THIẾT kế hệ THỐNG xử lý nước THẢI tái CHẾ GIẤY 600 M3NGÀY đêm

Các hoạt động sản xuất giấy từ nguyên liệu giấy loại luôn được Chính phủ ủng hộ, giấy làm từ bột tái sinh được miễn thuế từ khâu sản xuất đến khâu in ấn; việc thu hồi giấy loại sẽ được t

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

GDB: Gross Domestic product: tổng sản phẩm quốc nội

BOD: Biochemical Oxygen Demand: nhu câu Oxy sinh hóa

COD: Chemical Oxygen Demad : nhu cầu Oxy hóa học

DO : Dissolve Oxy Gen: nồng độ Oxy hòa tan

SS : Suspended Solid: Chất rắn lơ lửng

MLSS: Mixed liquoz Suspended Solid chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng

F/M : Food – Microganism ratio : tỉ lệ thức ăn cho vi sinh vật

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

QTB : lưu lượng nước thải trung bình

Qmax : Lưu lượng nước thải cực đại

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 1

GDB: Gross Domestic product: tổng sản phẩm quốc nội .1

BOD: Biochemical Oxygen Demand: nhu câu Oxy sinh hóa 1

COD: Chemical Oxygen Demad : nhu cầu Oxy hóa học 1

DO : Dissolve Oxy Gen: nồng độ Oxy hòa tan 1

SS : Suspended Solid: Chất rắn lơ lửng 1

MLSS: Mixed liquoz Suspended Solid chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng 1

F/M : Food – Microganism ratio : tỉ lệ thức ăn cho vi sinh vật 1

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam 1

CO2 : Khí Cacbonic 1

SO2 : Khí Sunfurơ 1

N : Nitơ 1

P : Phốt pho 1

NH3 : Amoniac 1

QTB : lưu lượng nước thải trung bình 1

Qmax : Lưu lượng nước thải cực đại 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC BẢNG BIỂU 4

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH TÁI CHẾ GIẤY CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN 7

I.1 Giới thiệu về ngành tái chế giấy 7

I.2 Hiện trạng tái chế giấy trên thế giới và Việt Nam 8

I.2.1 Tái chế trên thế giới 8

I.3 Quy trình tái chế giấy điển hình và hiện trạng môi trường tại các cơ sở tái chế 12

I.3.1 Quy trình sản xuất điển hình của cơ sở tái chế giấy 12

I.4 Đặc trưng nước thải tái chế giấy 19

Chương II: GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TÁI CHẾ GIẤY 22

II.1 Đề xuất phương án xử lý: 22

II.1.1 Thông số đầu vào và yêu cầu nước thải sau xử lý: 22

II.1.2 : Các phương pháp thường sử dụng 22

II.3 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải tái chế giấy và thiết minh sơ đồ công nghệ 24

II.3.2 Thiết minh sơ đồ công nghệ của hệ thống xử lý nước thải 26

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH 31

I.Tính toán các thiết bị chính 31

I.1 Tính toán mương dẫn 31

I2 Tính song chắn 32

I4 Tính bể điều hoà 35

I.5 Bể tuyển nối 39

I.6 Bể Aeroten 42

I.9 Tính toán bể nén bùn 53

II Tính toán các thiết bị phụ 58

II.1 Tính toán hệ thống cấp khí cho bể Aeroten và thiết bị làm thoáng bể 58

II.3 Tính toán máy nén khí cho bể Aerotank 65

II.4 Tính toán máy nén khí cho bình cao áp 71

III Tính toán bơm nước thải và bơm bùn 75

III 3 Tính bơm bùn từ bể chứa bùn sang bể nén bùn 82

III.4 Tính bơm bùn từ bể nén bùn sang lọc ép băng tải 84

IV Tính kinh tế 87

IV.1 Chi phí xây dựng 87

IV.2 Chi phí vận hành hệ thống xử lý nước thải 88

IV.3 Chi phí xử lý tính cho 1 m3 nước thải .89

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 Lợi ích tiết kiệm được khi sản xuất 1 tấn giấy bằng nguyên liệu là giấy loại[1]

10

Bảng 2 Tính chất nước thải sản xuất giấy vệ sinh[7-9] 20

Bảng 3 Tính chất nước thải sản xuất giấy làm bao bì 20

Bảng 4 Tính chất nước thải sản xuất giấy bao bì[7-9] 20

Bảng 5 Bảng các thông số đâu vào đã lựa chọn 22

Bảng 6 Thông các thông số nước thải đầu vào và yêu cầu đầu ra 22

Bảng 7 Hiệu suất xử lý của một số phương pháp xử lý nước thải [15] 24

Bảng 8 Các thông số khi nước thải qua hố gom và bể điều hòa 39

Bảng 9 Các thông số đầu vào của bể Aeroten 42

Bảng 10 Hệ thống các thiết bị 57

Bảng 11 Chi phí xây dựng hệ thống xử lý nước thải 87

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.Sự ô nhiễm môi trường tại các làm nghề giấy 12

Hình 2 Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy Kraft máy lạnh 15

Hình 3 Quy trình sản xuất giấy Kraft máy nóng 16

Hình 4 Phương án xử lý thứ nhất 22

Hình 5 Phương án xử lý thứ 2 23

Hình 6 Phương án xử lý thứ 3 24

Hình 7 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải tái chế giấy 26

Hình 8 Bể tyuển nổi 28

Hình 9 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank 29

Hình 10 Sơ đồ song chắn rác 32

Hình 11 Bể lắng II 48

Hình 12 Ống trung tâm bể lắng thứ cấp 50

MỞ ĐẦU

Trong thời đại ngày nay phát triển kinh tế luôn đi kèm với bảo vệ môi trường, không thể chỉ chú trọng đến phát triển kinh tế mà bỏ qua yếu tố môi trường Tuy nhiên đây là một vấn đề khá khó khăn khi tiếp cận bởi vì ta có thể thấy rõ là không có một hoạt động phát triển kinh tế nào mà lại không tác động đến môi trường dù ít hay nhiều Như vậy vấn đề đặt ra ở đây là chúng ta phải làm sao để cho kinh tế vẫn tăng trưởng tốt, ổn định mà môi trường vẫn được bảo vệ đầy đủ Có nhiều phương án đưa ra, và một trong các phương án được chấp nhận rộng rãi đó là tái chế chất thải

Trong ngành tái chế chất thải sinh hoạt, tái chế giấy là một ngànhh kinh tế đang được chú trọng đến được chú trọng và thu hút đầu tư và nền tái chế giấy đang ngày càng phát triển và mang lại lợi ích về kinh tế cũng như về môi trường như tiết kiệm khai thác tài nguyên rừng, giảm bớt lượng giấy thải ra môi trường, tiết kiệm chi phí vận chuyển xử lý rác thải do giấy phát sinh ra, giảm thiểu lượng thải khi sản xuất… Nhưng bên cạnh đó ngànhh tái chế giấy cũng gây ra những vấn đề về môi trường đặc biệt là

nước thải gây ảnh hưởng đến con người và môi trường Vì vậy việc “thiết kế hệ thống

xử lý nước thải cho tái chế giấy” hết sức quan trọng và đây cũng là đề tài tốt nghiệp

mà em chọn

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH TÁI CHẾ GIẤY CÁC

VẤN ĐỀ LIÊN QUAN MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN

I.1 Giới thiệu về ngành tái chế giấy

Tái chế là hoạt động thu hồi lại từ chất thải các thành phần có thể sử dụng để chế biến thành các sản phẩm mới sử dụng lại cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất Tái chế là ngành xuất hiện rất sớm theo cuốn tạp chí “ tái chế qua các nền văn minh “ thì Alfred Nijkerk đã tham gia vào công nghiệp phế liệu từ 1956, nhưng nay ông còn muốn đi ngược trở lại xa hơn vào lịch sử thì tới 7000 năm trước đã xuất hiện các hoạt động Qua đó ta có thể thấy tái chế xuất hiện rất sớm hoạt động tái chế Qua các thời kỳ ngành tái chế ngày càng phát triển và cho đến thời đại ngày nay thì tái chế là ngành công nghiệp được quan tâm và chú trọng hết sức đặc biệt Nhất là khi tài nguyên thiên nhiên ngày càng cạn kiệt, nguồn nguyên liệu để phục vụ cho sản xuất công nghiệp bị hạn chế và tái chế có thể giảm bớt lượng chất thải thải ra môi trường và đem lại thu nhập về kinh tế.Trên thế giới đang tận dụng triệt để nguồn phế thải để tái chế chất thải mang lại lợi nhuận khổng lồ cho họ theo The Time (11/8/2008) thì” Hiện nay giá của các giá của đồ phế liệu đang tăng lên cao Nguyên nhân dẫn đến tình trạng trên là do giá dầu thô tăng cao (dầu mỏ là nguồn sản xuất nhựa chủ yếu hiện nay) buộc các nhà sản xuất tăng cường thu mua đồ phế thải tái chế Nếu như cách đây 6 năm chỉ có 10 bảng Anh/tấn chai nhựa hỗn hợp thì nay giá cả của mặt hàng này đã là 230 bảng chỉ trong vòng 6 tháng tăng giá Giấy báo và bìa cũng tăng gấp đôi so với năm ngoái, ở mức 100 bảng/tấn Giá đồng tái chế hiện nay đã là 3000 bảng/tấn, gấp 10 lần so với thời điểm năm 2002 .Còn đối với trong nước, “hiện nay trên cả nước có khoảng 1.450 làng nghề nhưng vùng châu thổ sông Hồng tập trung nhiều nhất với khoảng 800 làng, trong đó Hà Tây, Thái Bình, Bắc Ninh, Hải Dương, Nam Định và Thanh Hóa là những địa phương có mật độ làng nghề cao nhất Với tốc độ tăng trưởng GDP đạt 8%, làng nghề được coi là có tác động mạnh mẽ nhất làm thay đổi đời sống và bộ mặt nhiều vùng nông thôn, mang lại nhiều lợi nhuận kinh tế và là nguồn thu chủ yếu của nhiều hộ gia đình Tuy nhiên, với đặc trưng sản xuất manh mún, thủ công, nhỏ lẻ hộ gia đình, làng nghề đang trở thành gánh nặng về môi trường với những địa phương có nhiều làng nghề phát triển Chế biến lương thực thực phẩm, tái chế, dệt nhuộm được coi là một trong những làng nghề có mức độ gây ô nhiễm môi trường khủng khiếp nhất Còn

“Hiện trên địa bàn TP Hồ Chí Minh có khoảng gần 1.000 cơ sở tái chế chất thải đang hoạt động, trong đó phần lớn là cơ sở có quy mô vừa và nhỏ với công nghệ khá lạc hậu

và máy móc, trang thiết bị khá cũ kỹ Mỗi ngày các cơ sở này có thể tái chế khoảng trên 2.000 tấn chất thải rắn công nghiệp, sản phẩm sau tái chế chất lượng và giá trị kinh

tế thấp Mỗi ngày TP Hồ Chí Minh thải ra trên 6.000 tấn chất thải rắn sinh hoạt, trong

đó có khoảng 2.000 tấn chất thải rắn công nghiệp có thể tái chế, sử dụng lại được, còn lại là chất thải hữu cơ được xử lý chủ yếu bằng phương pháp chôn lấp tại các bãi rác Phước Hiệp (huyện Củ Chi), Đa Phước (huyện Bình Chánh) và một số ít dùng sản xuất phân compost Việc tái chế chất thải công nghiệp như nhựa, giấy, thủy tinh, sắt thép chủ yếu dựa vào hoạt động thu gom, phân loại chất thải từ đội ngũ khoảng gần 20.000 lao động mua ve chai ở khắp các quận huyện, phường xã và do các cơ sở tư nhân có

quy mô vừa và nhỏ đảm trách Phần lớn thiết bị, máy móc của các cơ sở tái chế chất thải công nghiệp được các cơ sở tự chế tạo, hoặc mua công nghệ chế tạo trong nước theo kiểu bán tự động nên thiếu độ chuẩn xác cao, gây lãng phí khá nhiều năng lượng

và ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nơi sản xuất Điển hình là các cơ sở cao su tái sinh, giấy, bao bì đã gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn kênh rạch, không khí của nhiều Khu dân cư ở các quận, huyện vùng ven như Bình Tân, Tân Phú, Bình Chánh, quận 12, huyện Hóc Môn, Củ Chi trong khi chỉ cho ra sản phẩm chất lượng thấp như túi nilon, nhựa tái sinh, giấy vụn, thủy tinh” (kinh tế hợp tác Việt Nam 11/3/2009) Như vậy tái chế chất thải mang lại hiệu qua kinh tế khá lớn nhưng cũng gây ra ô nhiễm môi trường đối với khu vực sản xuất trong đó tái chế giấy là một điển hình

I.2 Hiện trạng tái chế giấy trên thế giới và Việt Nam

I.2.1 Tái chế trên thế giới

Trên thế giới việc sản xuất tái chế rất phổ biến, từ các sản phẩm tái chế 100% như giấy bao bì đóng gói, bao bì nhựa, túi nhựa cho đến những sản phẩm cao cấp có hàm lượng tái chế từ 30% tới 80% như giấy văn phòng, giấy in báo, giấy ăn Nghiên cứu của Tom Soder thuộc chương trình công nghệ giấy và bột giấy, Trường Đại học tổng hợp Maine cho rằng sản xuất 1 tấn giấy in/viết bằng qui trình sản xuất bột giấy kraft tốn trung bình khoảng 24 cây gỗ cao 40 bộ Anh có đường kính 6-8 inches (16-20 cm)

Vì vậy việc sản xuất và sử dụng tái chế trên thế giới được khuyến khích như một biện pháp hiệu quả để tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên

Năm 1989, Quốc hội Mỹ đã sửa đổi Đạo luật bảo vệ môi trường và thu hồi giấy loại, trong đó nhấn mạnh việc phải tập trung chú ý nhiều hơn vấn đề thu hồi giấy loại Ở Nhật Bản theo thống kê năm 1995 có khoảng 50% giấy loại được thu hồi và tái chế, ở Đức là 52%.Và tỷ lệ thu hồi, tái chế giấy trung bình trên Thế giới cũng xấp xỉ mức

50%.[1]

Theo báo cáo của hiệp hội giấy Trung Quốc tại Hội giấy Châu Á tại hội ngụy giấy Châu Á (15 – 17/10/2008) tại Osaka (Nhật Bản) thu gom giấy đã qua sử dụng chưa trở thành một ngành công nghiệp vì nhận thức của xã hội chưa cao, các doanh nghiệp tái chế phần lớn phần lớn là doanh nghiệp quy mô nhỏ kỹ thuật lạc hậu Để phát triển ngành giấy Trung Quốc, một chính sách về thu gom tái chế và thu hồi chuẩn bị được ban hành đề cập toàn diện vấn đề từ giáo dục cộng đồng, những quy định kỹ thuật thị trường và và công cụ tài chính để khuyến khích và phát triển công nghiệp tái chế giấy Những công cụ đó đã làm tăng tỷ lệ thu hồi ở Trung Quốc 31% lên 34% (2010) Tỷ lệ

sử dụng giấy cũng tăng lên từ 32% lên 38% 2010 tỷ lệ tái sử dụng giấy cũng tăng lên

Ở tại nhiều nước trên Thế giới, việc thu hồi và sử dụng giấy loại trong Công nghiệp sản xuất giấy được Chính phủ qui định thành luật pháp ( Mỹ, Đức, Đan Mạch….) Các hoạt động sản xuất giấy từ nguyên liệu giấy loại luôn được Chính phủ ủng hộ, giấy làm từ bột tái sinh được miễn thuế từ khâu sản xuất đến khâu in ấn; việc thu hồi giấy

loại sẽ được trợ cấp ( Nhật Bản, Hà Lan…).[1]

I.2.2 Tái chế giấy ở Việt Nam

Nguồn giấy đã qua sử dụng : hộ gia đình, các trường học văn phòng các tổ chức,

công ty nhà máy( in, bao bì…), siêu thị, cửa hàng, nhà ga, sân bay…

Những loại giấy không thể tái chế: giấy cảm nhiệt; giấy (tự) dính băng keo, giấy

Thu gom giấy đã qua sử dụng ở trong nước Về tổ chức thu gom bao gồm đồng nát (người thu gom người thu gom riêng lẻ lùng sục từng ngõ ngách các công ty vệ sinh, những người bới rác, trạm thu trung gian Hiện chưa có công ty chuyên kinh doanh giấy thu hồi

Theo thống kê của Bộ Công nghiệp, hiện nay toàn ngành giấy Việt Nam có 1.408

cơ sở sản xuất bột và giấy Tổng thư ký Hiệp hội Giấy và Bột giấy Việt Nam, Tiến sĩ

Vũ Ngọc Bảo, cho biết, nhu cầu giấy trong nước mỗi năm hiện cần tới hơn 1,8 triệu tấn giấy Song, sản xuất trong nước mới chỉ cung cấp được 1,13 triệu tấn, còn lại là giấy

nhập khẩu.[8]

Trong tổng số giấy sản xuất trong nước, có tới 70% là nguyên liệu từ nguồn giấy tái chế, nhưng hiện chỉ có 25% giấy đã qua sử dụng được thu hồi Hơn nữa, lượng giấy đã qua sử dụng này cũng chỉ đáp ứng được 50% tổng lượng giấy phế liệu mà ngành công nghiệp giấy trong nước cần Như vậy,theo ước tính hầu hết số giấy còn lại bị đem tiêu hủy một cách lãng phí và một lượng ít được giữ lại trong các thư viện, văn phòng trong lúc đó, Việt Nam phải dùng ngoại tệ để nhập khẩu một lượng giấy phế liệu, giấy tái chế khổng lồ từ nước ngoài để làm nguyên liệu sản xuất giấy Hiện nay, tỉ lệ thu hồi giấy đã qua sử dụng ở Việt Nam thuộc loại thấp nhất khu vực, chỉ đạt 25% so với Thái Lan là 65% (Theo báo cáo của Hiệp Hội giấy của các nước trong khu vực, năm 2007 hiệu suất thu hồi giấy tại Trung Quốc là 31%; Nhật Bản, 61,4%; Đài Loan, 88%; Hàn Quốc, 67% ) Nguồn giấy đã qua sử dụng chủ yếu được thu gom riêng lẻ chứ chưa có công ty chuyên doanh giấy thu hồi Tỉ lệ giấy đã sử dụng thu hồi được so với tổng lượng giấy tiêu dùng ít thay đổi, chỉ ở mức 24-25% và tỉ lệ giấy thu hồi trong nước so

với giấy thu hồi nhập khẩu hầu như không thay đổi từ 48% (1999) lên 50% (2007).[1]

Một vài nguyên nhân dẫn đến việc thu hồi giấy đã qua sử dụng ở Việt Nam không đạt được hiệu quả là:

- Việt sử dụng giấy chưa hợp lý ưa thích sử dụng giấy có độ trắng cao( trên 90% ISO thay vì 80% ISO như các nước phát triển ), định lượng cao (giấy in báo 58 g/m2 thay vì

42 – 52g/m2), để lề văn bản quá rộng cỡ chữ lớn (.VnTime 14, thay vì VnTime 12), ít

sử dụng hai mặt giấy

- Lượng giấy thải loại ở các văn phòng, trường học và các hộ gia đình nhưng không có hoạt động hoạt động có tổ chức thu gom rác không tổ chức phân loại và kinh doanh vật

liệu có thể tái chế mà đổ thẳng ra bãi chôn lấp[1]

1.2.3 Lợi ích của tái chế giấy

 Tiết kiệm khai thác tài nguyên rừng

Ngành giấy là ngành sử dụng nguyên vật liệu chủ yếu từ gỗ Bên cạnh đó các loại tre nứa cũng được dùng làm nguyên liệu Cộng với việc công nghệ sản xuất lạc hậu, sử dụng lãng phí thì đây là nguyên nhân chính làm cạn kiệt tài nguyên rừng Việc sử dụng giấy loại để làm nguyên liệu sản xuất là 1 giải pháp rất tốt nhằm ngăn chặn sự cạn kiệt rừng

Bên cạnh đó việc tiết kiệm được tài nguyên rừng cũng đem lại những lợi ích to lớn về mặt Kinh tế Theo tính toán để sản xuất 1 tấn bột giấy cần 5m3 gỗ, nhưng nếu dùng giấy loại thì chỉ cần 1,25 tấn giấy loại Trong quy hoạch vùng nguyên liệu giấy đến năm 2010 và theo tính toán của Công ty nguyên liệu giấy Đồng Nai bình quân mỗi m3

gỗ giá vốn ít nhất đã là 642.595 đồng/m3 Trong khi đó, giá mua giấy in báo phế liệu tại

nhà máy là 2.000 đồng/kg Hàng năm từ lượng giấy phế liệu thu mua được trung bình 120.000 tấn/năm, có thể sản xuất được 80.000 tấn bột giấy Nếu việc sản xuất giấy tái chế thành hiện thực, chúng ta sẽ tiết kiệm được ít nhất 400.000 m3 gỗ/năm, về mặt chi

phí tiết kiệm được 57,038 tỷ đồng/năm[1] Như vậy việc sản xuất giấy tái chế của nhà

máy sẽ đem lại lợi ích to lớn cho chính sách qui hoạch vùng nguyên liệu giấy trong điều kiện diện tích vùng nguyên liệu và kinh phí đều đang thiếu

 Tiết kiệm tài nguyên khác

Việc sản xuất giấy tái chế góp phần tiết kiệm được nhiều nguyên nhiên liệu trong đó có than và nước Nước được sử dụng chủ yếu trong quá trình rửa bột, sử dụng cho lò hơi trong quá trình xeo giấy Than được sử dụng để tạo năng lượng khi phơi sấy Nghiên cứu trên thế giới cho biết bột từ giấy đã qua sử dụng đã được xử lý từ lần sử dụng trước nên quá trình tái chế giấy chỉ cần từ 10% đến 40% năng lượng được chuyển từ gỗ sang bột giấy nguyên chất Hiện nay ở Mỹ, trước tình trạng ngành công nghiệp giấy sử dụng quá nhiều nước, đã đề ra các biện pháp tiết kiệm nước trong quy trình "Sản xuất sạch hơn" và lượng nước sử dụng đã được rút xuống bằng 1/7 so với trước

Ở Việt Nam, do công nghệ lạc hậu nên mức tiêu hao năng lượng để sản xuất ra 1 tấn giấy rất cao Ví dụ ở Công ty Giấy Việt Trì, 1 tấn giấy sản xuất trên dây chuyền thiết bị mới chỉ tốn 30m3 nước, trong khi dây chuyền cũ tốn gấp 3-4 lần tức là khoảng 100m3 Mức tiêu thụ năng lượng ở dây chuyền mới của công ty chỉ chiếm 7% giá thành giấy, bằng 1/3 đến 1/2 mức tiêu hao của dây chuyền cũ Sản xuất giấy tái chế tại làng nghề ở Việt Nam tiết kiệm được 388m3 nước và 3,8 tấn than để sản xuất ra 1 tấn giấy so với

giấy làm từ nguyên liệu gốc[1] Với công nghệ lạc hậu của làng nghề đã tiết kiệm được

một lượng tài nguyên như vậy, nếu các nhà máy giấy hiện nay được đầu tư dây chuyền sản xuất giấy tái chế hiện đại hiện tại thì lượng tài nguyên được tiết kiệm sẽ cao hơn nhiều

Theo số liệu ngành giấy, để sản xuất 1 tấn bột giấy phải cần tới 5m3 gỗ; 300-400 kg xút; 1.000m3 nước; 1.000-1.200 kwh điện Nếu sản xuất từ giấy phế liệu chỉ cần 1,25 tấn giấy loại; 20m3 nước; 200 -300kwh điện và rất ít hóa chất

Bảng 1 Lợi ích tiết kiệm được khi sản xuất 1 tấn giấy bằng nguyên liệu là giấy loại[1]

Giá thành

Sản xuất với nguyên liệu gỗ

Sản xuất với nguyên liệu là giấy loại

Thành

Tổng lượng tiết kiệm: 1.993.338đ

Như vậy mỗi tấn bột giấy làm từ giấy phế liệu tiết kiệm cho nhà sản xuất ít nhất là 1.993.338 đồng Theo thống kê của Viện công nghiệp giấy, hàng năm lượng giấy phế liệu bình quân ở nước ta là 100.000 - 120.000 tấn có thể sản xuất được ít nhất 80.000 tấn bột giấy Từ đó tính ra mỗi năm khoản tiền tiết kiệm được trong sử dụng điện nước

từ việc sản xuất bột giấy tái chế có thể giảm được một khoản chi phí khoảng 153,5 tỷ đồng/năm Theo số liệu của ngành giấy, đầu tư cho 1 tấn sản phẩm/năm công suất thiết

kế vào khoảng 1.500-3.000 USD Với khoản tiền 153,5 tỷ đồng từ chi phí điện và nước tiết kiệm được khi sử dụng giấy phế liệu thay vì dùng gỗ để sản xuất bột giấy hàng năm, có thể xây dựng được ít nhất 1 nhà máy giấy công suất khoảng 3.400 tấn/năm, lớn hơn công suất của Công ty Giấy Trúc Bạch (3.000 tấn/năm)

Với những lợi ích về kinh tế và môi trường của ngành tái chế giấy như vậy nhưng ở Việt Nam thì tái chế giấy cũng đang trên đà phát triển được hình thành dưới hình thức các làng nghề Ở các làng nghề chủ yếu là các cơ sở vừa và nhỏ áp dụng công nghệ lạc hậu tạo ra nhiều chất thải giây ô nhiễm môi trường tại các làng nghề đó đặc biệt là nước thải Phần lớn các cơ sở tái chế giấy ở các làng nghề của Việt Nam tạo ra lượng nước thải tương đối và chưa có hệ thống xử lý nước thải Vì vậy mà em muốn tìm hiểu đặc trưng của nước thải và thiết hệ thống xử lý nước thải của một cơ sở tái chế giấy điển hình

Hình 1.Sự ô nhiễm môi trường tại các làm nghề giấy

I.3 Quy trình tái chế giấy điển hình và hiện trạng môi trường tại các cơ sở tái chế I.3.1 Quy trình sản xuất điển hình của cơ sở tái chế giấy

- Giấy vụn: Đây chính là nguồn nguyên liệu cơ bản của quá trình tái chế giấy Giấy được thu gom thông qua các đại lý và sau đó trở về cơ sở tái chế của làng

- Ngoài nguyên liệu chính là giấy vụn thì làng nghề còn sử dụng một số nguyên liệu khác như: than hóa chất (NaOH, phèn cho xử lý nước, nước Javen, nhựa trong, điện )

Hình I.1: Quy trình sản xuất tái chế giấy ăn, giấy vệ sinh kèm dòng thải

- Các công đoạn trong chính trong quá trình sản xuất giấy tái chế :

Javen

Nước thải có lẫn hóa chất

Kiềm

Nước thải

có hóa chấtNước

bể chứa

Bể trộnNước

+ Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu:

Giấy vụn sau khi được tập kết về kho phải qua khâu phân loại Có thể chia giấy vụn thành các loại sau: Giấy lề trắng, giấy viết, giấy in, giấy bìa cát tông,giấy xi măng

- Ô nhiễm chủ yếu trong khâu này là ô nhiễm bụi và các chất thải vẫn như: Nilong, phế phẩm loại bỏ của quá trình phân loại chiếm 1 tỷ lệ không nhỏ

+ Công đoạn ngâm kiềm

Giấy được đưa vào 1 bể ngâm kiềm để tẩy trắng Thời gian ngâm tùy thuộc vào loại giấy

VD: Giấy in thì thời gian ngâm lâu nhất, các hóa chất sử dụng trong khâu này là

NaOH, Javen

- Ô nhiễm chính trong công đoạn này là ô nhiễm nguồn nước do lượng hóa chất được hòa tan trong bể ngâm kiềm được được thải trực tiếp ra ngoài không hề qua bất

kỳ một khâu xử lý nào

+ Công đoạn nghiền giấy

Đây là công đoạn kết hợp sau công đoạn tước giấy sau khi ngâm tẩy được đưa vào máy nghiền và tạo ra bột giấy có màu đục được chứa trong 1 bể rộng

- Ô nhiễm chủ yếu trong khâu này là do lượng bột giấy bị hòa vào nước thải ra môi trường bên ngoài tạo ra một lớp bột tương đối dày trong các kênh, mương và nó cũng là nguyên nhân gây ra hiện tượng yếm khí trong nước tạo mùi hôi thối khó chịu

+ Công đoạn nghiền đĩa : bột được đưa vào hệ thống nghiền đĩa nhằm nghiền nhỏ bột đạt đến độ nghiền theo chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm rồi cho vào bể chứa để pha loãng trước khi đưa vào công đoạn xeo giấy

+ Công đoạn xeo giấy

Bột giấy được dẫn qua 1 hệ thống máy lên lưới hình thành và đưa trực tiếp lên máy xeo, ép ướt bằng một nhiệt độ cao được cung cấp từ lò hơi

Giấy sau khi được sấy, ép được chuyển đến bộ phận hoàn thành để gia công, chế biến thành sản phẩm cuối cùng

- Phế phẩm của công đoạn này là các đấu xén, đấu lề giấy và được tận dụng đưa lại quá trình tái chế

Hầu hết các khâu trong quá trình tái chế giấy đều gây ra ô nhiễm mà ảnh hưởng lớn nhất chính là đến môi trường nước Nước ô nhiễm không qua bất kỳ một công đoạn

xử lý nào lại xả ra hệ thống cống, mương, ao hồ gây ảnh hưởng trầm trọng tới môi trường đất Với một quy trình sản xuất điển hình ngành của tái chế giấy hiện trạng ô nhiễm môi trường mà các cơ sở tái chế giấy mang lại

Ngoài ra còn có một số có một số công nghệ tái chế giấy khác

Sản xuất Kraft máy lạnh: các xưởng này sản xuất những tấm bìa riêng biệt có độ dày, mỏng khác nhau và không sử dụng nồi hơi

Hình 2 Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy Kraft máy lạnh

Nguyên liệuLàm ẩm Nước

Nghiền thủy lực

Bể chứa

Nghiền đĩa

Bể đảo trộnMáy xeo

Sản xuất giấy Kraft máy lạnh là dây chuyền sản xuất giấy bằng cơ khí đơn giản nhất sản phẩm thường được làm tấm lót trong các loại bìa bao gói, bìa sổ sách …

Nguyên liệu : giấy bìa phế liệu, giấy cattông chất lượng thấp, tạp chất lớn

Quy trình sản xuất giấy giấy Kraft máy nóng

Hình 3 Quy trình sản xuất giấy Kraft máy nóng

Các sản phẩm của dây chuyền giấy loại này bao gồm : giấy Kraft loại dày, kraft loại

mỏng làm đồ hộp, giấy bao gói, giấy Kraft hai mặt, giấy lót kính, giấy lót vỏ bao xi măng…

Sản phẩm

Khí thải Xỉ than

Làm ẩmNghiền thủy lực

Nghiền đĩa

I.3.2 Hiện trạng môi trường tại các cơ sở tái chế giấy

1 Nước thải

Để sản xuất ra 1 tấn giấy sản phẩm cần từ 30m3 - 100m3 nước (được lấy từ nguồn nước ngầm thông qua các giếng khoan) Vậy lượng nước cần dùng trong 1 ngày lên tới khoảng 120 m3 - 400 m3 nên lượng nước thải tương ứng cũng vào khoảng trên dưới 500 m3 Ngoài ra nước thải còn có từ sinh hoạt, chăn nuôi Đây là một lượng nước thải không nhỏ so với dân cư cũng như diện tích tự nhiên của làng Hơn thế nữa thành phần nước thải lại rất đa dạng, phức tạp bao gồm: Hóa chất từ khâu ngâm kiềm như NaOH, Javen, phẩm màu từ khâu xeo màu và đặc biệt là 1 lượng lớn bột giấy được hòa vào nước sau khâu xeo giấy Nước thải từ các khâu sản xuất được thải trực tiếp ra bên ngoài không qua bất kỳ một khâu xử lý nào đã gây nên tình trạng ô nhiễm trầm trọng đối với nguồn nước mặt cũng như nguồn nước ngầm của làng

Làng nghề ngoài diện tích nông nghiệp, thổ cư và đất phát triển sản xuất thì còn 1

diện tích không nhỏ là các ao hồ, đầm Tuy nhiên hiện nay có thể nói rằng tất cả các loại ao hồ này đều đã không còn sử dụng được do tình trạng ô nhiễm quá nặng của nước Trên bề mặt các ao hồ này là 1 lớp bột giấy dày từ 20 - 30 cm, ngoài ra còn có các loại rác thải được đổ ra Hệ thống kênh mương thủy lợi phục vụ cho nông nghiệp cũng trở thành nơi xả nước thải vô tội vạ của các hộ sản xuất Nước ở đây có màu đen, mùi hôi thối khó chịu Trong nước chứa rất nhiều loại vi khuẩn do sự tồn đọng quá lâu của các chất cặn bã trên bề mặt Nồng độ pH từ 8,3 - 9,9 lượng ôxi hòa tan thấp và đây chính là nguyên nhân gây ra hiện tượng yếm khí nguồn gốc của mùi hôi thối Đặc biệt vào mùa hè với những đợt mưa lớn lớp váng bề mặt nổi lên, trào ra ngoài diện tích đất nông nghiệp gây ảnh hưởng không nhỏ tới năng suất diện tích cây trồng Có thể thấy rằng nguồn nước mặt của làng nghề là hoàn toàn bị ô nhiễm và ô nhiễm ở mức trầm trọng

Qua sơ đồ trên ta thấy dòng thải chính của quy trình sản xuất giấy tái chế (hình 1) ở các công đoạn sau:

+ Dòng thải từ các nhà máy tái chế giấy bao gồm một lượng đáng kể các chất lắng lơ lửng, các chất hữu cơ hòa tan và xơ sợi việc thải các chất hữu cơ sẽ dẫn tới tiêu thụ

oxy bằng phản ứng phân hủy trong nguồn tiếp nhận, gây hại tới đời sống thủy sinh dưới nước

+ Dòng thải từ quá trình nghiền bột và xeo giấy chủ yếu là chứa các sơ sợi mịn, phụ gia và phẩm màu Tác dụng chính của phẩm màu là làm giảm sử truyền ánh sáng trong nước, điều này làm giảm năng suất của các nguồn tiếp nhận Ngoài ra dòng nước thải này các hóa chất rơi vãi, rò rỉ

+ Đối với nước thải từ quá trình sản xuất giấy chứa hàm lượng các chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học tương đối cao nếu thải chúng trực tiếp vào môi trường thì quá trình ổn định sinh học của chúng có thể dẫn đến giảm lượng Oxy trong nước tự nhiên và dẫn đến nguyên nhân gây mùi vị trong nước Điều đáng quan tâm nhất ở đây là làm giảm lượng Oxy hòa tan trong nước vì Oxy không thể thiếu được đối với tất cả các sinh vật sống trên cạn cũng như dưới nước Oxy duy trì quá trình trao đổi chất, sinh ra năng lượng cho cho sự sinh trưởng, sinh sản và tái sản xuất Do vậy, khi thải các chất thải sử dụng Oxy vào nguồn nước, quá trình oxy hóa chúng sẽ làm giảm nồng độ Oxy hòa tan trong các nguồn nước này, thậm chí có thể đe dọa sự sống của các loài cá cũng như sinh vật sống trong nước Ngoài ra, khi nồng độ DO trong nước giảm làm cho tầng đáy của các thủy vực tiếp nhận nước thải thiếu O2 nên xảy ra hiện tượng phân hủy yếm khí tạo ra mùi hôi và các chất khí như CH4, CO2, NH3, H2S ô nhiễm hữu cơ làm cho các loại thủy sinh chết dần, làm biến đổi

Tóm lại, đối với nước thải ngành tái chế giấy nếu không được quan tâm xử lý thích đáng sẽ gây tác động xấu đến chất lượng nước mặt, đến quá trình sinh trưởng của các thủy sinh dưới nước và ngay cả con người tại những vùng chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước thải, ảnh hưởng đến tưới tiêu nông nghiệp Theo chuỗi thức ăn, một cách gián tiếp tác động đến sức khỏe con người

Rác thải vẫn của quá trình sản xuất đặc biệt là trong khâu phân loại giấy nhiều nilong và phế phẩm 1 lượng lớn xỉ than không sử dụng được vứt bỏ bừa bãi ra ngoài không hề có bất cứ khâu xử lý nào Sự tích tụ lâu dài của các nguồn rác thải này có một ảnh hưởng lâu dài tới môi trường đất từ đó ảnh hưởng tới việc trực tiếp tới khả năng canh tác của đất Đất đã không còn màu mỡ phì nhiêu như trước đây mà 1 ví dụ rất dễ thấy là sự suy giảm mạnh của năng suất cây trồng.

3 Khí thải

+ Trong giai đoạn ngâm kiềm: Do sử dụng các hóa chất như NaOH, Javen, trong công đoạn tẩy trắng nguyên liệu nên ở công đoạn này lượng khí thải thoát ra chứa 1 hàm lượng không nhỏ khí độc như H2SO3, Cl, H2S

+ Việc sử dụng các lò hơi mà nguyên liệu chính là than đá trong khâu xeo giấy đã tạo ra một lượng bụi lớn Mặc dù các xưởng đã cố gắng thiết kế các ống khói cao nhưng do sự tập trung quá lớn trên phạm vi hẹp của các cơ sở sản xuất đã gây ra tình trạng trên Ngoài ra trong quá trình này còn có cả 1 số loại khí độc như SO2, NO2,

I.4 Đặc trưng nước thải tái chế giấy

Trong các loại chất thải trong sản xuất giấy (nước thải, khí thải và chất thải rắn) nước thải được xem là dạng chủ yếu và phải được đặc biệt quan tâm Mức độ ô nhiễm tùy thuộc vào từng loại sản phẩm Trong lĩnh vực xử lý nước thải việc xác định thành phần ban đầu của nước thải là một trong những yếu tố mang tính quyết định đến việc lựa chọn phương pháp xử lý, các quá trình làm sạch, tính kinh tế trong quá trình quản lý và vận hành trạm xử lý

Qua tham khảo một số tài liệu, trình thực tế tại các làm nghề tái chế giấy ở Bắc Ninh, các cơ sở tái chế ở Bình Định Ta có được kết quả thành phần tiêu biểu của nước thải tái chế giấy như sau:

Bảng 2 Tính chất nước thải sản xuất giấy vệ sinh[7-9]

Bảng 3 Tính chất nước thải sản xuất giấy làm bao bì

Bảng 4 Tính chất nước thải sản xuất giấy bao bì[7-9]

Kết quả phân tích thành phần tính chất nước thải cho thấy một trong các tác nhân gây

ô nhiễm trong quá trình sản xuất giấy tái sinh

Tác nhân thứ nhất cần được quan tâm là hàm lượng các chất lơ lửng trong nước Do đặc điểm của công nghệ nên trong thành phần nước thải có hàm lượng cặn lơ lửng rất cao (chủ yếu là cặn giấy) sẽ dễ dẫn đến hiện tượng lắng đọng trong cống thoát nước cũng như bồi lắng trong các kênh rạch Sau một thời gian, các chất lắng đọng này sẽ Hình thành một lớp mùn hữu cơ, mà cấu trúc của nó là vòng của phenol với các mạch nhánh Chính cấu trúc này làm cho lớp mùn trở nên bền vững hơn đối với sự phân hủy của vi sinh vật.

Nồng độ của các chất hữu cơ trong nước thải là tác nhân gây ô nhiễm chínhcủa ngành Tiểu thủ công nghiệp sản xuất giấy, nó được đánh giá qua các chỉ tiêu BOD và COD BOD của nước thải dao động trong khoảng từ 475 ÷ 3.363mg/l

BOD trong các mẫu phân tích khá cao, do đó sẽ làm giảm lượng oxy hòa tan trongNước, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật yếm khí hoạt động mạnh, phân hủy celluloza, đường, và những chất bẩn trong nước thải Kết quả của quá trình hoạt động này làm tăng lượng CO2 tự do trong nước, tăng nồng độ của khí CH4, H2S ,

và những chất độc hại, gây ra mùi hôi thối cho khu vực xung quanh và tiêu diệt các sinh vật nước, làm giảm đi khả năng tự làm sạch của kênh rạch và sông Đồng thời ảnh hưởng đến con người qua con đường lan truyền của chuỗi thực phẩm Chỉ tiêu COD là chỉ tiêu thứ hai, rất quan trọng được sử dụng nhiều trong lĩnh vực xử lý nước thải, COD khảo sát dao động từ 641÷5.550mgO2/l, COD cao do trong nước có chứa nhiều cặn giấy, những cặn này sẽ ảnh hưởng đến các quá trình xử lý phía sau

Để lựa chọn được các thông số tính toán trong đồ án tốt nghiệp này dựa trên các cơ

sở sau: Khảo sát các số liệu thu thập được đánh giá về hiện trạng công nghệ của một số nhà máy sản xuất giấy ở Việt Nam nhờ quá trình đi thực tập tham quan một số nhà máy Ta thấy được đa số các cơ sở sản xuất giấy ở đây có 1 ngày các trung bình sản xuất được 4 – 5 tấn giấy và thải ra khoảng 600 m3 nước thải Dựa trên yêu cầu công suất thiết kế của đề bài

Trên những cơ sở đó em lựa chọn các thông số tương đối đặc trưng chung nhất của dòng thải như sau

Bảng 5 Bảng các thông số đâu vào đã lựa chọn

Chương II: GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

TÁI CHẾ GIẤY

II.1 Đề xuất phương án xử lý:

II.1.1 Thông số đầu vào và yêu cầu nước thải sau xử lý:

Thông số thiết kế đầu vào như đã lựa chọn ở trên và yêu cẩn nước thải sau xử lý phải đạt QCVN 12 2008 cột B1

Bảng 6 Thông các thông số nước thải đầu vào và yêu cầu đầu ra

Thông số Nước thải đầu vào HT Nước thải sau xử lý

Lưu lượng (m3/ngày

II.1.2 : Các phương pháp thường sử dụng

Với đặc trưng nước thải giấy có hàm lượng các chất hữu cơ (biểu thị qua COD và BOD cao) đồng thời SS lớn vì xơ sợi mất mát ở công đoạn xeo

Đây là dòng thải tổng của nhà máy không có thu hồi xơ sợi ở công đoạn xeo do đó

mà ta đưa ra một số phương án xử lý với phương pháp chính vẫn là phương pháp sinh học Các phương pháp phổ biến để xử lý nước thải giấy

Đối với nước thải giấy nói chung vì có COD và BOD cao nên trước khi đưa vào aeroten để xử lý thì phải giảm COD < 1000mg/L đối với các aeroten thấp tải Và đảm bảo tỷ lệ BOD5/COD <= 0.55, đồng thời giảm SS xuống dưới 150mg/L là tối

ưu Do đó mà thông thường người ta xử lý yếm khí nước thải giấy trước khi đưa vào aeroten Tuy nhiên để xử lý yếm khí thì thường COD phải > 2000mg/L Còn trong trường hợp này COD chỉ là 1350 mg/L Đồng thời quá trình vận hành UASB

là tương đối khó khăn Do đó mà ta thấy phương án này chưa hợp lý

Phương án 2:

Hình 5 Phương án xử lý thứ 2

Qua sơ đồ hệ thống xử lý nước thải theo phương án 2 ta có thể thấy rằng chất ô nhiễm trong nước thải được xử lý theo thứ tự nguyên tắc sau:

- Phần tạp chất có kích thước lớn như mảnh nilon dây buộc được tách ra khỏi

dòng nước thải nhờ song chắn rác

- Phần cặn vô cơ (cát, sạn, sỏi…) và được tách ra khỏi dòng nước thải tại bể điều hòa

- Chất rắn lơ lửng được tách ra khỏi nước thải bằng phương pháp đông keo tụ

- Các phần chất hữu cơ hòa tan trong nước thải và một phần chất rắn lơ lửng

chưa tách hết được xử lý tại bể Aeroten

Phương pháp này sử dụng các chất keo tụ là phèn sắt hay phèn nhôm tương đối rẻ đồng thời thiết bị đông keo tụ không tốn kém quá nhiều nếu thiết kế hợp lý

Tuy nhiên qua tìm hiểu cơ sở lý thuyết cũng như một vài đồ án và luận văn em đã thấy được

- Phần sơ sợi còn lại trong nước thải vẫn lớn khi đưa vào bể Aeroten quá trình sục khí mạnh gây hiện tượng bột nổi làm giảm hiệu quả xử lý của bể aeroten do các

sơ sợi này làm giảm sự tiếp xúc pha giữa các vi sinh vật và các chất hữu cơ ở dạng hòa tan trong nước thải

- Không thu hồi và tận dụng được phần sơ sợi thấp thoát sau công đoạn xeo làm tăng lượng bùn cần xử lý

Vậy ta thấy được phương án này không hợp lý

Phương án 3

Hình 6 Phương án xử lý thứ 3

Trong sơ đồ trên ta sử dụng hệ thống tuyển nổi để xử lý nước thải trước khi đưa

vào bể aeroten Ta thấy hiệu quả xử lý của công nghệ tuyển nổi như ở Hình II.3 Với thông số đầu vào như trên đưa vào hệ thống tuyển nổi rồi đến aeroten thì rất tốt tuyển nổi là phương án giúp giảm hàm lượng SS đáng kể hơn so với keo tụ Ngoài ra thu hồi lại lượng sơ sợi trong nước thải để sử dụng trong quá trình sản xuất

Bảng 7 Hiệu suất xử lý của một số phương pháp xử lý nước thải [15]

Qua Bảng 7 ta

thấy xử lý bằng

phương pháp

tuyển nổi xử lý

hàm lượng SS cao hơn so với keo tụ tạo bông trước khi vào bể aeroten

II.3 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải tái chế giấy và thiết minh sơ đồ công nghệ

Với đặc trưng của nước thải nhà máy tái chế giấy (theo số liệu cho ở Bảng 6) và

nước thải sau xử lý phải có chất lượng đảm bảo thải trực tiếp ra môi trường Các giải pháp công nghệ được đưa ra và lựa như các phương án đã nêu ra ở trên, ta thấy phương

án 3 là tối ưu nhất đảm bảo thực hiện được các yêu cầu về xử lý phải đạt QCVN 12

2008 cột B1 Do đó, ta có thể có các công đoạn xử lý sau:

II.3.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải tái chế giấy

L

Hình 7 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải tái chế giấy

II.3.2 Thiết minh sơ đồ công nghệ của hệ thống xử lý nước thải

1 Bể gom

Nước thải vào

Song chắn rác

Bùn tuần hoàn

tuyển nổi

QCVN 12:2008 /BTNMT cột B1

Bể gom là nơi tập trung mọi nguồn nước thải của nhà máy (bao gồm nước thải sinh hoạt và nước thải từ quá trình sản xuất của nhà máy) Trong bể thu gom có bố trí một song chắn rác để giữ lại các tạp chất rắn có kích thước lớn như nylon, chai

lọ, rác Lượng rác này sẽ được thu gom bằng thủ công hay tự động Nước từ hố thu gom sẽ được bơm sang bể điều hòa lưu lượng

2 Bể điều hòa lưu lượng.

Thông thường lượng nước thải chảy vào hệ thống với một tỷ lệ không ổn định,

tỷ lệ này thường thay đổi giữa các giờ trong ngày tùy thuộc vào điều kiện sản xuất

Sự dao động lưu lượng và nồng độ nước thải sẽ dẫn đến những hậu quả tai hại về chế độ công tác của mạng lưới và công trình xử lý đồng thời gây tốn kém nhiều về xây dựng và quản lý

Khi lưu lượng dao động thì rõ ràng phải xây dựng mạng lưới bên ngoài với tiết diện ống hay kênh lớn vì phải ứng với lưu lượng giờ lớn nhất, đồng thời nước thải chảy đến trạm bơm thay đổi thì dung tích bể chứa, công suất máy bơm và chế độ làm việc không ổn định, chi phí xây dựng đắt hơn

Vì vậy để công trình xử lý nước thải làm việc bình thường với hiệu suất cao và kinh tế phải xây dựng các bể điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải Bể điều hòa lưu lượng có tác dụng pha loãng các chất ô nhiễm trong nước thải và điều hòa lưu lượng nước thải Sau đó nước thải tự chảy sang bể phối trộn bằng đường ống dẫn

3 Bể tuyển nổi: Sau khi qua song chắn rác, qua bể điều hòa nước thải được đưa vào

bể tuyển nổi để tách các tạp chất (ở dạng hạt rắn hay lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng mà chủ yếu sơ sợi mịn Các sơ sợi này sau khi tách được thu hồi

và đưa lại quy trình sản xuất

3.1 Các quá trình tuyển nổi

Trên thực tế, các phương pháp của quá trình tuyển nổi chỉ khác nhau là phương thức bão hòa các bọt khí với kích thước cần thiết trong nước người ta phân biệt các biện pháp tuyển nổi để xử lý nước thải như sau:

- Tuyển nổi nổi với tách bọt khí từ dung dịch: tuyển nổi chân không, tuyển nổi áp lực (tuyển nổi bằng khí hòa tan )

- Tuyển nổi với phân tán không khí bằng cơ giới

- Tuyển nổi với không khí nén qua tấm xốp hay ống có lỗ

- Tuyển nổi điện

Hiện nay trong xử lý nước thải sử dụng chủ yếu là phương pháp tuyển nổi giảm áp

3.2 Tuyển nổi bằng giãn áp (tuyển nổi bọt do cấp khí )

Phương pháp sử dụng không khí áp lực 300 kPa đến 650 kPa thổi vào nước đạt đến trạng thái bão hòa Nhờ sự giãn áp đột ngột của nước, các bọt khí với đường kính nhỏ hơn 0,2 mm tách ra và nổi lên mặt nước Trong xử lý nước và nước thải, phương pháp, phương pháp được chia làm 3 loại:

- Phương pháp toàn dòng: Toàn bộ nước thô được tăng áp và bão hòa khí sau đó cho

giãn áp Nhược điểm phương pháp này là phá vỡ các bông keo tụ

- Phương pháp một phần của dòng : Một phần nước thô được tăng áp và bão hòa khí

sau đó giãn áp bằng cách hòa trộn với phần nước thô còn lại Phương pháp này hạn chế được sự phá vỡ bông keo tụ so với phương pháp toàn dòng Tuy nhiên phương pháp này không thích hợp cho việc xử lý nước thô đã tạo bông

- Phương pháp hồi lưu: trong phương pháp này, một phần nước trong tạo ra trong quá

trình xử lý tuyển nổi được tuần hoàn để tăng áp và bão hòa khí Sau đó, được giãn áp bằng cách hòa trộn với dòng nước thô phương pháp này rất thông dụng, vận hành đơn giản và cho kết quả tốt

3.3 Nguyên lý chung của quá trình tuyển nổi giãn áp

A Cơ sở hóa lý của quá trình

Trong tuyển nổi áp lực, nước được bơm vào bình áp lực (bình tích áp), ở đó nước sẽ được bão hòa với không khí Không khí được đưa vào bằng máy nén khí hoặc bằng ejector đặc ở đâu nối ống hút của bình tích áp và ống có áp của bơm ly tâm

Nước vào bình tích áp có thể là loại nước thô hoặc sử dụng một phần của nước đâu ra của quá trình tuyển nổi hồi lưu lại

Từ bình tích áp nước đã bão hòa không khí chảy vào bể tuyển nổi qua một van giảm

áp Khi hạ áp suất khí quyển, khí hòa tan được tách và thực hiện quá trình tuyển nổi

Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải bằng công nghệ tuyển nổi áp lực để hòa tan không khí theo sơ đồ hồi lưu

Hình 8 Bể tyuển nổiQuá trình tuyển nổi hồi lưu được thực hiện trong trường hợp nước thải cần xử lý

đã được hòa trộn với các hóa chất thành các bông keo tụ hoặc giai đoạn tiền xử lý hoặc

bùn hoạt tính Khi đó, lượng nước bão hòa không khí sẽ ít Lưu lượng khí cấp vào được tính trên lượng cặn và được điều chỉnh theo lượng nước hoàn lưu và trong trường hợp sơ đồ hoàn lưu này thì thể tích bể tuyển nổi sẽ lớn hơn do phải đảm bảo đủ lượng nước thô cấp vào và một phần nước hồi lưu.

Phổ biến trong xử lý nước thải thường sử dụng hệ thống tuyển nổi giãn áp với sơ đồ hồi lưu một phần nước sau xử lý Tỷ lệ nước hoàn lưu thường chiếm từ 10 – 50% lưu lượng xử lý Áp suất sử dụng trong cấp không khí tuyển nổi từ 3 – 6 bar Ở áp suất này lượng không khí hòa tan chiếm gần 70% mức bão hòa và đảm bảo cho quá trình cấp

khí tuyển nổi

4 Bể Aeroten.

Nước thải sau quá trình xử lý hóa học chủ yếu loại được các hạt cặn lơ lửng nên còn một hàm lượng lớn các chất hữu cơ chưa được xử lý không đạt tiêu chuẩn để thải ra môi trường do đó cần được xử lý tiếp Với hàm lượng chất hữu cơ như đã cho thì rất thích hợp cho xử lý hiếu khí bằng Aeroten

Có thể phân loại các dạng bể Aeroten như sau:

- Phân loại theo chế độ thủy động: Aeroten đẩy, Aeroten khuấy trộn và Aeroten hỗn hợp

- Phân loại theo chế độ làm việc của bùn hoạt tính: Aeroten có ngăn tái sinh bùn và Aeroten không có ngăn tái sinh bùn

- Phân loại theo tải trọng BOD trên 1g bùn trong ngày ta có: Aeroten tải trọng cao, Aeroten tải trọng trung bình và Aeroten tải trọng thấp

- Phân loại theo số bậc cấu tạo trong Aeroten tao có: Aeroten 1 bậc, 2 bậc, 3 bậc

 Đối với hệ thống này ta chọn bể Aeroten truyền thống- 1 bậc, không có ngăn tái sinh bùn, có dạng hình chữ nhật và được xây bằng bêtông cốt thép

Sơ đồ công nghệ bể Aeroten như sau:

Hình 9 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank

5 Bể lắng 2.

Bể lắng 1

Bể lắng 2

Bể Aeroten

Xả bùn cặn

Tuần hoàn bùn hoạt tính

Xả bùn hoạt tính thừa

Bể lắng 2 có nhiệm vụ chắn giữ các bông bùn hoạt tính đã qua xử lý ở bể Aeroten và các thành phần chất không hòa tan chưa được giữ lại trong bể lắng 1 đồng thời cô đặc bùn hoạt tính đến nồng độ nhất định ở phần dưới của bể để bơm tuần hoàn lại ở bể Aeroten.

Như ta đã biết nồng độ cặn trong hỗn hợp nước + bùn từ bể Aeroten sang bể

lắng đợt 2 thường >1000 mg/l[8-209] Với nồng độ này các bông cặn tiếp xúc với

nhau tạo thành những đám bông cặn và lắng xuống đáy bể trong quá trình xử lý

Bể lắng 2 thường có dạng hình tròn(bể lắng đứng, bể radial) hay hình chữ nhật

* Bể lắng hình chữ nhật- bể lắng ngang : có hiệu quả lắng thấp hơn bể lắng tròn bởi

vì cặn lắng tích lũy ở đáy bể thường bị máy gạt cặn khuấy động trôi theo dòng nước

đi vào máng thu nước ra cửa bể Bể này thường được áp dụng đối với trạm có công suất >20.000 m3/ngày đêm

* Bể radian : Bể lắng radian có mặt bằng hình tròn, gồm bể ly tâm và hướng tâm Nước thải cần xử lý được dẫn vào ở trung tâm và thu nước ra bằng máng thu đặt vòng quanh chu vi bể (bể ly tâm) hoặc có thể phân phối vào bằng máng quanh chu

vi bể và thu nước ra bằng máng quanh ống đứng đặt ở trung tâm (bể lắng hướng tâm) Bể lắng ly tâm thường được sử dụng rộng rãi hơn cả

Bể lắng ly tâm có một số ưu nhược điểm so với bể lắng khác như: nhờ có thiết

bị gạt bùn nên đáy bể có độ dốc nhỏ hơn so với bể lắng đứng (5-8%), do đó chiều cao công tác của bể nhỏ (1,5-3,5 m) nên thích hợp xây dựng ở những khu vực có mực nước ngầm cao Bể vừa làm việc vừa xả cặn liên tục nên khi xả cặn bể vẫn làm việc bình thường Nhưng bể ly tâm có hiệu quả lắng cặn thấp hơn so với các bể lắng khác do bể có đường kính lớn, tốc độ dòng nước chuyển động chậm dần từ trong ra ngoài, ở vùng trong do tốc độ lớn cặn khó lắng đôi khi chuyển động khối Mặt khác, nước trong chỉ thu vào bằng hệ thống máng vòng xung quanh bể nên thu nước khó đều Ngoài ra hệ thống gạt bùn có cấu tạo phức tạp và làm việc trong điều kiện ẩm ướt nên chóng bị hư hỏng Do đó, bể lắng ly tâm thường được sử dụng để sơ lắng nguồn nước có hàm lượng cặn cao (>2000 mg/l) với công suất >30.000 m3/ngày đêm

* Bể lắng đứng : bể này thường được dùng đối với trạm có công suất nhỏ

Nước thải được đưa vào ống phân phối ở tâm bể với vận tốc ≤30 mm/s

[8-212].Nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên tới vách tràn

lưu này phụ thuộc vào vị trí các công trình đặt trước nó) và cặn được thải ra ngoài bằng áp lực thủy tĩnh

Trong bể lắng, các hạt chuyển động cùng với nước từ dưới lên trên với vận tốc

W và lắng dưới tác động của trọng lực với vận tốc W1 Do đó, các hạt có kích thước khác nhau sẽ chiếm những vị trí khác nhau trong bể lắng

Khi W1>W các hạt sẽ lắng nhanh hơn

Khi W1< W thì tồn tại ở 2 dạng là trạng thái lơ lửng hay trôi theo dòng nước.Vận tốc hướng đi lên tại mặt phẳng ngang ở đầu dưới ống trung tâm- chỗ thoát nước ra phải không quá 0,8- 0,9 m/s

Đáy bể có dạng hình nón để bùn dễ dàng trượt xuống đáy, độ nghiêng thành bên Của đáy không nhỏ hơn 45-500C

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNHI.Tính toán các thiết bị chính

I.1 Tính toán mương dẫn.

Nước thải từ các quá trình sản xuất trong nhà máy được dẫn vào mương, qua song chắn rác và đi vào hệ thống xử lý

Tốc độ dòng nước qua song chắn lấy bằng 0,8- 1,0 m/s (với lưu lượng tối

đa)(5-75), do đó ta chọn tốc độ dòng nước chảy trong mương dẫn là 0.8 m/s.

Lưu lượng nước thải không đều nhau theo từng giờ trong ngày và thường dao động so với lưu lượng trung bình giờ

- Do đó, lưu lượng max vào hố gom có thể tính như sau:

m k

V: vận tốc dòng chảy trong mương, m/s V = 0.8 m/s

W: diện tích mặt cắt ướt trong mương dẫn (m2)

016,0

= 0,1 m = 10 cm

B = 0,2 m = 20 cmKhi đó, độ dốc tối thiểu của mương dẫn sao cho tránh được quá trình lắng cặn trong mương được tính như sau:

I2 Tính song chắn.

Bs

L2 L1

B

Số lượng khe hở song chắn:

0

b h V

Q n

×

×

= [8-61]

Trong đó

Qmax: lưu lượng tối đa của nước thải, m3/s Qmax= 0,016 m3/s

V: tốc độ nước chảy qua song chắn, m/s V = 0,8 m/s

h: độ sâu nước ở chân song chắn, m h = 0,1 m

b: Chiều rộng khe hở song chắn, m

k0: hệ số tính đến sự thu hẹp dòng chảy, thường lấy k0= 1,05

Chọn song chắn rác bằng kim loại, tiết diện hình chữ nhật 10x10 mm và đặt nghiêng 600 so với phương ngang.[8-59]

Đối với song chắn tinh khoảng cách giữa các thanh từ 10- 25mm [5-75]

Ta chọn b= 15mm

1,05 14

015,01,08,0

016,

S

B s = ( −1)+ × [8-62]

Trong đó

S: chiều dày thanh chắn rác, m S = 10 mm = 0,01 m

n: số khe hở song chắn, n = 14 kheb: chiều rộng khe hở song chắn, m b = 15 mm = 0,015m

⇒B s =0,01(14−1)+0,015×14=0,34m

Ta thấy chiều rộng của buồng đặt song chắn rác Bs> chiều rộng mương dẫn B,

do đó cần phải mở rộng mương dẫn tại vị trí đặt song chắn Tuy nhiên việc mở rộng song chắn như vậy có thể làm lắng cặn trước song chắn vì tốc độ dòng chảy giảm lại

Đối với song chắn mở rộng cần đảm bảo tốc độ nước chảy qua không nhỏ hơn 0,6 m/s

Cần kiểm tra tốc độ dòng chảy tại vị trí mở rộng

Ta có: S =B s×h

Trong đó

Bs: chiều rộng mương tại chỗ đặt song chắn, m Bs = 0,34 m

h : chiều cao nước trong mương, m h = 0,12 m

s m h

B

Q S

Q v

s

/4,047,01,034,0

016,0

Vậy vận tốc nước tại chổ mở rộng vẫn đảm bảo để không lắng cặn

- Chiều dài buồng đặt song chắn rác

+ Góc mở rộng của buồng đặc song chắn lấy bằng 20o Chiều dài đoạn mở rộng L1 tính theo công thức :

)(

73,120

C tg

B B

Ls = L1 + L2 + L = 0,24+ 0,12 + 1,2 = 1,56 m

- Tổn thất áp suất của dòng thải khi đi qua song chắn có thể tính như sau:

g

p v

p : hệ số tính đến tăng trở lực do song chắn bị bịt kín bởi vật thải

(thường lấy p = 3)

ε : trở lực cục bộ của song chắn

g : gia tốc trọng trường, g= 9,8 m/s2

S : chiều dày thanh chắn, m S = 10mm =0,01m

b : khoảng cách giữa các thanh, m b= 15mm = 0,015m

α : góc nghiêng của thanh chắn so với mặt phẳng ngang, α= 600

β : yếu tố hình dạng của song chắn β= 2,42 [5-75]

2206 , 1 60 )

015 , 0

01 , 0 ( 42 , 2 sin )

4 3

ε

g

p v

8,92

38,02206,12

2 2

Để khắc phục khả năng tạo thành hiện tượng dồn nước trước và hiện tượng lắng cặn sau song chắn thì phần buồng kênh dẫn nước làm thấp xuống một độ sâu bằng tổn thất áp suất tức bằng 12 cm

I3 Tính hố thu gom.

Thể tích bể thu gom được tính theo công thức:

t Q

V = max× (m3)Trong đó

Qmax: lưu lượng nước thải, m3/s Qmax = 0,016 m3/s

t : thời gian lưu của nước thải trong hố gom

Chọn hố gom hình chữ nhật có các kích thước sau:

+ Chiều sâu bể 2÷4m Chọn h = 2,5m Chọn chiều cao an toàn của bể

0,3÷0,5 m Chọn h’ = 0,3m

+ Chiều dài bể 3,8 m

+ Chiều rộng 2 m

I4 Tính bể điều hoà.

a Dung tích bể điều hoà.

Nước thải phát sinh từ hoạt động của dây chuyền sản xuất giấy có nồng đồ và lưu lượng không ổn định Trong thời gian mà nhà cơ sở hoạt động thì tạo ra lượng nước thải lớn Một ngày hệ thống làm việc khoảng 12 tiếng(4 tiếng buổi sáng, 4 tiếng buổi chiều và 4 tiếng buổi tối ) Do đó cần phải đưa qua bể điều hòa nhằm điều hòa lưu lượng ổn định chọn thời gian lưu khoảng 4h trước khi vào các công đoạn xử lý nước thải tiếp theo Trong bể điều hòa có thiết bị làm thoáng và sục khí nhằm tránh hiện tượng lắng cặn ở đáy bể

- Dung tích bể điều hòa được tính như sau:

t Q

V = tb×

Trong đó:

Qtb: lưu lượng trung bình nước thải, m3/s Qtb= 25 m3/h

T : thời gian lưu của nước thải trong bể điều hòa, giờ Chọn t = 4giờ

Vậy, dung tích bể điều hòa là:

3

1004

t Q

V = tb× = × =

Chọn chiều cao làm việc h = 4m, chiều cao bảo vệ hbv = 0,3m

Chiều cao xây dựng

H =h+h bv =4+0.3=4,3m

Diện tích bề mặt

Chọn bể điều hòa dạng hình chữ nhật gồm các kích thước cơ bản sau:

+ Chiều sâu bể : 4,3m+ Chiều rộng bể : 4m+ Chiều dài bể : 6m

b Tính toán hệ thống sục khí.

Nước từ hố gom dẫn vào bể điều hòa bằng hệ thống bơm

Không khí được phân phối qua hệ thống ống châm lỗ với đường kính 5mm,

cách nhau 3- 5cm [9-51] Chọn b= 5cm.

Đặt ống dọc theo bể và nằm trên các tấm đỡ cách đáy 7-10 cm [9-51] Chọn 7cm

Nước vào với lưu lượng và nồng độ không đổi sẽ được khuấy đều với lượng nước

2

3

22,225

,4

100

m m

m H

W

trong bể Sau khoảng thời gian điều hòa nhất định, nhờ hệ thống xả ở cuối bể, nồng

độ và liều lượng nước ra được điều hòa

- Lượng không khí cần thiết phải thổi vào bể được tính như sau:

L q n

Trong đó

Qkk: lưu lượng không khí tổng cộng, m3/h

N : Số ống phân phối khí, ống

L : Chiều dài ống không khí, m L=Lbể= 5,8 m

Qkk : Cường độ không khí tính cho 1m chiều dài ống thổi khí

Qkk = 2m3/mh đối với ống không khí tạo một dòng tuần hoàn theo mặt cắt ngang của bể

Qkk= 4-5 m3/h đối với ống tạo 2 dòng tuần hoàn

Chọn qkk= 4 m3/h

- Số lỗ khí (m) là:

L b m d

5580

1

=+

+

=+

+

=

b d

b L m

- Lượng không khí được cấp vào bể bởi một ống phân phối khí là:

2,238,54

Chiều sâu lớp nước Hmin thường chọn 1÷6 m [9-53]

Trong quá trình sản xuất thì lượng nước thải ra thất thường nên ta chọn Hmin= 1,5Suy ra : b1= 1,5

- Đường kính ống phân phối khí Chọn vận tốc khí qua đường ống 10m/s

Dống =

600.3

R b n

- Đường kính ống dẫn khí vào từ máy nén khí

Dc = 4

3.600

c c

q v

π

×

× × =

4 69,63,14 10 3.600

Do đó, hệ thống vớt bọt được thiết kế theo kiểu máng chảy tràng với độ dốc và

độ rộng thích hợp, bọt váng trong bể điều hòa được chảy tràng sang máng thu sau

đó được đưa vào bể chứa bọt để xử lý

Nước thải ra khỏi bể điều hòa có hàm lượng SS không đổi Hiệu quả khử các chất bẩn

sau khi qua xử lý sơ bộ là < 20% Chọn hiệu suất xử lý là 10%.[5-73]

Bảng 8 Các thông số khi nước thải qua hố gom và bể điều hòa

Hiệu suất xử lý

%

I.5 Bể tuyển nối

Sau khi qua song chắn rác và bể điều hòa, hàm lượng COD, BOD và TSS giảm không đáng kể, có thể coi là không đổi Nước thải được đưa qua bể tuyển nổi nhằm tách phần

xơ sợi ra khỏi nước thải Chất rắn lơ lửng trong nước thải chủ yếu là xơ sợi ra khỏi nước thải Chất rắn lơ lửng trong nước thải chủ yếu là xơ sợi mịn Do đó, chọn thiết kế

bể tuyển nổi bằng khí hòa tan (DAF) có tuần hoàn để tách sơ sợi ra khỏi nước và có sử dụng chất trợ tuyển nhằm nâng cao hiệu suất của quá trình tuyển nổi

+ Thông số đầu vào của bể tuyển nổi như sau:

Giả sử sau khi qua bể lắng cát và bể điều hòa, hàm lượng các chất ô nhiễm giảm như bảng IV.1

Chọn thiết kế bể tuyển nổi dạng hình trụ tiết diện hình trụ tiết diện tròn

+ Hiệu suất thu hồi bột của phương pháp này khá cao thường đạt khoảng 90 – 95% Chọn thiết kế hiệu suất tách sơ sợi của bể tuyển nổi là 90%

+ Các thông số hoạt động của bể tuyển nổi thường nằm trong khoảng như

sau:[12-222]

- Áp suất của bình áp lực trộn khí và nước :2,1 – 4,9 kg/cm2

- Thời gian lưu nước trong bình áp lực trộn khí và nước :2 – 5 phút

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

- Tốc độ xích cào bột :1,5 – 2 m/phút nếu lượng bột thu hồi lớn tốc độ xích cào lên tới 4 m/phút

- Thể tích của bể tuyển nổi :5 – 25m3

- Tải trọng bề mặt :3 – 10 m3/m2.H

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

a Tính toán bình tạo áp lực

+ Chọn các thông số tính toán như sau

- Thời gian lưu nước trong bình t1 = 3 phút

- Áp suất trong bình tạo áp lực P1 = 2,5 kg/cm2 =2,5 atm

- Lưu lượng nước tuần hoàn vào bể áp lực Quy phạm lượng nước tuần hoàn vào bể

b Tính toán bể tuyển nổi

+ Thông số đầu vào tính toán

- Lưu lượng nước thải vào : Q = Qr + q = 15 + 25 = 35 m3/h

- Thời gian nước lưu trong bể tuyển nổi: chọn t2 = 30 phút = 0,5 h (Quy phạm 20 – 40 phút)

- Tải trọng chất rắn : chọn vr = 1,5 (kg/m2.h)

+ Tính toán

- Thể tích cần thiết của bể tuyển nổi là: V2 = Q x t2 = 35 x 0,5 = 17,5 m3

Chọn bể hình trụ có tiết diện hình tròn, xây bằng bê tông cốt thép

- Tính toán kích thước của bể tuyển nổi :

Ta có tải trọng chất rắn của bể tuyển nổi là:

Vr = SS

F (kg/m2.h)Trong đó: SS: Hàm lượng chất rắn lơ lửng có trong nước thải, kg/m3

R = F

π =

10,53,14 = 1,8 mChiều cao của bể tuyển nổi là:

5,10

5,17

F

V

mChọn chiều cao của bể tuyển nổi là 2,2m trong đó chiều cao bảo vệ là 0,5m

vn = 3,33

5,10

35 = (m3/m2.h)

c Tính toán bể hòa trộn chất trợ tuyển nổi

Chọn chất trợ tuyển nổi là C508, thuộc họ Acylates, dạng bột trắng, tính Cationic cao, nông độ khí hòa tan là 0,1% - 0,3%, phân tử lượng là 800.104đvC, độ nhớt là 1.100 tỷ trọng 0,65 g/cm3

- Lượng hóa chất trợ tuyển : 5g/m3 nước thải

→ Lượng hóa chất trợ tuyển sử dụng trong một giờ là: