Khóa luận nghiên cứu công nghệ xử lý bùn thải giấy theo hướng tái sản xuất

Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
CHƯƠNG I. MỞ ĐẦU
 Tính cấp thiết của đề tài.
Qua nhiều năm liên tục thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa, công nghiệp
tỉnh Bình Dương đạt được nhiều thành tích đáng kể, tình hình kinh tế - xã hội của
tỉnh trong năm 2013 tiếp tục có những chuyển biến tích cực, đạt mức tăng trưởng
khá. Hoạt động sản xuất công nghiệp tiếp tục phát triển và tăng trưởng một cách ổn
định.
Theo báo cáo tình hình kinh tế - xã hội, Quốc phòng - an ninh quý I năm 2013
giá trị sản xuất quý I năm 2013 của tỉnh Bình Dương ước đạt 29.906 tỷ đồng, tăng
9,1%. Doanh thu của các doanh nghiệp tăng trong đó, doanh thu doanh nghiệp Nhà
nước tăng 8,4%, doanh thu xuất khẩu giảm 9,9%; doanh thu ngoài quốc doanh tăng
18,2%, doanh thu xuất khẩu tăng 13,8%; doanh nghiệp đầu tư nước ngoài doanh thu
tăng 4,5%, doanh thu xuất khẩu tăng 12%. Tổng mức bán lẻ hàng hóa và doanh thu
dịch vụ ước đạt 19.325 tỷ đồng, tăng 18,3. Bên cạnh những lợi ích kinh tế - xã hội,
sự tăng trưởng vượt bậc về công nghiệp kéo theo ô nhiễm môi trường ngày càng
nghiêm trọng, đặc biệt là đối với ngành công nghiệp sản xuất giấy. Tính đến hết
tháng 6/2005, Bình Dương có khoảng hơn 97 nhà máy sản xuất giấy và các sản
phẩm giấy, tất cả các nhà máy này đều được xây dựng từ sau năm 1994. Đến nay,
đa số các nhà máy đều có hệ thống xử lý nước thải, tuy nhiên do đặc thù nước thải
của ngành sản xuất này có lưu lượng và tải lượng các chất gây ô nhiễm cao, công
nghệ xử lý nước thải đa dạng nhưng do công tác phòng ngừa ô nhiễm chưa được
thực hiện tốt, ý thức vận hành của các doanh nghiệp còn kém, vận hành không đúng
quy trình, thiếu sự kiểm tra, bảo dưỡng định kỳ hệ thống… dẫn đến chi phí vận
hành cao, xử lý không hiệu quả và không đạt tiêu chuẩn môi trường Việt Nam theo
quy định. Các nhà máy sản xuất giấy đều tiềm tàng nhiều khả năng gây ô nhiễm
môi trường, là một trong các ngành làm suy giảm chất lượng môi trường nước mặt
của tỉnh. Đặc biệt bùn thải từ các nhà máy giấy là những chất khó phân hủy, tồn lưu
bền trong môi trường và gây tác hại nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng.
Tuy nhiên, bùn thải từ các nhà máy giấy có thành phần chứa khá nhiều chất hữu
cơ như: Cellulose, hemicellulose… có thể xem như là một nguồn nguyên liệu thích

hợp để sản xuất phân compost. Bên cạnh đó, bùn thải giấy lại rẻ tiền, khối lượng
hàng năm rất lớn góp phần làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường do đốt bỏ hay thải
bỏ các nguồn nguyên liệu này. Do vậy, nhóm em chọn thực hiện đề tài: “Bước đầu
1
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
nghiên cứu đánh giá khả năng sản xuất phân compost từ nguyên liệu bùn thải nhà
máy giấy”.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu.
Loại bỏ kim loại nặng trong bùn thải giấy, nhằm mục đích đưa bùn thải giấy
ra khỏi ngưỡng của chất thải nguy hại và thỏa mãn các tiêu chuẩn của US EPA về
hàm lượng chất ô nhiễm trong bùn thải giấy. Từ đó, xây dựng mô hình ủ phân
compost từ bùn thải giấy phối trộn với các chất thải hữu cơ khác như: Chất thải rau
củ quả và cỏ. Sau đó phân compost được sử dụng để cải tạo đất trồng góp phần bảo
vệ môi trường và giảm thiểu việc sử dụng phân hóa học trong nông nghiệp.
1.3. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu.
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu.
Bùn thải giấy được nhóm nghiên cứu là bùn thứ cấp được phát sinh từ quá
trình xử lý nước thải của Công ty TNHH New Toyo Pulppy (Việt Nam) tại tỉnh
Bình Dương.
Chất thải rau, củ, quả được lấy từ Chợ đầu Mối Nông sản Hóc Môn, Thành
Phố Hồ Chí Minh. Chất thải rau, củ, quả không có lẫn các chất thải rắn khác như:
Gỗ, túi nilon, giấy, nhựa,
Cỏ được lấy từ huyện Bình Chánh, Thành Phố Hồ Chí Minh. Cỏ được sử dụng
là cỏ dại đã loại bỏ các tạp chất.
1.3.2. Phạm vi nguyên cứu.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài là bùn thải tại các nhà máy sản xuất giấy công
nghiệp đang hoạt động trên địa bàn tỉnh Bình Dương. Cụ thể là Công ty TNHH New
Toyo Pulppy (Việt Nam).
Mô hình được nghiên cứu trong điều kiện khí hậu tại Quận Tân Phú, Tp. Hồ Chí
Minh.

- Nhiệt độ trung bình 30
o
C.
- Ánh sáng tự nhiên.
- Độ ẩm trung bình 60%.
2
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
3
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
1.4. Phương pháp nghiên cứu.
Dựa vào những tài liệu sẵn có về quá trình phân hủy (lên men) hiếu khí chất
thải có nguồn gốc hữu cơ, để xây dựng mô hình ủ compost từ bùn thải giấy thứ cấp
và phối trộn với cỏ hoặc chất thải rau, củ, quả.
Thu thập các số liệu từ quá trình ủ compost, các thông số trong quá trình theo
dõi nhiệt độ, độ sụt giảm thể tích, pH, độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng Cacbon, Nitơ
từ các bài báo và luận văn đã được làm. Trong quá trình nghiên cứu nhóm đã sử
dụng một số phương pháp như sau:
- Phương pháp thực nghiệm: Làm thực nghiệm mô hình ủ phân compost với
các yếu tố đầu vào đã được xác định.
- Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm: Phân tích hàm lượng chất hữu
cơ, Nitơ tổng đầu vào và đầu ra; theo dõi biến thiên nhiệt độ, độ ẩm, độ sụt lún.
- Phương pháp phân tích và đánh giá: Phân tích, nhận xét và đánh giá số liệu
và kết quả sau quá trình ủ.
4
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
CHƯƠNG II:
TỔNG QUAN VỀ NGÀNH GIẤY VÀ BÙN THẢI GIẤY
2.1. Tổng quan về ngành công nghiệp giấy.
2.1.1. Tình hình phát triển nghành giấy tại Việt Nam.
Giấy là một sản phẩm của nền văn minh nhân loại với lịch sử lâu đời hàng

nghìn
năm. Thành phần chính của giấy là cellulose, một loại polymer mạch
thẳng
và
dài có trong gỗ, bông và các loại cây khác.
Theo thống kê của Hiệp hội giấy Việt Nam, ngành giấy đạt tốc độ tăng trưởng
cao và liên tục trong những năm vừa qua. Từ năm 1990 đến 1999, tốc độ tăng
trưởng bình quân là 16%, 3 năm sau đó (2000 đến 2002) đạt 20%. Tốc độ tăng
trưởng của 5 năm tiếp theo là 28% trên năm.
Giai đoạn 2008-2012, ngành Giấy đối mặt với rất nhiều khó khăn bởi suy
thoái kinh tếthế giới, giấy tiêu thụ các loại giảm mạnh, thiếu vốn trầm trọng cho sản
xuất kinh doanh (SXKD) và các dự án đầu tư. Nhiều đơn vị phải điều chỉnh sản
lượng sản xuất (có thời điểm chỉ sản xuất ở mức 50% công suất, chấp nhận điều
chỉnh giá) để CNVCLĐ có việc làm, duy trì sản xuất. Hiện nay đóng góp của ngành
trong tổng giá trị sản xuất quốc gia vẫn rất nhỏ. Bên cạnh những lợi ích mà ngành
Sản xuất Giấy và Bột giấy mang lại, thì ngành Sản xuất Giấy và Bột giấy cũng là
một ngành phát sinh nhiều nước thải với nhiều thành phần ô nhiễm khác nhau do sử
dụng nhiều nước và hóa chất (hồ, phù, chất độn, và phụ gia) trong quá trình sản
xuất. Nước thải với lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiểm cao có thể gây ảnh
hưởng nghiêm trọng đến môi trường nếu như nước thải được xử lý phù hợp.
Một điểm yếu của ngành giấy Việt Nam là quy mô rất nhỏ, phần lớn các nhà
máy có công suất dưới 5.000 tấn/năm. Chỉ có 3 doanh nghiệp có công suất từ
100.000 tấn năm là Công ty giấy Bãi Bằng, Công ty cổ phần Giấy Tân Mai và Công
ty TNHH giấy Chánh Dương. Năng lực sản xuất giấy và bột giấy tập trung chủ yếu
ở Nam bộ và trung tâm Bắc Bộ (chiếm hơn 65% thị phần theo công suất).
2.1.2. Hiện trạng sản xuất giấy tại tỉnh Bình Dương.
Tính đến tháng 6/2013, tỉnh Bình Dương có khoảng 143 nhà máy sản xuất
giấy và các sản phẩm giấy. Các doanh nghiệp sản xuất trên địa bàn tỉnh Bình
5
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất

Dương phân bố rãi rác ở hầu hết các huyện nhưng tập trung chủ yếu ở xã Tân Định,
huyện Bến Cát, các doanh nghiệp sản xuất giấy vàng mã tập trung ở huyện Phú
Giáo và Dầu Tiếng, riêng hai huyện Thuận An, Dĩ An có khoảng 5 nhà máy hình
thành trước năm 1995, nằm xen kẽ trong các khu dân cư. Trong số 24 nhà máy khảo
sát có 5 doanh nghiệp nằm trong KCN, ngoại trừ các nhà máy ở Thuận An và Dĩ
An, các doanh nghiệp khác đều ra đời sau năm 1999, phát triển ồ ạt nhất là từ 2003
đến nay.
Có 3 loại sản phẩm chính:
: Bao gồm giấy bìa carton thường (bìa carton đen hay còn gọi
là giấy ruột) được sản xuất hoàn toàn từ giấy bìa carton đã sử dụng và giấy bìa
carton 2 da (1 mặt da hay 2 mặt da) được làm bằng giấy bìa carton đã qua sử dụng
thông thường và giấy bìa carton có chất lượng hay bột giấy chưa qua tẩy trắng (cho
phần da) hoặc giấy Duplex làm từ nguyên liệu giấy phế liệu trắng không in hoặc đã
in. Định lượng của giấy bìa carton từ 125-220g/m
2
.
Các nhà máy sản xuất bìa carton thường không sản xuất một loại giấy có định
lượng xác định mà sản xuất theo yêu cầu của thị trường. Trong dây chuyền, một
ngày có thể có đến 3-4 loại giấy có định lượng khác nhau. Điều này dẫn đến các
thông số vận hành của quá trình xeo thay đổi liên tục, đây cũng là nguyên nhân gây
ảnh hưởng nhiều đến lượng nước thải và bột giấy thất thoát ra môi trường bên ngoài.
: Sản phẩm giấy vệ sinh của các
nhà máy trên địa bàn chủ yếu là giấy trắng, đôi lúc do yêu cầu của thị trường thì có
sản phẩm giấy vệ sinh màu, định lượng giấy vệ sinh ổn định hơn giấy bìa carton, dao
dộng trong khoảng 25-30g/m
2
. Tất cả các sản phẩm trên được sản xuất từ nguyên
liệu giấy phế liệu là giấy viết hay giấy văn phòng, giấy rìa trắng, đồng thời được bổ
sung thêm một lượng bột giấy trắng nhất định. Tỷ lệ bổ sung thường vào khoảng
10% tùy thuộc chất lượng giấy nguyên liệu và giấy thành phẩm

: Trước năm 2002, Bình Dương chỉ có 03 nhà máy sản
xuất giấy vàng mã từ nguyên liệu bã tre, bã mía; hiện nay số nhà máy loại này đã
tăng lên 7 nhà máy với công suất sản xuất từ 4-15 tấn/ngày do thị trường xuất khẩu
sang Đài Loan đã mở rộng. Ngoài ra trên địa bàn có một doanh nghiệp sản xuất bột
giấy với công suất 4 tấn/ngày từ bột tre, rác tre (DNTN Đồng Xuân). Hầu hết các
doanh nghiệp này đều nằm bên cạnh các con sông lớn (sông Bé, Sài Gòn), công
nghệ sản xuất cũ kỹ, lạc hậu vì sản phẩm giấy không đòi hỏi chất lượng cao và hầu
như không có các biện pháp quản lý môi trường trong doanh nghiệp.
6
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
2.1.3. Quy trình công nghệ sản xuất giấy.
 !"
Sản xuất giấy sử dụng 3 nguồn nguyên liệu chính: Nguyên liệu gỗ, các loại
thực vật phi gỗ, giấy tái sinh, trong đó trên quy mô toàn toàn thế giới gỗ là nguyên
liệu phổ biến nhất được sử dụng để làm giấy. Hiện nay nguồn sợi giấy tái sinh là
nguồn nguyên liệu quan trọng nhất cho ngành giấy ở các nước đang phát triển,
chiếm khoảng 40% lượng cung cấp. Ở Bình Dương, đa số các nhà máy giấy cũng sử
dụng nguồn nguyên liệu này, tập trung ở các nhà máy sản xuất bao bì carton, riêng
các nhà máy sản xuất giấy cần chất lượng cao hơn như giấy vệ sinh cao cấp, giấy
viết, giấy photo thì sử dụng phối trộn giữa giấy tái sinh và bột giấy thành phẩm.
Một số nhà máy tập trung ở khu vực phía Bắc của tỉnh, nằm cạnh sông Bé với mặt
hàng giấy vàng mã xuất khẩu sang Đài Loan thì sử dụng nguyên liệu là bã tre, lồ ồ,
mía. Các nguồn nguyên liệu này được cung cấp chủ yếu thông qua con đường nhập
khẩu (giấy phế liệu có chất lượng cao, bột giấy), một lượng nhỏ hơn được cung cấp
bởi nguồn trong nước (bột giấy lồ ồ, tre nứa của Công ty giấy Tân Mai, Bãi Bằng và
do tự các công ty sản xuất; giấy tái sinh có chất lượng không cao).
Các loại nguyên liệu mọc nhanh và phụ phẩm nông nghiệp như: Đay, rơm rạ,
bã mía, phế liệu của một số ngành gỗ, mây tre. Loại nguyên liệu này được sử dụng
rộng rãi ở các xí nghiệp nhỏ để sản xuất các loại giấy bìa và cacton có chất lượng
không cao làm bao bì. Hiện nay các nguyên liệu loại này ngày càng ít được sử dụng

do đã có những loại nguyên liệu ưu thế hơn thay thế. Tre nứa là loại nguyên liệu rất
phổ biến của các doanh nghiệp có quy mô dưới 10.000 tấn/năm, do những ưu thế
như giá rẻ, tương đối dễ xử lý bằng công nghệ không cao, chất lượng sản phẩm phù
hợp cho các loại bao bì, hòm hộp, giấy in, viết, giấy vàng mã Các loại gỗ bạch
đàn, keo, mỡ, bồ đề, thông là nguyên liệu phổ biến của một số doanh nghiệp lớn
thuộc nhóm 1 có công nghệ tương đối hiện đại như : Công ty Giấy Bãi Bằng, Công
ty Giấy Tân Mai, Công ty Giấy Việt Trì. Các đơn vị này có dây chuyền công nghệ
tương đối hiện đại sản xuất bột tẩy trắng làm các loại giấy in, viết, giấy in báo
Giấy loại là nguyên liệu đang ngày càng chiếm tỷ trọng ưu thế trong thành
phần nguyên liệu của các doanh nghiệp. Ở Việt Nam hiện nay các doanh nghiệp sản
xuất bao bì sử dụng chủ yếu là giấy loại từ hai nguồn: Thu mua trong nước và nhập
khẩu. Đây là nguyên liệu có giá rẻ, dễ sử dụng, thích hợp cho mọi doanh nghiệp. Sử
dụng giấy loại với giá thành sản xuất hạ và giảm được đầu tư phần nấu bột. Điều rất
7
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
quan trọng là sử dụng giấy loại để sản xuất giấy có ý nghĩa trong việc phòng ngừa
và giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong sản xuất. Bột giấy nguyên sinh là bột giấy
thương phẩm, chủ yếu được nhập khẩu và cũng là nguồn nguyên liệu không thể
thiếu được trong sản xuất giấy ở Việt Nam hiện nay với hai lý do: Nguồn bột sản
xuất trong nước cung không đủ cầu và một số sản phẩm giấy yêu cầu chất lượng
cần phải sử dụng từ 10 - 100% bột nguyên sinh. Ở Việt Nam hiện nay chỉ có hai
doanh nghiệp có khả năng sản xuất bột giấy nguyên sinh đạt chất lượng thương
phẩm tương đương nhập khẩu là Công ty Giấy Bãi Bằng và Công ty Giấy Tân Mai.
Ngoài nguyên liệu chính, các nhà máy sản xuất giấy còn sử dụng thêm một
số phụ gia như các chất làm tăng độ cứng giấy và tăng độ bám, chất làm tăng độ
sáng, chất làm tăng độ dai, mịn cho sản phẩm… như vải, nhựa thông, phèn nhôm,
chất độn, CaCO
3
, tinh bột… Các chất tẩy trắng được sử dụng chủ yếu là H
2

O
2
, Cl
2
,
ozone cho các nhà máy sản xuất giấy vệ sinh, khăn giấy chất lượng cao, giấy viết.
#$!"
Nguyên liệu thô được dùng trong sản xuất giấy và bột giấy ở Việt Nam gồm
hai nguồn căn bản là từ rừng (tre và gỗ mềm) và giấy tái chế. Bột giấy được dùng
để sản xuất những loại sản phẩm khác nhau như giấy viết, giấy bao bì, bìa các-
tông, v.v là khác nhau. Tuy nhiên có thể pha trộn bột giấy được tạo ra từ những
nguyên liệu thô khác nhau để có được những đặc tính mong muốn cho thành phẩm.
#%& 
$'
Nguyên liệu thô được sử dụng là tre, các loại gỗ mềm khác, giấy phế liệu
hoặc
tái chế, v.v…Trường hợp là gỗ thì sau khi đã cân trọng lượng, gỗ xếp
đống
trong sân chứa và sau đó được mang đi cắt thành
mảnh.
Với loại tre mỏng thì dùng máy cắt mảnh 3 lưỡi, dày thì 6 lưỡi. Kích cỡ của
mảnh được tạo ra là từ 15-35 mm. Các mảnh quá to và quá nhỏ sẽ được loại ra.
Mảnh có kích cỡ thích hợp sẽ được chuyển đến khu vực sản xuất bột giấy để nấu.
Khi sử dụng các nguyên liệu thô như giấy thải, thì giấy thải sẽ được sàng
lọc
để
tách các loại tạp chất như vải sợi, nhựa, giấy sáp hoặc giấy có cán phủ.
Các
tạp
chất này sẽ được thải ra như chất thải rắn và phần nguyên liệu còn lại sẽ

được
chuyển đến công đoạn sản xuất bột
giấy.
(!"
'
 
Gỗ thường gồm 50% xơ, 20-30% đường không chứa xơ, và 20-30%
lignin.
8
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
Lignin là một hợp chất hóa học liên kết các xơ với nhau. Các xơ được tách
ra
khỏi lignin bằng cách nấu với hóa chất ở nhiệt độ và áp suất cao trong nồi
nấu.
Quá trình nấu được thực hiện theo mẻ với kiềm (NaOH) và hơi
nước.
Lượng
NaOH được sử dụng khoảng 10-14% của nguyên liệu thô. Sau nấu, các chất nằm
trong nồi nấu được xả ra nhờ áp suất đi vào tháp
phóng.
Bột thường được chuyển
qua các sàng để tách mấu trước khi
rửa.
 )*
Trong quá trình rửa, bột từ tháp phóng và sàng mấu được rửa bằng
nước.
Dịch đen loãng từ bột được loại bỏ trong quá trình rửa và được chuyển đến
quá
trình thu hồi hóa chất. Bột được tiếp tục rửa trong các bể rửa. Quá trình rửa
này

kéo dài khoảng 5-6
giờ.
 (
Bột sau khi rửa thường có chứa tạp chất là cát và một số mảnh
chưa
được nấu. Tạp chất này được loại bỏ bằng cách sàng và làm sạch li tâm.
Phần
tạp chất tách loại từ quá trình sàng bột khi sản xuất giấy viết và giấy in sẽ
được
tái chế làm giấy bao bì (không tẩy trắng). Phần tạp chất loại ra từ thiết bị
làm
sạch ly tâm thường bị thải bỏ. Sau sàng, bột giấy thường có nồng độ 1% sẽ
được
làm đặc tới khoảng 4% để chuyển sang bước tiếp theo là tẩy trắng.
 +%,
Công đoạn tẩy trắng được thực hiện nhằm đạt được độ sáng và
độ
trắng
cho bột giấy. Công đoạn này được thực hiện bằng cách sử dụng các
hóa
chất.
Loại và lượng hóa chất sử dụng phụ thuộc vào loại sản phẩm.
Để khử được lignin người ta dùng chlorine, hypochlorite, chlorine dioxide,
oxygen hoặc ozone và đặc biệt là peroxide. Một cách truyền thống, có thể nói rằng
quy trình tẩy trắng bao gồm 03 giai đoạn chính:
- Giai đoạn clo hóa, oxy hóa trong môi trường axit để phân hủy phần lớn lignin còn
sót lại trong bột.
- Giai đoạn thủy phân kiềm sản phẩm lignin hòa tan trong kiềm nóng được tách ra
khỏi bột.
- Giai đoạn tẩy oxy hóa để thay đổi cấu trúc các nhóm mang màu còn sót lại.

Sau tẩy trắng, bột sẽ được rửa bằng nước sạch và nước trắng (thu hồi từ
máy
xeo).
#%&-
'
Bột giấy đã tẩy trắng sẽ được trộn với các loại bột khác từ giấy phế liệu hoặc
bột
nhập khẩu. Sự pha trộn phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu và loại giấy cần
9
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
sản
xuất. Hỗn hợp bột được trộn với chất phụ gia và chất độn trong bồn trộn.
Thông
thường, các hóa chất dùng để trộn là nhựa thông, phèn, bột đá, thuốc
nhuộm
(tùy chọn), chất tăng trắng quang học và chất kết dính, …, gồm các bước
sau:
- Trộn bột giấy và chất phụ gia để tạo ra dịch bột đồng nhất và liên
tục.
- Nghiền đĩa để tạo ra được chất lượng mong muốn cho loại giấy cần
sản xuất.
- Hồ (để cải thiện cảm giác và khả năng in cho giấy) và tạo màu
(thêm
pigments,
chất màu và chất độn) để đạt được thông số chất lượng
như
mong
muốn.
./
'

Bột giấy đã trộn lại được làm sạch bằng phương pháp ly tâm để loại bỏ chất
phụ
gia thừa và tạp chất, được cấp vào máy xeo thông qua hộp đầu. Về tách
nước
và xeo giấy thì máy xeo có 3 bước phân
biệt:
- Bước tách nước trọng lực và chân không (phần
lưới).
- Bước tách nước cơ học (phần cuốn
ép).
- Bước sấy bằng nhiệt (các máy sấy hơi gián
tiếp).
Ở phần lưới của máy xeo, quá trình tách nước khỏi bột diễn ra do tác dụng
của
trọng lực và chân không. Nước từ mắt lưới được thu vào hố thu bằng máy
bơm
cánh quạt và liên tục được tuần hoàn để pha loãng bột tại máy rửa ly tâm. Ở
một
số máy xeo, lưới được rửa liên tục bằng cách phun nước sạch. Nước được
thu
gom và xơ được thu hồi từ đó nhờ biện pháp tuyển nổi khí (DAF). Nước trong
từ
quá trình tuyển nổi khí DAF, còn gọi là nước trắng, được tuần hoàn cho
nhiều
điểm tiêu thụ khác nhau. Các nhà máy không có DAF thì sẽ hoặc thải bỏ
nước
rửa lưới ra cống thải hoặc tuần hoàn một phần sử dụng cho quá trình rửa
bột.
Sau phần lưới là phần cắt biên để có được độ rộng như ý. Phần biên cắt đi
của

tấm bột giấy rơi xuống một hố dài dưới lưới và được tuần hoàn vào bể
trước
máy
xeo.
Ở cuối của phần lưới máy xeo, độ đồng đều của bột tăng đến
khoảng
20%.
Người ta tiếp tục tách nước bằng cuộn ép để tăng độ đồng đều lên
khoảng
50%.
Cuối cùng, giấy được làm khô bằng máy sấy hơi gián tiếp đạt
khoảng 94%
độ
cứng và được cuốn thành từng cuộn thành
phẩm.
10

 
!
"#
$%
&%'(
)* 
"#
+,
&%'(-
./
0/%!
12
03!

124
)53!
124
03!
12
06789:6;<&=>6
:0=?8@)
067898@)
.AB:=C;
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
(01234(0125655!"
#!
Nhà máy giấy và bột giấy sinh ra chất thải dưới dạng: Nước thải, khí thải và
chất thải rắn. Loại chất thải nổi bật nhất là nước thải, sau đó là khí thải và chất thải
rắn. Các nhà máy giấy và bột giấy sinh ra một lượng nước thải lớn nếu không được
11
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
xử lý thì có thể ảnh hưởng tới nguồn tiếp nhận. Các nguồn chất thải điển hình được
thể hiện trong bảng sau:
7!342!189
Bộ phận Các nguồn điển hình
Sản xuất bột giấy
- Hơi ngưng khi phóng bột.
- Dịch đen bị rò dỉ hoặc bị tràn.
- Nước làm mát ở các thiết bị nghiền đĩa.
- Rữa bột giấy chưa tẩy trắng.
- Phân tách loại có chứa nhiều sơ, sạn và cát.
- Phân lọc ra khi làm đặc bột giấy.
- Nước rửa sau tẩy trắng có chứa chlorolignin.
- Nước thải có chứa hypochlorite.

Chuẩn bị phối liệu bột - Rò rỉ và tràn các hóa chất / phụ gia.
- Rửa sàn.
Xeo giấy
- Phân 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 .
Khu vực phụ trợ
- Nước xả đáy.
- Nước ngưng tụ chưa được thu hồi.
- Nước thải hoàn nguyên từ tháp làm mềm.
- Nước làm mát máy nén khí.
Thu hồi hóa chất
- Nước ngưng tụ từ máy hóa hơi.
- Dịch loãng từ thiết bị rửa cặn.
- Dịch loãng từ thiết bị rửa bùn.
- Nước bẩn ngưng đọng.
- Nước ngưng tụ từ thiết bị làm mát và từ hơi nước.
(Nguồn: Tài liệu sản xuất sạch hơn nghành Sản xuất Giấy và Bột giấy, 2008)
Phần lớn nước thải phát sinh là nước dùng trong quy trình tiếp xúc với nguyên
liệu thô, với các sản phẩm, sản phẩm phụ và các chất dư thừa. Quy trình sản xuất bột
giấy bằng kiềm tiêu tốn khoảng 2 tấn gỗ cho mỗi tấn bột giấy sản xuất ra, nghĩa là
khoảng một nữa lượng nguyên liệu thô bị hòa trộn trong dung dịch nấu. Các quy
trình sản xuất bột giấy cho loại giấy viết và giấy in có sản lượng bột khoảng
45 – 50%. Tải lượng BOD
5
từ các quy trình này khoảng 300-600 kg đối với một tấn
bột giấy khô, tương tự như BOD

5
thì COD khoảng 1200-1600 kg đối với 1 tấn bột
giấy khô. Tại các nhà máy thì công đoạn tẩy trắng bột giấy là công đoạn gây nhiều ô
nhiễm nhất. Nước thải từ công đoạn này chiếm 50-75% tổng lượng nước thải và
chiếm 80- 95% tổng lượng dòng thải ô nhiễm.
12
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
Sản xuất giấy là một quá trình vật lý, các chất phụ gia trong quá trình xeo
giấy như các hợp chất hồ và phủ cũng là một trong những nguyên nhân gây ra ô
nhiễm. So với quá trình làm bột giấy thì nước thải từ công đoạn sản xuất giấy có
phần cao hơn về hàm lượng chất rắn lơ lửng nhưng hàm lượng BOD lại ít hơn.
Tổng lượng nước thải và giá trị tải lượng ô nhiễm cho một tấn giấy khô trước
khi xử lý của một số nhà máy giấy và bột giấy tại tỉnh Bình Dương được thể hiện ở
bảng sau:
7!33&!:;$<=
STT Doanh nghiệp Tải lượng ô nhiễm
(Kg/ngày)
COD BOD TSS
01 Công ty TNHH giấy lụa New toyo 598 232 73
02 Công ty TNHH TM-XD-CN Hòa Phương 10 4 6
03 Công ty TNHH giấy Vạn Phát 321 130 105
04 Công ty TNHH giấy An Bình 1100 547 160
05 DNTN giấy Hùng Hưng 28 13 17
06 Công ty TNHH giấy Phát Đạt 152 58 84
07 CÔNG TY tnhh Châu Thới 131 43 206
08 XNTD Thuận An 105 59 19
09 DNTN Phước Lộc Thọ 235 93 36
10 Nhà máy giấy Bình An 223 100 614
11 Công ty TNHH An Lộc 605 190 393
12 Cơ sở giấy Lộc Bình 455 269 533

(Nguồn: Tài liệu sản xuất sạch hơn nghành Sản xuất Giấy và Bột giấy, 2008)
Chất thải rắn bao gồm: Bùn, tro, chất thải gỗ, phần tách loại từ quá trình làm
sạch ly tâm, cát và sạn. Bùn chủ yếu là phần cặn của bể lắng, cặn từ tầng làm khô
của trạm xử lý nước thải. Bên cạnh đó, đôi khi còn có cặn của dầu thải từ thùng
chứa dầu đốt. Khi xử dụng than, xỉ và phần than chưa cháy từ lò hơi cũng là nguồn
thải rắn cần phải thải bỏ một cách an toàn. Lượng chất thải rắn của các công đoạn
hoạt động khác nhau phụ thuộc vào nhiều yếu tố như quy mô hoạt động, thành phần
nguyên liệu thô.
>#$"*?:@!#$+AAB/C+
Công ty TNHH giấy lụa NewToyo là công ty có hệ thống xử lý nước thải
tương đối hoàn chỉnh. Nhà máy sản xuất giấy lụa của công ty được xây dựng tại
KCN Việt Nam-Singapore với các sản phẩm chính là: Giấy cuộn và các sản phẩm
hoàn tất như giấy cuộn vệ sinh, khăn giấy lụa, khăn giấy hộp, khăn giấy lụa bỏ túi,
giấy ăn có chất lượng cao. Công ty hoạt động với công suất sản xuất 20.000 tấn sản
13
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
phẩm/năm, với lưu lượng nước thải trung bình 3300m
3
/ngày. Sau đây là quy trình
xử lý nước thải của Công ty NewToyo được mô tả theo sơ đồ.
Nước tuần hoàn lại trong quy trình sản xuất
(01233(012$"*?:@!#$/C+
+$"*?'
Trước khi nước thải đi vào bể gom thì nước thải phải đi qua song chắn rác,
song chắn rác có nhiệm vụ loại bỏ rác có kích thước lớn ra khỏi nước thải. Tiếp
theo nước thải được bơm từ bể gom qua bể keo tụ, tại bể keo tụ thì polymer cation
được bơm vào với mục đích là keo tụ các chất rắn và bột giấy còn lại ở dạng lơ lửng
trong nước thải. Sau đó nước thải qua bể DAF (bể tuyển nổi), tại đây chất rắn lơ
lửng sẽ được loại bỏ ra khỏi nước thải và được chuyển đền bể nén bùn. Sau đó bùn
được bơm đến máy ép bùn, trong quá trình vận chuyển bùn về máy ép bùn thì

polymer cation được bơm vào để tăng sự kết dính của bánh bùn sau khi ép, bánh
bùn sau đó được vận chuyển đi xử lý như chôn lấp hoặc sản xuất ethanol. Nước thải
tiếp tục được chảy đến tháp lọc sinh học, trong quá trình lọc sinh học thì cũng phát
sinh ra một lượng bùn. Bùn này được gọi là bùn thứ cấp, nó có thể sử dụng để sản
xuất phân compost. Nước thải trong tháp lọc sinh học sẽ được loại bỏ BOD, COD,
N, P, nhờ quần thể vi sinh vật trong tháp lọc. Sau đó nước thải sẽ được đưa tới bể
khử trùng để tiêu diệt các vi sinh vật trong nước thải và tiếp tục nước thải sẽ được
đưa ra nguồn tiếp nhận.
2.2. Bùn thải giấy.
2.2.1. Khái niệm về bùn thải giấy.
Bùn thải giấy là một phế phẩm của ngành công nghiệp sản xuất giấy. Nguồn
chính của bùn thải giấy là cặn của bể lắng và cặn từ tầng làm khô của trạm xử lý
nước thải. Bên cạnh đó, cũng có một lượng lớn bột giấy từ quá trình xeo giấy được
thải ra và trộn lẫn với bùn của bể lắng. Bùn thải giấy có thành phần glucan cao và
có cấu trúc phân tán nên bùn giấy là một nguyên liệu thích hợp cho quá trình
chuyển hóa sinh học thành các sản phẩm có giá trị mà không qua tiền xử lý. Tuy
14
Bể DAFBể keo tụBể gomSCRNước thải
Bể chứa nước tuần hoàn
Tháp lọc sinh học
Nước thải

Bể khử trùng
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
nhiên, hàm lượng tro trong bùn thải cao, có nguồn gốc từ các chất phụ gia vô cơ
trong quá trình sản xuất giấy, gây trở ngại cho các quá trình chuyển hóa sau này.
Bùn thải giấy được phát sinh từ các chất thải rắn lơ lửng trong nước thải của
quá trình sản xuất giấy. Các chất thải này được loại bỏ ra khỏi nguồn nước thông
qua hệ thống xử lý nước thải giấy tạo thành bùn thải giấy. Bùn thải giấy bao gồm 2
loại: Bùn thải sơ cấp và bùn thải thứ cấp.

Bùn thải sơ cấp là bùn thải mà các chất lơ lững trong nước thải được loại bỏ
từ bể lắng sơ cấp, bể tuyển nổi (DAF) … Hàm lượng chất rắn trong bùn sơ cấp dao
động trong khoảng 2-7% chủ yếu là cellulose, hemicellulose và lignin và một phần
chất hữu cơ có trong nước thải.
Bùn thải thứ cấp sinh ra từ các công trình xử lý nước thải bằng tác nhân sinh
học như: Bể bùn hoạt tính, bể bùn hoạt tính có màng lọc, lọc sinh học và đĩa quay
sinh học. Bùn thứ cấp có chứa các vi sinh vật và các chất lắng chưa được loại bỏ bởi
các công trình phía trước.
Bùn thứ cấp từ các công trình bùn hoạt tính có hàm lượng chất cellulose,
hemicelluloses, lignin trong khoảng 0,4-1,5% cellulose, hemiCellulose và lignin, từ
lọc sinh học nhỏ giọt trong khoảng 1-4%.
Theo báo cáo của Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Bình Dương thì mỗi ngày
khoảng 250 – 300 tấn bùn thải giấy thải ra được xử lý bằng phương pháp chôn lấp,
chưa có hướng tận dụng. Bùn thải giấy chứa hàm lượng Cellulose cao là nguồn
nguyên liệu tốt cho việc sản xuất Bioethanol và phân Compost trong tương lai ở
Việt Nam. Đáp ứng các nhu cầu của thời đại trong các vấn đề môi trường.
Tại Hoa Kỳ có khoảng bốn triệu tấn bùn giấy được thải ra mỗi năm. Bùn này
thường được tách nước và sau đó xử lý bằng cách chôn dưới lòng đất hoặc đem đốt.
Theo một số nghiên cứu của trường đại học Shizuoka University tại Nhật Bản
thì thành phần chính của bùn thải giấy gồm có 65% là nước, 24,5% cellulose,
10,5% là tro và các chất khác. Hemicellulose chiếm rất ít và hầu như không có
lignin.
Tuy vậy, bùn giấy cũng là một dạng vật liệu lignocellulose bao gồm các thành
phần chính là: Cellulose, hemicellulose và lignin. Các thành phần trong
lignocellulose liên kết với nhau chặt chẽ tạo nên một cấu trúc hết sức vững chắc.
Ngoài ra trong bùn giấy còn có một số chất trích ly như acid resin, acid béo, những
hợp chất turpenoid, cồn… với hàm lượng thấp.
15
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
Về cơ bản trong lignocellulose, cellulose tạo thành khung chính và được bao

bọc bởi những chất có chức năng tạo mạng lưới như hemicellulose và kết dính như
lignin. Cellulose, hemicellulose và lignin sắp xếp gần nhau và liên kết cộng hóa trị
với nhau.
A34#D=//
A33E-5//F///GD
//
Các mạch cellulose tạo thành các sợi cơ bản. Các sợi này được gắn lại với
nhau nhờ hemicellulose tạo thành cấu trúc vi sợi, với chiều rộng khoảng 25nm. Các
vi sợi này được bao bọc bởi hemicellulose và lignin, giúp bảo vệ cellulose khỏi sự
tấn công của ezyme cũng như các hóa chất trong quá trình thủy phân.
2.2.2. Bùn thải giấy tại Công ty TNHH New Toyo Pulppy.
Bùn thải giấy của Công ty TNHH New Toyo Pulppy phát sinh từ bể tuyển
nổi (DAF) và tháp lọc sinh học.
Trong bùn thải giấy bao gồm các thành phần các chất như: Cellulose,
Hemicellulose, Lignin, Chất trích ly, Tro, Chất điều hòa (polymer).
#//
Là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ các liên kết mắt xích β-D-Glucose, có
công thức cấu tạo là (C
6
H
10
O
5
)n hay
[C
6
H
7
O
2

(OH)
3
]
n trong đó n nằm trong khoảng
16
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
5000 – 14000, là thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào thực vật. Trong gỗ lá
kim, cellulose chiếm 41- 49%, trong gỗ lá rộng nó chiếm 43-52% thể tích.
A3H#IJ=//
A///
Hemicellulose

là

một

polysaccharide được hình thành không chỉ một loại
đường mà từ nhiều loại đường khác nhau, thậm chí cả từ axit urnoic của chúng.
Người ta gọi tên cụ thể là hemicellulose là dựa theo tên loại đường chủ yếu tạo nên
nó. Trong gỗ cây lá kim chủ yếu hemicellulose được tao nên từ loại đường chứa 6
cacbon: Galactam, manan…. Khác với cellulose, phân tử hemicellulose nhỏ hơn
nhiều. Thông thường không quá 150 gốc đường được nối với nhau không chỉ bằng
liên kết 1,4 mà còn có liên kết 1,3 và 1,6 glucoside tạo ra mạch ngắn và phân nhánh.
Vì độ polymer thấp, phân nhánh và hỗn hợp nhiều đường nên hemicellulose
không có cấu trúc chặt chẽ như cellulose và độ bền hóa lý cũng thấp hơn. Xylan là
một hemicellulose phổ biến nhất trong tự nhiên chiếm 30% khối lượng rơm, 20-25%
cây gỗ lá rộng, 7-17% cây gỗ lá kim.
Độ bền hóa học và bền nhiệt của hemicellulose thấp hơn so với cellulose vì
chúng có độ kết tinh và trùng hợp thấp hơn. So với cellulose, nó dễ bị thủy phân
hơn rất nhiều lần trong môi trường kiềm hay acid do hemicellulose thường tồn tại ở

dạng mạch nhánh với cấu trúc ngẫu nhiên, vô định hình, trái với cấu trúc kết tinh,
không phân nhánh của cellulose, do đó dễ bị tấn công hơn.
17
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
A3K#IJ10L=///
Cấu tạo của hemicellulose phức tạp tùy theo dạng nguyên liệu, nhưng có một
số điểm chung:
 Cấu tạo gồm hai phần: Mạch chính gồm các β - D xylopyranose liên kết với nhau
bằng liên kết β-(1,4)-xylanase. Mạch nhánh cấu tạo từ các nhóm đơn giản, thông
thường là disaccharide hoặc trisaccharide. Sự liên kết của hemicellulose với các
polysaccharide khác và với lignin là nhờ các mạch nhánh này.
 Nhóm thế phổ biến nhất là nhóm acetyl O – liên kết với vị trí 2 hoặc 3.
A3M#IJ=1>///
N
Còn gọi là lignen là thành phần phổ biến trong gỗ và là thành phần chiếm tỉ
lệ trung bình lớn thứ hai về khối lượng (sau cellulose) trong toàn bộ sinh khối thực
vật. Các loại thực vật khác nhau có thành phần lignin khác nhau và thay đổi trong
khoảng ba phần tư trọng lượng khô.
Lignin có cấu trúc không đồng nhất, chứa đựng các vùng vô định hình và các
vùng hình cầu hoặc dài. Cấu trúc và thành phần hoá học của mỗi lignin được tạo
thành có mối tương quan mạnh mẽ với bản chất của chất kết dính polysaccharide.
Mặc dù lignin kỵ nước, nhưng sự mô hình hoá phân tử đã cho thấy được nhóm
hydroxyl và methoxyl trong tiền chất lignin với vi sợi cellulose có tác động lẫn
nhau. Các vi sợi cellulose có thể giữ được một lượng nước đáng kể trong các vùng
rỗng và vô định hình.
Toàn bộ phân tử lignin là một cơ cấu phức tạp, ba chiều, chứa đựng hàng ngàn
đơn vị phenyl-propane, được tạo nên bởi sự polymer hoá không có hệ thống của các
C6-C3, dẫn tới sự vững chắc của thành tế bào thực vật, và gây khó khăn cho sự thuỷ
phân sau này.
Cấu tạo hóa học: Lignin là một polymer gốc rượu được hình thành từ sự kết

hợp của ba loại tiền chất: p-coumaryl alcohol, coniferyl alcohol, và sinapyl alcohol.
18
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
Khi liên kết lại với nhau trong phân tử lignin, ba đơn phân này sẽ có tên gọi tương
ứng là p-hydrophenyl (H), guaiacyl (G) và syringyl (S) dựa trên sự khác nhau về số
nhánh methooxy trên vòng benzen. Tuy nhiên, cấu trúc hóa học của lignin rất dễ bị
thay đổi trong điều kiện nhiệt độ cao và pH thấp và trong dung dịch kiềm nóng, tan
một phần trong dung môi hữu cơ. Ở nhiệt độ cao hơn 200
0
C, lignin bị kết khối thành
những phần riêng biệt và tách ra khỏi cellulose.
A3O#=
D #P
Có rất nhiều chất thuộc nhóm thành phần này, chủ yếu là các chất dễ hòa tan.
Các chất trích ly là những chất hoặc có khả năng hòa tan trong những dung môi hữu
cơ (như dietyl ether, methyl terbutyl ether, ether dầu hỏa, diclormethene, acetone,
ethanol, methanol, hexan, toluen, chiếm tỉ lệ ưu thế trong chất trích ly, nên
thường chất trích ly hay được gọi là nhựa (resin).
 +
Bùn giấy là bã thải của ngành công nghiệp giấy với nguồn nguyên liệu chính là
gỗ. Hàm lượng tro trong bùn thải giấy phụ thuộc vào nguyên liệu gỗ đầu vào. Hàm
lượng tro được đo bằng hàm lượng các chất vô cơ không phải là cacbon, hydro, oxi,
nitơ hàm lượng này dao động trong khoảng 0,3-1,5% tùy vào môi trường tăng
trưởng và vị trí của cây. Ngoài ra trong bùn thải giấy còn chứa hàm lượng các chất
vô cơ.
E #1QRS/T
Thành phần polymer trong bùn thải giấy bắt nguồn từ quá trình keo tụ tạo bông
trước khi được loại bỏ ra khỏi nước thải thông qua bể tuyển nổi và polymer được
thêm vào trong quá trình ép bùn thải trong quá trình ép bùn thành bánh.
Polymer sử dụng làm chất keo tụ trong quá trình xử lý nước bao gồm các phân

tử cationic, anionic trung tính tương ứng thu được từ các monome như
19
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
dimetylaminoetyl metacrylat, acrylic axit và acrylicamit. Do các loại polymer này
hiệu quả và vật liệu bazơ phân ly nên hoạt động này không thể giải thích bằng cơ
chế đơn giản. Điều này chứng tỏa cách tốt nhất khi sử dụng polymer mạch thẳng
tương đối dài. Nó bao quanh một số vật liệu phân tán mịn riêng lẻ, tự gắn chúng với
các hạt ở các vị trí khác nhau bằng liên kết hóa học, lực hút tĩnh điện hoặc các lực
hấp dẫn khác.
Polyacrylamit hiện nay được sử dụng nhiều trong quá trình xử lý nước thải.
Tại Công ty TNHH New Toyo Pulppy (Việt Nam) polyacrylamit được sử dụng
trong quá trình xử lí nước thải ngành giấy.
Polyacrylamit tan được trong nước ở tất cả các nồng độ, nhiệt độ và giá trị pH.
Các phần gel không tan đôi khi thu được do tạo thành các nhóm imit dọc theo mạch
trong dung dịch rất loãng, polyacrylamit tồn tại như keo không liên kết có thể có
cấu trúc elipoxit hoặc hạt đậu. Trong quá trình thủy phân trong polymer chứa một
lượng nhỏ các nhóm kị nước. Polyacrylamit dễ dàng tan trong nước lạnh nếu đun
nóng dung dịch thì không có lợi lắm. Polyacrylamit có khả năng hòa tan cao đối với
các chất điện ly: Amoniclorua, natrinitrat, natriphotphataxit boric, axit photphoric
và axit sunfuric. Dung dịch poly acrylamit trong nước chúng không bị các vi sinh
vật tấn công nhưng nó lại là nhân tố góp phần cho sự phát triển của các loại nấm,
mốc vì vậy khi bảo quản dung dịch Poly acrylamit cần phải thêm vào 100 đến
1000ppm muối kiềm, điclorophen, natri pentaclorophenat hoặc các thuốc diệt nấm.
Khả năng phản ứng của nhóm amit trong polyacrylamit đã đem lại rất nhiều
ứng dụng. Trong nhiều trường hợp dẫn xuất của polyacrylamit người ta đã tổng hợp
một nhóm polymer tương tự như vậy và kiểm tra chúng trong xử lý giấy, điều hòa
đất và sa lắng nước thải. Polyacrylamit cũng có thể chuyển hóa thành một polymer
có chứa nhóm cacboxylat thông qua quá trình thủy phân nhóm amit. Phản ứng này
xảy ra trong môi trường kiềm. Quá trình thủy phân có thể kiểm soát được dễ dàng
để thu được một polymer có hàm lượng natri cacboxylat cần thiết.

Polyacrylamit thủy phân nhanh dưới điều kiện kiềm tại nhiệt độ thấp. Ở
khoảng nhiệt độ cao hơn là điều kiện để thủy phân polyacrylamit dưới điều kiện
trung tính hoặc axit. Cấu tạo của polyacrylamit thủy phân có thể khác nhau phụ
thuộc vào điều kiện sử dụng.
20
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
21
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
CHƯƠNG III:
XỬ LÝ BÙN THẢI GIẤY BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM
PHÂN COMPOST
3.1. Tổng quan về sản xuất phân compost.
3.1.1. Khái niệm về phân compost.
Hiện nay có nhiều định nghĩa về quá trình sản xuất phân compost và
compost. Một định nghĩa thường được sử dụng là định nghĩa của Haug, 1993. Theo
Haug, quá trình chế biến compost và compost được định nghĩa như sau:
Quá trình sản xuất phân compost là quá trình phân hủy sinh học và ổn định
của chất hữu cơ dưới điều kiện nhiệt độ thermorphilic. Kết quả của quá trình phân
hủy sinh học tạo ra nhiệt, sản phẩm cuối cùng ổn định, không mang mầm bệnh và
có ích trong việc ứng dụng cho cây trồng.
Compost là sản phẩm của quá trình chế biến compost, đã được ổn định như
humus, không chứa các mầm bệnh, không lôi kéo các côn trùng, có thể được lưu trữ
an toàn và có lợi cho sự phát triển của cây trồng.
3.1.2. Các phản ứng hóa sinh trong quá trình ủ phân compost.
Quá trình phân hủy chất thải rắn diễn ra rất phức tạp, theo nhiều giai đoạn và
tạo nhiều sản phẩm trung gian. Ví dụ, quá trình phân hủy protein: Protein peptides
amino axits hợp chất ammonium nguyên sinh chất của vi khuẩn và N
2
hoặc NH
3

.
Những phản ứng chuyển hóa sinh hóa diễn ra trong quá trình ủ hiếu khí rất
phức tạp, hiện vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết. Một cách tổng quát căn cứ trên sự
biến thiên nhiệt độ có thể chia quá trình ủ hiếu khí thành các phần sau:
- Pha tích nghi là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với môi trường mới.
- Pha tăng trưởng đặc trưng bởi sự tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh học.
- Pha ưa nhiệt là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất. Đây là giai đoạn ổn định chất thải
và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất. Phản ứng hóa sinh xảy ra trong ủ
hiếu khí và phân hủy kị khí được đặc trưng bởi hai phương trình:
COHNS + O
2
+ VSV hiếu khí => CO
2
+ NH
3
+ sản phẩm khác + năng lượng
COHNS + VSV kỵ khí => CO
2
+ H
2
S + NH
3
+ CH
4
+ sản phẩm khác + năng
lượng
- Pha trưởng thành là giai đoạn giảm nhiệt độ đến bằng nhiệt độ môi trường. trong
pha này, quá trình lên men xảy ra chậm, thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn
(quá trình chuyển hóa các phức chất hữu cơ thành chất mùn), các chất khoáng (sắt,
22

Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
canxi, nitơ…) và cuối cùng thành mùn. Ngoài ra còn xảy ra các phản ứng nitrat hóa,
ammonia (sản phẩm phụ của quá trình ổn định chất thải) bị oxy hóa sinh học tạo
thành nitrit (NO
2
-
) và cuối cùng thành nitrat (NO
3
-
):
2NH
4
+
+ 3 O
2
=> 2NO
2
-
+ 4H
+
+ 2H
2
O
2NO
2
-
+ O
2
=> 2 NO
3

-
Kết hợp 2 phương trình trên, quá trình nitrat hóa diễn ra như sau:
NH
4
+
+2O
2
=> NO
3
-
+ 2H
+
+ H
2
0
Mặt khác, trong mô tế bào, NH
4+
cũng được tổng hợp với phản ứng đặc trưng
cho quá trình tổng hợp:
NH
4
+
+ 4CO
2
+ HCO
3
-
+ H
2
O => C

5
H
7
NO
2
+ 5O
2
Phương trình phản ứng nitrat hóa tổng cộng xảy ra như sau:
22NH
4
+
+ 37O
2
+ 4CO
2
+ HCO
3
-
=> 21NO
3
-
+ C
5
H
7
NO
2
+ 20H
2
O + 42H

+
Quá trình phân hủy hiếu khí CTR bao gồm ba giai đoạn chính sau:
- Giai đoạn nhiệt độ trung bình: Kéo dài trong một vài giây.
- Giai đoạn nhiệt độ cao: Có thể kéo dài từ một vài ngày đến một vài tháng.
- Giai đoạn làm mát và ổn định: Kéo dài vài tháng.
Trong quá trình phân hủy hiếu khí, ứng với từng giai đoạn ủ khác nhau các
loài vi sinh vật ưu thế cũng khác nhau. Quá trình phân hủy ban đầu các loài vi sinh
chịu nhiệt trung bình chiếm ưu thế, chúng sẽ phân hủy nhanh chóng các hợp chất dễ
phân hủy sinh học. Nhiệt độ trong quá trình này sẽ gia tăng nhanh chóng do nhiệt
mà các vi sinh vật tạo ra. Khi nhiệt độ gia tăng trên 40
o
C, các vi sinh vật chịu nhiệt
trung bình sẽ bị thay thế bởi các vi sinh vật hiếu nhiệt. Khi nhiệt độ gia tăng đến
55
o
C và trên nữa, các vi sinh vật gây bệnh sẽ bị tiêu diệt. Khi nhiệt độ gia tăng đến
65
o
C sẽ có rất nhiều loài vi sinh vật bị chết và nhiệt độ này cũng là giới hạn trên của
quá trình phân hủy hiếu khí.
Riêng trong giai đoạn hiếu khí, nhiệt độ cao làm tăng quá trình phân hủy
protein, chất béo và các hydrocacbon phức hợp như xenlulo và hemixenlulo. Sau
giai đoạn này, nhiệt độ của quá trình ủ sẽ giảm từ từ và các vi sinh vật chịu nhiệt
trung bình lại chiếm ưu thế trong giai đoạn cuối.
3.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất phân compost.
Vận tốc phân hủy chất hữu cơ trong quá trình ủ phân chịu ảnh hưởng bởi
nhiều yêu tố như: Nhiệt độ, pH, vi sinh vật, oxygen, chất hữu cơ, độ ẩm, tỷ lệ C/N
và cấu trúc chất thải.
23
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất

 +U#V
Có rất nhiều nguyên tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy do vi sinh vật:
Trong đó cacbon và nitơ là cần thiết nhất, tỉ lệ C/N là thông số dinh dưỡng quan
trọng nhất. Photpho (P) là nguyên tố quan trọng kế tiếp. Tiếp theo đó là nguyên tố
lưu huỳnh (S), canxi (Ca) và các nguyên tố vi lượng khác cũng đóng vai trò quan
trọng trong trao đổi chất của tế bào.
Khoảng 20% - 40%C của chất thải hữu cơ (trong chất thải nạp liệu) cần thiết
cho quá trình đồng hoá thành tế bào mới, phần còn lại chuyển hoá thành CO
2
.
Cacbon cung cấp năng lượng và sinh khối cơ bản để tạo ra khoảng 50% khối lượng
tế bào vi sinh vật. Nitơ là thành phần chủ yếu của protein, acid nucleic, acid amin,
enzyme, cenzyme cần thiết cho sự phát triển và hoạt động của tế bào.
Tỷ lệ C/N tối ưu cho quá trình ủ phân rác khoảng 30:1. Ở mức tỷ lệ thấp hơn,
nitơ sẽ thừa và sinh ra khí NH
3
, nguyên nhân gây ra mùi khai. Ở mức tỷ lệ cao hơn,
sự phân hủy xảy ra chậm.
Tỷ lệ C/N của các chất thải khác nhau được trình bày trong bảng sau. Trừ
phân ngựa và lá khoai tây, tỷ lệ C/N của tất cả các chất thải khác nhau đều phải
được điều chỉnh để đạt giá trị tối ưu trước khi tiết hành làm phân.
7!H4'+W#V=!
STT Chất thải N (% khối lượng khô) Tỉ lệ C/N
1 Bùn cống đã phân hủy 2,4 -
2 Bùn cống thải khô 4-7 11
3 Chất thải rau, củ quả 2,5-4 11-12
4 Cỏ cắt xén 3-6 12-15
5 Cỏ hỗn hợp 2,4 19
6 Cỏ xén 2,15 20,1
7 Giấy hỗn hợp 0,25 173

8 Lá cây tươi 0,5-1 40-80
9 Mạt cưa 0,1 200-500
10 Máu 10-14 3,0
11 Nước tiểu 15-18 0,8
12 Phân bắc 5,5-6,5 6-10
13 Phân bò 1,7 18
14 Phân cừu 3,75 22
15 Phân động vật - 4,1
16 Phân gia cầm 6,3 15
17 Phân heo 3,75 20
18 Phân ngựa 2,3 25
19 Trái cây thải 1,52 34,8
20 Trấu lúa mì 0,3-0,5 128-150
24
Khóa Luận: Nghiên cứu Công nghệ Xử lý Bùn thải Giấy Theo hướng Tái Sản xuất
(Nguồn : Chongrak, 1996, Tchobanoglous và cộng sự, 1993)
Khi bắt đầu quá trình ủ phân rác, tỷ lệ C/N giảm dần từ 30:1 xuống còn 15:1 ở
các sản phẩm cuối cùng do hai phần ba carbon được giải phóng tạo ra CO
2
khi các
hợp chất hữu cơ bị phân hủy bởi các vi sinh vật.
Mặc dù đạt tỷ lệ C/N khoảng 30:1 là mục tiêu tối ưu trong quá trình ủ phân
rác, nhưng tỷ lệ này có thể được hiệu chỉnh theo giá trị sinh học của vật liệu ủ, trong
đó quan trọng nhất là cần quan tâm tới các thành phần có hàm lượng lignin cao.
Trong thực thế, việc tính toán và hiệu chỉnh chính xác tỉ lệ C/N tối ưu gặp phải
khó khăn vì những lý do sau:
- Một phần các cơ chất như cellulose và lignin khó bị phân hủy sinh học, chỉ bị phân
hủy sau một khoảng thời gian dài.
- Một số chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật không sẵn có.
- Quá trình cố định nitơ có thể xảy ra dưới tác dụng của nhóm vi khuẩn Azotobacter,

đặc biệt khi có mặt đủ PO
4
3-
.
- Phân tích hàm lượng cacbon khó đạt kết quả chính xác.
Phần trăm của cacbon (% C) trong phương trình này là lượng vật liệu còn lại
sau khi nung ở nhiệt độ 550
0
C trong 1 giờ. Do đó, một số chất thải chứa phần lớn
nhựa (là thành phần bị phân hủy ở 550
0
C) sẽ có giá trị %C cao, nhưng đa phần
không có khả năng phân hủy sinh học.
Nếu tỷ lệ C/N của CTR làm phân cao hơn giá trị tối ưu, sẽ hạn chế sự phát
triển của vi sinh vật do thiếu N. Chúng phải trải qua nhiều chu kỳ chuyển hoá, oxy
hoá phân cacbon dư cho đến khi đạt tỷ lệ C/N thích hợp. Do đó, thời gian cần thiết
cho quá trình làm phân bị kéo dài hơn và sản phẩm thu được chứa ít mùn hơn. Theo
nghiên cứu cho thấy, nếu tỷ lệ C/N ban đầu là 20, thời gian cần thiết cho quá trình
làm phân là 12 ngày, nếu tỷ lệ này dao động trong khoảng 20 – 50, thời gian cần
thiết là 14 ngày và nếu tỷ lệ C/N = 78, thời gian cần thiết sẽ là 21 ngày.
 X"
Oxy cũng là một trong những thành phần cần thiết cho quá trình ủ phân rác.
Khi vi sinh vật oxy hóa carbon tạo năng lượng, oxy sẽ được sử dụng và khí CO
2
được sinh ra. Khi không có đủ oxy thì sẽ trở thành quá trình yếm khí và tạo ra mùi
hôi như mùi trứng gà thối của khí H
2
S.
Các vi sinh vật hiếu khí có thể sống được ở nồng độ oxy bằng 5%. Nồng độ
oxy lớn hơn 10% được coi là tối ưu cho quá trình ủ phân rác hiếu khí.

Tổng lượng khí cần cung cấp và lưu lượng dòng khí là các thông số thiết kế
quan trọng đối với hệ thống ủ trong thùng kín. Nhu cầu oxy thay đổi theo tiến trình
25