Nghiên cứu xử lý cơ lý học nước thải sản xuất bột giấy sunfat của công ty cổ phần giấy an hòa

Các ngành công nghiệp này đang là những nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường sống của chúng ta với những lượng rác thải công nghiệp, nước thải, bụi khói lò, tiếng ồn…ở trong rác

Luận văn thạc sĩ hóa học GVHD: TS Phan Huy Hoàng

HVCH:Trịnh Đình Tuân i MSHV: CB 131143

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu đưa ra trong luận văn này hoàn toàn trung thực, dựa trên các tkết quả thu được trong quá trình nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép bất kỳ kết quả nghiên cứu nào của các tác giả khác Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nội dung khoa học của đề tài này

Hà Nội, ngày 10 tháng 02 năm 2015

NGƯỜI THỰC HIỆN

Trịnh Đình Tuân

HVCH:Trịnh Đình Tuân ii MSHV: CB 131143

Sau thời gian học tập, được sự giảng dậy nhiệt tình của các thầy cô ở trường

Đại học Bách khoa Hà Nội, tôi đã học xong chương trình khóa học thạc sĩ Để có

được thành công này, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đối với các

giảng viên trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đặc biệt là thầy giáo TS Phan Huy

Hoàng, người hướng dẫn khoa học Thầy đã giúp đỡ tận tình trong suốt quá trình

nghiên cứu và hoàn thiện bản luận văn của tôi

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô và các anh chị phòng thí nghiệm

trong bộ môn công nghệ Xenluloza & Giấy đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ

tôi hoàn thành công trình này

Cũng nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn Viện sau Đại học - Đại học

Bách Khoa Hà Nội, đã quan tâm tạo điều kiện cho tôi trong thời gian học tập,

nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Hà Nội, ngày 10 tháng 02 năm 2015

Học viên

Trịnh Đình Tuân

Luận văn thạc sĩ hóa học GVHD: TS Phan Huy Hoàng

HVCH:Trịnh Đình Tuân iii MSHV: CB 131143

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DCS, QCS : Hệ thống điều khiển sản xuất

ECF : Quy trình tẩy tiên tiến (không có clo nguyên tố)

PACl : Polyaluminium clorua

PAM : Polyacrylamide

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam

BTNMT : Bộ tài nguyên môi trường

HVCH:Trịnh Đình Tuân iv MSHV: CB 131143

Bảng 1.1: Tổng hợp các loại nước thải của Nhà máy giấy An Hòa 18

Bảng 3.1 Thông số đặc trưng của nước thải đầu ra của Nhà máy giấy An Hòa 41

Bảng 3.2: Quy chuẩn Việt Nam QCVN 12 : 2008/BTNMT 41

Bảng 3.3 Chỉ số TSS của các mẫu nước thải bổ sung chất trợ lắng khác nhau 44

Bảng 3.4 Chỉ số TSS nước thải xử lý ở các nhiệt độ khác nhau 48

Bảng 3.5 Chỉ số TSS nước thải xử lý bổ sung PACl và PAM 50

Bảng 3.6 Chỉ số pH của mẫu nước thải sau khi bổ sung chất trợ lắng 52

Bảng 3.7 Các chỉ số đặc trưng của nước thải sau xử lý cơ lý bằng việc 55

bổ sung chất trợ lắng PACl và phèn nhôm 55

Luận văn thạc sĩ hóa học GVHD: TS Phan Huy Hoàng

HVCH:Trịnh Đình Tuân v MSHV: CB 131143

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ qui trình sản xuất bột giấy theo phương pháp sulfat 8

Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ sản xuất Nhà máy giấy An Hòa - Tuyên Quang 13

Hình 1.3: Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải nhà máy Giấy An Hòa 24

Hình 1.4: Sơ đồ quá trình tạo bông của các hạt lơ lửng 33

Hình 1.5 Sơ đồ quá trình xử lý nước thải sản xuất bột giấy và giấy 29

Hình 2.1: Sơ đồ thu gom nước thải từ dây chuyền sản xuất bột giấy tẩy trắng 36

Hình 2.3: Lấy mẫu nước thải 36

Hình 2.2: Cống thu gom nước thải 36

Hình 2.4: Hệ thống lọc chân không 38

Hình 2.5: Chất trợ lắng cho vào mẫu, khấy trên máy khuấy từ 39

Hình 3.1 TSS của nước thải qua các thời gian lắng tự nhiên khác nhau 43

Hình 3.2 Đồ thị thể hiện giá trị TSS với các mẫu nước thải khác nhau 45

Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn mức độ giảm giá trị TSS của nước thải sau xử lý 47

Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi TSS theo mức bổ sung phèn nhôm 51 (chất trợ lắng kết hợp) 51

Hình 3.5 Độ đục của nước thải sau khi bổ sungchất trợ lắng 53

Hình 3.6 Các mẫu nước thải (A) ban đầu, (B) sau khi xử lý bằng cách bổ sung PACl và (C) sau khi bổ sung PACl + phèn nhôm 54

Bảng 3.7 Các chỉ số đặc trưng của nước thải sau xử lý cơ lý bằng việc 55

bổ sung chất trợ lắng PACl và phèn nhôm 55

HVCH:Trịnh Đình Tuân vi MSHV: CB 131143

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC CÁC BẢNG iv

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ v

MỞ ĐẦU 1

Chương I: TỔNG QUAN 4

1.1 Khái quát về công nghệ sản xuất bột giấy và giấy 4

1.1.1 Các định nghĩa 4

1.1.2 Tổng quan về sản xuất bột giấy 4

1.1.3 Các vấn đề môi trường phát sinh liên quan đến ngành giấy 9

1.2 Sơ lược về Công ty Cổ phần giấy An Hòa 11

1.2.1 Sơ lược về cơ sở sản xuất 11

1.2.2 Giới thiệu công nghệ và dây chuyền sản xuất 11

1.2.2.1 Dây chuyền sản xuất bột giấy 12

1.2.2.2 Sản xuất hoá chất tẩy 17

1.2.2.3 Nhu cầu sử dụng nước thải và xả nước thải của cơ sở xả thải 17

1.2.3 Đặc trưng nguồn nước thải 17

1.2.3.1 Các loại nước thải có trong nguồn thải 17

1.2.3.2 Tác động của nước thải Công ty CP giấy An Hòa đến môi trường . 21

1.2.3.3 Hệ thống xử lý nước thải Công ty CP giấy An Hòa 22

1.3 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải 26

Luận văn thạc sĩ hóa học GVHD: TS Phan Huy Hoàng

HVCH:Trịnh Đình Tuân vii MSHV: CB 131143

1.3.1 Tổng quan công nghệ hiện đại xử lý nước thải bột giấy 26

1.3.2 Tổng quan phương pháp cơ lý xử lý nước thải 29

1.3.3 Cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý - phương pháp cơ lý 33

Chương II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 36

2.1 Nước thải và phương pháp lấy mẫu 36

2.2 Phương pháp xử lý nước thải 37

2.2.1 Để lắng tự nhiên 37

2.2.2 Các mẫu thí nghiệm xử lý bằng chất trợ lắng 39

2.2.3 Các thông số chính của nước thải cần xác định sau xử lý 39

2.2.1.1 Xác định pH 39

2.2.1.2 Xác định nhu cầu oxi sinh hóa (BOD5) 39

2.2.1.3 Xác định nhu cầu oxi hóa học ( COD) 40

2.2.1.4 Xác định tổng lượng chất rắn lơ lửng (TSS) 40

Chương III - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41

3.1 Xác định tính chất của nước thải Công ty CP Giấy An Hòa 41

3.2 Ảnh hưởng của thời gian lắng tự nhiên đến lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải 42

3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất trợ lắng khác nhau 43

3.4 Nghiên cứu kết hợp quá trình lắng tự nhiên và chất trợ lắng 45

3.5 Ảnh hưởng của mức dùng chất trợ lắng 46

3.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý 48

3.7 Nghiên cứu kết hợp các chất trợ lắng khác nhau 49

3.7.1 Kết hợp chất trợ lắng PACl và PAM 50

HVCH:Trịnh Đình Tuân viii MSHV: CB 131143

3.8 Đánh giá sự thay đổi chỉ số pH và độ đục (turbidity) của nước thải

khi bổ sung chất trợ lắng 52

3.8.1 Sự thay đổi pH của nước thải 52

3.8.2 Sự thay đổi độ đục (turbidity) của nước thải 52

3.9 Qui trình xử lý cơ lý nước thải của công ty CP Giấy An Hòa 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

Luận văn thạc sĩ KT hóa học GVHD: TS Phan Huy Hoàng

ra nhiều của cải vật chất cho xã hội, thúc đẩy xã hội phát triển, đi lên một tầm cao mới thì chính bản thân nó cũng tạo ra nhiều mặt tiêu cực mà điển hình là gây ra nhiều ảnh hưởng tác động có hại đến môi trường Các ngành công nghiệp này đang

là những nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường sống của chúng ta với những lượng rác thải công nghiệp, nước thải, bụi khói lò, tiếng ồn…ở trong rác thải, nước thải công nghiệp có các hợp chất hữu cơ khó bị phân huỷ và có khả năng tích luỹ sinh học làm ô nhiễm nguồn nước phá hủy các tầng sinh thái, làm ô nhiễm môi trường gây ảnh hưởng đến đời sống và sức khoẻ con người Trong đó đặc biệt là nguồn nước thải, vì nguồn nước (nước mặt và nước ngầm) đóng vai trò rất quan trọng đối với hầu hết các hoạt động của con người, sinh vật và sự cân bằng sinh thái của vỏ trái đất Hàng ngày con người khai thác và sử dụng một lượng rất lớn nước cho các hoạt động khác nhau như cấp nước cho sinh hoạt, tưới tiêu trong nông nghiệp, trong công nghiệp và giải trí…các nguồn nước cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng nước toàn cầu, duy trì đa dạng sinh học, điều hoà khí hậu… Rõ ràng, nếu các nguồn nước bị ô nhiễm hay giảm chất lượng, sẽ tác động bất lợi đến môi trường, sức khoẻ cộng đồng và một trong những vấn đề đáng quan tâm hiện nay là sự gia tăng nồng độ chất rắn lơ lửng (SS) trong hầu hết các ao hồ, sông suối

và thậm chí nếu không có biện pháp ngăn chặn kịp thời thì cả biển và các đại dương cũng bị ảnh hưởng Sự ảnh hưởng này thể hiện rất rõ đặc biệt là vào mùa mưa lũ Vào mùa này nước mưa sẽ kéo theo các tạp chất vô cơ, hữu cơ trên mặt đất hoặc trong khói bụi, không khí… vào các ao hồ, sông suối, nó sẽ tác động bất lợi đến hệ sinh thái của các quần thể ở những khu vực này, chẳng hạn: làm giảm tầm nhìn của

HVCH: Trịnh Đình Tuân 2 MSHV: CB 131143

động vật dưới nước, cản trở sự bắt mồi của các loài sinh vật;… hoặc chất rắn lắng đọng và che phủ lên trứng, nên cản trở sự nở trứng của các loài động vật sống trong môi trường nước… Mặt khác, lượng SScao sẽ làm giảm thẩm mỹ nguồn nước (làm cho nguồn nước có màu…), làm giảm chất lượng nước cấp cho các mục đích sử dụng khác nhau, làm tăng chi phí xử lý nước cấp cho sinh hoạt, cho các ngành công nghiệp cần sử dụng nước sạch như hoạt động của các lò hơi… Sự tăng (tuy tăng chậm) mức ô nhiễm bởi các chất ô nhiễm hữu cơ dễ phân huỷ sinh học (BOD5) cũng đáng lo ngại Nếu không thu gom và xử lý các nguồn nước thải, mức ô nhiễm hữu cơ sẽ ngày càng tăng, tác động bất lợi đến môi trường nước

Nước thải từ các nguồn sản xuất, sinh hoạt và dịch vụ nói chung, nước thải trong công nghiệp sản xuất giấy nói riêng cần được quan tâm xử lý đúng mực để tránh sự ảnh hưởng đến môi trường sống Đối với ngành công nghiệp giấy, dịch đen sau nấu bột và nước thải ở các khâu trong quá trình sản xuất đều có hàm lượng các hợp chất hữu cơ cao ngoài ra còn có nhiều hoá chất khác độc hại nếu không xử lý tốt thải ra môi trường thì sẽ gây ô nhiễm lớn cho môi trường xung quanh Đối với các nước phát triển hoặc các nước tiên tiến thì các nhà máy làm việc với dây chuyền khép kín có thêm các khâu thu hồi tái sử dụng và xử lý chất thải Riêng dịch kiềm đen sau nấu được thu hồi đưa đi cô đặc, đốt, xút hoá để tái sử dụng hoá chất; còn nước trắng ở chặng xeo hoặc nước rửa lưới và chăn cũng được lắng, tuyển nổi để tận dụng bột và nước trong nhằm thu hồi tái sản xuất, làm giảm thiểu các chất thải

ra môi trường

Ở Công ty Cổ phần Giấy An Hòa bột sau nấu được rửa khuyếch tán nên sử dụng nhiều nước Nước thải bao gồm rất nhiều xơ sợi, nhiều dẫn xuất của lignin là các hợp chất cao phân tử vòng thơm và các hóa chất khác Đây là các hợp chất rất khó bị phân huỷ mà nước thải từ Nhà máy xử lý nhưng không triệt để, lại thải trực tiếp ra sông Lô gây ô nhiễm lớn đến nguồn nước, ảnh hưởng đến môi trường sinh thái Do đó cần phải nghiên cứu cụ thể để đưa ra day chuyền công nghệ xử lý nước hợp lý đảm bảo nước thải của nhà máy thải ra đạt yêu cầu theo QCVN

Vì vậy vấn đề xử lý ô nhiễm nước thải các nhà máy giấy nói chung và công

Luận văn thạc sĩ KT hóa học GVHD: TS Phan Huy Hoàng

ty giấy An Hòa nói riêng hiện đang là vấn đề cấp bách Có rất nhiều phương pháp

để xử lý nước thải nhà máy giấy, trong đó phương pháp xử lý sinh học đã mang lại hiệu quả đáng kể cả về kỹ thuật lẫn kinh tế Tuy nhiên phương pháp sinh học tuy hiệu quả nhưng có nhược điểm là thời gian xử lý lâu nên cần xây dựng nhiều bể rất lớn để chứa Do đó thông thường trong xử lý nước thải của các nhà máy giấy người

ta thường kết hợp nhiều biện pháp xử lý như cơ, lý, hóa, sinh kết hợp Vì mỗi phương pháp có những ưu, nhược điểm khác nhau, sự kết hợp nhiều biện pháp trong xử lý để lấy biện pháp sau khắc phục nhược điểm của biện pháp trước và giảm chi phí cho biện pháp sau Chẳng hạn như sử dụng phương pháp gạn, lắng lọc trước để tách các tạp chất thô, sử dụng phương pháp cơ lý như tuyển nổi, bổ xung chất trợ lắng… để loại bỏ bớt tạp các tạp chất lơ lưởng và một phần chất hòa tan, ngoài ra nó còn nhằm mục đích làm giảm nhiệt độ và PH của nước thải, giúp cho quá trình xử lý của phương pháp sinh học được đảm bảo và giảm bớt thời gian xử lý

Trong khuôn khổ của đề tài tác giả tập trung vào công đoạn xử lý cơ lý đối với nhà máy sản xuất giấy An Hòa Với phương pháp này tác giả đã sử dụng các chất trợ lắng khác nhau, có nồng độ và thời gian lắng khác nhau để đánh giá và lựa chọn chất trợ lắng cũng như thời gian để lắng cho phù hợp nhằm đưa vào quy trình

xử lý nước thải cho Nhà máy giấy An Hòa

HVCH: Trịnh Đình Tuân 4 MSHV: CB 131143

Chương I: TỔNG QUAN 1.1 Khái quát về công nghệ sản xuất bột giấy và giấy

1.1.1 Các định nghĩa

- Bột giấy là nguồn nguyên liệu có tính chất xơ sợi dùng để làm giấy Bột giấy thường có nguồn gốc từ thực vật Bột giấy có thể được sản xuất từ gỗ, sợi bông (dính hột), giấy tái sinh, vải và rơm, rạ, cỏ, lanh, gai, đay, bã mía , có thể được sản xuất bằng phương pháp cơ học, phương pháp hóa học và phương pháp nửa hóa học

- Giấy là một loại vật liệu mỏng được làm từ chất xơ (bột giấy) dày từ vài trăm µm cho đến vài cm, thường có nguồn gốc thực vật, và được tạo thành mạng lưới bởi lực liên kết hiđrô không có chất kết dính

1.1.2 Tổng quan về sản xuất bột giấy

Giấy được sản xuất từ bột giấy, bột giấy lại được sản xuất ra từ nguyên liệu ban đầu là các loài thực vật như gỗ, tre nứa, các loài cây thân thảo…Bột giấy có thành phần hóa học chủ yếu là xenluloza

Ở các loài thực vật nói chung có thành phần chính như sau: Xenluloza, hemixenluloza, lignin và các hợp chất khác [4,7,9]

+ Xenluloza và hemixenluloza là các polisaccarit, xenluloza là một hợp chất còn hemixenluloza là tập hợp các hợp chất khác nhau Tuỳ mục đích sử dụng mà yêu cầu hàm lượng hemixenluloza trong bột khác nhau, và cũng tuỳ theo đó mà người ta sử dụng các phương pháp chế biến khác nhau để loại bỏ hemixenluloza Còn xenluloza là thành phần chính của bột, thành phần chủ yếu tạo nên sự bền vững của tờ giấy Cho nên trong quá trình sản xuất người ta cố gắng làm sao cho xenluloza càng ít bị tác động càng tốt và giữ cho hàm lượng xenluloza còn lại trong bột càng cao càng tốt

+ Lignin là hợp chất cao phân tử mà mắt xích cơ sở là đơn vị phenylpropan với một số nhóm định chức khác nhau, có các liên kết khác nhau Đây là một hợp chất có chứa vòng thơm có khả năng gây màu cho bột cần phải loại bỏ trong quá trình sản xuất bột giấy Và trong quá trình sản xuất bột người ta cố gắng tìm

Luận văn thạc sĩ KT hóa học GVHD: TS Phan Huy Hoàng

mọi điều kiện kỹ thuật công nghệ phù hợp để làm sao loại bỏ hoàn toàn được lignin Bột sau nấu được đưa qua công đoạn rửa, làm sạch, tẩy trắng để thu được bột xenluloza cho giai đoạn sản xuất giấy

Trong công nghệ sản xuất giấy, nguyên liệu đầu vào là bột xenluloza (có thể là bột đen hoặc bột trắng) Người ta nghiền bột tới độ nghiền thích hợp, pha loãng bột với nồng độ thích hợp, cho thêm các chất phụ gia (để tăng hiệu quả kinh tế và tạo được các tính chất mong muốn của tờ giấy) Sau đó dung dịch bột này

được đưa lên máy xeo, cho ra sản phẩm cuối cùng là tờ giấy

a, Các loại bột giấy

Có 2 phương pháp chính để sản xuất bột giấy là phương pháp cơ học và phương pháp hóa học, ứng với mỗi phương pháp tạo ra 2 loại bột với tên gọi tương ứng đó là bột cơ học và bột hóa học [9]

* Bột cơ học

- Là loại bột đã qua quá trình phân rã xơ sợi nhờ tác động cơ học

- Trong bột cơ sẽ có thành phần tương đương như gỗ, lignin sẽ được làm mềm

- Có 2 phương pháp sản xuất bột cơ:

+ Phương pháp mài: quá trình chịu tổn thất nhỏ, gỗ mài chịu tác động cơ

học (mài) nên thành phần trong gỗ mất đi ít, vì thế hiệu suất thu được bột cao

+ Phương pháp nghiền: tốn một lượng hóa chất để rửa và cung cấp nhiệt độ trong quá trình nghiền làm cho lignin bị mất đi một phần đáng kể, hơn nữa thành phần trong gỗ bị thất thoát một ít do đó hiệu suất thấp thu được bột thấp hơn so với bột mài

HVCH: Trịnh Đình Tuân 6 MSHV: CB 131143

- Bột Sunphat (bột Kraft): Dịch nấu gỗ gồm (NaOH+Na2S), t° = 155÷170°C,

pH =13, t = 2÷4h Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là sinh ra hợp chất với chứa lưu huỳnh có mùi thối, gây tác động lớn đến môi trường xung quanh

- Bột Sunphit: Dịch nấu gồm H2SO3 + M(HSO3), trong đó: M= Ca, Na, Mg, NH4… trong t = 4÷20h ở điều kiện pH = l÷2, t° = 120÷135°C Nhược điểm của phương pháp này là nấu ở trong môi trường axit gây ăn mòn thiết bị, làm đứt mạch xenlulo nên bột Sunphit kém bền hơn bột Sunphat và thời gian nấu dài vì thế hiệu suất nấu thấp

* Bột cơ hóa:

Sản xuất bột theo phương pháp hóa cơ là phương pháp kết hợp giai đoạn xử

lý hóa chất với xử lý cơ học để phân tách xơ sợi ra một cách hoàn toàn Hiệu suất với phương pháp này đạt từ 80÷95%

Vị trí xử lý hóa chất: công đoạn xử lý hóa chất có thể được bố trí ở các vị trí khác nhau trong dây chuyền sản xuất, tương ứng sẽ cho ra những loại bột cơ hóa khác nhau

b, Sản xuất bột giấy hóa học

Nấu bột là quá trình tách những hợp chất như lignin, các chất trích li, hemixenluloza ra khỏi gỗ để thu được xenluloza ở trạng thái không hòa tan có chất lượng tốt bằng các tác nhân hoá học như dung dịch NaOH, NaOH + Na2S, H2SO4 + NaHSO3 [7,9] Có rất nhiều phương pháp sản xuất bột khác nhau với các tác nhân

sử dụng khác nhau như là phương pháp sản xuất bột hóa học, sản xuất bột cơ học, sản xuất bột bán hóa, sản xuất bột hóa nhiệt cơ trong đó phương pháp sản xuất bột hóa học (hay trong công nghiệp còn gọi tắt là nấu bột) được sử dụng phổ biến nhất Phương pháp nấu bột hóa được chia ra thành phương pháp nấu sulfit (dùng tác nhân sunphit, bisunphit) và nấu kiềm Trong phương pháp nấu kiềm lại chia ra thành nấu sulfat (dùng tác nhân NaOH + Na2S) và nấu xút (dùng tác nhân NaOH) Hiện nay trên thế giới chủ yếu sản xuất bột giấy theo phương pháp nấu sunphat vì có hiệu suất cao và cho bột có độ bền cơ lý cao hơn Trước đây ở nước ta thì chỉ có Tổng Công ty Giấy Việt Nam (Công ty Giấy Bãi Bằng cũ) sử dụng phương pháp nấu

Luận văn thạc sĩ KT hóa học GVHD: TS Phan Huy Hoàng

sulfat để sản xuất bột giấy, ngày nay ở công ty giấy An Hòa (Tuyên Quang) cũng

sử dụng phương pháp này để nấu bột, còn lại hầu hết các nhà máy giấy khác với qui

mô công suất vừa và nhỏ nên đều sử dụng phương pháp nấu xút

Dịch nấu dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất sẽ thẩm thấu vào tế bào gỗ và phản ứng với các thành phần trong gỗ, cắt đứt các liên kết của chúng với nhau và tách những phần còn lại ra khỏi bột, khuyếch tán chúng ra ngoài môi trường đồng thời hoà tan chúng trong môi trường phản ứng Sản phẩm thu được sau nấu bao gồm hai phần: Phần lỏng là dịch đen gồm có những sản phẩm của phản ứng hoà tan với hàm lượng hữu cơ cao chủ yếu là hợp chất cao phân tử nên rất độc hại với môi trường nước; Phần rắn là bột xenluloza có màu đen do lignin vẫn còn sót lại trong bột chưa bị hoà tan hết Bột thu được sau nấu cần được rửa và làm sạch để tách phần dịch đen và loại hết mấu mắt, bột sống Vì vậy nước thải ở giai đoạn này có [4,21,22]:

+ Chứa nhiều xơ sợi xenluloza, mấu mắt, bột sống và các chất lơ lửng tạo thành lượng huyền phù khá lớn trong nước thải

+ pH cao vì ở đây trong quá trình nấu có sử dụng tác nhân là kiềm, trong dịch đen sau nấu vẫn còn một lượng kiềm chưa phản ứng hết, nó sẽ theo dịch đen và theo nước thải ra ngoài

+ Trong quá trình nấu thì tác nhân nấu tấn công vào các thành phần của gỗ, cắt đứt các liên kết giữa chúng và khuyếch tán các hợp chất có hại với bột ra ngoài môi trường Các chất đó là: hợp chất vòng thơm lignin, các chất trích ly, một phần hemixenluloza Do đó trong nước thải giai đoạn này có hàm lượng chất hữu cơ cao, mà chủ yếu là những hợp chất hữu cơ vòng thơm cao phân tử khó bị phân huỷ

Vì vậy nước thải ở phần này rất độc hại cho môi trường và có màu xẫm

Đối với phương pháp nấu sunfat, hỗn hợp dăm gỗ và dung dịch nấu được gia nhiệt trong thiết bị nấu cao áp Nhiệt độ nấu khoảng 165÷170°C Thời gian gia nhiệt đến T°max thường dài hơn thời gian giữ nhiệt, điều này cần thiết cho quá trình thẩm thấu của các chất cũng như sự phân bố nhiệt đều đặn trong nồi nấu Các chất nấu được sử dụng thông thường với tỷ lệ NaOH:Na2S = 1:2 Quá trình nấu có thể liên

HVCH: Trịnh Đình Tuân 8 MSHV: CB 131143

tục hoặc gián đoạn Sau khi nấu dăm gỗ chín mềm và lúc này chúng được gọi là bột giấy Bột sẽ được đẩy ra ngoài tháp nấu nhờ áp suất Dưới tác dụng của áp lực, các dăm gỗ mềm này được đánh vỡ nhờ đó các sợi được tách rời nhau Quá trình tách sợi này có khi còn được hỗ trợ nhờ tác động nghiền trong thiết bị nghiền thủy lực tiếp theo sau đó Kế đó bột được qua giai đoạn sàng thô để loại phần “bột sống”, thường là các mắt gỗ có kích thước lớn Sau đó bột được rửa sạch, sàng tinh để phân loại, làm đặc tùy theo từng yêu cầu cụ thể

Diễn biến quá trình nấu được theo dõi thông qua việc kiểm tra hai thông số

cơ bản là hàm lượng lignin còn lại trong bột giấy sau khi nấu (chỉ số kappa) và độ trùng hợp của mạch phân tử xenlulô (đánh giá thông qua độ nhớt dung dịch xenlulô trong cuprietylendiamin)

Trong quá trình nấu, phản ứng chính là phản ứng cắt mạch và hòa tan lignin, còn phản ứng phụ là phản ứng cắt mạch xenlulô làm giảm hiệu suất quá trình nấu, giảm độ nhớt và gây ảnh hưởng xấu đến một số tính năng cơ lý quan trọng của bột giấy nhất là khi độ nhớt có giá trị dưới 10 mPa.s Sơ đồ qui trình sản xuất bột theo phương pháp sulfat thể hiện trong hình 1.1

Hình 1.1 Sơ đồ qui trình sản xuất bột giấy theo phương pháp sulfat

Bột sunfat

Dăm gỗ

Sàng thô Nồi nấu

Rửa Sàng tinh Làm đặc

Hóa chất

Luận văn thạc sĩ KT hóa học GVHD: TS Phan Huy Hoàng

1.1.3 Các vấn đề môi trường phát sinh liên quan đến ngành giấy

Ngành sản xuất bột giấy và giấy được liệt vào ngành sản xuất gây ô nhiễm môi trường đáng kể cả trực tiếp cũng như gián tiếp

+ Trực tiếp

Nước thải có lưu lượng, tải lượng cũng như độc tính của các chất ô nhiễm cao, các chất ô nhiễm hữu cơ (dịch chiết từ thân cây, các axit béo, một số sản phẩm phân hủy của lignin, và các dẫn xuất của ligin đã bị Clo hóa) phát sinh từ ngành giấy là nguồn tiềm tàng gây ô nhiễm môi trường nước mặt, đất và nước ngầm nếu được thải thẳng ra ngoài không qua xử lý Đặc biệt là dịch đen thải ra từ quá trình nghiền bột bằng phương pháp hóa học [7]

Khí thải từ quá trình đốt nhiên liệu sản xuất hơi nước bão hòa Ngoài ra, trong quá trình nghiền bột giấy hóa học các khí nặng mùi như hydro sulphite, ercaptan, Dioxin xuất phát từ quá trình tẩy trắng bột giấy bằng Chlorine

+ Gián tiếp

→ Góp phần làm cạn kiết nguồn tài nguyên nước

→ Góp phần làm cạn kiệt nguồn tài nguyên rừng

→ Gây hiệu ứng nhà kính qua việc sử dụng năng lượng điện và mất thảm thực vật

a, Ô nhiễm không khí

+ Quá trình sản xuất bột:

- Bụi sinh ra khi nghiền: các khí có mùi trong quá trình sàng rửa, trong các khâu tẩy trắng, khâu chế biến, khâu khử bọt… hơi Clo chủ yếu ở khâu tẩy trắng Khí H2S, thoát ra từ nồi nấu trong công đoạn nấu bột

- Tiếng ồn và độ rung do hoạt động của các máy nghiền, sàng, các động cơ điện và khí SOx, NOx thải từ các quá trình đốt nhiên liệu cung cấp cho lò hơi

+ Quá trình xeo giấy:

Trong khâu sấy khô, hơi nước từ các tấm giấy được thổi vào không khí kéo theo các hydrocarbon, các chất trong nguyên liệu gỗ gây ô nhiễm môi trường Các

HVCH: Trịnh Đình Tuân 10 MSHV: CB 131143

nguồn nhiệt dư sản sinh từ các nồi hơi, các máy xeo giấy và ô nhiễm còn do khói thải nhiên liệu từ lò hơi, máy xeo giấy

+ Khí thải từ các quá trình đốt nhiên liệu:

Cung cấp cho lò hơi, máy xeo, lò xông lưu huỳnh các nhiên liệu sử dụng trong công nghiệp bột giấy là nhiên liệu sinh học (phụ phẩm gỗ, vỏ cây và bùn cặn), than đá, dầu và dầu khí, chủ yếu là dầu FO, dầu DO, sản phẩm cháy của các nhiên liệu này chứa nhiều chất khí độc hại như CO, CO2, SOx, NOx, bụi khói các khí này gây các tác động tiêu cực đến môi trường không khí của khu vực dân cư lân cận

b, Ô nhiễm chất thải

+ Chất thải rắn:

Nhiều nhà máy hiện có hay còn nằm trong trong dự án, hay các nhà máy sản xuất một công đoạn trong công nghệ giấy như là bột giấy, trồng rừng hay gỗ cắt lát mỏng…đều không có hay chưa có hệ thống xử lý phế thải rắn, lỏng và khí hoàn chỉnh Điều này tạo ra những vấn nạn ô nhiễm môi trường lên những vùng xây dựng nhà máy cũng như những vùng phụ cận cùng những phụ lưu của các sông ngòi qua dòng chảy có chứa ô nhiễm vì công nghệ giấy tạo ra nhiều phế thải lỏng nhất so với các công nghệ sản xuất khác

+ Chất thải nguy hại:

Trong quá trình sản xuất giấy, việc xử dụng một lượng lớn hoá chất và chất phế thải cũng là một mối lo lớn cho nhân loại Như Clo dùng để tẩy trắng bột giấy

sẽ tạo ra một số hoá chất độc hại như furans và dioxins

Một phế thải khác cũng không kém phần quan trọng là dịch đen (black liquor) Đây là một dung dịch hình thành trong quá trình phá vỡ những mảnh cây mỏng thành bột giấy Dung dịch này được xử lý bằng cách bốc hơi để có được một hỗn hợp màu trắng sau khi tác dụng với vôi sống Chất sau này sẽ tái dụng trong việc làm bột giấy

Luận văn thạc sĩ KT hóa học GVHD: TS Phan Huy Hoàng

1.2 Sơ lƣợc về Công ty Cổ phần giấy An Hòa

1.2.1 Sơ lược về cơ sở sản xuất

Nhà máy giấy An Hòa thành lập ngày 06 tháng 8 năm 2002 tại xã Vĩnh Lợi, huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang, Nhà máy được xây dựng trên diện tích khoảng 1.980.000 m2 (198ha)

Chiều dài dọc theo hướng Bắc Nam khoảng 1.800 m

Chiều rộng theo hướng Đông Tây khoảng 1.100 m

+ Phía Bắc giáp khu đồi cao thuộc xóm Cầu Cháy, đầu cầu An Hoà

+ Phía Tây giáp Sông Lô

+ Phía Đông giáp khu đồi thấp của xã Vĩnh Lợi

+ Phía Nam giáp dãy đồi cao của xã Cấp Tiến

Nhà máy đã đăng ký sản xuất nhiều ngành nghề trong đó sản phẩm chính là bột giấy và giấy

Nhà máy được đầu tư xây dựng mới có thiết kế hiện đại, áp dụng những tiến

bộ khoa học tiên tiến về mặt công nghệ, trình độ tự động hoá cao và sử dụng hệ thống DCS và QCS để điều hành toàn bộ quá trình sản xuất có chất lượng và tối ưu nhất

Giai đoạn I: sản xuất bột giấy công suất 130.000 tấn/năm Thời gian chính thức đi vào hoạt động là 18/8/2011

1.2.2 Giới thiệu công nghệ và dây chuyền sản xuất

- Nhà máy sản xuất bột giấy Kraft với quy mô 130.000 Adt/năm, (Adt: Tấn khô gió), bột được tẩy trắng theo quy trình tẩy tiên tiến (ECF, không có clo nguyên

tố) Nguyên liệu từ gỗ cứng nhiệt đới (chủ yếu là bạch đàn, keo)

- Dăm gỗ cứng và tre nứa sẽ được trộn lẫn theo tỷ lệ 70/30 và nấu cùng một

lúc Công nghệ Kraft, nấu liên tục, đây là công nghệ nấu bột tiên tiến, tiêu hao năng lượng thấp, phù hợp để nấu tất cả các loại nguyên liệu gỗ và hỗn hợp nguyên liệu,

xử lý các chất không ngưng tụ dễ dàng hơn do lưu lượng ổn định, có hệ thống rửa khuyếch tán áp lực kết hợp ngay trong quá trình nấu bột Thiết bị gọn, do đó sử

HVCH: Trịnh Đình Tuân 12 MSHV: CB 131143

dụng diện tích mặt bằng giảm đáng kể Sau nấu, bột giấy tiếp tục được xử lý theo các công nghệ sau:

+ Khử lignin bằng oxy

+ Tẩy trắng bột giấy theo quy trình ECF

+ Thu hồi kiềm và nung bã bùn vôi

+ Hệ thống điều khiển sản xuất DCS, QCS

Hệ thống tuần hoàn nước: Tại mỗi công đoạn sản xuất, Nhà máy thiết kế hệ thống tuần hoàn nước nhằm tiết kiệm nước sử dụng, đồng thời giảm thiểu lượng nước bị ô nhiễm, giảm qui mô đầu tư trạm xử lý nước thải Sơ đồ công nghệ sản xuất của Nhà máy được thể hiện như hình 1.2

1.2.2.1 Dây chuyền sản xuất bột giấy

Luận văn thạc sĩ hóa học GVHD: TS Phan Huy Hoàng

Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ sản xuất Nhà máy giấy An Hòa - Tuyên Quang

HVCH: Trịnh Đình Tuân MSSV: 131143 14

dịch trắng được bổ sung vào đỉnh nồi nấu Dịch nấu được tách ra từ nồi nấu đến hệ thống xả tức thời hai giai đoạn, hơi phát ra từ hệ thống này được sử dụng cho Bunke dăm và máng dăm để tiền xử lý dăm bằng hơi (xông hơi)

- Phần đáy nồi có hệ thống rửa, bột giấy được rửa trên đường từ vùng nấu xuống đầu ra nồi nấu bằng việc bổ sung dịch rửa ở đáy nồi, dịch này đối lưu với dòng chảy của bột

- Công suất nấu: 465 ADt/ngày

b, Rửa:

- Bộ phận rửa bao gồm: thiết bị rửa khuếch tán và ép rửa sau sàng

- Bột sau khi được rửa ở đáy nồi nấu được phóng vào máy rửa khuếch tán áp lực và sau đó sang tháp phóng bột

- Máy rửa khuyếch tán áp lực được lựa chọn để vận hành với loại bột có nồng độ trung bình Bột giấy được phóng vào đỉnh của máy rửa, có trang bị cơ cấu làm cho dòng chảy của bột ổn định Dịch rửa được đưa vào liên tục, bột được cấp liên tục từ trên xuống nhờ chuyển động của cơ cấu sàng Dịch rửa được thải ra chuyển qua các lỗ sàng để đến trung tâm sàng và thải ra ngoài

Bột đã được rửa, nhờ áp lực của nồi nấu chuyển sang tháp phóng bột

- Tại tháp phóng, bột được pha loãng với nước, qua sàng lọc bột nấu đến khi đạt được nồng độ thích hợp

- Bột nấu đã sàng chọn qua máy ép rửa, sau đó được đưa vào bể chứa, bơm vào hệ thống khử lignin

- Công suất của bộ phận rửa: 450 ADt/ngày

Luận văn thạc sĩ hóa học GVHD: TS Phan Huy Hoàng

- Công suất của bộ phận khử mấu mắt và sàng: 445 ADt/ngày

d, Khử Lignin bằng oxy:

- Bộ phận khử lignin bằng oxy gồm bể chứa bột nồng độ trung bình, 2 tháp phản ứng thùng phóng bột, máy ép rửa thứ 1, máy ép rửa thứ 2, thùng lọc 1 và 2, thùng chứa bột MC (nồng độ trung bình), xi lô chứa MgSO4, hệ thống oxy hoá dịch trắng

- Bột nấu sau khi đã sàng và rửa được đưa vào một bể chứa bột MC (nồng độ trung bình), sau đó được bơm tới 2 tháp phản ứng oxy Sau quá trình phản ứng, bột được đưa từ lò phản ứng thứ 2 vào thùng phóng, tại đây khí thải thoát ra và bột đã được khử lignin được pha loãng và làm mát

- Từ tháp phóng, bột được chuyển sang rửa, được thực hiện bằng 2 giai đoạn rửa, cả 2 giai đoạn đều trang bị 2 máy ép rửa

- Bột sau máy ép rửa thứ 1 được pha loãng và được chứa trong thùng chứa bột trước khi cấp đến bộ phận tẩy trắng

- Nước thải ra từ bộ phận rửa của quá trình công nghệ khử lignin bằng oxy, qua lọc được dùng lại

- Công suất thiết kế chung của bộ phận khử lignin bằng oxy: 440 ADt/ngày

HVCH: Trịnh Đình Tuân MSSV: 131143 16

trộn cường độ cao trước tháp tẩy DO

- Sau tháp tẩy DO, bột được rửa tại máy ép rửa bằng nước qua lọc từ giai đoạn tẩy kế tiếp

- Giai đoạn tẩy ClO2 ở tháp tẩy Dl, D2 tương tự như giai đoạn DO bao gồm tháp phản ứng theo sau là máy ép rửa

- Bột đã tẩy và rửa được bơm vào tháp chứa bột nồng độ trung bình

- Nước nóng (nước ngưng tụ cấp 2) và nước trắng được sử dụng cho việc rửa bột, qua lọc được sử dụng từng phần để pha loãng bột, phần còn lại được dẫn qua mương thải tới phân xưởng xử lý nước thải

- Khí Clo thoát ra trong quá trình tẩy trắng sẽ được rửa sạch và lọc hấp phụ trước khi thải ra ngoài

- Công suất thiết kế chung của bộ phận tẩy trắng: 425 ADt bột tẩy/ ngày

- Độ trắng cuối cùng của bột: 90% ISO

- Tiêu hao hoá chất dây chuyền ECF: DO-E(O)-D1-D2

- Dây chuyền tẩy trắng ECF, công nghệ này đang được áp dụng rộng rãi ở các nước Bắc âu, Tây âu và Bắc Mỹ Việc không sử dụng Clo nguyên tố (chất gây ô nhiễm môi trường lớn nhất hiện nay) là một giải pháp bảo vệ môi trường hữu hiệu

f, Làm sạch bột đã tẩy (sàng bột):

- Bộ phận làm sạch bột đã tẩy gồm: Các máy sàng áp lực, hệ thống lọc cát hình dùi nồng độ thấp

- Bột đã tẩy được phóng ra từ tháp chứa ở nồng độ yêu cầu, tới bể chứa bột

và bể cấp cho máy xeo Bột sau đó được bơm qua máy sàng áp lực thứ 1, bột đạt

tiêu chuẩn, tới hòm phun bột máy xeo

- Bột thải từ máy sàng sơ cấp qua sàng cấp 2 và bột đủ chất lượng từ máy sàng này được tuần hoàn về giai đoạn cấp 1

- Bột thải từ sàng cấp 2 được cấp vào sàng cấp 3 và cũng bằng phương thức như vậy, bột đủ tiêu chuẩn được tuần hoàn về sàng cấp 2 Bột thải được cấp vào hệ thống lọc cát hình dùi 3 giai đoạn

- Cấp suất thiết kế: 450 ADt bột đã tẩy/ngày

Luận văn thạc sĩ hóa học GVHD: TS Phan Huy Hoàng

1.2.2.2 Sản xuất hoá chất tẩy

a, Bộ phận sản xuất hai sản phẩm hoá chất cơ bản Chlorine dioxide (ClO 2 ) và sodium hydroxide (NaOH): hai sản phẩm này được sản xuất từ điện giải dung dịch

muối (nước muối) là hai hoá chất cơ bản trong dây chuyền sản xuất ClO2

Dây chuyền sản xuất ClO2 (Chlorine dioxide) bằng phương pháp liên hợp đang được sử dụng tại các nước Bắc âu, Bắc Mỹ Hệ thống liên hợp này được thiết

kế để sản xuất ClO2 thông qua các loại hoá chất trung gian là NaClO3 (Sodium Chlorate) và acide Clohydric (HCl) Hệ thống liên hợp này bao gồm các bộ phận điện giải NaCl, sản xuất HCl và sản phẩm cuối cùng là Chlorine dioxide (ClO2) Hệ thống này không sử dụng H2SO4 nên không có sulphat (chỉ sử dụng rất ít H2SO4 để trung hoà kiềm nên hàm lượng sunphát rất nhỏ) Nguyên liệu chính để sản xuất ClO2 theo phương pháp liên hợp là muối (NaCl) và điện năng

b, Bộ phận sản xuất Oxy: Hoạt động theo nguyên tắc phân tách và hấp phụ không

khí, phương pháp tách Oxy và khí Nitơ từ không khí dựa trên công nghệ không khí được nạp trong bình có mặt sàng phân tử

Công suất thiết kế các bộ phận:

Thu hồi và tái sử dụng 95÷96% các loại hoá chất đã sử dụng Các khí thải có mùi và độc hại được xử lý qua lọc và hấp phụ, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh môi trường hiện hành trước khi thải ra ngoài

1.2.2.3 Nhu cầu sử dụng nước thải và xả nước thải của cơ sở xả thải

- Công suất trạm bơm nước thô: 15.000 m3/ngày đêm

- Nhu cầu xả nước thải:

+ Định mức thải nước sản xuất: 23,8 m3/tấn bột

+ Lưu lượng nước thải tối đa: 12.500m3/ngày đêm

+ Lưu lượng nước thải trung bình: 8.900m3/ngày đêm

+ Công suất thiết kế trạm xử lý nước thải: 12.500m3/ngày đêm

1.2.3 Đặc trưng nguồn nước thải

1.2.3.1 Các loại nước thải có trong nguồn thải

- Nước thải của Công ty CP Giấy An Hòa gồm nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất Tổng lượng nước thải sản xuất và sinh hoạt lớn nhất là 12.500m3/ngày

Bảng 1.1: Tổng hợp các loại nước thải của Nhà máy giấy An Hòa

TT Nguồn phát thải Các loại nước thải Lưu lượng thải tối đa

Thành phần nước thải của phân xưởng bột bao gồm lignin, hợp chất lignin (chlorolignin), hợp chất vô cơ, chất trích ly và những xơ sợi bột nhỏ

4.921,3 m3/ ng.đ

3 Phân xưởng xeo bột

+ Tách loại từ máy làm sạch ly tâm

có chứa xơ, sạn và cát + Chất thải từ hố lưới có chứa xơ + Dòng tràn từ hố bơm quạt + Phần nước lọc ra từ thiết bị tách nước có chứa xơ, bột đá và các chất

hồ

296,1 m3/ngày

4 Nước ngưng từ quá trình chưng bốc 536,3 m3/ngày

Luận văn thạc sĩ hóa học GVHD: TS Phan Huy Hoàng

TT Nguồn phát thải Các loại nước thải Lưu lượng thải tối đa

Phân xưởng chưng

bốc

dịch đen Nước làm kín động cơ

5 Lò hơi thu hồi:

Nước xả liên tục có nhiệt độ cao khoảng từ 40÷450C

Nước thải định kỳ của nồi hơi gồm:

+ Nước thải nhiễm dầu

+ Nước thải từ quá trình rửa thiết bị (lượng nước thải này không nhiều):

nước rửa nồi hơi chứa axit, kiềm;

nước rửa từ bộ sấy không khí; nước rửa từ bộ lọc bụi tĩnh điện; nước rửa

từ bộ khử SO2

1422 m3/ngày đêm

6

Nồi hơi động lực: 1920 m3/ngày đêm

7 Phân xưởng xút hoá

Nước thải kỹ thuật Nước rửa vệ sinh sàn 2041 m

3/ngày đêm

8 Nước thải từ lò vôi Nước ngưng, nước làm kín động cơ

Nước thải có nhiệt độ cao 40-450

C 241,1 m

3/ngày đêm

9 Phân xưởng sản xuất

chất tẩy

Nước rửa vệ sinh thiết bị định kỳ 780,5 m3/ngày đêm

Dòng nước thải có mức độ ô nhiễm cao của nhà máy giấy chủ yếu phát sinh từ các công đoạn sau:

- Nước thải từ phân xưởng xử lý nguyên liệu: Gỗ được đưa đến thùng bóc

vỏ, sau đó được rửa Thành phần nước thải ở đây chủ yếu là đất, cát, đá, vỏ cây Nước thải này được tái sử dụng tuần hoàn, phần nước thải không tái sử dụng được dẫn theo đường cống ngầm đến khu xử lý nước thải, các thành phần đất, cát, sỏi trong dòng thải sẽ được lắng đọng tại các hố ga của cống ngầm

- Nước thải từ phân xưởng sản xuất bột:

- Nước thải từ phân xưởng xeo: Sau khi bột đạt được độ trắng theo yêu cầu

sẽ đưa sang phân xưởng xeo Tại đây bột được xeo thành tấm bột Nước thải chủ yếu gồm những xơ sợi nhỏ, bột giấy

- Nước thải từ các phân xưởng phụ trợ:

+ Nước thải ở công đoạn chưng bốc chính là nước ngưng của hơi bốc ra khỏi dịch đen và lượng nước làm kín các động cơ nên thành phần có trong nước thải là các chất trích ly và có nhiệt độ cao, từ 40÷450C;

+ Nước thải từ các khu lò hơi thu hồi, lò vôi, nhà máy điện (lò hơi động lực)

là nước làm kín các động cơ, nước ngưng, nước vệ sinh thiết bị, vệ sinh bể chứa dầu

FO Nước thải ở đây có nhiệt độ khá cao, từ 40÷450

C, chứa các chất trích ly, váng dầu, cặn lơ lửng

+ Nước thải ở trạm khí nén chỉ là nước làm kín, hoàn toàn không có thành phần ô nhiễm;

+ Nước thải ở công đoạn xút hóa chính là nước làm kín động cơ và lượng nước rửa cặn bùn vôi Nước thải chủ yếu chứa cặn bùn vôi, hợp chất vô cơ hòa tan;

+ Các công đoạn sản xuất ClO2, sản xuất O2, sản xuất SO2, H2SO4 chỉ có nước thải vệ sinh định kỳ

+ Nước thải rửa sân, tưới sân, khử bụi chứa nhiều tạp chất rắn và các loại chất bẩn khác Đặc trưng của nước thải trong quá trình này là hàm lượng chất lơ lửng lớn, độ kiềm hơi cao và một lượng dầu mỡ rơi vãi, rò rỉ

Luận văn thạc sĩ hóa học GVHD: TS Phan Huy Hoàng

- Đối với nước mưa chảy tràn tại khu hóa chất, sản xuất hóa chất có nhiễm hóa chất chúng tôi xử lý sơ bộ, cân bằng pH đưa về trung tính trước khi dẫn vào hệ thống xử lý nước thải tập trung

- Đối với nước nhiễm dầu chúng tôi thu gom vào bể chứa, bể này thông nối tiếp với hố ga Váng dầu từ bể chứa chảy tràn sang hố thu, sau đó lượng váng dầu đặc này được bơm vào tháp chứa dầu sử dụng lại, phần nước còn lại trong bể chứa được đưa vào hệ thống xử lý nước thải tập trung

- Toàn bộ nước thải từ các phân xưởng được dẫn theo đường cống ngầm về khu vực xử lý tập trung

- Với đặc trưng nước thải như vậy, nên quy trình xử lý nước thải của Nhà máy có sự kết hợp giữa biện pháp xử lý hóa lý với biện pháp xử lý sinh học

1.2.3.2 Tác động của nước thải Công ty CP giấy An Hòa đến môi trường

- Nước thải của Nhà máy tập hợp từ nước thải của nhiều công đoạn sản xuất, nhưng chủ yếu vẫn là phần dịch đen sau quá trình sản xuất bột giấy Nước thải có thành phần phức tạp, chứa nhiều tác nhân gây ô nhiễm và thường có màu sẫm, nước thải của nhà máy giấy có khả năng ảnh hưởng khá nghiêm trọng đến môi trường

- Trong nước có hàm lượng hợp chất hữu cơ cao, làm tăng BOD do đó làm giảm oxi hoà tan trong nước Đây là một trong những nguyên nhân chính làm các vi sinh vật trong nước chết vì không đủ oxi Fikret Berker chỉ ra rằng nước thải nhà máy giấy có thể gây ra tác hại đến hầu hết các loài vi sinh vật trong nước sống cách mặt nước khoảng 56 km Mật độ và chủng loại cá ở những nơi này do đó cũng giảm, đồng thời hoạt động của cá cũng bị thay đổi và suy yếu

- Xơ sợi, các hợp chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng trong nước thải có thể làm ngộ độc thức ăn của cá trong nước sông Khi con người ăn phải những con cá này cũng sẽ bị ngộ độc Đối với thực vật sống dưới nước, sự tăng độ đục do có mặt nhiều chất huyền phù làm tăng nhiệt độ nước, làm giảm khả năng xuyên qua của ánh sáng do đó làm giảm tỉ lệ quang hợp và khả năng sản xuất oxi của chúng, và sẽ hạn chế sự phát triển của các loài thực vật này

HVCH: Trịnh Đình Tuân MSSV: 131143 22

nguyên nhân của sự thối rữa, làm thay đổi màu và mùi của nước Đây là môi trường tốt cho các vi sinh vật phát triển mạnh, trong đó có cả loài vi sinh vật có hại gây bệnh truyền nhiễm cho người và động vật

- Trong nước thải nhà máy giấy có cả các kim loại nặng trong đó có một số kim loại độc hại như Hg, As, Pb chúng có hại với các sinh vật trong nước và với sức khoẻ con người Khi nước được thải ra sông, những chất này có thể được tích luỹ trong cơ thể sinh vật nước, gây hại cho sinh vật nước và khi con người sử dụng nguồn nước đó cũng sẽ bị ảnh hưởng

- Đa số thực vật, động vật ở trong nước chỉ sống được ở pH môi trường trong khoảng 5÷8, trong khi đó ở nước thải nhà máy giấy An Hoà vẫn còn một phần kiềm

dư làm cho pH nước thải khá cao trong khoảng 10÷11 Khi thải ra sông sẽ làm ảnh hưởng đến hệ động vật thủy sinh

- Ảnh hưởng của các chất độc trong nước thải nhà máy giấy đến các loài sinh vật nước, đến môi trường xung quanh và đến sức khoẻ con người có thể là ngay lập tức hoặc lâu dài Các hợp chất vòng thơm ở trong dịch đen nước thải có thể theo chuỗi thức ăn vào cơ thể sinh vật và tích lũy, có thể gây biến dị gen Tỷ lệ nở trứng của cá giảm rất nhiều do sự phát triển của các chất nhờn nhớt xung quanh màng trứng trong phôi trứng nhiễm độc làm ngăn cản sự trao đổi chất qua màng

- Như vậy nước thải nhà máy giấy có mức độ ô nhiễm khá cao, gây ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và từ đó có ảnh hưởng xấu đến đời sống và sức khỏe con người Do đó vấn đề xử lý nước thải nhà máy giấy nói chung nước và xử

lý thải nhà máy giấy An Hoà nói riêng là vấn đề cấp bách đặt ra hiện nay

1.2.3.3 Hệ thống xử lý nước thải Công ty CP giấy An Hòa

Công ty cổ phần giấy An Hoà cũng đã lắp đặt hệ thống xử lý qui mô, hiện đại

để xử lý nước thải với mong muốn đạt được các chỉ tiêu theo quy chuẩn cho phép của Nhà nước để thải ra sông Lô

a, Hệ thống thu gom nước thải

Luận văn thạc sĩ hóa học GVHD: TS Phan Huy Hoàng

- Hệ thống thoát nước mưa của Nhà máy được xây dựng tách riêng hệ thống thoát nước thải Nước mưa chảy theo các máng xây, đậy tấm đan, độ dốc trung bình khoảng 2% Do vậy, các tuyến ống được bố trí ngắn, sau các trận mưa Nhà máy sẽ

mở tấm đan để kiểm tra, nạo vét lại cống, máng và các hố thu cát trước khi xả nước mưa ra sông Nước mưa có nhiễm hóa chất và dầu không đáng kể vì nơi sản xuất, chứa hóa chất được xây dựng rất kín, ngoài ra còn có vành đai tường ngăn bao xung quanh khu vực đảm bảo không có hiện tượng rò rỉ nước mưa có nhiễm hóa chất vào

hệ thống thoát nước mưa của nhà máy Đối với nước mưa chảy tràn tại khu hóa chất, sản xuất hóa chất có nhiễm hóa chất được xử lý sơ bộ, cân bằng pH đưa về trung tính trước khi dẫn vào hệ thống xử lý nước thải tập trung Như vậy nước mưa

ở khu vực này được thu gom và xử lý riêng trước khi đưa vào hệ thống xử lý nước thải Lượng nước mưa có nhiễm hóa chất này được coi là một dạng nước thải sản xuất của nhà máy Để tránh gây ngập lụt, Nhà máy thường xuyên kiểm tra các đường ống cống rãnh, thu gom hết bùn, rác ở các hố ga, đảm bảo cho hố ga luôn sạch và thông dòng chảy

- Nước rửa tại bãi tiếp nhận nguyên liệu: Gỗ được vận chuyển đến nhà máy bằng đường thuỷ và đường bộ, gỗ được bốc dỡ, chuyển đến trạm tiếp nhận để cân

và kiểm tra Trước khi đi vào máy bóc vỏ, gỗ được rửa bằng dòng nước mạnh Nước rửa được thu gom và xử lý tại các hố ga lắng đọng sau đó sẽ được thu gom đến bể tuần hoàn để tái sử dụng lại

- Nước thải từ các công đoạn sản xuất: xử lý nguyên liệu, sản xuất bột giấy (nấu, rửa, khử thô (sàng), khử ligin bằng oxy, tẩy trắng bằng bột giấy theo qui trình ECF, thu hồi kiềm và nung bã bùn vôi), xeo bột, sản xuất hóa chất tẩy, chưng bốc,

lò hơi thu hồi, xút hóa, lò vôi thu hồi sẽ được thu gom riêng và dẫn vào bể điều hòa của hệ thống xử lý nước thải

b, Hệ thống xử lý nước thải

- Căn cứ vào thành phần chất ô nhiễm, Nhà máy lựa chọn công nghệ xử lý theo nguyên tắc loại dần các thành phần ô nhiễm bằng phương pháp kết hợp cơ học,

c, Quy trình công nghệ xử lý nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận

Lượng nước thải từ công đoạn rửa nguyên liệu được thu gom xử lý riêng bằng phương pháp lắng cơ học để tuần hoàn tái sử dụng Lượng nước thải từ các công đoạn sản xuất nấu bột giấy, xeo giấy, sản xuất hóa chất… và lượng nước thải sinh hoạt từ các bể tự hoại và khu vực vệ sinh được thu gom đưa vào hệ thống xử lý nước thải chung

13 Bể nước thải sau xử lý 14 Hồ sinh học 15 Miệng xả ra sông

Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý:

- Nước thải được đưa qua hệ thống sàng thô để tách rác và các tạp chất cơ học có kích thước lớn Sau đó nước thải được đưa sang bể điều hòa

15

Luận văn thạc sĩ hóa học GVHD: TS Phan Huy Hoàng

- Tại bể lắng đợt 1: nước thải phản ứng keo tụ tạo bông và lắng

- Nước thải từ bể lắng đợt 1 được dẫn qua tháp làm mát để điều chỉnh nhiệt nước thải trước khi thực hiện bước xử lý bằng vi sinh bùn hoạt tính Yêu cầu nhiệt

độ nước thải ≤ 33oC Sau đó nước thải tiếp tục đưa sang bể cân bằng (bể trung hòa)

- Tại bể cân bằng, nước thải sẽ được điều chỉnh pH thích hợp cho hoạt động của vi sinh vật (pH = 6,5÷7,5) để dẫn sang bể Aroten (bể xử lý sinh học hiếu khí)

- Tại bể Aroten, ứng dụng quá trình sinh trưởng của vi sinh vật hiếu khí trong bùn hoạt tính (bao gồm vi sinh vật hiếu khí, nấm, tảo, động vật nguyên sinh) dưới tác động của oxy được cung cấp từ không khí thông qua các máy thổi khí sẽ giúp cho vi sinh vật thực hiện quá trình phân huỷ các chất hữu cơ, chuyển hoá

chúng thành CO2, H2O và các hợp chất vô cơ khác

- Sau khi xử lý ở bể lọc sinh học hiếu khí nước thải tiếp tục được dẫn sang bể lắng 2 để loại bỏ bông bùn hoạt tính Lượng bùn này được rút khỏi bể lắng bằng hệ thống bơm bùn và tuần hoàn trở lại bể Aroten để duy trì mật độ của vi sinh vật, bùn

dư được dẫn về bể chứa bùn

- Nước thải từ bể lắng 2 được dẫn qua hệ thống lọc cát để loại bỏ tiếp phần bùn không lắng được ở bể lắng 2

- Nước thải sau khi qua hệ thống lọc cát, đưa sang bể chứa nước thải sau xử

lý dẫn sang hồ sinh học để điều hòa và tiếp tục làm sạch tự nhiên trước khi xả ra sông Lô

- Xử lý bùn thải: Bùn lắng từ các bể được thu gom tại bể chứa bùn Sau đó hỗn hợp bùn được bơm tới nhà xử lý bùn Tại đây hóa chất PAM được đưa vào hệ thống để thúc đẩy quá trình tách nước ra khỏi bùn Tiếp theo hỗn hợp bùn được bơm tới 02 thiết bị tách bùn thứ nhất (thiết bị này tách nước ra khỏi bùn theo