TÌM HIỂU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH XỬ LÝ DỊCH THẢI CỦA PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT BỘT CTMP TẠI NHÀ MÁY GIẤY TÂN MAI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÌM HIỂU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH XỬ LÝ DỊCH THẢI CỦA PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT BỘT CT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÌM HIỂU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH

XỬ LÝ DỊCH THẢI CỦA PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT BỘT

CTMP TẠI NHÀ MÁY GIẤY TÂN MAI

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ CẨM CHI Ngành: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY Niên khóa: 2006-2010

Tháng 8/2010

TÌM HIỂU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH XỬ LÝ DỊCH THẢI CỦA PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT BỘT CTMP TẠI NHÀ MÁY

GIẤY TÂN MAI

Tác giả

NGUYỄN THỊ CẨM CHI

Khóa luận được đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu

cấp bằng Kỹ sư ngành Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy

Giáo viên hướng dẫn

TS PHẠM NGỌC NAM

Tháng 8 năm 2010

LỜI CẢM TẠ

Luận văn tốt nghiệp được hoàn thành theo chương trình đào tạo chính quy

chuyên ngành Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy của khoa Lâm Nghiệp thuộc

trường đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, niên khóa 2006 – 2010

Qua đề tài này, tôi xin gửi lời cảm ơn tới:

Ban chủ nhiệm cùng quý thầy cô trong Khoa Lâm Nghiệp, thầy cô bộ môn cơ sở

đã tận tình dạy dỗ tôi trong suốt những năm theo học tại trường

Thầy TS Phạm Ngọc Nam, giáo viên hướng dẫn đề tài đã tận tình giảng dạy,

giúp đỡ trong suốt thời gian và hoàn thành luận văn tốt nnghiệp này

Ban giám đốc và tập thể cán bộ công nhân viên nhà máy giấy Tân Mai

Chị Thư phòng KTSX, Chú Tuấn quản đốc phân xưởng xử lý nước thải, Anh

Trung quản đốc phân xưởng CTMP, Anh Hiền Phân xưởng CTMP đã tận tình giúp đỡ

và tạo điều kiện tôi thực hiện đề tài

Và đặc biệt là Cha Mẹ và tất cả những người thân trong gia đình cùng bạn bè đã

tạo điều kiện và động viên tôi trong học tập

TPHCM, tháng 3 năm 2010 Sinh viên thực hiện

NGUYỄN THỊ CẨM CHI

TÓM TẮT

Đề tài “ Tìm hiểu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý dịch thải của phân xưởng sản xuất bột CTMP tại nhà máy giấy Tân Mai” được tiến hành tại phân xưởng xử lý nước thải CTMP và phòng KTSX tại nhà máy giấy Tân Mai, thời gian từ 15/3/2010 đến 15/6/2010

Mục đích đề tài là: Khảo sát quy trình xử lý màu của nước thải sản xuất bột từ gỗ keo lai và hóa chất xử lý nước thải ảnh hưởng đến dây chuyền xử lý nước thải tại phân xưởng bột CTMP của nhà máy giấy Tân Mai Từ đó xác định các mức dùng hóa chất thích hợp vào để xử lý đạt tốt hơn

Nội dung nghiên cứu:

Khảo sát lượng dùng phèn nhôm tối ưu kết hợp polymer trong xử lý nước thải tại nhà máy giấy Tân Mai

Khảo sát mức pha loãng nồng độ polymer tinh thể tối ưu kết hợp phèn nhôm tối

ưu trong quá trình keo tụ dịch thải tại nhà máy giấy Tân Mai

Khảo sát lượng dùng polymer tối ưu kết hợp phèn nhôm tối ưu trong xử lý nước thải tại nhà máy giấy Tân Mai

Phương pháp nghiên cứu:

So sánh các chỉ tiêu qua mỗi công đọan xử lý

Khảo sát thực tế tại nhà máy và tiến hành lấy mẫu với các mẫu được làm trực tiếp tại nhà máy

Thực hiện các thí nghiệm xác định các chỉ tiêu ô nhiễm của nước thải

Kết quả thí nghiệm thu được được biểu diễn ở dạng kết quả và biểu đồ

Xác định hàm lượng phèn nhôm tối ưu là 224ppm (g/m3)

Xác định nồng độ pha loãng polymer tối ưu ở mức 1g/l

Xác định hàm lượng phèn nhôm tối ưu là 4ppm (g/m3)

MỤC LỤC

Trang

Trang tựa i

Lời cảm tạ ii

Tóm tắt iii

Mục lục iv

Danh sách các chữ viết tắt vii

Danh sách các hình, biểu đồ viii

Danh sách các bảng xi

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Tính cấp của thiết đề tài 1

1.2 Mục đích nghiên cứu 2

1.3 Giới hạn đề tài 2

Chương 2 TỔNG QUAN 3

2.1 Tổng quan về công ty cổ phần giấy Tân Mai 3

2.1.1 Vị trí địa lý 3

2.1.2 Tình hình sản xuất của công ty 3

2.2 Tổng quan về công nghệ sản xuất bột CTMP 4

2.2.1 Công đoạn sản xuất dăm mảnh 5

2.2.2 Công đoạn rửa, thẩm thấu và gia nhiệt dăm mảnh 5

2.2.3 Công đoạn nghiền dăm – bột 5

2.2.4 Công đoạn sàng – lọc bột 6

2.2.5 Công đoạn cô đặc và tẩy trắng 7

2.2.6 Giới thiệu nguyên liệu dùng để sản xuất bột CTMP 7

2.3 Đặc điểm của nứớc thải nhà máy giấy 9

2.4 Tổng quan về ngành công nghiệp giấy – bột giấy và vấn đề môi trường 10

2.4.1 Thực trạng ngành công nghiệp giấy và bột giấy ở Việt Nam hiện nay 10

2.4.2 Tác động của ngành công nghiệp giấy và bột giấy đến môi trường 13

2.5 Phân loại các chất gây ô nhiễm trong ngành giấy 14

2.6 Các chỉ số ô nhiễm và lựa chọn quy trình xử lý nước thải 15

2.6.1 Các chỉ số thường được dùng để biểu thị mức độ ô nhiễm của nước thải 15

2.6.2 Cách lựa chọn quy trình xử lý nước thải của nhà máy giấy 17

2.7 Các thành phần có trong dịch thải của quá trình sản xuất bột CTMP 18

2.8 Giới thiệu khái quát về một số vấn đề nghiên cứu 20

2.8.1 Một số yếu tố sản xuất ảnh hưởng đến các chỉ tiêu của nước thải 20

2.8.2 Các hóa chất thường sử dụng trong quá trình keo tụ tạo bông 20

2.8.3 Khái niệm về quá trình keo tụ và tạo bông cặn (kết bông) 21

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

3.1 Nội dung nghiên cứu 23

3.2 Phương pháp nghiên cứu 23

3.3 Bố trí thí nghiệm 23

3.3.1 Địa điểm 23

3.3.2 Các chỉ tiêu theo dõi 24

3.3.3 Thiết bị 24

3.3.4 Hóa chất 24

3.4 Mô hình nghiên cứu 24

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27

4.1 Kết quả khảo sát dây chuyền xử lý dịch thải tại phân xưởng bột CTMP 27

4.1.1 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 27

4.1.2 Ảnh hưởng của pH sau xử lý 27

4.1.3 Ảnh hưởng của độ màu sau xử lý 28

4.1.4 Chỉ tiêu giảm chất rắn lơ lửng (TSS) sau xử lý 29

4.1.5 Nhận xét chung 29

4.2 Kết quả thí nghiệm khảo sát thay đổi phèm nhôm trong xử lý nước thải 30

4.2.1 Ảnh hưởng của việc tăng lượng phèn nhôm đến pH 30

4.2.2 Ảnh hưởng của việc tăng lượng phèn nhôm đến TSS 30

4.2.3 Ảnh hưởng của việc tăng lượng phèn nhôm đến Độ màu 31

4.2.4 Ảnh hưởng của việc tăng lượng phèn nhôm đến COD 32

4.2.5 Nhận xét chung 32

4.3 Kết quả thí nghiệm thay đổi nồng độ polymer trong xử lý nước thải 33

4.3.1 Ảnh hưởng của sự thay đổi nồng độ polymer tới pH 33

4.3.2 Ảnh hưởng của sự thay đổi nồng độ polymer tới TSS 33

4.3.3 Ảnh hưởng của sự thay đổi nồng độ polymer tới Độ Màu 34

4.3.4 Ảnh hưởng của sự thay đổi nồng độ polymer tới COD 35

4.4 Kết quả khảo sát sự thay đổi mức dùng polymer trong xử lý dịch thải 35

4.4.1 Ảnh hưởng của việc tăng lượng polymer đến pH 36

4.4.2 Ảnh hưởng của việc tăng lượng polymer đến TSS 36

4.4.3 Ảnh hưởng của việc tăng lượng polymer đến Độ Màu 37

4.4.4 Ảnh hưởng của việc tăng lượng polymer đến COD 37

4.4.5 Nhận xét chung 38

4.5 Qui trình xử lý nước thải của phân xưởng CTMP 38

4.5.1 Sơ đồ khối 38

4.5.2 Các thông số cơ bản của việc xử lý nước thải 39

4.5.3 Phương án công nghệ 39

4.5.4 Thuyết minh sơ đồ công nghệ 41

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43

5.1 Kết luận 43

5.2 Kiến nghị 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

PHỤ LỤC 46

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu Ý nghĩa

AXO Halogen hữu cơ dễ bị hấp thụ

BOD Biochemical Oxygen Demand

CTMP Chemo-Thermo-Mechanical Pulp

COD Chemical Oxygen Demand

DAF Dissolved Air Flotation

DIP Deinking Pulp

DO Dissolved Oxygen

DTPA Dietylen Triamin Penta Acetic

FTU Formalin Turbidity Units

NTU Nephelometric Turbidity Units

OCC Old Corrugated Container

PAC Poly Aluminium Chloride

Pt -Co Đơn vị đo màu

ppm Part per million

TSS Total Suspended Solid

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TMP Thermo Mechanical Pulp

DANH SÁCH CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ

Hình 2.1 Sơ đồ sản xuất bột CTMP 4

Hình 2.2 Hệ thống xử lý màu nước thải sản xuất bột giấy từ gỗ keo lai tại Công ty 9

Hình 2.3 Cơ chế của quá trình tạo bông cặn (kết bông) 22

Hình 4.1 Độ màu của nước thải trước và sau khi xử lý 37

Hình 4.2 Sơ đồ các bước công nghệ xử lý nước thải 40

Biểu đồ 4.1: So sánh mức độ giảm độ màu của nước thải 28

Biểu đồ 4.2: So sánh mức độ giảm TSS của nước thải 31

Biểu đồ 4.3: Giá trị TSS khi tăng lượng dùng phèn nhôm cho xử lý nước thải 30

Biểu đồ 4.4: Thể hiện độ màu khi tăng lượng dùng phèn nhôm cho xử lý nước thải 31

Biểu đồ 4.5: Thể hiện giá trị COD khi tăng lượng dùng phèn nhôm cho xử lý nước thải 32

Biểu đồ 4.6: Thể hiện giá trị TSS khi tăng nồng độ polymer trong xử lý nước thải 33

Biểu đồ 4.7: Thể hiện Độ Màu khi tăng nồng độ polymer trong xử lý nước thải 34

Biểu đồ 4.8: Thể hiện giá trị COD khi tăng nồng độ polymer trong xử lý nước thải 35

Biểu đồ 4.9: Thể hiện giá trị TSS khi tăng lượng dùng polymer cho xử lý nước thải 36

Biểu đồ 4.10: Thể hiện Độ Màu khi tăng lượng dùng polymer cho xử lý nước thải 37 Biểu đồ 4.11: Thể hiện giá trị COD khi tăng lượng dùng polymer cho xử lý nước thải38

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Độ bền cơ học của bột giấy 8

Bảng 2.2 Thành phần hóa học nguyên liệu gỗ keo lai tại Tân Mai 9

Bảng 3.1: Gia phèn nhôm với lượng dùng tương ứng 25

Bảng 4.1: Tổng hợp kết quả khảo sát dây chuyền xử lý dịch thải tại nhà máy 27

Bảng 4.2: Tổng hợp kết quả khảo sát thay đổi phèn nhôm trong xử lý nước thải 30

Bảng 4.3: Thay đổi nồng độ polymer trong xử lý nước thải 33

Bảng 4.4 Khảo sát sự thay đổi mức dùng polymer trong xử lý dịch thải 35

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp khác trong thời kì mở cửa và hội nhập, ngành công nghệ sản xuất giấy và bột giấy giữ một vai trò quan trọng và tất yếu trong sự đi lên và phát triển của đất nước Công nghiệp giấy và bột giấy là một trong những ngành công nghiệp cần thiết nhất song cũng tiêu hao nhiều tài nguyên nhất, đặc biệt là về rừng và nước, vấn đề xử lý, bảo vệ môi trường luôn đi cùng với sự phát triển bền vững của ngành Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy là một trong những ngành công nghiệp sử dụng nhiều nước nhất Tuy nhiên, lượng nước thải do ngành công nghiệp này thải ra mà không qua xử lý đã ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường nước Độc tính của các dòng nước thải từ các nhà máy sản xuất giấy và bột giấy là do sự hiện diện một hỗn hợp phức tạp các dịch chiết trong thân cây bao gồm: nhựa cây, các axit béo, lignin, và một số sản phẩm phân hủy của lignin đã bị clo hóa

có trọng lượng phân tử thấp Nồng độ của một số chất từ dịch chiết có khả năng gây ức chế đối với cá Khi xả trực tiếp nguồn nước thải này ra kênh rạch sẽ hình thành từng mảng giấy nổi lên trên mặt nước, làm cho nước có độ màu khá cao và hàm lượng DO trong nước hầu như bằng không Điều này không những ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống của sinh vật nước mà còn gián tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân trong khu vực

Chính vì vậy, muốn chú trọng phát triển ngành công nghiệp giấy và bột giấy, chúng ta cần phải quan tâm đến những vấn đề môi trường mà ngành giấy cũng như các ngành công nghiệp khác mang lại để đồng thời với sự phát triển của công nghiệp thì môi trường sống của con người sẽ không bị ảnh hưởng

Do vậy, việc nghiên cứu những công nghệ mới, những thiết bị mới cho quy trình xử lý nước thải… giúp hạn chế những tác động xấu đến môi trường và chất lượng

giấy và bột giấy vẫn tốt là rất cần thiết đối với các đơn vị sản xuất bên cạnh việc xử lý những chất thải ra môi trường

Chính vì ngành giấy được chú trọng càng nhiều nên chúng tôi xin nhà máy Tân

Mai cho phép thực hiện đề tài “ Tìm hiểu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý

dịch thải của phân xưởng bột CTMP tại nhà máy giấy Tân Mai”

Xác định nồng độ polymer tối ưu kết hợp phèn nhôm tối ưu trong quá trình keo

tụ dịch thải tại nhà máy giấy Tân Mai

Xác định hàm lượng polymer tối ưu kết hợp phèn nhôm tối ưu trong quá trình

xử lý dịch thải tại nhà máy giấy Tân Mai

Qua quá trình thí nghiệm xác định được các chỉ tiêu của dịch thải sau mỗi công đoạn xử lý, chúng tôi sẽ có mức dùng hóa chất thích hợp vào để xử lý được tốt hơn

1.3 Giới hạn đề tài

Trong quá trình thực hiện đề tài do vấn đề thời gian và thiết bị không cho phép chúng tôi chỉ giới hạn tìm hiểu một số chỉ tiêu của nước thải như pH, độ màu, TSS, COD

Ở mỗi phần tìm hiểu, chúng tôi đưa ra một số nhận xét và giải thích trong phạm

vi kiến thức và hiểu biết của mình Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện khóa luận chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót

Chương 2

TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan về công ty cổ phần giấy Tân Mai

Công ty giấy Tân Mai có tên giao dịch: TÂN MAI PAPER JOINT STOCK

COMPANY Địa chỉ: Khu phố 1, phường Thống Nhất, thành phố Biên Hoà, tỉnh Đồng

Nai Điện thoại: 0613 822257 Website: www.tanmaipaper.com

2.1.1 Vị trí địa lý

Tổng diện tích nhà máy: 171616 m2 trong đó: Diện tích nhà xưởng và đường xá:

25000 m2, diện tích sân bãi và công trình phúc lợi: 135138 m2, khu môi sinh: 11470

m2

Công ty giấy Tân Mai cách sông Đồng Nai 400m về phía Nam, cách ga Biên

Hoà 3 km và cách thành phố Hồ Chí Minh khoảng 30km

Với đặc điểm địa lý như trên, công ty giấy Tân Mai có nhiều thuận lợi cho việc giao

dịch xuất nhập khẩu, vận chuyển hàng hoá, nguyên vật liệu…

2.1.2 Tình hình sản xuất của công ty

Công ty Cổ phần Giấy Tân Mai là một đơn vị sản xuất lớn nhất phía Nam và

đứng thứ 2 cả nước với quy mô sản xuất hiện đại Mục tiêu nội địa hóa nguồn nguyên

liệu được công ty đặt lên hàng đầu, để thực hiện điều này, công ty sử dụng nguồn

nguyên liệu từ gỗ và giấy thu hồi cho hai dây chuyền sản xuất bột giấy Năm 2006,

công ty giấy Tân Mai đã sử dụng 100% nguyên liệu gỗ từ cây keo lai được trồng và

khai thác tại vùng Đông Nam bộ để thay thế gỗ thông nhập khẩu - trong dây chuyền

sản xuất bột giấy TMP từ gỗ Công ty giấy Tân Mai cũng sử dụng 70% giấy báo cũ thu

hồi trong nước để thay thế giấy báo cũ nhập từ Mỹ, Nhật… trong dây chuyền sản xuất

bột giấy DIP

Sản lượng chung của công ty giấy Tân Mai hiện nay là 100.000 - 120.000

tấn/năm Trong đó:

Máy giấy 1: sản xuất giấy in, giấy photocopy, giấy viết cao cấp (GI90, GI95,

COPY90, GV90, GV95) Sản lượng 12000 tấn/năm Năng suất: 1,6 – 1,75 tấn/giờ

Máy giấy 2: sản xuấy giấy in, giấy photocopy cao cấp, giấy in, giấy viết thường (GI90, CP90, CP95, GV85, GV82) Sản lượng 13000 tấn/năm, năng suất: 1,6 – 1,75 tấn/giờ

Máy giấy 3: chuyên sản xuất mặt hàng giấy in báo Sản lượng: 46000 tấn/năm Năng suất: 5,8 – 6,0 tấn/giờ

Máy giấy 4 (nhà máy giấy Bình An): Dây chuyền sản xuất giấy couché công suất 45.000 Tấn/năm

Dây chuyền sản xuất bột CTMP công suất 40.000 tấn/năm

Dây chuyền sản xuất bột DIP công suất 20.000 tấn/năm

Dây chuyền sản xuất bột OCC công suất 30.000 tấn/năm

Hệ thống quản lý: ISO 9000-2000, ISO 1400, SA 8000

2.2 Tổng quan về công nghệ sản xuất bột CTMP

Bột giấy được sản xuất từ gỗ keo lai bằng phương pháp hóa nhiệt cơ (bột CTMP) Gỗ được tồn trữ, bóc vỏ và chặt thành dăm mảnh có kích thước quy định Dăm được rửa sạch, qua thẩm thấu bằng hóa chất, gia nhiệt, nghiền dăm mảnh bằng máy nghiền đĩa, qua hệ thống làm sạch phân loại (sàng – lọc), cô đặc và tẩy trắng (nếu

độ trắng thấp)

Mô hình công nghệ sản xuất

Nguyên tắc chung việc tách lignin trong gỗ diễn ra

Thẩm thấu dăm mảnh bằng hóa chất để phá vỡ các liên kết tế bào gỗ với nhau, hóa chất thẩm thấu vào các mao dẫn của tế bào gỗ để liên kết với thành phần lignin trong gỗ, hóa chất chính dùng cho công đoạn thẩm thấu gỗ cứng hiện nay là NaOH Gia nhiệt dăm mảnh để làm mềm dăm mảnh

Nghiền dăm tách riêng biệt các sơ sợi

Công nghệ tẩy trắng bột hóa nhiệt cơ tại nhà máy là H2O2

Rửa–Thẩm thấu – Gia nhiệt dăm Sản xuất

dăm mảnh

2.2.1 Công đoạn sản xuất dăm mảnh

Dăm mảnh được sản xuất qua các thiết bị chính:

Tang bóc vỏ: gỗ được đưa vào tang bóc vỏ để làm sạch vỏ cây trước khi chặt

dăm Tang bóc vỏ là một thùng hình trụ, thành thùng là một ống kim loại có khoang lỗ

và quay trên các con lăn bằng bánh xe cao su, bên trong có các gờ bằng kim loại nhô lên thành tang (dao bóc vỏ) Gỗ được đưa vào và tang quay sẽ tạo lực ma sát gỗ - gỗ

và gỗ - dao, vỏ được bóc ra và rơi ra ngoài tang và gỗ sẽ tịnh tiến về phía trước

Máy chặt dăm: sau khi được bóc vỏ sạch gỗ được các băng tải con lăn để vòi

phun nước rửa sạch cát, đá, đất… rồi được điều phối vào máy chặt dăm mảnh, máy chặt dăm là một thiết bị mâm quay trên đó gắn các dao (gọi là dao bay) và một dao đế ngay đầu vào của máy chặt Mâm dao bay được đặt lệch tâm tạo thành lực cắt rất lớn

để cắt gỗ thành dăm mảnh, nhờ cánh quạt gắn trên mâm dao sẽ thổi lên cyclon Tại cyclon dăm mảnh được trộn đều và hơi sương nước phun vào tránh tạo bụi của các mảnh vụn nhỏ thổi ra ngoài không khí Dăm mảnh được rơi xuống sàng rung 3 cấp lưới để phân loại dăm

2.2.2 Công đoạn rửa, thẩm thấu và gia nhiệt dăm mảnh

Dăm từ bãi chứa được các băng tải đưa vào bình gia nhiệt sơ bộ với nhiệt độ từ

75 – 95oC để làm chảy các thành phần bám dính vào dăm mảnh nhằm thuận lợi cho công việc rửa

Dăm được qua máy rửa sạch và ép vắt đạt độ ẩm đồng đều 40 – 60%

Sau khi rửa sạch được đưa qua bột thẩm thấu dăm:

Sau thẩm thấu dăm được qua bình gia nhiệt bằng hơi bão hòa với nhiệt độ > 93-

100oC để làm mềm dăm mảnh và làm cho cấu trúc lignin bị lỏng lẽo ra

2.2.3 Công đoạn nghiền dăm – bột

Công đoạn này thực chất dùng đĩa nghiền để chà sát phá vỡ các liên kết trong

gỗ thành các sơ sợi riêng biệt thông qua lực ma sát có 2 giai đoạn nghiền:

Nghiền đợt 1: (còn gọi là nghiền dăm mảnh hay primary refiner) nghiền có áp

lực bằng hơi nước với áp suất nghiền từ 1.5-2.5 bar nhằm tách rời riêng kết trong gỗ thành các chùm sơ sợi Nồng độ sau nghiền 40-45%, độ nghiền khoảng 15 – 25ºSR

Nghiền đợt 2: (nghiền thứ cấp hay secondary refiner) cũng là nghiền đĩa nhưng

nghiền áp suất thường, nhằm tinh chỉnh và tách các chùm sơ sợi thành các sơ sợi riêng biệt, nồng độ nghiền từ 20 – 25%, độ nghiền từ 20 – 25oSR

Nguyên tắc làm việc của máy nghiền đĩa: Việc nghiên cứu được thực hiện do hai đĩa phẳng, trên đĩa có các gờ gọi là dao nghiền Các đĩa có cấu tạo dao khác nhau

về răng (ngược nhau) Trong máy nghiền đĩa với 1 đĩa quay thì bột (hoặc dăm mảnh) được đưa vào một đường ở tâm đĩa cố định Do lực ly tâm làm cho bột văng ra từ khu vực nghiền giữa 2 đĩa ra ngoài vành đĩa và ra vỏ máy rồi theo ống đi ra

2.2.4 Công đoạn sàn – lọc bột

Bột qua công đoạn nghiền vẫn còn có nhiều dăm chưa nghiền hay nghiền chưa tách hết tạo thành các chùm, bó xơ sợi, hay các mấu mắt trong gỗ và cát, đá còn lẫn trong bột Do đó, việc làm sạch bột là cần thiết Để làm sạch người ta sử dụng hệ thống sàng áp lực và lọc ly tâm nhiều cấp (còn gọi là lọc côn hay lọc cát )

- Sàng bột: dùng sàng tròn (sàng áp lực) để loại các tạp chất có kích thước lớn:

bó sợi, dăm sống mấu mắt chưa nát hoặc tách hết trong quá trình nghiền Bột qua hệ thống sàng có độ đồng đều xơ sợi cao hơn

Nguyên lý làm việc của sàng áp lực: còn gọi là sàng tròn hay sàng ly tâm, sàng

áp lực có một lô quay, trên lô này có các mắc nhô ra hình bán cầu, nhằm tạo sự xáo trộn và rung đập đồng đều dung dịch bột khắp lưới sàng Lưới sàng gắn trên một khung có rôto quay tạo lực ly tâm Bột vào sàng tiếp tuyến với sàng nhờ lực ly tâm và bột hợp cách đi qua lưới sàng và được tháo ra cũng tiếp tuyến với lưới sàng Bột không hợp cách được giữ lại và nhờ cánh quạt kéo xuống bên dưới ra cửa thải Để hiệu quả sàng cần chú ý nồng độ bột và chênh lệch áp suất vào ra của dung dịch bột

- Lọc bột: dùng hệ thống lọc ly tâm để loại các tạp chất nặng như cát, sạn, đá…

người ta thường bố trí các lọc ly tâm liên tiếp nhau và tạo thành từng cụm lọc và đồng thời cũng bố trí các lọc ly tâm liên tiếp nhau và tạo thành từng cụm lọc và đồng thời cũng bố trí nhiều cấp lọc: lọc cấp 3, 4 cấp…(bột tốt cấp 1 là bột đưa vào sản xuất, bột

thải đợt 1 tiếp tục đưa vào xử lý đợt 2, bột tốt đợt 2 đưa vào xử lý ở đợt 1 và cứ tiếp tục bột thải cấp sau cùng được thải bỏ) tùy theo đặc tính bột cần xử lý

Nguyên lý làm việc của lọc ly tâm: thiết bị là một ống hình côn, bột giấy đi vào thiết bị theo hướng tiếp tuyến với thành ống và nhờ áp lực bột xoáy lốc chịu một lực ly tâm Bột hợp cách có tỉ trọng nhẹ sẽ nhờ lực ly tâm bắn lên trên theo hướng tâm của ông thiết bị, còn tạp chất nặng sẽ rơi xuống đáy thải ra ngoài

2.2.5 Công đoạn cô đặc và tẩy trắng

Cô đặc bột: Sau lọc bột có nồng độ rất thấp 1 – 1.2%, cần phải cô đặc qua hệ

thống tang quay lô lưới để thoát nước cô đặc bột > 9% nhằm thuận lợi cho việc tẩy trắng và lưu trữ Quá trình cô đặc chính là việc tách nước khỏi bột làm tăng nồng độ bột

Thiết bị cô đặc: Là tang quay lô lưới, dung dịch bột đi vào thiết bị nhờ lô lưới

quay, nước thoát vào bên trong các tang để thoát ra ngoài dưới tác dụng của lực hút chân không, bột được ép lô ép dính và dao cạo bóc bột ra khỏi lô ép Lực hút chân không được tạo ra là do chênh lệch mức nước bên trong lòng tang và mức dung dịch bột bên ngoài tạo nên, khi tang quay guồng nước bên trong sẽ chuyển động tạo nên lực hút rất lớn, hút nước của dung dịch bột bên ngoài tang vào bên trong lòng tang

Tẩy trắng: bột sau cô đặc thường có độ trắng thấp hơn nhu cầu sử dụng cần

phải tẩy để có độ trắng phù hợp cho việc sử dụng Các hóa chất và điều kiện tẩy bột:

Các hóa chất trong tẩy trắng:

H2O2 là tác nhân tẩy trắng chính;

NaOH chất tạo môi trường pH tẩy;

Điều kiện tẩy: Nhiệt độ tẩy: từ 70 – 80oC;

pH tẩy: 10.5 – 11

2.2.6 Giới thiệu nguyên liệu dùng để sản xuất bột CTMP

Nguyên liệu dùng cho sản xuất bột CTMP khá đa dạng bao gồm cả nguyên liệu

gỗ mềm, gỗ cứng và cả nguyên liệu phi gỗ, tuy nhiên trong phạm vi giới hạn của đề tài chỉ tập trung tìm hiểu về nguyên liệu gỗ keo lai

Keo lai là tên gọi tắt để chỉ giống lai tự nhiên giữa keo tai tượng (Acacia mangium) và keo lá tràm (Acacia auriculformis) Keo lai mang tính trung gian giữa hai

loài bố mẹ về hoa và hạt, lá và hình dáng thân cây… song cây lai tự nhiên đời F1 thể

hiện ưu thế lai hơn so với cây bố mẹ về sinh trưởng nhanh (Theo Huỳnh Đức Nhân, điểm nổi bật của cây keo lai là sinh trưởng nhanh gấp 1,2 – 1,6 lần về chiều cao,1,3 – 1,8 lần về đường kính, 2 lần về thể tích ở giai đoạn 4,5 tuổi so với keo tai tượng), độ tròn đều của thân cây, thân cây đơn trục, đỉnh ngọn phát triển tốt Keo lai tập trung ở

Ba Vì (Hà Tây), Đông Nam Bộ và Tân Tạo (TP Hồ Chí Minh), Trung Bộ, các tỉnh Tây Nguyên…

Đã có nhiều nghiên cứu về việc ứng dụng keo lai làm nguyên liệu cho sản xuất giấy và kết quả thấy rằng đây là loại nguyên liệu rất thích hợp cho sản xuất giấy Chất lượng bột giấy nấu từ keo lai theo phương pháp sunphat cao hơn hẳn so với cây bố mẹ, hiệu suất bột đạt 51 % (keo lá tràm 47,5 %; keo tai tượng 47,1 %) với mức dùng kiềm như nhau (17 % Na2O so với nguyên liệu KTĐ)

Bảng 2.1: Độ bền cơ học của bột giấy

Keo lá tràm Keo tai tượng Keo lai Chỉ tiêu đánh giá Trước

liệu sản xuất bột giấy, tại công ty giấy Tân Mai, keo lai là nguyên liệu chính để sản

xuất bột hóa nhiệt cơ tẩy trắng

Bảng 2.2: Thành phần hóa học nguyên liệu gỗ keo lai tại Tân Mai

(Nguồn: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bột hóa nhiệt cơ tẩy trắng từ

gỗ keo lai, Th.S Cao Văn Sơn, Viện công nghiệp giấy, tháng 11/2006)

2.3 Đặc điểm của nước thải nhà máy giấy

Để chủ động tìm cách mở rộng nguồn nguyên liệu, Công Ty Giấy Tân Mai đã sử dụng gỗ keo lai làm nguyên liệu sản xuất bột giấy in báo với kết quả đầy hứa hẹn Song trở ngại lớn là vấn đề xử lý nước thải

từ sản xuất bột giấy bằng nguyên liệu keo lai

Nước thải từ nguồn nguyên liệu này có màu đen với độ màu rất cao 60.000 – 70.000 Pt-Co (đơn vị độ màu), thậm chí có khi lên đến gần 100.000 Pt-Co

Những chất mang màu trong loại nước thải này hầu hết là chất hữu cơ, khó bị phân

hủy sinh học, Tỷ số COD/BOD (nhu cầu oxy hóa học/ nhu cầu oxy sinh học) vượt quá

mức thông thường (COD/BOD = 10) Ngoài ra trong nước thải còn có nhiều chất rắn

lơ lửng độ pH cao (10 - 11) và nước thải ra rất nóng, khoảng 70 – 80 độ Nếu không

giải quyết được vấn đề màu của nước thải và xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy, chắc

chắn phương án sử dụng keo lai làm nguyên liệu sản xuất bột giấy gặp nhiều trở ngại

Để giải quyết nhu cầu bức xúc này, Giáo sư – Tiến sĩ Khoa Học Trần Mạnh Trí

(thuộc trung tâm công nghệ hóa học và môi trường – ECHEMTECH, tp HCM) đã tiến

hành công trình xử lý nước thải sản xuất bột giấy với nhiệm vụ cấp bách là xử lý hạ độ

Hình 2.2: Hệ thống xử lý màu

nước thải sản

xuất bột giấy từ gỗ keo lai tại

Công ty Giấy Tân Mai

màu của nước thải xuống còn khoảng 1.000 Pt-Co để nước sau xử lý có thể hòa vào hệ thống nước thải của nhà máy

Qua thử nghiệm, ECHEMTECH đã xây dựng thành công và đưa vào hoạt động

hệ thống xử lý màu nước thải sản xuất bột giấy từ gỗ keo lai với quy mô 200m3/ngày

Hệ thống xử lý gồm nhiều công nghệ khác nhau về phân hủy sinh học, phân hủy hóa học, phân chia hóa lý bằng hóa chất keo tụ và phân chia vật lý bằng tuyển nổi và lắng trong

Điểm nổi bật trong các công nghệ áp dụng là vấn đề nghiên cứu và xây dựng 2 công nghệ mới dưới dạng 1 công nghệ tích hợp (Intergated Technology) nhằm xử lý nước thải trong trường hợp tải lượng ô nhiễm lớn, độ màu cao, hàm lượng các chất hữu cơ khó hoặc không bị phân hủy sinh học

Kết quả cho thấy độ màu của nước thải ở giai đoạn khử màu đã giảm 98 - 99%

so với đầu vào Thành công này không những giúp cho công ty Giấy Tân Mai có điều kiện tiến hành sản xuất bột giấy từ gỗ keo lai được thuận lợi, mà công nghệ mới của ECHEMTECH còn có thể triển khai rộng cho nhiều nhà máy giấy khác trong cả nước

2.4 Tổng quan về ngành công nghiệp giấy – bột giấy và vấn đề môi trường 2.4.1 Thực trạng ngành công nghiệp giấy và bột giấy ở Việt Nam hiện nay

Thực trạng ngành giấy trong 20 năm qua, ngành giấy trong nước có tốc độ tăng trưởng hàng năm khoảng 15 -16%, đưa công suất từ 100.000 tấn/năm lên hơn 800.000 tấn/năm Tuy nhiên, với cùng điểm xuất phát ấy, Indonesia đã đưa sản lượng lên gấp

10 lần Việt Nam, còn Trung Quốc thì chỉ mặt hàng giấy in báo của họ cũng đã có công suất trên 2,5 triệu tấn Sự tụt hậu này do:

* Mất cân đối năng lực sản xuất bột giấy: Chưa có lúc nào tình hình bột giấy

lại căng thẳng như lúc này Giá nguyên liệu bột giấy tăng liên tục, bình quân trên 120 USD/tấn so với đầu năm, nhưng giá bán hầu như không tăng Những doanh nghiệp chủ động được bột giấy sẽ ổn định sản xuất, trong đó có thể kể hàng đầu là Giấy Bãi Bằng Hiện nay, đơn vị này gần như chủ động hoàn toàn nguyên liệu sản xuất giấy in, giấy viết Kế đến, Giấy Tân Mai có dây chuyền sản xuất bột DIP (sản xuất bột giấy từ giấy in báo cũ với công nghệ khử mực bằng phương pháp tuyển nổi) nên chủ động được nguồn bột giấy in báo Thêm vào đó, Tân Mai cũng đã đưa nguyên liệu bột cây keo lai vào thay thế bột gỗ thông, góp phần giảm giá thành sản phẩm, tăng khả năng

cạnh tranh đối với mặt hàng giấy báo khi thuế nhập khẩu giấy in báo từ các nước trong khu vực giảm từ 40% vào năm 2003 xuống còn 5% trong năm nay

Công ty Giấy Sài Gòn cũng có dây chuyền sản xuất bột giấy từ giấy loại nên chủ động nguồn bột cho sản xuất giấy carton và giấy vệ sinh Một số doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài cũng đang có những dây chuyền sản xuất bột giấy từ giấy phế,

có khả năng cạnh tranh tốt hơn Tuy nhiên, năng lực sản xuất bột giấy của các doanh nghiệp này cũng chưa đủ để cung ứng cho sản xuất và vẫn còn phải nhập khẩu thêm bột giấy

Trong khi đó, đa phần các nhà máy giấy khác mới đầu tư hoặc không chủ động được nguồn bột giấy đều rơi vào tình trạng căng thẳng, sản phẩm làm ra có giá thành cao, nếu bán với giá thị trường sẽ bị thua lỗ Do ngành giấy chưa đầu tư được nhà máy sản xuất bột giấy lớn nào đáng kể để cung cấp cho toàn ngành, phần lớn các doanh nghiệp phải nhập khẩu nên phụ thuộc hoàn toàn vào giá thế giới, mỗi năm phải nhập khẩu bình quân 130.000-150.000 tấn bột

* Chưa làm chủ được công nghệ: Hiệp hội Giấy Việt Nam cho biết, riêng nhu

cầu nhập khẩu giấy bao bì công nghiệp, giấy tráng phấn chiếm 36,84% (175.000 tấn), giấy làm lớp mặt carton sóng chiếm 18,69%, giấy làm lớp sóng carton chiếm 29,27%, giấy duplex (một mặt hoặc hai mặt trắng) chiếm 5,7%, giấy làm bao xi măng chiếm 9,5% Như vậy, nhu cầu giấy tráng phấn rất lớn Vừa qua, đầu tư vào sản xuất giấy tráng phấn có Công ty Giấy Việt Trì, Công ty Giấy Bình An và Công ty Giấy Hải Phòng

Đây được xem là đầu tư đúng hướng nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước Tuy nhiên, hầu hết các mặt hàng giấy tráng phấn chưa được sản xuất ổn định, sản phẩm làm ra chưa đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước là một tổn thất rất lớn Ngoài dự án của Công ty Giấy Hải Phòng mới đưa vào hoạt động nên chưa có đánh giá chuẩn xác, hai dự án giấy Việt Trì và giấy Bình An đã trở thành gánh nặng tài chính do thiết bị đầu tư không hiệu quả, không khai thác hết năng lực đã đầu tư Việt Nam vào vị thế cạnh tranh quá thấp khi bước vào giai đoạn hội nhập

Theo nhận xét của một số chuyên gia, nguyên nhân chủ yếu là do các doanh nghiệp chưa làm chủ được công nghệ, chưa có kinh nghiệm sản xuất mặt hàng này và thị trường sản phẩm chưa ổn định Thậm chí đến nay, ngành giấy trong nước vẫn chưa

làm chủ được công nghệ sản xuất giấy làm lớp giữa sóng carton (về nguyên tắc dễ hơn làm giấy mặt) và trong năm qua phải nhập khẩu trên 139.000 tấn, còn sản phẩm sản xuất trong nước bán không được

Không chỉ có vậy, đối với mặt hàng giấy in và giấy viết, trong những năm qua giấy Bãi Bằng, Tân Mai, Đồng Nai đã chủ động được công nghệ sản xuất Tuy nhiên,

có nhiều dự án đầu tư của tư nhân sản xuất mặt hàng này nhưng mới chỉ chú trọng thiết bị mà chưa làm chủ được công nghệ, khiến cho sản phẩm làm ra không tiêu thụ được Đến nay, nhiều doanh nghiệp tư nhân trong số này đang có nguy cơ phá sản vì không trả được nợ và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

*Đầu tư quy mô quá nhỏ: Trong 20 năm qua, năng lực ngành giấy được tăng

lên 10 lần, từ 100.000 tấn/năm lên gần 1 triệu tấn/năm (thực tế sản xuất được khoảng 800.000 tấn/năm) Tính ra, với 300 doanh nghiệp trong ngành, quy mô bình quân khoảng 3.000 tấn/năm/nhà máy thì không thể nào mang lại hiệu quả Không những thế, các chuyên gia còn cho rằng quy mô này sẽ gây hậu quả nghiêm trọng, vì với quy

mô vài nghìn tấn/năm, quản lý theo kiểu gia đình thì chất lượng sản phẩm sẽ rất thấp, chi phí giá thành cao, ô nhiễm môi trường sẽ rất nặng nề

Bên cạnh đó, do thiếu nguyên liệu bột giấy, hiện nay đã xuất hiện một số nhà máy bột giấy có công suất 1.000-2.000 tấn/năm, phân bổ rải rác ở khắp các vùng núi nên sẽ không hiệu quả, vì quy mô quá nhỏ sẽ không khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên, gây ô nhiễm môi trường (không có hệ thống thu hồi hóa chất, xử lý nước thải, chất thải), vận chuyển bột đến nhà máy xeo giấy quá xa nên chi phí sẽ tăng lên

Vấn đề hiện nay chính là chúng ta đã bắt đầu hội nhập, thuế nhập khẩu giấy từ các nước trong khu vực đã giảm, trong khi thực trạng ngành giấy còn ngổn ngang và lạc hậu Vậy thì ngành giấy phải làm gì để điều chỉnh những dự án hiện có và định hướng chiến lược phát triển trong những năm tới Trong đó, không chỉ định hướng xây dựng các vùng nguyên liệu tập trung để xây dựng các nhà máy bột giấy tẩy trắng; đầu

tư sản xuất nguyên liệu bột xơ dài (từ tre nứa) và bột giấy phi gỗ (rơm ra, cây bông, đay ) để sản xuất giấy bao bì

Theo các chuyên gia, nhất thiết phải có lộ trình loại bỏ dần các nhà máy quy mô nhỏ dưới 30.000 tấn/năm, đồng thời buộc xây dựng nhà máy mới phải có quy mô lớn, công nghệ hiện đại để có hệ thống xử lý các tác nhân gây ô nhiễm môi trường Bên

cạnh đó, cũng phải lưu ý đến khuyến cáo của Hiệp hội Giấy Việt Nam, không nên tiếp tục đầu tư vào sản phẩm giấy in và giấy viết trong vài năm tới vì công suất đã bão hòa Làm được những điều này, ngành giấy trong nước mới đủ năng lực cạnh tranh và không gây lãng phí tài sản xã hội trong quá trình đầu tư phát triển ngành

2.4.2 Tác động của ngành công nghiệp giấy và bột giấy đến môi trường

Hiện nay, ngành công nghệ giấy đang tăng trưởng nhanh chóng và đóng góp

vào tiến trình phát triển chung của nền kinh tế xã hội Tuy nhiên, theo đánh giá của Ban chỉ đạo Quốc Gia về nước sạch – Bộ Tài Nguyên và Môi Trường, ngành công nghiệp giấy lại là một trong những ngành ô nhiễm trầm trọng, đặc biệt đối với nguồn nước Vì vậy, song song với việc lập kế hoạch phát triển doanh nghiệp, một bài toán khác đặt ra cho ngành giấy là phải xử lý tốt các chất thải, giảm bớt ô nhiễm và bảo vệ tài nguyên môi trường

Theo thống kê, cả nước có gần 500 doanh nghiệp sản xuất giấy, trong đó chỉ có khoảng 10% doanh nghiệp đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép, còn hầu hết các nhà máy đều không có hệ thống xử lý nước thải hoặc có nhưng chưa đạt yêu cầu, vì thế tình trạng gây ô nhiễm môi trường do sản xuất giấy cũng đang là vấn đề được nhiều người quan tâm

So với nhiều ngành công nghiệp sản xuất khác, ngành giấy có mức độ ô nhiễm cao và dễ gây tác động đến con người và môi trường xung quanh do ô nhiễm từ nguồn nước thải không đạt yêu cầu

Công nghiệp sản xuất giấy ở Việt Nam còn rất lạc hậu Để sản xuất một tấn giấy thành phẩm, các nhà máy phải sử dụng 30-100m3 nước, trong khi các nhà máy giấy hiện đại của thế giới chỉ sử dụng 7-15m3/tấn giấy Sự lạc hậu này không chỉ lãng phí nguồn nước ngọt, tăng chi phí xử lý nguồn nước thải mà còn đưa ra sông, rạch lượng nước thải khổng lồ

Trong các cơ sở công nghiệp giấy và bột giấy, nước thải thường có pH trung bình 9-11, chỉ số nhu cầu oxy hóa (BOD), nhu cầu oxy hóa học (COD) cao, có thể lên đến 700mg/l - 2500mg/l Hàm lượng chất rắn lơ lửng cao gấp nhiều lần giới hạn cho phép Đặc biệt nước có chứa kim loại nặng, lignin (dịch đen), phẩm màu, xút, các chất

đa vòng thơm Clo hóa là những hợp chất có độc tính sinh thái cao và có nguy cơ ung thư, rất khó phân hủy trong môi trường Có những nhà máy giấy, lượng nước thải lên

tới 4000 – 5000 m3/ngày Các chỉ tiêu BOD, COD cao gấp 10 -18 lần tiêu chuẩn cho phép , lượng nước thải không cần xử lý mà đổ trực tiếp ra sông

Ngoài ra, trong công nghệ xeo giấy, để tạo ra một sản phẩm hoặc những tính năng đặc thù cho sản phẩm, người ta còn sử dụng nhiều hóa chất và chất xúc tác Những chất này nếu không được thu hồi hoặc xử lý mà xả thẳng ra sông ngòi thì vấn

đề ô nhiễm là không tránh khỏi, làm mất cân bằng sinh thái trong môi trường nước Hiện nay, ở các khu vực có cơ sở sản xuất giấy đang phải chịu sức ép nặng về vấn đề môi trường, để sản xuất mỗi tấn bột giấy phải thải ra 10 tấn dịch đen Riêng khu vực sông cầu, chỉ với 3500m3 nước xả mỗi ngày, nhưng ngành giấy đã là thủ phạm số một gây ô nhiễm nặng cho dòng sông này, trong đó nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ đứng đầu bảng

Ở Bắc Ninh, mỗi ngày nhà máy giấy Phong Khê thải ra sông 4500m3 nước thải

và theo thống kê của sở Tài Nguyên và Môi Trường , Các chỉ tiêu số COD, BOD đều cao hơn mức cho phép 4-6 lần Chính lượng nước thải đã làm cho nhiều diện tích sản xuất nông nghiệp thành đất chết Điều đặc biệt là việc đặt các nhà máy ở thượng nguồn sông Hậu như: Khu công nghiệp Trà Nóc II hay Thốt Nốt, Ô Môn đã gây ô nhiễm nguồn nước trầm trọng, làm ảnh hưởng môi trường thủy sản

2.5 Phân loại các chất gây ô nhiễm trong ngành giấy

Trong nước thải của nhà máy giấy bao giờ cũng có chứa các tạp chất Các tạp

chất này có thể được phân loại như sau:

Tạp chất không tan, thô: như rác, mảnh gỗ, mảnh nhựa, mảnh sắt,… Loại tạp

chất này có thể dễ dàng được tách khỏi nước thải bởi song chắn rác hoặc lưới chắn rác được đặt trong đường mương dẫn nước thải

Tạp chất không tan, mịn: như sạn, cát, các chất rắn lơ lửng như xơ sợi bột

giấy, các hạt tinh bột, các hạt keo, các hạt chất độn,… Những tạp chất này thường được tách khỏi nước thải bằng cách dùng bể lắng, màng lọc hoặc tuyển nổi Để cho các tạp chất này dễ lắng và lắng được triệt để hơn thì người ta hay sử dụng phèn nhôm

Al2(SO4)3, hoặc phèn sắt FeSO4, FeCl2, hoà tan rồi trộn vào với nước thải trước khi nước thải đi vào bể lắng

Tạp chất mà mức độ lọc không cao: đó là Các chất tan vô cơ như: các loại

muối của Na, K, Ca, Mg, Al với các gốc thông thường là Cl-, SO42-, NO3-, CO32- Các

tạp chất này thường xuất phát từ các tạp chất có trong bột giấy, trong các hoá chất phụ gia của giấy như chất độn, thủy tinh lỏng,… Đối với chúng thường không đặt ra vấn đề phải xử lý vì nồng độ của chúng trong nước thải của nhà máy giấy thường thấp và nằm trong mức độ cho phép

Các hợp chất tan có nguồn gốc hữu cơ như: các loại rượu, axít hữu cơ tan, các loại đường hectozan, pentozan – là sản phẩm thủy phân của xenluloz và giấy,… Các tạp chất này cần phải được xử lý vì nếu không xử lý thì chúng tích tụ và tự phân hủy, làm nước thải chuyển thành màu đen do sinh ra bùn, gây ra những mùi hôi thối của nước thải, làm ô nhiễm môi trường Các tạp chất này thường được xử lý bằng các phương pháp phân hủy sinh học sẽ được đề cập chi tiết hơn ở phần sau đây

2.6 Các chỉ số ô nhiễm và lựa chọn quy trình xử lý nước thải

2.6.1 Các chỉ số biểu thị mức độ ô nhiễm của nước thải

Có rất nhiều các chỉ số biểu thị mức độ ô nhiễm của nước thải với các thông số

và giá trị giới hạn khác nhau Đối với ngành giấy, mức độ ô nhiễm của nước thải thường được biểu thị bằng các chỉ số sau: pH, TSS, BOD, COD, độ đục, màu và AOX Riêng các chỉ tiêu về màu và AOX chỉ áp dụng cho các nhà máy sản xuất bột giấy

- pH: Được sử dụng rộng rãi để biễu diễn tính kiềm hay tính acid của dung dịch

pH là chỉ số biễu diễn nồng độ hoạt tính của ion-hydro pH có vai trò quan trọng trong hầu hết các quá trình của lĩnh vực môi trường Trong quá trình xử lý nước thải bằng các quá trình sinh học, pH phải được duy trì trong giới hạn tối ưu cho sự phát triển của

vi sinh vật Nếu pH nằm trong khoảng 6,0 – 8,0 thì nước thải có thể xử lý bằng phương pháp sinh học, nếu pH nằm ngoài khoảng này thì phải trung hoà nước thải về

pH trung tính rồi mới xử lý bằng phương pháp sinh học

- TSS (Total Suspended Solid): Là hàm lượng chất rắn lơ lững trong nước (mg/L) Chất rắn ảnh hưởng tới chất lượng nước khi sử dụng cho sinh hoạt, sản xuất, cản trở hoặc tiêu tốn nhiều hoá chất trong quá trình xử lý Ngoài ra, hàm lượng rắn lơ lững còn gây ảnh hưởng nghiêm trọng trong việc kiểm soát quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

- Chỉ số BOD (Chemical Oxigen Demand – nhu cầu oxy sinh hoá): Là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học trong điều kiện hiếu khí BOD là chỉ tiêu xác định mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt

và nước thải công nghiệp thông qua chỉ số oxy dùng để khoáng hoá các hợp chất hữu

cơ dễ bị phân huỷ sinh học Đơn vị đo BOD là mg/l

- Chỉ số COD (Chemical Oxigen Demand – nhu cầu oxy hoá học): Chỉ tiêu COD được dùng để xác định hàm lượng chất hữu cơ có trong nước thải COD là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá hoá học các chất hữu cơ trong nước thành CO2 và H2O dưới tác dụng của chất oxy hoá mạnh Lượng oxy này tương đương với hàm lượng chất hữu cơ có thể bị oxy hoá, được xác định khi sử dụng một tác nhân oxy hoá hoá học mạnh trong môi trường axit Chỉ số COD biểu thị cả lượng các chất hữu cơ không thể bị oxy hoá bằng vi sinh vật, do đó nó có giá trị cao hơn BOD Đơn vị đo COD là mg/l

- Độ đục: Là một trong những chỉ tiêu xác định chất lượng nước Bất kì nước dùng vào mục đích gì cũng cần phải loại bỏ triệt để mọi thành phần gây nên độ đục

Độ đục của nước bắt nguồn từ sự hiện hữu của vô số vật thể li ti ở trạng thái huyền phù như đất sét, hạt mịn, vật chất vô cơ, hữu cơ, vi sinh vật Độ đục thay đổi tuỳ thuộc vào mức độ xáo trộn, kích cỡ, hình dáng và khối lượng riêng của các thành phần lơ lững Đơn vị đo độ đục thường là mg SiO2/l, NTU, FTU, trong đó NTU và FTU tương đương nhau

- Độ màu: Bản chất của nước là không màu, nước có màu là do các chất bẩn gây nên Các hợp chất sắt, mangan không hoà tan làm nước có màu nâu đỏ, các chất mùn humic gây ra màu vàng, còn các loạt thuỷ sinh tạo cho màu nước màu xanh lá cây Nước nhiễm bẩn bởi nước thải sinh hoạt hay công nghiệp thường có màu xanh lá cây Đơn vị đo độ màu thường dùng là độ theo thang màu platin – coban

- AOX (Halogen hữu cơ dễ bị hấp thụ): Giá trị AOX phản ánh hàm lượng những dẫn xuất clo hữu cơ có trong nước thải và có khả năng hấp thụ trên than hoạt tính Những dẫn xuất clo hữu cơ này có độc tính cao, là những hợp chất bền hoặc có đặc tính tích tụ sinh học Một cách tổng quát, độ độc và khả năng tích tụ sinh học của những dẫn xuất thế clo vào mạch vòng sẽ tăng theo số nguyên tử clo thế

- Các chất dinh dưỡng: chủ yếu là N và P, chúng là những nguyên tố cần thiết cho các thực vật phát triển hay chúng được ví như là những chất dinh dưỡng hoặc kích thích sinh học

+ Nitơ (N): nếu thiếu N có thể bổ sung thêm N để nước thải đó có thể xử lý

bằng sinh học

+ Phospho (P): có ý nghĩa quan trọng trong xử lý nước thải bằng phương

pháp sinh học

2.6.2 Cách lựa chọn quy trình xử lý nước thải của nhà máy giấy

Nói chung là trong quá trình xử lý nước thải, người ta phải áp dụng các phương

pháp khác nhau như: phương pháp cơ học (lắng, lọc), phương pháp hoá lý (keo tụ bằng

phèn, polymer, tuyển nổi,…), phương pháp hóa học (là dùng các hóa chất oxy hóa

mạnh để phân hủy các chất độc hoặc các tạp chất có trong nước thải), và phương pháp

sinh học (là dùng các vi sinh vật để phân hủy các tạp chất có trong nước thải) thì mới

làm sạch được nước thải trước khi thải ra môi trường

* Phương pháp hóa học: Phương pháp này dùng để xử lý các hạt rắn ở dạng lơ

lửng, một phần chất hữu cơ hoà tan, hợp chất phôtpho, một số các chất độc và khử

màu Phương pháp đông tụ có thể tiến hành trước hoặc sau xử lý sinh học Các chất

keo tụ thường là phèn sắt, phèn nhôm và vôi Các chất polymer dùng để trợ keo và

tăng quá trình lắng Đối với mỗi loại phèn để cần chỉnh pH nước thải ở giá trị thích

hợp, chẳng hạn như phèn nhôm pH từ 5 đến 7, phèn sắt pH từ 5 đến 11 và dùng vôi thì

pH >11

* Phương pháp sinh học: Dùng để xử lý các hợp chất hữu cơ ở dạng tan Nước

thải của công nghiệp giấy và bột giấy có tải lượng ô nhiễm chất hữu cơ cao, đặc biệt

có chứa hàm lượng các chất lignin cao ở dòng thải của xí nghiệp Các hợp chất lignin

là những chất không có khả năng phân huỷ hiếu khí và đối với phân huỷ kị khí cũng

xảy ra rất chậm Do đó trước khi đưa nước thải vào sử lý sinh học thì dịch đen của quá

trình sản xuất bột giấy cần được xử lý cục bộ để tách lignin

Trong nước thải của sản xuất giấy và bột giấy có hàm lượng các chất

cacbonhyđrat cao, là những chất dễ phân huỷ sinh học nhưng lại thiếu nitơ và phôtpho,

là chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật phát triển Do đó trong quá trình xử lý

nước thải bằng phương pháp sinh học cần bổ sung các chất dinh dưỡng, đảm bảo tỷ lệ

cho quá trình hiếm khí BOD5:N:P = 100:5:1; đối với quá trình kị khí BOD5:N:P

=100:3: 0,5 Dựa vào hoạt động của các vi sinh vật để oxy hoá các chất bẩn hữu cơ ở

dạng keo và hoà tan trong nước thải Do các điều kiện phân huỷ khác nhau mà quá

trình xử ký BOD đạt đến 90 – 95% Quá trình xử lý sinh học cũng như các quá trình

khác đều tạo ra một lượng cặn, lượng cặn nhiều hay ít tuỳ thuộc vào thành phần và tính chất của nước thải do đặc tính của cặn bùn này nên việc xử lý cặn bùn là một việc quan trọng cần quan tâm

* Phương pháp hóa lý: Dùng hóa chất để trung hòa, tạo huyền phù, tạo kết tủa,

keo tụ, tạo bông cặn … Là phương pháp dùng hoá chất cần thiết gây biến đổi hoá học chất hoà tan tạo thành chất lắng hay nổi để tách khỏi hỗn hợp nước Hoặc các chất độc hại thì chuyển thành chất không độc hại Các chất này sẽ được tách ra khỏi nước thải

( tách pha) riêng biệt

* Phương pháp cơ học : Lắng cặn , gạt nổi , lọc … Phương pháp này áp dụng

cho các chất ô nhiễm không tan, có khối lượng riêng khác nước, hoặc ở dạng hạt có kích thước lớn Phương pháp này có 2 nhiệm vụ chính:

 Bể lắng: Có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải, cặn

hình thành trong quá trình keo tụ tạo bông hoặc cặn sinh ra trong quá trình xử lý sinh học Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang và bể lắng đứng Trong bể lắng ngang, dòng nước chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lưu nước từ 1,5 - 2,5 giờ Đối với bể lắng đứng, nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên tới vách tràn với vận tốc 0,5 – 0,6 m/s và thời gian lưu nước trong bể dao động trong khoảng 0.75 – 2 giờ

 Quá trình lọc :

Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất có kích thước nhỏ khi không thể loại được bằng phương pháp lắng Quá trình lọc ít khi xử lý trong nước thải, thường chỉ sử dụng trong trường hợp nước sau khi xử lý đòi hỏi có chất lượng cao

Trong hệ thống xử lý nước thải công suất lớn không sử dụng các thiết bị lọc áp suất cao mà dùng các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt Vật lệu lọc thông dụng nhất là cát Kích trhước hiệu quả của hạt cát thường dao động trong khoảng 0,15mm đến vài

mm, kích thước lỗ rỗng thường có giá trị nằm trong khoảng 10 - 100µm Kích thước này lớn hơn nhiều so với kích thước của nhiều hạt cặn nhỏ cần tách loại Do đó, những hạt này có thể chuyển động xuyên qua lớp vật liệu lọc

2.7 Các thành phần có trong dịch thải của quá trình sản xuất bột CTMP

* Gây ô nhiễm chủ yếu của nước thải sản xuất bột giấy là:

Chất lơ lửng (xơ sợi cellulose va hemicellulose)

Các chất tẩy trắng chủ yếu là hợp chất clo vô cơ

Dãy lignin và phenol

Các dẫn xuất của hydrocảbon clo hóa, đặc biệt các hợp chất vòng thơm

Các muối vô cơ, đặc biệt muối Ca và Na

Nhựa thông, cao lanh, polimer, phèn nhôm

Trong thành phần gây ô nhiễm của dịch thải thì có nhiều nhưng chiếm tỉ lệ nhiều

nhất là lignin:

Lignin là nhựa nhiệt dẻo, mềm dưới tác dụng của nhiệt độ và bị hòa tan trong một số tác chất hóa học Trong gỗ bản thân lignin có màu trắng Số lượng thay đổi từ 17-32% trên trọng lượng gỗ khô tuyệt đối Tỷ trọng 1,3 và chỉ số khúc xạ là 1,6, màu của ligin thay đổi từ sáng đến nâu thẫm, phụ thuộc phương pháp ly trích Lignin là hợp chất có họat tính cao, trong phân tử có nhóm chức đáng lưu ý: nhóm –OH của phenol

và nhóm –OH bậc 1 và bậc 2, nhóm –OCH3 (metoxy), và cả nhóm carbonyl và khả năng enol hóa cho sản phẩm có 1 liên kết đôi và một nhóm –OH Hầu hết các nhóm chức khác nhau trong lignin thì phản ứng khác nhau Nhóm –OH phenol có đặc tính acid yếu làm cho lignin hòa tan trong kiềm Nhóm –OH trong lignin có thể acetyl hóa hoặc alkyl hóa

Trong xử lý kiềm, lignin hòa tan trong kiềm, do phản ứng giữa nhóm –OH phenol với kiềm Trong xử lý sulfat vai trò của lignin là tạo thành dạng thio-lignin hòa tan trong kiềm Lignin rất dễ bị ôxy hóa trong điều kiện trung bình, cho sản phẩm là acid thơm như acid benzoic, protocacheuic Lignin bị ôxy trong điều kiện mạnh hơn cho sản phẩm là acid như acetic, oxalic, succinic

Trong điều kiện trung hoà, xử lý tẩy bột, lignin tạo thành sản phẩm hòa tan trong nước hoặc kiềm Trong tẩy NaClO, nhóm –OH của phenol phản ứng với tác nhân tẩy tạo thành sản phẩm tan

Ngoài ra, Ở phương pháp sản xuất CTMP thì ngoài tác động của lực cơ học, nhiệt còn có thêm tác động của hóa chất nên quá trình hòa tan lignin tăng Bên cạnh đó hóa chất còn có tác động xenlulô qua phản ứng (peeling) và đồng thời lượng hóa chất này cũng có mặt trong thành phần của nước thải Như vậy so sánh tương đối với nhau, phương pháp CTMP cho nước thải phức tạp nhất Việc xử lý cũng khó khăn nhất và mặc dù chứa hàm lượng chất hữu cơ cao nhưng cũng chưa đủ để có thể đốt dịch đen ở

lò thu hồi Các tác chất độc hại hiện diện trong nước thải sau giai đoạn sản xuất bột cơ nói chung là:

- Axit nhựa: abietic, neoabietic, dehydroabietic, pimaric, isopimaric…

- Axit béo chưa bão hòa: oleic, linoleic, palmitoleic…

- Diterpin rượu: pimarol, isopimarol, abienol…

Các dẫn xuất từ hợp chất của lignin như eugenol, isoeugenol, 3,3-dimethoxy 4,4- dihydroxystilbene

Lựơng các chất gây ô nhiễm còn phụ thuộc vào thông số vận hành như: mức độ nghiền, thời gian tác dụng nhiệt, loại hóa chất lượng hóa chất sử dụng … và tính hiệu quả của thiết bị

2.8 Giới thiệu khái quát về một số vấn đề nghiên cứu

2.8.1 Một số yếu tố sản xuất ảnh hưởng đến các chỉ tiêu của nước thải nhà máy giấy

- Nguyên liệu dùng để sản xuất

- Các loại hóa chất, phụ gia sử dụng cho sản xuất

- Công nghệ sản xuất giấy

- Phương pháp xử lý nước thải

- Các máy móc, thiết bị dùng trong sản xuất

2.8.2 Các hóa chất thường sử dụng trong quá trình keo tụ tạo bông

Các chất keo tụ thường được sử dụng nhất là phèn nhôm và phèn sắt

* Phèn nhôm: cho vào nước chúng phân ly thành Al3+ ->Al(OH)3

Al3+ + 3H2O == Al(OH)3 + 3H+

Độ pH của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thuỷ phân:

pH > 4.5 : không xảy ra quá trình thuỷ phân

pH = 5.5 – 7.5 : đạt tốt nhất

pH > 7.5 : hiệu quả keo tụ không tốt

Nhiệt độ của nước thích hợp vào khoảng 20 - 40oC, tốt nhất 35 - 40oC Ngoài ra các yếu tố ảnh hưởng khác như : thành phần Ion, chất hữu cơ, liều lượng

* Phèn sắt : gồm sắt (II) và sắt (III):

- Phèn Fe (II) : khi cho phèn sắt (II) vào nước thì Fe (II) sẽ bị thuỷ phân

thành Fe(OH)2

Fe2+ + 2H2O == Fe(OH)2 + 2H+

Trong nước có O2 tạo thành Fe(OH)3

pH thích hợp là 8 – 9 => có kết hợp với vôi thì keo tụ tốt hơn

Phèn FeSO4 kỹ thuật chứa 47-53% FeSO4

- Phèn Fe (III):

Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+

Phản ứng xảy ra khi pH > 3.5

Hình thành lắng nhanh khi pH = 5.5 - 6.5

* Chất trợ keo tụ: Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ tạo bông, người ta thương

sử dụng là Cation tinh bột (Cationic polyAcry Lamine) Việc sử dụng chất trợ keo

tụ cho phép giảm liều lượng chất keo tụ, giảm thời gian quá trình keo tụ và tốc độ lắng của bông keo

2.8.3 Khái niệm về quá trình keo tụ và tạo bông cặn (kết bông)

 Định nghĩa quá trình keo tụ trong nước thải

Nước thải có chứa các hạt keo có mang điện tích (thường là điện tích âm) như

xơ sợi và các chất hữu cơ và vô cơ mang điện khác Chính điện tích của nó ngăn cản không cho nó va chạm và kết hợp lại với nhau làm cho dung dịch được giữ ở trạng thái

ổn định Việc cho thêm vào nước thải một số hóa chất (phèn, ferrous chloride, PAC…) làm cho dung dịch mất tính ổn định và gia tăng sự kết hợp giữa các hạt keo gọi là sự keo tụ, làm cho các hạt keo có kích thước lớn hơn và lắng xuống tạo thành bùn

Các chất keo tụ thường được sử dụng là muối sắt hay nhôm có hóa trị 3 PAC (Poly Aluminium Chloride) là loại phèn nhôm thế hệ mới tồn tại ở dạng cao phân tử (polymer) hiện đang được sử dụng tại Tân Mai

Tuy nhiên, để cải thiện khả năng tạo bông cặn, tạo những bông cặn có kích thước lớn hơn và tăng hàm lượng chất khô trong bùn ta dùng chất trợ keo tụ hay còn gọi là chất kết bông để tạo những bông cặn lớn

Các chất tạo bông cặn thường được sử dụng là các chất hữu cơ cao phân tử như polyacrylamid

Percol 182 cũng là một loại polyacrylamid mang điện tích dương (PAA dương) đang được sử dụng tại nhà máy

 Cơ chế của quá trình tạo bông cặn (kết bông)

Hình 2.3 Cơ chế của quá trình tạo bông cặn (kết bông)

Hai quá trình hóa học keo tụ và kết bông này giúp kết tụ các chất rắn lơ lửng và các hạt keo để tạo nên những hạt có kích thước lớn hơn, giúp tăng cường khả năng làm sạch nước thải

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung nghiên cứu

- Khảo sát lượng dùng phèn nhôm kết hợp polymer trong xử lý nước thải tại nhà

máy giấy Tân Mai

- Khảo sát mức pha loãng nồng độ polymer tinh thể kết hợp phèn nhôm trong

quá trình keo tụ dịch thải tại nhà máy giấy Tân Mai

- Khảo sát lượng dùng polymer kết hợp phèn nhôm trong xử lý nước thải tại nhà

máy giấy Tân Mai

Lập biểu đồ so sánh, để biết được khả năng keo tụ và mức độ giảm của các chỉ

tiêu ở giai đoạn này

3.2 Phương pháp nghiên cứu

- Khảo sát quy trình xử lý màu của nước thải sản xuất bột CTMP từ gỗ keo lai

- Lấy mẫu trực tiếp tại nhà máy từ lúc thải ra đến mỗi giai đoạn xử lý như:

Tại vis thẩm thấu

Sau phương pháp xử lý hóa học ( dùng ozone và phèn sắt)

Sau phương pháp xử lý sinh học ( dùng vi sinh vật)

Sau phương pháp hóa lý ( dùng phèn nhôm và polymer)

Sau công đoạn lắng lọc

- Thực hiện thí nghiệm xác định các chỉ số ô nhiễm của nước thải

* Nghiên cứu được tiến hành bằng cách làm thí nghiệm:

- Thí nghiệm xác định các điều kiện keo tụ tối ưu và khả năng giảm độ màu đáng

kể của dịch thải trong công nghiệp sản xuất bột giấy

- Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu pH, TSS, độ màu, COD của mẫu tự tạo hoặc lấy

tại nhà máy

3.3 Bố trí thí nghiệm

3.3.1 Địa điểm