Nghiên cứu công nghệ xử lý bùn thải giấy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM.
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG




BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP:

Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý bùn thải giấy
theo hướng tái sản xuất phân compost
tại tỉnh Bình Dương

GVHD: Phạm Thị Thanh Hòa
SVTH:
1.Trần Thanh Mai
2.Lê Hữu Hiền
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH GIẤY
VÀ BÙN THẢI GIẤY TẠI TỈNH BÌNH DƢƠNG
CHƢƠNG II: XỬ LÝ BÙN THẢI GIẤY BẰNG
PHƢƠNG PHÁP LÀM PHÂN COMPOST
CHƢƠNG III: XÂY DỤNG MÔ HÌNH Ủ PHÂN
COMPOST
CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VỀ NGÀNH GIẤY VÀ BÙN THẢI GIẤY
TẠI TỈNH BÌNH DƢƠNG

2.1.Tình hình sản xuất giấy tại tỉnh Bình Dƣơng
- Tính đến 6/2013 tỉnh Bình Dƣơng hiện có trên 143 nhà máy
sản xuất giấy.

- Theo báo cáo của Sở khoa học và công nghệ mỗi ngày có
khoảng 250 -300 tấn bùn thải giấy đƣợc xử lý bằng phƣơng
pháp chôn lấp.
- Chính vì thế việc tái sử dụng bùn thải giấy giúp hạn chế ảnh
hƣởng của môi trƣờng do ngành giấy gây ra.

2.2. Bùn thải giấy.
- Là chất thải đƣợc phát sinh trong quá trình xử lý nƣớc thải
của nhà máy.
- Bùn thải giấy của mô hình nghiên cứu đƣợc lấy từ Công ty
TNHH New Toyo Puplly tại tỉnh Bình Dƣơng.





2.2.2. Thành phần của bùn thải giấy.
- Cellulose
- Hemicellulose
- Lignin
- Chất trích ly
- Tro
- Chất điều hòa (polymer)
CHƢƠNG III: XỬ LÝ BÙN THẢI GIẤY THEO HƢỚNG
LÀM PHÂN COMPOST

3.1. Loại bỏ kim loại nặng từ bùn thải.
- Năm 1975 các nhà khoa học đã sử dụng axit H
2
SO

4
để loại
bỏ kim loại nặng trong bùn thải.Tuy nhiên phải dùng axit
nóng.

- Nếu sử dụng HCl thì tỉ lệ loại bỏ kim loại là 50% và nếu có
mặt H
2
O
2
thì tỉ lệ loại bỏ kim loại là 80%.

- Nếu sử dụng H
3
PO
4
có mặt của H
2
O
2
thì tỉ lệ loại bỏ kim
loại lên tới 92%


(Theo Enviroment Science & Technology, No 8/2000)
Quy trình thí nghiệm loại bỏ kim loại nặng bằng H
3
PO
4
:

- Lấy bánh bùn thải (chứa 70-78% nƣớc) khuấy với dung dịch
H
3
PO
4.
-

Thêm H
2
O
2
vào khuấy đều để 1 giờ. Sau đó lọc và rửa lọc
nhiều lần.

-

Các kim loại nặng sẽ tan và giữ lại trong nƣớc sau khi lọc.
- Tỉ lệ tối ƣu là H
3
PO
4
40% và H
2
O
2
2%.
- Tỉ lệ các kim loại nặng đƣợc loại bỏ nhƣ sau:

Kim
loại nặng As Cd Cr Fe Hg Pb

Phần
trăm đƣợc loại
bỏ(%)

91 96 92 50 84 100
(Theo Enviroment Science & Technology, No 8/2000)
Bảng 3.1.Tỉ lệ % các kim loại được loại bỏ bằng H
3
PO
4
3.2. Loại bỏ polymer từ bùn thải giấy.
- Bùn thải giấy tại Công ty TNHH New Toyo Puplly có hàm
lƣợng polymer cao. Polymer sử dụng trong quá trình xử lý
nƣớc thải là polymer cation thành phần chính polyacryamit.
- Để xác định lƣợng axit tối ƣu nhóm đã tiến hành thí nghiệm
trên 2 loại axit: H
2
SO
4
và H
3
PO
4
quy trình thí nghiệm nhƣ sau:


Hình mẫu bùn thải giấy được lấy tại Công ty TNHH New Toyo Pulpply.
Thí nghiệm : Loại bỏ polymer bằng axit H
3
PO

4
.
Cân 12g bùn thải cho vào 8 cốc thủy tinh
100ml đã đƣợc đánh số.
Lọc qua giấy lọc và rửa lọc ít nhất 3 lần.
Cho 50ml dd H
3
PO
4
ở các nồng độ 3% -
50% vào mỗi cốc đã chứa bùn
Dùng đũa thủy tinh khuấy và để yên
trong 30 phút
Ép và trải ra đĩa petri và tiến hành đánh
giá các chỉ tiêu cảm quan
Mẫu
1
Mẫu
2
Mẫu
3
Mẫu
4
Mẫu
5
Mẫu
6
Mẫu
7
Mẫu

8
Lƣợng bùn thải (gam) 12 12 12 12

12

12

12 12
Lƣợng axit H
3
PO
4
(ml)

50 50 50 50

50

50

50 50
Nồng độ axit (%) 3 5 10 15

25

30

40 50
Thời gian khuấy (phút)

30 30 30 30

30

30

30 30
Tiến hành lọc qua giấy lọc
Rửa lọc bằng nƣớc cất ít nhất 3 lần
Đánh giá xác định lƣợng axit tối ƣu cần sử dụng
-Các chỉ tiêu cảm quan đánh giá chất lƣợng bùn thải:
+ Thời gian bùn tan ra
+ Độ tơi xốp của bùn thải
+Độ nhớt của bùn
+ Màu sắc của bùn thải
Thí nghiệm 1: Khoanh vùng khoảng axit tối ƣu.
Hình ảnh tại phòng thí nghiệm
Kết quả:
- Theo đáng giá cảm quan thì khoảng axit tối ƣu là từ 15% -
25%. Từ đó nhóm tiến hành khoanh vùng khoảng axit để tiến
hành xác định khoảng axit tối ƣu nhất.
Mẫu
1
Mẫu
2
Mẫu
3
Mẫu
4
Mẫu

5
Mẫu
6
Mẫu
7
Mẫu
8
Lƣợng bùn thải (gam) 12 12 12 12

12

12

12 12
Lƣợng axit H
3
PO
4
(ml)

50 50 50 50

50

50

50 50
Nồng độ axit (%) 16 17 18 19

20

21

22 23
Thời gian khuấy (phút)

30 30 30 30

30

30

30 30
Tiến hành lọc qua giấy lọc
Rửa lọc bằng nƣớc cất ít nhất 3 lần
Đánh giá xác định lƣợng axit tối ƣu cần sử dụng
- Theo đánh giá cảm quan về các chỉ tiêu của nhóm, nhóm chọn nồng độ
axit H
3
PO
4
20% là phù hợp để loại bỏ polymer.
H
3
PO
4
20% H
3
PO
4

19%
-Theo đánh giá cảm quan về các chỉ tiêu của nhóm, nhóm chọn nồng độ
axit H
3
PO
4
20% là phù hợp để loại bỏ polymer.
- Bùn thải sau khi loại bỏ polymer có thể tiến hành ủ phân compost.
Thí nghiệm : Loại bỏ polymer bằng axit H
2
SO
4
.
Cân 12g bùn thải cho vào 8 cốc thủy tinh
100ml đã đƣợc đánh số.
Lọc qua giấy lọc và rửa lọc ít nhất 3 lần.
Cho 50ml dd H
2
SO
4
ở các nồng độ 3% -
50% vào mỗi cốc đã chứa bùn
Dùng đũa thủy tinh khuấy và để yên
trong 30 phút
Ép và trải ra đĩa petri và tiến hành đánh
giá các chỉ tiêu cảm quan
Mẫu
1
Mẫu
2

Mẫu
3
Mẫu
4
Mẫu
5
Mẫu
6
Mẫu
7
Mẫu
8
Lƣợng bùn thải (gam) 12 12 12 12

12

12

12 12
Lƣợng axit H
2
SO
4
(ml)

50 50 50 50

50

50

50 50
Nồng độ axit (%) 3 5 10 15

25

30

40 50
Thời gian khuấy (phút)

30 30 30 30

30

30

30 30
Tiến hành lọc qua giấy lọc
Rửa lọc bằng nƣớc cất ít nhất 3 lần
Đánh giá xác định lƣợng axit tối ƣu cần sử dụng
Kết quả: Theo đánh giá cảm quan thì lƣợng axit tối ƣu nằm trong khoảng
3%- 10%.
Thí nghiệm 3: Khoanh vùng axit tối ƣu nhất.
Mẫu
1
Mẫu
2
Mẫu
3

Mẫu
4
Mẫu
5
Mẫu
6
Mẫu
7
Mẫu
8
Lƣợng bùn thải (gam) 12 12 12 12

12

12

12 12
Lƣợng axit H
2
SO
4
(ml)

50 50 50 50

50

50

50 50

Nồng độ axit (%) 2 3 4 5 6 7 8 9
Thời gian khuấy (phút)

30 30 30 30

30

30

30 30
Tiến hành lọc qua giấy lọc
Rửa lọc bằng nƣớc cất ít nhất 3 lần
Đánh giá xác định lƣợng axit tối ƣu cần sử dụng
Thí nghiệm 4: Lựa chọn khoảng axit tối ƣu nhất.
Kết quả: Theo đánh giá cảm quan thì lƣợng axit tối ƣu là 5 %. Độ nhớt
của bùn giảm đáng kể.
Hình: Mẫu bùn sau khi loại bỏ polymer
bằng H
2
SO
4
5%
Hình: Mẫu bùn sau khi lọc và rửa lọc
Hình: Lọc và rửa lọc Hình: Mẫu bùn trƣớc khi lọc
Nhận xét chung:
- Sau khi sử dụng H
3
PO
4
và H

2
SO
4
thì polymer giảm rõ rệt.
- Dùng H
2
SO
4
thì nồng độ 5% và H
3
PO
4
thì 20%
- Sử dụng H
2
SO
4
tính kinh tế cao hơn.

H
2
SO
4
5%
H
3
PO
4
20%
CHƢƠNG IV:

XÂY DỰNG MÔ HÌNH Ủ PHÂN COMPOST

4.1. Vật liệu đầu vào để ủ mô hình.
- Bùn thải: đƣợc lấy tại công ty TNHH New Toyo Puplly độ
ẩm ban đầu là 78%.
- Cỏ: cỏ dại đƣợc lấy từ huyện Bình Chánh.
- Chất thải rau, củ, quả: chất thải đƣợc lấy từ Chợ đầu mối
huyện Hóc Môn.
- Chế phẩm vi sinh: mua từ Trung tâm Công nghệ Sinh học
Hóc Môn Tp.HCM.

4.2. Tiền xử lý nguyên liệu đầu vào.
4.2.1. Loại bỏ kim loại năng trong mẫu bùn thải.

STT
Chỉ tiêu phân tích
Đơn vị Mẫu bùn
1 Ca mg/kg khối lƣợng khô 54,07
2 Cr
+6
mg/kg khối lƣợng khô 0,01
3 Cu mg/kg khối lƣợng khô 30
4 Fe mg/kg khối lƣợng khô 1,91
5 Pb mg/kg khối lƣợng khô 3,47
6 Zn mg/kg khối lƣợng khô 0,09
7 As mg/kg khối lƣợng khô 0,04
8 Hg mg/kg khối lƣợng khô 0,05
( Nguồn: Viện Tài nguyên và Môi trƣờng Tp.HCM)
Bảng kết quả phân tích hàm lượng kim loại trong bùn thải giấy Công ty
New toyo Pulppy

Chất ô nhiễm

Hàm lƣợng tối đa
(mg/kg khối lượng khô)
Giới hạn hàm lƣợng chất ô nhiễm

(mg/kg khối lượng khô)
Arsen
75 41
Cadimi
85 39
Crom
3.000 1.200
Đồng
4.300 1.500
Chì
840 300
Thủy
ngân 57 17
Niken
420 420
Selen
100 36
Kẽm
7.500 2.800
Áp
dụng cho Tất cả các loại bùn
Bùn khối lƣợng lớn và bùn đóng bao
Bảng 4.2. Bảng giới hạn hàm lượng chất ô nhiễm trong bùn tận dụng
làm phân bón, cải tạo đất theo US EPA.

(Nguồn : Chongrak, 1996, Tchobanoglous và cộng sự, 1993)
4.2.2. Loại bỏ polymer từ bùn thải.
Để loại bỏ polymer từ bùn thải nhóm sử dụng H
2
SO
4
5%
Cân 5 kg bùn thải cho vào xô dung tích 20 lít
Cho 7 lít H
2
SO
4
5% vào xô đã chứa bùn
Khuấy trộn trong 30 phút
Lọc và rửa lọc nhiều lần
Ép và tiến hành phối trộn
Hình: Mẫu bùn trƣớc khi lọc
Hình: Mẫu bùn trƣớc khi phối trộn
- Bùn sau khi lọc có độ ẩm cao. Để thuận tiện cho quá trình
phối trộn nhóm đã tiến hành phơi.
- Mẫu bùn sau khi phơi đƣợc tiến hành phân tích độ ẩm để tiến
hành ủ mô hình.
4.3.Xây dựng mô hình ủ phân compost.
4.3.1.Chuẩn bị mô hình ủ.
Mô hình ủ là những thùng xốp đƣợc bỏ đi, chúng đƣợc
thông khí nhờ các lổ đƣợc khoét sẵn, bên trong có gắn máy
thổi khí.

Hình: Kích thƣớc và vật liệu để ủ mô hình
4.3.2. Phối trộn nguyên liệu để tiến hành ủ phân compost.

- Để giúp quá trình phân hủy diễn ra nhanh và hiệu quả thì rau, củ,
quả và cỏ đƣợc băm nhuyễn trƣớc khi tiến hành phối trộn.
Chất thải rau, củ, quả trƣớc khi
phối trộn
Cỏ trƣớc khi phối trộn
- Trƣớc khi phối trộn thì tiến hành phân tích chỉ tiêu đầu vào: Độ
ẩm, phần trăm Nitơ tổng, Cacbon tổng và tính toán tỷ lệ phối trộn.
Mô hình 1: Phối trộn giữa bùn thải giấy và rau, củ, quả.
Trải đều một lớp bùn thải lên sàn
Phủ lên một lớp rau, củ, quả đã đƣợc
cắt xén nhỏ.
Phun chế phẩm vi sinh
Đảo trộn đều và cho vào mô hình ủ
Tếp tục trải bùn thải và rau,củ quả,