pháp xử lý nước thải nhà máy giấy

Để xử lý nước thải nhà máy giấy có thể sử dụng các phương pháp: cơ học, hóahọc, sinh học Mỗi phương pháp sẽ có ưu điểm và nhược điểm riêng Để lựa chọnđược phương pháp xử lý nước thải cần phải xem xét nhiều yếu tố khác nhau nhưchất lượng nước thải, lưu lượng nước thải, chất lượng nước đầu ra yêu cầu, điềukiện địa lý, kinh tế-xã hội của khu vực Lựa chọn được phương án sao cho đạt yêucầu về kỹ thuật mà chi phí bỏ ra là ít nhất

Đối với nước thải nhà máy giấy đã được phân tích như trên em lựa chọnphương pháp sinh học để xử lý nước thải là chủ yếu Do :

+ Đặc tính nước thải nhà máy giấy có hàm lượng COD, BOD cao và có tỷ lệ

+ Trong nước thải không có chất độc hại và muối của kim loại nặng, nếu có làmchết hoặc ức chế hoàn toàn hệ vi sinh trong nước thải Nếu quá nồng độ cho phép,các Vi sinh vật không thể sinh trưởng được và có thể chết Như vậy, không thể tiếnhành xử lý sinh học Nếu nồng độ chúng nhỏ hơn giới hạn sẽ hạn chế tốc độ làm sạchcủa nước, nếu nước thải chứa nhiều chất độc thì tính toán theo chất độc nhất.

+ Trong nước thải nhà máy giấy có hàm lượng chất cacbonhydrat cao, là chất

dễ phân hủy sinh học, chất dinh dưỡng cần thiết cho quá trình xử lý sinh học nướcthải là N, P Trong nước thải nhà máy giấy có hàm lượng N=57 mg/l và P=4 mg/lnếu thiếu chất dinh dưỡng cần bổ sung thêm đảm bảo tỷ lệ cho quá trình yếm khíBOD5 : N : P = 100 : 5 : 1; đối với quá trình kị khí BOD5 : N : P = 100 : 3 : 0,5 Trong nước thải nhà máy giấy và bột giấy có tải lượng ô nhiễm chất hữu cơcao, đặc biệt có chứa hàm lượng các chất lignin cao ở dòng thải của xí nghiệp Cáchợp chất lignin là những chất không có khả năng phân huỷ hiếu khí và đối với phânhuỷ kị khí cũng xảy ra rất chậm Do đó trước khi đưa nước thải vào sử lý sinh họcthì dịch đen của quá trình sản xuất bột giấy cần được sử lý cục bộ để tách lignin Phương pháp này có ưu điểm:

- Áp dụng công nghệ sinh học trong xử lý nước thải là vô cùng quan trọngtrong đời sống Vừa mang lại lợi ích cho kinh tế, vừa mang lại lợi ích cho xã hội lẫnmôi trường do không sử dụng hóa chất

- Ứng dụng sinh học như một vòng tuần hoàn tự nhiên khép kín, xử lý chất thảihiệu quả mà không mang lại ảnh hưởng xấu hoặc biến đổi bất lợi khác cho môitrường Chất lượng nước đầu ra sạch hơn và có tính chất như nước tự nhiên.11

- Công nghệ sinh học là công cụ xử lý triệt để và chủ động trên thành phần vàtính chất nước thải, không cần thiết có sự can thiệp trực tiếp của con người vào quátrình xử lý tự nhiên Thuận tiện trong công tác vận hành và quản lý

- Tiết kiệm kinh phí trong việc xử lý nước thải Chi phí cho các biện pháp sinhhọc thường thấp hơn chi phí cho các biện pháp xử lý khác Bên cạnh đó chi phíquản lý cũng thấp do việc quản lý đơn giản hơn

- Xử lý được nguồn nước thải nồng độ cao, đặc biệt là BOD, COD, SS… trong

đó nước thải dễ xử lý sinh học có nồng độ COD từ 20.000 – 30.000 mg/l (phân hủy

kỵ khí)

4 Tính toán các công trình trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thải

nhà máy giấy

4.1 Ngăn tiếp nhận nước thải

Nước thải của nhà sản xuất giấy được thu vào hố thu gom rồi bơm lên ngăn tiếpnhận theo đường ống có áp Ngăn tiếp nhận nước thải được bố trí ở vị trí cao để từ

đó nước thải có thể tự chảy qua các công trình của trạm xử lý

Kích thước ngăn tiếp nhận phụ thuộc lưu lượng nước thải của nhà máy Kíchthước ngăn tiếp nhận được tra theo phụ lục 3 giáo trình “ xử lý nước thải đô thị”-PGS.TS Trần Đức Hạ

A: Chiều rộng ngăn tiếp nhận

B: Chiều dài ngăn tiếp nhận

H: Chiều cao ngăn tiếp nhận

H1: Chiều cao lớp nước trong ngăn tiếp nhận

h: Chiều cao từ đáy ngăn tiếp nhận đến đáy mương

h1: Chiều cao mương dẫn nước đến công trình tiếp

b: Chiều rộng mương dẫn

l: Khoảng cách giữa hai ống áp lực

l1: Khoảng cách từ tâm ống đến miệng xả

Dùng 2 ống dẫn có đường kính 150mm để đưa nước thải lên ngăn tiếp nhận

4.3 Tính toán song chắn rác

Trong nước thải thường chứa các chất không tan ở dạng lơ lửng Để tách cácchất này ra khỏi nước thải sử dụng các phương pháp cơ học như dùng song chắn ráchoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực li tâm Tùy theo kíchthước, tính chất lý hóa, nồng độ chất lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ cầnlàm sạch mà lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp

Nhiệm vụ: Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý trước hết phải qua song chắn rác.

Tại đây các thành phần có kích thước lớn như rác, vỏ đồ hộp, rác cây, bao nilon…được giữ lại Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn Đây là bướcquan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống

xử lý nước thải

Tùy theo kích thước khe hở, song chắn rác được phân thành loại thô, trung bình

và mịn Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm và songchắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25 mm Theo hình dạng có thểphân thành song chắn rác và lưới chắn rác Song chắn rác cũng có thể đặt cố địnhhoặc di động

Song chắn rác được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn, nghiêng mộtgóc 45 – 60° nếu làm sạch thủ công hoặc nghiêng một góc 75 – 85° nếu làm sạchbằng máy Tiết diện của song chắn có thể tròn, vuông hoặc hỗn hợp Song chắn tiếtdiện tròn có trở lực nhỏ nhất nhưng nhanh bị tắc bởi các vật giữ lại Do đó, thôngdụng hơn cả là thanh có tiết diện hỗn hợp, cạnh vuông góc phía sau và cạnh trònphía trước hướng đối diện với dòng chảy Vận tốc nước chảy qua song chắn giớihạn trong khoảng từ 0,6 -1m/s Vận tốc cực đại giao động trong khoảng 0,8 -1m/snhằm tránh đẩy rác qua khe của song Vận tốc cực tiểu là 0,4m/s nhằm tránh phânhủy các chất thải rắn

Nước thải sau khi qua ngăn tiếp nhận được dẫn đến song chắn rác theo mương

hở Chọn 2 song chắn rác công tác, một song dự phòng Ta sử dụng song chắn rác

Q tb=69.444(s l)=0.069444(m s3).Lưu lượng giây của nước thải

Tốc độ nước chảy qua song chắn rác (0.8÷1 m/s) Chọn v = 0.8(m/s)

Khoảng cách giữa các khe hở của song chắn rác chọn b= 0.016m (0.016m ÷0.02 m)

Số mương đặt song chắn rác: N=2

Vậy : n= 0.069444

2∗0.8∗0.016∗0.672∗1.05=4.239(k h e)

- Chiều dài mương đặt song chắn rác:

Chiều dài máng xác định theo công thức:

l xd=l1+l+l2

Độ dài phần mở rộng l1:

Chọn góc mở rộng của mương là φ= 20°

l1=1.37∗(B s−Bm)=1.37∗(0.112−0.1)=0.016(m)

Với B m làchiều rộng mương dẫn trong ngăn đặt song chắn rác, B m=0.1(m)

Độ dài phần thu hẹp l2 được tính theo cấu tạo:

l2=l1∗0.5=0.016∗0.5=0.008 (m)

Chiều dài đoạn mương mở rộng chọn theo cấu tạo l=2m

Vậy chiều dài mương chắn rác là:

α= 60° góc ngiêng của song chắn rác với mặt phẳng nằm ngang

Vậy: ε=2.42∗¿

Với h bv=0.5 m là chiều cao bảo vệ.

- Tính lượng rác lấy ra từ song chắn rác:

Nhiệm vụ: Bể lắng đứng đợt 1 có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có trong

nước thải, bể lắng đợt 1 phải xử lý được hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thảixuống dưới 150mg/l, có thể kết hợp với bể làm thoáng để tăng hiệu suất xử lý Theo dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang và bể lắng đứng

- Trong bể lắng ngang, dòng nước chảy theo phương ngang qua bể với vận tốckhông lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lưu nước thừ 1,5 – 2,5 h Bể lắng ngang được

sử dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15000 m3/ngày

- Bể lắng đứng, nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên đếnvách tràn với vận tốc từ 0,5 – 0,6 m/s và thời gian lưu nước trong bể dao độngkhoảng 45 – 120 phút Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thường thấp hơn bể lắngngang từ 10 – 20 %.

Theo điều 7.50 lựa chọn loại bể lắng phải dựa theo công suất, tính chất nướcthải, các điều kiện tự nhiên và các điều kiện cụ thể khác của địa phương Nói chung

có thể sơ bộ lựa chọn kiểu bể lắng theo công suất của trạm xử lý nước thải như sau:

Bể lắng đứng: Dưới 20.000m3/ngày

Bể lắng ngang: trên 15.000m3/ngày

Bể lắng ly tâm: trên 20.000m3/ngày

Do công suất của nhà máy là 6000m3/ngày nên ta chọn bể lắng đứng

Nhiệt độ nước thải 25℃ → α =0.9

+  - Vận tốc cản của dòng chảy theo thành phần đứng tra theo bảng:

Với V=6mm/s ( vận tốc theo phương ngang V=5÷10mm/s), ta có ω=0.02mm/s+K là hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng Với bể lắng đứng thì K=0.35

+ H là chiều cao công tác bể lắng H1=3.5 m (H  2.7 3.8  m)

+tlà thời gian lắng của nước thải trong hình trụ với chiều sâu lớp nước

h=500 mm đạt hiệu quả lắng bằng hiệu quả lắng tính toán và được lấy theobảng 7-12 TCXDVN 51- 2008

3004506409702600

18039045068018305260-

-1501802002402803601920-

14012001802002402806902230

1001201501802002305701470

405060801001303701080

-751201803903000-

-6090120180580-

-458075130380-

60% và n – Hệ số phụ thuộc vào tính chất của chất lơ lửng n = 0.25 tra bảng 7.12được t= 970s

+Trị số

n

K H h

Chiều cao công tác

n

K H h

1,081,161,291,351,46

1,11,191,321,411,5

-Với H = 3.5 m ta tra được trị số

n

K H h

Diện tích ướt của ống trung tâm:

Trong đó: v tt là vận tốc chuyển động của nước trong ống trung tâm, lấy khônglớn hơn 30mm/s (điều 7.60 TCXDVN 51:2008) Chọn v tt=0.025 m/s

Đường kính ống trung tâm:

Theo quy phạm ( TCXDVN 51- 2008): Hàm lượng chất lơ lửng sau bể lắng đợt

1 không được lớn hơn 150 mg/l trước khi vào công trình xử lý nước thải bằng sinhhọc Vậy ta cần phải làm thoáng đơn giản Khi sử dụng bể làm thoáng đơn giản,hiệu quả lắng đợt 1 tăng thêm 5-8% Vậy hiệu quả lắng sẽ là 68%

Dung tích hố thu cặn được xác định:

C =445 mg/l – Hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải ban đầu

E - Hiệu suất lắng của bể lắng đợt 1 cộng với làm thoáng đơn giản E=68%

p - Độ ẩm của cặn lắng, p 95% ( theo điểu 7.54 của TCXDVN 51- 2008 )

T – Chu kỳ xả cặn, T = 1 ngày ( theo điều 7.59 của TCXDVN 51- 2008) chu kỳ

xả cặn không quá 2 ngày Mục đích là giảm thể tích lượng cặn ở đấy bể, tận dụngđược dung tích tối đa của bể lắng

Trong đó: hbv - Chiều cao bảo vệ , hbv  0.5 m

H ct=3.5 m - Chiều sâu công tác của bể lắng

hc - Chiều cao nén cặn , h c=5.05m

Để thu nước đã lắng, dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể.Thiết kế máng thu nước đặt theo chu vi vành trong của bể, đường kính ngoài củamáng chính là đường kính trong của bể

Đường kính máng thu: Dmáng = 80% đường kính bể

Dmáng = 0.8 x 7.568 = 6.054 mChiều dài máng thu nước:

L = π x Dmáng = 3.14 x 6.054 = 19 (m)Tải trọng thu nước trên 1m dài của máng:

4.5 Tính toán bể làm thoáng đơn giản

Thể tích bể làm thoáng đơn giản được tính theo công thức:

Trong đó: t là thời gian thổi khí, Chọn t=15 phút (t= 10-20 phút)

Lượng khí cần cung cấp cho bể làm thoáng được xác định theo lưu lượng riêngcủa khối không khí D= 0.5m3 không khí / m3.h: