Xử lý màu nước thải sản xuất bột giấy tại công ty giấy an hòa bằng ozon

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu đưa luận văn hoàn toàn trung thực, dựa kết thu trình nghiên cứu riêng tôi, không chép kết nghiên cứu tác giả khác Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nội dung khoa học đề tài Hà Nội, ngày 20 tháng 07 năm 2016 NGƯỜI THỰC HIỆN Đoàn Duy Hoàng Luận văn thạc sỹ kỹ thuật I HV: Đoàn Duy Hoàng LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập, giảng dạy nhiệt tình thầy cô trường Đại học Bách khoa Hà Nội, học xong chương trình khóa học thạc sĩ Để có thành công này, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc giảng viên trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đặc biệt thầy giáo TS Phan Huy Hoàng người hướng dẫn khoa học Thầy giúp đỡ tận tình suốt trình nghiên cứu hoàn thiện luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô anh chị phòng thí nghiệm môn công nghệ Xenluloza & Giấy, Viện Kỹ thuật Hóa học, Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ hoàn thành công trình Cũng này, xin chân thành cảm ơn Viện sau Đại học - Đại học Bách Khoa Hà Nội, quan tâm tạo điều kiện cho thời gian học tập nghiên cứu hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 20 tháng 07 năm 2016 Học viên Đoàn Duy Hoàng Luận văn thạc sỹ kỹ thuật II HV: Đoàn Duy Hoàng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN……………………………………………………………I LỜI CẢM ƠN………………………………………………………….……II MỤC LỤC………………………………………………………… ….….III DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT…………… …….V DANH MỤC CÁC BẢNG…………………………………… …… … VI DANH MỤC CÁC HÌNH…………………………………………… .VII MỞ ĐẦU……………………………………………………………… …….1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN……………………………………………… 1.1 Tổng quan nước thải sản xuất bột giấy ……………………… 1.1.1 Tổng quan trình sản xuất bột giấy sunfat………………… …3 1.1.2 Các vấn đề môi trường phát sinh liên quan đến ngành giấy……… 1.1.3 Đặc trưng nguồn nước thải Công ty Cổ Phần Giấy An Hòa .….8 1.1.3.1 Các loại nước thải có nguồn thải……………………… 1.1.3.2 Thông số nồng độ chất ô nhiễm nước thải trước xử lý………………………………………………………………….……… 1.1.3.3 Hệ thống xử lý nước thải Công ty CP giấy An Hòa………….11 1.2 Tổng quan phương pháp xử lý màu nước thải sản xuất bột giấy.16 CHƯƠNG : VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP……………………… 23 2.1 Vật liệu……………………………………………………………….23 2.2 Nước thải phương pháp lấy mẫu……………………………… 23 2.3 Phương pháp thực nghiệm………………………………………… 24 2.3.1 Chế tạo xúc tác…………………………………………………………….24 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật III HV: Đoàn Duy Hoàng 2.3.2 Xử lý màu nước thải ozon…………………………………………24 2.3.3 Phân tích thông số nước thải sau xử lý…………… 26 2.3.3.1 Xác định hàm lượng chất rắn lơ lửng nước thải…… 26 2.3.3.2 Xác định nhu cầu oxy sinh hoá BOD…………………… ……27 2.3.3.3 Xác định nhu cầu oxy hóa học (COD)…………………… … 29 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU……………………………… 32 3.1.Phân loại, xác định tính chất nước thải sản xuất bột giấy Công ty CP giấy An Hòa……………………………………………… …… 32 3.2 Nghiên cứu xác lập chế độ công nghệ khử màu nước thải ozon……………………………………………………………………… 35 3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian xử lý ozon…………………35 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ sục ozon………………….………37 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng pH xử lý……………………………………38 3.2.4 Nghiên cứu tối ưu hóa nhiệt độ xử lý…………………………………… 40 3.2.5 Nghiên cứu sử dụng chất xúc tác cho trình oxi hóa……….…….…41 3.3 Quy trình xử lý màu nước thải công ty cổ phần giấy An Hòa ozon……………………………………………………………….…42 KẾT LUẬN…………………………………………………………………44 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………….45 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật IV HV: Đoàn Duy Hoàng DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ECF : Quy trình tẩy tiên tiến (không có clo nguyên tố) TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN : Quy chuẩn Việt Nam BTNMT : Bộ tài nguyên môi trường QCCP : Quy chuẩn cho phép TRS : Tổng lượng lưu huỳnh dạng khử BOD : Nhu cầu oxi sinh hóa COD : Nhu cầu oxi hóa học TSS : Tổng chất rắn AOX : Halogen hữu dễ bị hấp thụ PAM : Polyacrylamide TOC : Tổng hợp chất hữu UV : Tia cực tím Luận văn thạc sỹ kỹ thuật V HV: Đoàn Duy Hoàng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Bảng 1.1 Tên Bảng Trang Tổng hợp loại nước thải Nhà máy giấy An Hòa Bảng 1.2 Khả oxi hóa ozon số hợp chất hóa học Bảng 1.3 18 Một số chất xúc tác sử dụng trình ozon hóa để xử lý số chất hữu nước 21 thải Bảng 3.1 Lưu lượng tính chất nước thải 32 Bảng 3.2 Thông số đặc trưng nước thải đầu vào hệ thống xử nước thải tập trung Công ty cổ phần 34 Giấy An Hòa Bảng 3.3 Ảnh hưởngcủa tốc độ sục khí ozon đến hiệu khử màu Bảng 3.4 37 Kết mức dùng xúc tác ảnh hưởng đến độ màu nước thải Bảng 3.5 41 Chỉ số nước thải sau xử lý 43 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật VI HV: Đoàn Duy Hoàng DANH MỤC CÁC HÌNH: Hình Tên Hình Trang Hình 1.1 Khái quát trình sản xuất bột giấy sunfat Hình 1.2 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải nhà máy Giấy An Hòa Hình 2.1 13 Sơ đồ thu gom nước thải từ dây chuyền sản xuất bột giấy tẩy trắng 23 Hình 2.2 Cống thu gom nước thải 24 Hình 2.3 Mẫu nước thải sục ozon với tốc độ sục 500mg/h 25 Hình 2.4 Mẫu nước thải trước sau xử lý ozon 26 Hình 2.5 Giấy lọc sau sấy khô 1050C 1h 27 Hình 2.6 Mẫu phân tích COD trước chuẩn độ sau 31 chuẩn độ Hình 3.1 Ảnh hưởng thời gian xử lý đến hiệu khử màu 36 Hình 3.2 Ảnh hưởng tốc độ sục khí ozon đến hiệu 38 khử màu Hình 3.3 Ảnh hưởng pH đến hiệu khử màu 39 Hình 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ xử lý đến hiệu 40 khử màu Luận văn thạc sỹ kỹ thuật VII HV: Đoàn Duy Hoàng MỞ ĐẦU Giấy nhiều sản phẩm công nghiệp, tiêu dùng thiếu công nghiệp đời sống Với nhu cầu ngày tăng, kể số lượng, chủng loại, lẫn chất lượng năm gần ngành giấy trọng đầu tư phát triển, để trở thành ngành công nghiệp trọng yếu, vừa mang lợi ích kinh tế, đóng góp đáng kể cho ngân sách nhà nước địa phương, đồng thời góp phần đảm bảo an sinh xã hội, khu vực vùng có diện tích lâm nghiệp lớn Tuy nhiên, quan điểm môi trường công nghiệp bột giấy giấy nghành sản xuất gây áp lực lớn đến tài nguyên môi trường, gồm từ khâu khai thác nguyên liệu sử dụng nhiên liệu lượng trình sản xuất tiêu thụ sử dụng sản phẩm Do phát triển thiếu quy hoạch quy mô nhỏ, công nghệ thiết bị lạc hậu, kèm theo thiếu kiểm soát, tận dụng xử lý chất thải kém, chạy theo lợi nhuận nguyên nhân làm cho ngành giấy trở thành ngành công nghiệp gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Ở nước ta có doanh nghiệp sản xuất bột giấy giấy quy mô Tổng Công ty Giấy Việt Nam, Công ty CP Giấy Sài Gòn, Công ty CP Giấy Bãi Bằng, Công ty cổ phần Giấy An Hòa áp dụng công nghệ đại tận dụng xử lý chất thải tương đối hiệu quả, đặc điểm đơn lẻ, tính đặc thù công nghệ thiết bị doanh nghiệp, nên nhà máy đầu tư gặp nhiều khó khăn việc triển khai áp dụng công nghệ tận dụng xử lý chất thải phù hợp Công ty cổ phần Giấy An Hòa (Huyện Sơn Dương – Tỉnh Tuyên Quang) có công suất thiết kế 130.000 bột giấy sunfat tẩy trắng/năm, bắt đầu vận hành từ tháng 8/2011, đến vào hoạt động ổn định, cho sản phẩm bột giấy chất lượng cao, sử dụng chỗ cho sản xuất giấy in, viết dây chuyền sản xuất đại, đồng thời phục vụ nhu cầu nguyên liệu cho sản xuất giấy nước Hệ thống thiết bị xử lý nước thải sản xuất bột giấy Công ty hoạt động ổn định, áp dụng công nghệ đại, đáp ứng yêu cầu chất lượng nước theo quy định hành Tuy nhiên, vào hoạt động cần phải có điều chỉnh quy trình công nghệ hệ thống thiết bị xử lý nước thải cho phù hợp, cần phải có nghiên cứu ứng dụng tiến Luận văn thạc sỹ kỹ thuật HV: Đoàn Duy Hoàng khoa học công nghệ để tối ưu hóa quy trình hệ thống xử lý nước thải Nước thải nhà máy bao gồm nhiều xơ sợi, nhiều dẫn xuất lignin hợp chất cao phân tử vòng thơm hóa chất khác Đây hợp chất gây màu khó bị phân huỷ làm cho nước thải nhà máy giấy nói chung Công ty Giấy An Hòa nói riêng có màu gây mỹ quan khó đạt yêu cầu độ màu theo QCVN Do cần phải nghiên cứu cụ thể để đưa dây chuyền công nghệ xử lý nước hợp lý đảm bảo nước thải nhà máy thải đạt yêu cầu Hiện nay, có nhiều phương pháp khác để xử lý nước thải xử lý màu nước thải Tuy nhiên, ozone giải pháp tối ưu ozone xử lý nhiều vấn đề nước thải như: khử màu, khử mùi, tiêu diệt vi khuẩn, nấm mốc hiệu Nguyên tử oxy phá vỡ cấu trúc phân tử hữu mạch benzen (C6H6), hợp chất gốc thơm CHC, phân tử thuốc trừ sâu… phân hủy chúng thành chất hóa học trung tính Đồng thời, xử lý kim loại nặng phản ứng oxy hóa khử biến hóa chất kim loại nước thành chất kết tủa Như vậy, trình xử lý nước thải sử dụng công nghệ ozôn hóa, đánh giá hiệu để khử màu nước thải sản xuất bột giấy Vì mục tiêu đề tài ứng dụng trình ozon hóa khử màu nước thải sản xuất bột giấy tẩy trắng Công ty cổ phần Giấy An Hòa nhằm nâng cao hiệu sản xuất, bảo vệ môi trường Luận văn thạc sỹ kỹ thuật HV: Đoàn Duy Hoàng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nước thải sản xuất bột giấy 1.1.1 Tổng quan trình sản xuất bột giấy sunfat Quá trình sản xuất bột tẩy trắng thương phẩm mô tả sơ đồ sau: Hình 1.1 Khái quát trình sản xuất bột giấy sunfat Các công đoạn trình sản xuất bao gồm: - Chuẩn bị nguyên liệu; - Nấu bột; - Rửa, sàng chọn làm bột; - Tách loại lignin oxi; - Tẩy trắng; - Sấy đóng kiện; - Thu hồi hóa chất Nguyên liệu sử dụng cho sản xuất bột giấy sunfat chủ yếu gỗ số dạng nguyên liệu phi gỗ khác tre nứa Ở nước ta sử dụng nguyên liệu gỗ rộng phổ biến keo bạch đàn Nấu bột giấy tiến hành với dăm mảnh nồi nấu liên tục (như Công ty cổ phần Giấy An Hòa) Hóa chất sử dụng cho nấu dung dịch NaOH Na2S, có chứa lượng nhỏ muối khác natri Quá trình nấu bao gồm công đoạn gia nhiệt tới nhiệt độ nấu, bảo ôn nhiệt độ (khoảng 165-170oC tương Luận văn thạc sỹ kỹ thuật HV: Đoàn Duy Hoàng CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Phân loại, xác định tính chất nước thải sản xuất bột giấy Công ty CP giấy An Hòa Để xác định mức ô nhiễm công đoạn sản xuất, tiến hành khảo sát, đánh giá tính chất nước thải thu gom theo cụm phân xưởng (công đoạn) Như nêu trên, nước thải lấy mẫu nhiều lần cống thu gom chung một vài công đoạn (phân xưởng sản xuất), từ chúng đưa xử lý phận xử lý nước thải chung nhà máy Lưu lượng tính chất nước thải từ khu vực (công đoạn) sản xuất trình bày bảng 3.1 Bảng 3.1 Lưu lượng tính chất nước thải TT Nguồn Dạng nước Lưu Đặc điểm Tính chất, phát thải thải lượng tiêu ô nhiễm thải tối đa trung bình (m3/ngày) Công đoạn - Nước rửa bùn chuẩn bị nguyên liệu 34 Màu đục, bẩn bám vào gỗ nhiệt độ - Nước vệ sinh thấp, chứa vỏ - pH: 6,0÷7,1 thiết bị, nhà cây, dăm - COD: xưởng mảnh vụn, 1000÷1200 bùn đất - Nhiệt độ:20300C - BOD: 200÷300 - TSS: 200÷300 Nấu, rửa, - Rò rỉ dịch đen sàng chọn, tẩy trắng 4950 Màu đen, - Nhiệt độ:5- - Vệ sinh thiết nhiều bọt, 500C bị, nhà xưởng nhiệt độ cao, - pH: 9,7 bột bốc đầu - COD: nguồn thải phát 1900÷2000 - BOD: 450÷500 - TSS: 180÷200 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 32 HV: Đoàn Duy Hoàng Xeo Vệ sinh thiết bị, bột nhà xưởng 290 Màu trắng, đục - Nhiệt độ:30nhiệt 400C độ thấp, chứa - pH: 4,0÷6,5 xơ sợi - COD: 400÷450 - TSS: 280÷300 Thu hồi -Nước ngưng từ 5910 Màu đen đục, - Nhiệt độ:0- hóa chất trình chưng nhiệt độ cao, 450C bốc dịch đen chứa - Nước rửa nồi váng, bọt nhiều - pH: 8,2÷9,4 - COD: 1900÷2000 - Nước thải kĩ - BOD: 500÷600 thuật - TSS: 200÷250 - Nước rửa vệ sinh nhà xưởng Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 33 HV: Đoàn Duy Hoàng Các công đoạn sản xuấất ClO2, sản xuất O2, sản xuất SO2, H2SO4 có nước thải vệ sinh định kỳ Nướcc th thải rửa sân, tưới sân, khử bụi chứa nhiều u ttạp chất rắn loại chất bẩn khác Đặặc trưng nước thảii trình hàm llượng chất lơ lửng lớn, độ kiềm m cao m lượng dầu mỡ rơi vãi, rò rỉ Đối với nướcc mưa ch chảy tràn khu hóa chất, sản xuấtt hóa chất ch có nhiễm hóa chất xử lý sơ bộ,, cân b pH đưa trung tính trướcc d dẫn vào hệ thống xử lý nước thải tập p trung Đối với nước nhiễm dầu thu gom vào bểể chứa, bể thông nối tiếp với hố ga Váng dầu d từ bể chứa chảy tràn sang hố thu, sau lượng lư váng dầu đặc đượcc bơm vào tháp ch chứa dầu sử dụng lại, phần nn nước lại bể chứa đưa vào hệ thống xử lý nước thải tập trung Toàn nước thảải từ phân xưởng dẫn theo đường ng ccống ngầm khu vực xử lý tập trung Với V định mức thải nước sản xuấtt 23,8 m3/tấn bột, lưu lượng nước thải tốii đa 12.500m3/ngày đêm, lưu lượng nước thảii trung bình: 8.900m3/ngày đêm công suất thiếtt kế k trạm xử lý nước thải 12.500m3/ngày đêm, thực th tế lượng nước thải sản xuất từ công đoạn sản xuất vào khu xử lý nước n thải tập trung khoảng 11.720m3/ngày đêm Đã xác định tính chất nướcc th thải tập trung cống trước vào khu vựcc x xử lý nước thải tập trung (Bảng 3.2) Bảng 3.2 Thông số ố đặc trưng tr nước thải đầu vào hệ thống xử n nước thải tập ập trung Công ty cổ phần Giấy An Hòa Hòa TT Thông ssố ĐVT Kết ết qu COD mg/l 1200÷1400 BOD mg/l 700÷900 TSS SS mg/l 332÷350 TS mg/l 2792÷2850 pH Độ ộ đục (turbidity) Luận văn thạc sỹ kỹ thuật thu 10÷11 NTU 34 43,6÷50,4 HV: Đoàn Duy Hoàng So với tính chất nước thải số nhà máy sản xuất bột giấy sunfat giới, nước thải Công ty cổ phần Giấy An Hòa có số COD, BOD TSS tương đương 3.2 Nghiên cứu xác lập chế độ công nghệ khử màu nước thải ozon Từ kết nghiên cứu kế thừa thấy, với chế độ công nghệ thích hợp xử lý cơ-lý kết hợp với xử lý hiếu khí, nước thải sau xử lý tiêu ô nhiễm đạt yêu cầu, độ màu tương đối cao Vì vậy, cần nghiên cứu khử màu Công nghệ đại cho thấy, nguyên tắc giải pháp kỹ thuật khử màu nước thải sản xuất bột giấy áp dụng bao gồm: - Khử màu hydropeoxit (có không sử dụng xúc tác); - Khử màu cách sử dụng chất hấp phụ; - Khử màu ozôn (có không sử dụng xúc tác) Trong nghiên cứu này, tiến hành khử màu nước thải nhà máy Giấy An Hòa sau trình xử lý kết hơp lý sinh học theo qui trình công nghệ nghiên cứu công bố trước ozon, có nghiên cứu sử dụng xúc tác Mẫu nước thải ozôn hóa có tiêu sau: COD: 110 mg/lít; BOD5: 26 mg/lít; TSS: 22 mg/lít, Độ màu: 373 (Pt-Co) 3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian xử lý ozon Trong trình xử lý hóa học, thời gian phản ứng quan trọn ảnh hưởng đến hiệu suất trình Do đó, tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng thời gian xử lý ozon đến hiệu trình cách thay đổi thời gian sục ozon giữ nguyên yếu tố công nghệ khác Các điều kiện thực nghiệm cụ thể sau: - Mức dùng xúc tác mg/l; - Tốc độ sục ozon 13 mg/phút Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 35 HV: Đoàn Duy Hoàng - Nhiệt ệt độ xử lý tiến hành h 30oC - pH = 6-7 - Thời ời gian xử lý tiến hhành 10, 20, 30 40 phút Kết củaa trình xử x lý tổng kết thể n đồ đ thị hình 3.1: Hình 3.1: Ảnh hưởng h ởng thời gian xử lý đến hiệu khử màu m Từ kết khảo ảo sát ảnh hưởng h ởng thời gian đến hiệu khử kh màu nước thải ozon thu đư đồ thị hình 3.1 ta thấy, thờii gian xử x lý tăng lên độ màu nước thảải giảm xuống Chứng tỏ thờii gian x xử lý ozon có ảnh hưởng rõ rệt đến n độ đ màu nước Cụ thể sau: độ ộ màu m giảm đáng kể sau 10 phút (giảm ảm c 183 độ Pt-Co), thời ời gian xử lý l 20 phút cho kết độ màu 150 độ ộ Pt-Co, 30 phút 128 độ Pt-Co Co 40 phút 119 Kết quảả cho thấy từ sau 30 phút chênh lệch độ màu àu không nhiều nhi dù giảm tăng thờii gian xử x lý lên đến 40 phút Về nguyên ên tắc t kéo dài thời ời gian cho phép ta giảm độ màu m tốt, tính đến ến chi phí hiệu thời gian dựa ên thực th tế nghiên cứu trình ozon hóa khả thi khoảng 20-30 phút Do đ lựa chọn thời gian xử lý ozon thích hợp h khoảng 30 phút Như vậy, y, nghiên cứu c tiến hành ành thời th gian 30 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật thu 36 HV: Đoàn Duy Hoàng phút 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ sục ozon Như biết, trình hóa học nồng độ tác nhân ảnh hưởng đến cân phản ứng ảnh hưởng đến hiệu suất trình phản ứng Chính vậy, nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ ozon sử dụng đến hiệu trình xử lý Ở đây, nồng độ ozon thay tốc độ sục khí ozon (hay lưu lượng dòng khí ozon cấp) Thực nghiệm tiến hành bách cách thay đổi tốc độ sục khí (lưu lượng dòng khí) đồng thời cố định điều kiện khác, cụ thể sau: - Mức dùng xúc tác mg/l; - Nhiệt độ xử lý tiến hành 30oC - Thời gian xử lý tiến hành 30 phút - pH = 6-7 - Tốc độ sục ozon: 8, 13 20 mg/phút Tốc độ sục khí kiểm soát cách thay đổi 03 nguồn cấp ozon máy BKzone H08, công suất mg/phút (500 mg/h), BKzone H08, công suất 13 mg/phút (800 mg/h) BKzone Protech, suất 20 mg/phút ( 1200 mg/h) Kết nghiên cứu tổng hợp bảng 3.3 Bảng 3.3: Ảnh hưởngcủa tốc độ sục khí ozon đến hiệu khử màu Tốc độ sục ozon (mg/phút) Độ màu (Pt-Co) Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 13 20 156 128 118 37 HV: Đoàn Duy Hoàng Hình 3.2: Ảnh h hưởngcủa hư tốc độ sục khí ozon đến ến hiệu khử màu m Qua kết ết nghi nghiên cứu hiệu suất khử màu nước ớc thải điều kiện nguồn cấp ấp ozon khác nhau, cụ thể với nồng độ ozon l mg/phút ((500mg/h), 13 mg/phút (800mg/h) 20 mg/phút (1200 mg/h) độ màu àu có giảm gi chênh lệch ệch nhiều Ở nồng độ ozon 500mg/h độ màu giảm ảm ccòn 156 (Pt-Co) đạt hiệu suất 58,1% Ở nồng độ ozon 800mg/h độ màu giảm òn 1128 (Pt-Co) đạt hiệu suất 65,8% Ở nồng độ ozon 1200mg/h độ màu giảm 1188 (Pt-Co) (Pt đạt hiệu suất 68,3% Vấn đề có lẽ hệ thống thực nghiệm ch chưa tối ưu cho tr trình phản ứng Như vậy, y, nghiên cứu c tiến hành nguồn cấp ozon 13 mg/phút (800mg/h) 3.2.3 Nghiên cứu ứu ảnh hưởng h pH xử lý Như biết, t, pH c nước ảnh hưởng lớn đến hiệuu qu trình xử lý ozon Do đó, đãã ti tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng củaa pH đđến trình ozon hóa xử lý màu nướcc th thải cách thay dổi pH mứcc khác Diều Di kiện tiến hành thực nghiệm m ccụ thể sau: - Mức dùng ùng xúc tác mg/l; Luận văn thạc sỹ kỹ thuật thu 38 HV: Đoàn Duy Hoàng - Tốc độ sụcc ozon 13 mg/phút (cấp ấp ozon từ máy BKzone Protech Protech) - Nhiệt ệt độ xử lý tiến hành h 30oC - Thời ời gian xử lý tiến hhành 30 phút - pH = 4, 5,6,7,8,9 Hình 3.3 Ảnh hưởng ởng pH đến hiệu khử m màu Nghiên cứu ứu khảo sát ảnh hưởng h ởng pH đến hiệu khử m màu trình xử lý ozon cho thấy: hiệu khử màu m đạt cao nh với pH khoảng (6 – 7) Khi pH tăng từ t mức axit lên đến n trung hòa (từ (t lên đến 7) độ màu giảm m Tuy nhiên pH tăng lên l cao nữa, đến nm mức kiềm hiệu suất khử màu giảm Điều Đi môi trường ng axit, xúc tác v dạng ion kim loạii nên v có hoạtt tính xúc tác cao Khi tăng pH lên môi trường trư kiềm, xúc tác chuyển n sang dạng d hydroxit, làm giảm mấất hoạt tính xúc tác Trong môi trường ờng axi (pH = 4-6) khả khử màu tăng rõ rệt (độ màu nước giảm đáng kể) Giá trị tr pH tối ưu phù hợp với yêu cầu c nước thải sản xuất ất công nghiệp sau xử lý QCVN 12:2008/BTNMT 12:2008/BTNMT Như vậy, v nghiên cứu ợc tiến hành h pH khoảng – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật thu 39 HV: Đoàn Duy Hoàng 3.2.4 Nghiên cứu ứu tối ưu hóa nhiệt độ xử lý Đã tiến hành ành ozon hóa với v mức dùng ùng xúc tác 0,5 mg/l; ccấp ozon từ máy BKzone Protech - Mức dùng ùng xúc tác mg/l; - Thời ời gian xử lý tiến hhành 30 phút - pH = 6-7 - Tốc độ sụcc ozon 13 mg/phút - Nhiệt ệt độ xử lý tiến hành h 30oC , 40oC, 50oC Nước thải sau xử lý có độ màu tương ứng 118; 110; 115 Kết nghiên cứu trình ình bày hình 3.4: Hình 3.4: Ảnh hưởng h nhiệt độ xử lý đến ến hiệu khử màu m Ảnh hưởng ởng nhiệt độ khoảng nghiên nghi cứu 300C – 500C không thật rõ ràng Tuy nhiên có thểể thấy nhiệt độ 400C hiệu khử màu àu đ đạt giá trị cao , giảm từ 373 (Pt-Co) Co) xuống xu 110 (Pt-Co) đạt ạt hiệu suất 70,5% Khi tiếp tục tăng nhiệt ệt độ hiệu khử m màu giảm ảm không đáng kể nhiệt độ tăng làm l giảm hoạt độ khử màu ozon Tuy nhi nhiên, tính toán chi phí để tăng ăng thêm 100C so sánh hiệu thu ợc thấy tiến hhành khử màu nhiệt độ nước ớc thải (300C) ưu vềề khía cạnh hiệu xử lý vvà kinh tếế (chi phí xử lý) Nh Như vậy, nhiệt độ Luận văn thạc sỹ kỹ thuật thu 40 HV: Đoàn Duy Hoàng tối ưu cho trình xử lý chọn 300C 3.2.5 Nghiên cứu sử dụng chất xúc tác cho trình oxi hóa Đã tiến hành thực nghiệm ozon hóa sử dụng xúc tác với mức dùng khoảng 0,1- 0,7 mg/lít Ozon từ máy tạo ozon BKzone H08, công suất 13 mg/phút (800 mg/h) Thời gian phản ứng trì 30 phút Kết thu thể bảng 4: - Mức dùng xúc tác mg/l; - Nhiệt độ xử lý tiến hành 30oC - Thời gian xử lý tiến hành 30 phút - pH = 6-7 - Tốc độ sục ozon 13 mg/phút - Mức dùng xúc tác: 1-7 mg/l Bảng 3.4: Kết mức dùng xúc tác ảnh hưởng đến độ màu nước thải Lượng xúc 267 220 175 138 118 115 115 tác (mg/l) Độ màu (Pt-Co) Qua bảng kết bảng 3.4 ta thấy, hiệu khử màu nước thải tăng dần ta tăng dần lượng xúc tác, cụ thể: Với lượng xúc tác 1mg/l, sau 30 phút phản ứng độ màu nước thải giảm từ 373 (Pt-Co) (độ màu nước thải trước ozon hóa) xuống 267 (Pt-Co) đạt hiệu suất khử màu 28,4% Với lượng xúc tác 2mg/l, sau 30 phút phản ứng độ màu nước thải từ 373 (Pt-Co) giảm xuống 220 (Pt-Co) đạt hiệu suất khử màu 41 % Với lượng xúc tác 3mg/l, sau 30 phút phản ứng độ màu nước thải từ 373 (Pt-Co) giảm xuống 175 (Pt-Co) đạt hiệu suất khử màu 53,1% Với lượng xúc tác 4mg/l, sau 30 phút phản ứng độ màu nước thải từ 373 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 41 HV: Đoàn Duy Hoàng (Pt-Co) giảm xuống 148 (Pt-Co) đạt hiệu suất khử màu 60,3% Với lượng xúc tác 5mg/l, sau 30 phút phản ứng độ màu nước thải từ 373 (Pt-Co) giảm xuống 142 (Pt-Co) đạt hiệu suất khử màu 61,9% Với lượng xúc tác 6mg/l, sau 30 phút phản ứng độ màu nước thải từ 373 (Pt-Co) giảm xuống 140 (Pt-Co) đạt hiệu suất khử màu 62,5% Với lượng xúc tác 7mg/l, sau 30 phút phản ứng độ màu nước thải từ 373 (Pt-Co) giảm xuống 139 (Pt-Co) đạt hiệu suất khử màu 62,7% Cũng tiến hành thực nghiệm với mẫu đối chứng, xử lý màu sục ozon vòng 30 phút với điều kiện tương tự không sử dụng xúc tác Độ màu nước thải thu sau trình xử lý mẫu đối chứng 295 (cao độ màu sau xử lý có xúc tác với mức dùng mg/l) Kết thu chứng tỏ rằng, bổ sung xúc tác cho hiệu đáng kể Từ kết nghiên cứu ảnh hưởng lượng chất xúc tác thu đượ bảng 3.4 cho thấy khả khử màu nước thải sản xuất bột giấy tăng tăng lượng xúc tác, nhiên mức độ tăng rõ rệt với hiệu suất khử màu cao tăng lượng xúc tác khoảng từ mg/l, khoảng 61,9% Mức độ tăng chậm dần gần không đổi tăng lượng xúc tác lên mức dùng mg/l Do đó, mức dùng xúc tác khoảng mg/lít thích hợp 3.3 Quy trình xử lý màu nước thải công ty cổ phần giấy An Hòa ozon Xử lý cơ-lý kết hợp xử lý sinh học công nghệ truyền thống xử lý nước thải sản xuất bột giấy Bằng trình xử lý xử lý nước thải đạt yêu cầu tiêu, COD, BOD, TSS, không đáp ứng yêu cầu độ màu, đặc biệt màu nước thải sản xuất bột giấy Ozon hóa có tác dụng khử màu, nhờ mà nước thải sau xử lý đáp ứng yêu cầu hành tất tiêu chất lượng Đã tiến hành nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bột giấy hóa học tẩy trắng sau công đoạn xử lý lý-vi sinh công ty giấy An Hòa ozôn Từ kết Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 42 HV: Đoàn Duy Hoàng nghiên cứu thu ta lựa chọn thông số thích hợp cho công đoạn khử màu nước thải ozon sau: - Nhiệt độ xử lý: khoảng 30oC; - Thời gian xử lý: 30 phút; - Mức dùng xúc tác: mg/lít; - Sục khí với lưu lượng: 13 mg/phút - pH = – Sau tìm điều kiện xử lý thích hợp, tiến hành xử lý nước thải thông số công nghệ thích hợp trình bày Các thông số đặc trưng nước thải sau xử lý trình bày bảng 3.5 Bảng 3.5: Chỉ số nước thải sau xử lý TT Chỉ số đặc trưng COD ĐVT mg/l Giá trị 46 BOD mg/l 19 TSS mg/l 16 pH Độ màu 6-7 Pt-Co 119 Nước thải sau xử lý có tiêu độ màu đạt yêu cầu cấp B theo QCVN 12:2008/BTNMT Bên cạnh tiêu khác đảm bảo yêu cầu theo qui định xả thải trước xử lý màu ozon hóa nước thải xử lý lý vi sinh Từ kết thu nhận thấy sử dụng ozon làm tác nhân oxi hóa khử màu nước thải sản xuất bột giấy kết hợp bổ sung xúc tác từ quặng sắt Tuyên Quang với mức dùng hợp lý, cho hiệu xử lý màu cao, đảm bảo hiệu kinh tế đáp ứng yêu cầu chất lượng nước Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 43 HV: Đoàn Duy Hoàng KẾT LUẬN Trên sở kết nghiên cứu kết luận: - Đã xác lập chế độ công nghệ thích hợp xử lý nước thải sản xuất bột giấy tẩy trắng Công ty CP Giấy An Hòa ozon, sau: Thông số công nghệ Chỉ tiêu ô nhiễm sau xử lý o - Nhiệt độ xử lý: khoảng 30 C; - COD: 46 mg/lít; - Thời gian: 15-20 phút; - BOD5: 19 mg/lít; - Mức dùng xúc tác: mg/lít; - TSS: 16 mg/lít; - Sục khí với lưu lượng 13 mg/phút - Độ màu: 119 (Pt-Co); - pH: 6,5 -7,5 - pH: 6,5-7,5 - Nước thải sau xử lý có tiêu đạt yêu cầu theo cấp B QCVN 12:2008/BTNMT - Sử dụng ozon với mức dùng hợp lý, đảm bảo hiệu kinh tế đáp ứng yêu cầu chất lượng nước Tuy nhiên phương án hệ thống thiết bị xử lý cần tiếp tục nghiên cứu, để có giải pháp khả thi quy mô hệ thống toàn Nhà máy Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 44 HV: Đoàn Duy Hoàng TÀI LIỆU THAM KHẢO Monica Ek, Goran Gellerstedt, Gunnar Henriksson, Pulp and Paper Chemistry and Technology Vol.1-2, Walter de Gruyter GmbH&Co, Berlin, 2009 Pulp and paper manufacture, Vol.1-6, 3-st Edition Publ by The joint textbook committee of the paper industry TAPPI, 1998 Johan Gullichsen, Hannu Paulapuro, Papermaking Science and Technology, Book 1-6, Fapet Oy, Finland, 2000 Herbert Sixta, Handbook of Pulp, Vol.1-2, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, 2006 Herbert Holik, Handbook of Paper and Board, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, 2006 Peter W Hart, Alan W Rudie, The Bleaching of Pulp, TAPPI Press, 2012 Hans Ulrich Suess Pulp Bleaching Today Walter de Gruyter, 2010 Carlton W, Dence and Douglas W Reeve, Pulp Bleaching: Principles and Practice, Tappi Press, 1996 Pratima Bajpai Biotechnology for Pulp and Paper Processing, Springer, 2012 10 Pratima Bajpai Environmentally Friendly Production of Pulp and Paper John Wiley and Sons, 2010 11 T Scheper, K.L Eriksson Biotechnology in the Pulp and Paper Industry, Publ Springer Verlag Publ., 2006 12 Lawrence K Wang, Yung-Tse Hung, Howard H.Lo, Constantine Yapijiakis, Waste Treatment in the Process Industries, Taylor & Francis Group, LLC, 2006 13 В.Ф.Максимов, Л.М.Исянов, И.В.Вольф, А.Н.Николаев, В.А.Винокурова, А.И.Шишкин, Очистка Л.Н.Григорьев, и рекуперация промышленных выбросов, Издательство «Лесная промышоенность»,М 1989, 16 с 14 Kringstad, K.P.; Lindstrom, K Spent liquors from pulp bleaching (critical review) Environ Sci Technol 1984, 18, 236A–247A 15 U.S EPA Technical support document for best management practises for Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 45 HV: Đoàn Duy Hoàng spent liquor management, spill prevention and control; USEPA: Washington, DC, 1997 16 Bộ Công thương (2012), “Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp giấy Việt Nam đến năm 2020, có xét đến năm 2015” 17 Cục thống kê tỉnh Tuyên Quang (2011), Niên giám thống kê tỉnh Tuyên Q uang, NXB Thống kê 18 Habubank Security (2010), Báo cáo tóm tắt ngành giấy Việt Nam 19 Nguyễn Xuân Nghiên (2003), Xử lý nước thải công nghiệp, T rung tâm chuyển giao công nghệ nước Môi trường, Hà N ội 20 Phạm Ngọc Đăng (2000), Ô nhiễm không khí xử lý khí thải tập 1, tập tập 3, Nhà xuất khoa học kĩ thuật, Hà Nội 21 Trần Hiếu Nhuệ (1999), Thoát nước xử lý nước thải công nghiệp, N hà xuất k hoa học k ỹ thuật, Hà N ội Trung tâm đào tạo ngành nước môi trường (2006), Sổ tay xử lý nước, Nhà xuất xây dựng 22 Công ty Cổ phần Giấy An Hòa (2012), Báo cáo tổng kết công ty cổ phần Giấy An Hòa 23 Trung tâm Khoa học Công nghệ Môi trường (2008), Tài liệu hướng dẫn sản xuất nhà máy bột giấy Giấy, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 24 Phan Huy Hoàng (2005), “Nghiên cứu khả xử lý nước thải Nhà máy giấy Hòa Bình”, Đồ án tốt nghiệp Đại học Bách Khoa Hà nội 25 Phan Thị Lan (2011), Thực hành phân tích Môi trường, trường Đại học Công nghiệp Việt Trì 26.Trịnh Đình Tuân (2015), nghiên cứu xử lý lý nước thải sản xuất bột giấy sunphat công ty Giấy An Hòa, LV Th.S, Đại Học BKHN 27 Đỗ Huy Giang(2015), nghiên cứu xác định tính chất chất thải rắn nước thải từ dây chuyền sản xuất bột giấy công ty cổ phần giấy An Hòa Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 46 HV: Đoàn Duy Hoàng ... Công ty CP Giấy An Hòa gồm nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất Nước thải sản xuất: Nước thải sản xuất Nhà máy bao gồm nước thải từ công đoạn: - Xử lý nguyên liệu - Sản xuất bột giấy: nấu,... lĩnh vực sản xuất bột giấy xử lý nước thải Trong cần tính đến yếu tố quan trọng, công nghệ xử lý nước thải sản xuất bột giấy hóa học có đặc thù định, so với xử lý nước thải chứa màu ngành công nghiệp... ngành công nghiệp gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Ở nước ta có doanh nghiệp sản xuất bột giấy giấy quy mô Tổng Công ty Giấy Việt Nam, Công ty CP Giấy Sài Gòn, Công ty CP Giấy Bãi Bằng, Công ty