NGHIÊN cứu NÂNG CAO HIỆU QUẢ xử lý của các bể HIẾU KHÍ BẰNG CÁCH điều CHỈNH DINH DƯỠNG THÍCH hợp CHO VI KHUẨN đối với hệ THỐNG xử lý nước THẢI của NHÀ máy GIẤY bãi BẰNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Trần Việt Ba

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ
CỦA CÁC BỂ HIẾU KHÍ BẰNG CÁCH ĐIỀU CHỈNH
DINH DƯỠNG THÍCH HỢP CHO VI KHUẨN
ĐỐI VỚI HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CỦA NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2012

1


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Trần Việt Ba

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ
CỦA CÁC BỂ HIẾU KHÍ BẰNG CÁCH ĐIỀU CHỈNH
DINH DƯỠNG THÍCH HỢP CHO VI KHUẨN
ĐỐI VỚI HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CỦA NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG

Chuyên ngành: Hóa môi trường
Mã số: 60.44.41

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. Lê Tuấn Anh

Hà Nội - 2012

LỜI CAM ĐOAN
2


Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ khoa học dưới đây là một đề tài mới, chưa
từng được báo cáo, đăng báo hay công bố rộng rãi trên các phương tiện thông tin
đại chúng. Tôi không sao chép với bất kỳ hình thức nào. Những tài liệu được sử
dụng trong luận văn chỉ mang tính chất tham khảo.
Hà Nội, Ngày 20 tháng 12 năm 2012
Tác giả

Trần Việt Ba

LỜI CẢM ƠN

3


Bản luận văn Thạc sỹ này được thực hiện và hoàn thành tại bộ môn công
nghệ hóa học – Khoa Hóa Học – Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học

Quốc Gia Hà Nội và phòng Kỹ Thuật Tổng Công ty Giấy Việt Nam – Thị Trấn
Phong Châu – Huyện Phù Ninh – Tỉnh Phú Thọ.
Để hoàn thành luận văn này đúng thời gian quy định và đầy đủ nội dung yêu
cầu, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ thầy cô, bạn bè, các đồng nghiệp, gia
đình…
Trước tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Lê Tuấn Anh,
người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tôi tận tình, chu đáo trong suốt quá trình
nghiên cứu và thực hiện luận văn.
Đặc biệt với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới
PGS.TS Trịnh Lê Hùng đã cung cấp cho tôi một số tài liệu liên quan đến đề tài luận
văn, đồng thời cũng cho tôi một số kiến thức chuyên sâu về vi sinh vật nói chung và
về vi sinh vật trong xử lý nước thải giấy bằng phương pháp hiếu khí nói riêng.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Công Nghệ Hóa
Môi Trường – Khoa Hóa Học – Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học
Quốc Gia Hà Nội đã tận tình dạy bảo, hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tác giả
trong quá trình học tập, nghiên cứu tại trường để hoàn thành khóa học.
Tôi cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn tới toàn thể cán bộ công nhân viên tại
bộ phận vận hành xử lý nước thải và bộ phận Môi Trường, đặc biệt là TS. Đặng
Văn Sơn – Phó Trưởng Phòng – Phòng Kỹ Thuật – Tổng Công ty Giấy Việt Nam –
Thị Trấn Phong Châu – Huyện Phù Ninh – Tỉnh Phú Thọ đã tạo điều kiện, nhiệt
tình giúp đỡ tôi trong quá trình khảo sát, thu thập thông tin và tài liệu liên quan để
xây dựng luận văn.
Cuối cùng tôi xin được cảm ơn toàn thể bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã
giúp đỡ tôi trong suốt thời gian vừa qua.
Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, Ngày……Tháng…..năm 2012
Tác giả

Trần Việt Ba

MỤC LỤC

4


LỜI CAM
ĐOAN........................................................................................................

i

LỜI CẢM
ƠN.............................................................................................................

ii

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT
TẮT..............................................

viii

DANH MỤC CÁC
BẢNG..........................................................................................

x

DANH MỤC CÁC
HÌNH...........................................................................................

xiii

MỞ
ĐẦU..............................................................................................................
........

1

CHƯƠNG 1. TỔNG
QUAN......................................................................................
1.1.

3

Công nghệ sản xuất bột giấy, giấy và đặc tính của nước
thải.....................

3

1.1.1. Công nghệ sản xuất bột giấy và đặc tính nước
thải.................................

3

1.1.2. Công nghệ sản xuất giấy (xeo giấy) và đặc tính nước
thải......................

10

1.2. Tình hình chung của thế giới và Việt Nam về ô nhiễm môi
trường

do

ngành

sản

xuất

giấy

gây

ra.............................................................................

12

1.2.1. Đặc thù của ngành giấy thế giới và tình hình ô nhiễm môi
trường.........

12

5


1.2.2. Đặc thù của ngành giấy Việt Nam và tình hình ô nhiễm môi
trường......
1.3.

Xử

lý

13

nước

thải

của

quá

trình

sản

xuất

giấy.................................................

17

1.3.1. Tiền

xử

lý...............................................................................................
..

18

1.3.2. Xử

lý

sơ

cấp

(xử

lý

cấp

I)........................................................................
1.3.3. Xử

lý

sinh

hóa

(xử

18
lý

cấp

II)....................................................................
1.3.4. Xử

19

lý

cấp

III.............................................................................................
1.4.

Xử

lý

nước

thải

giấy

bằng

phương

pháp

sinh

học........................................
1.4.1. Phương

pháp

20

xử

lý

sinh

học

kỵ

khí.........................................................
1.4.2. Phương

pháp

xử

lý

21

sinh

học

hiếu

khí......................................................
1.5.

Vi

sinh

vật

ứng

dụng

25

trong

xử

lý

nước

thải..................................................

1.5.1. Giới

thiệu

28

chung

về

vi

sinh

vật................................................................
1.5.2. Cơ

chế

xử

lý

nước

thải

28
bằng

vi

sinh........................................................
1.5.2.1.

Sinh

trưởng

lơ

31

lửng

(bùn

tính)............................................
1.5.2.2.

Sinh

trưởng

20

bám

dính

hoạt
31

(hay

6

màng

sinh 31


học)...................................
1.5.3. Nhu

cầu

dinh

dưỡng

vi

sinh

vật...............................................................
1.5.3.1.

Nguồn

thức

ăn

32

cacsbon

của

vi

sinh

vật..........................................
1.5.3.2.

Nguồn

thức

ăn

nitơ

32
của

vi

sinh

vật................................................
1.5.3.3.

Nguồn

thức

ăn

33

khoáng

của

vi

sinh

vật...........................................

33

1.5.4. Ảnh hưởng của các yếu tố vật lý và hóa học đến sinh trưởng
và

phát

triển

của

vi

sinh

vật

trong

nước...............................................................
1.5.4.1.

Hàm

lượng

oxy

34
hòa

tan..................................................................
1.5.4.2.

34

Nhiệt

độ....................................................................................
......

1.5.4.3.

35

Độ
pH...................................................................................
..........

1.5.4.4.

35

Thành

phần

các

chất

trong

nước....................................................
1.6.

36

Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải của công ty Giây Bãi
Bằng......................

38

CHƯƠNG 2. THỰC
NGHIỆM.................................................................................

7

43


2.1. Đối

tượng

nghiên

cứu...............................................................................
2.2. Mục

tiêu

43
nghiên

cứu..................................................................................

43

2.3. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị chính sử dụng cho nghiên
cứu................

44

2.3.1. Hóa
chất.........................................................................................
.........

44

2.3.2. Dụng

cụ

và

thiết

bị.................................................................................
2.4. Bổ

sung

45
dinh

dưỡng...................................................................................
2.5. Phương

pháp

47
nghiên

cứu..........................................................................

48

2.6. Các phương pháp phân tích xác định các thông số chất lượng
nước
thải...................................................................................................
.............
2.6.1. Xác

50
định

pH

và

nhiệt

độ.........................................................................
2.6.2. Xác

50
định

COD.......................................................................................
.

50

2.6.3. Xác

định

MLSS.....................................................................................
.
2.6.4. Xác

51
định

chỉ

số

thể

8

tích

bùn 52

(SVI).........................................................
2.6.5. Xác định hàm lượng amoni bằng phương pháp so màu chỉ
thị nessler..

53

2.6.6. Xác định photpho bằng phương pháp đo quang với thuốc
thử

amonimolipdat

–

vanadat......................................................................

55

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO
LUẬN.............................................................

58

3.1. Đặc trưng về khả năng xử lý của hệ thống xử lý nước thải
Công

ty

Giấy

Bãi

Bằng................................................................................................

58

3.2. Nghiên cứu xử lý nước thải ngành giấy bằng phương pháp
sinh

học

hiếu

khí

quy

mô

phòng

thí

nghiệm..............................................................

60

3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất vi lượng tới hoạt động
sinh

sống

và

phát

triển

của

vi

sinh

vật....................................................................

60

3.2.2. Nghiên cứu trên quy mô phòng thí nghiệm so sánh khả năng
xử lý giữa HTXLNT – Công ty Giấy Bãi Bằng và mô hình
thí nghiệm với việc bổ sung dinh dưỡng cần thiết cùng với
các nguyên tố vi lượng.....

63

3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng phân vi lượng đến hiệu
quả

xử

lý

COD................................................................................................
............

66

3.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng phân vi
lượng...........................

67

3.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của SVI tới khả năng xử lý COD 70

9


giữa

bổ

sung

N,

P

với

bổ

sung

vi

lượng......................................................................
3.4. Nghiên cứu thử nghiệm xử lý nước thải ngành giấy trên quy
mô

pilot

1

m3.....................................................................................................
...............

75

3.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguyên tố vi lượng tới hiệu
quả

xử

lý

COD

trong

pilot

1

m3.............................................................................

76

3.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của SV30, MLSS và SVI tới hiệu quả
xử

lý

COD........................................................................................
................

77

3.4.3. Nghiên cứu nhu cầu sử dụng dinh dưỡng của vi sinh
vật......................

80

3.5. Nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý giữa mô hình thí nghiệm
và

mô

hình

pilot.................................................................................................
................

83

3.5.1. Nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý COD giữa mô hình thí
nghiệm

và

mô

hình

pilot

1

m3..................................................................................

83

3.5.2. Nghiên cứu so sánh các thông số MLSS và chỉ số thể tích
của bùn SVI tới khả năng xử lý nước thải giấy giữa quy mô
phòng

thí

nghiệm

và

quy

mô

pilot.......................................................................................

86

3.5.3. Nghiên cứu sự khác nhau giữa bổ sung N, P và vi lượng với 88
bổ

sung

chất

dinh

dưỡng

thông

10

thường

N

và

P....................................................
3.6. Xây dựng quy trình bổ sung thích hợp và tính toán sơ bộ chi
phí............

89
KẾT

LUẬN...........................................................................................................
......

91

KIẾN
NGHỊ............................................................................................................
....

92

TÀI LIỆU THAM
KHẢO..........................................................................................

93

PHỤ
LỤC..............................................................................................................
......

97

11

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT

Aeroten
Anaerobic
BOD5
CNG
COD
HCCN
HCHC
HTXLNT
MBR
MBBR
MLSS
TCVN
TKPT
TSS
VSS
VSV
SV30
SVI

Bể xử lý sinh học hiếu khí bằng bùn hoạt tính
Bể sinh học yếm khí
Biological Oxygen Demand 5 days
(Nhu cầu oxy sinh học sau 5 ngày)
Công nghiệp giấy
Chemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy hóa học

Hóa chất công nghiệp
Hợp chất hữu cơ
(Organic subtance compound)
Hệ thống xử lý nước thải
Member Biological Reactor
(Bể lọc sinh học bằng màng)
Moving Bed BioReactor
(Vi sinh dính bám trên lớp vật liệu mang di chuyển)
Mixed liquoz Suspended Solids
(Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng)
Tiêu chuẩn Việt Nam
Tinh khiết phân tích
Total Suspended Solids
(Tổng chất rắn hòa tan)
Volatile Suspended Solids
(Chất rắn lơ lửng dễ bay hơi)
Vi sinh vật
(Microorganism)
Thể tích bùn sau lắng 30 phút
Sludge volume index
(Chỉ số thể tích bùn)

12


DANH MỤC CÁC
BẢNG
Chương 1.
Bảng 1.1.

Tổng quan
Đặc tính nước thải công nghệ sản xuất bột

13

4


hóa………………………..
Bảng 1.2.

Đặc tính nước thải công nghệ sản xuất bột hóa nhiệt
cơ……………….

Bảng 1.3.

Bảng đặc tính nước thải giấy khử
mực………………………………….

Bảng 1.4.

9

Đặc tính nước thải của quá trình xeo
giấy………………………………

Bảng 1.5.

5

12

Tình hình sử dụng và thu gom giấy phế liệu của một số nước
điển hình trên thế
giới……………………………………………………………... 13

Bảng 1.6.

Ô nhiễm của nhà máy giấy và bột giấy điển hình tại Việt
Nam………...

Bảng 1.7.

Các vi sinh vật phân hủy
xenlulose……………………………………..

Bảng 1.8.

Bảng 2.1.

Danh mục các hóa chất sử dụng trong nghiên

Bảng 3.1.

55

Xây dựng đường chuẩn
photpho……………………………………….

Chương 3.

45

Xây dựng đường chuẩn
amoni…………………………………………

Bảng 2.4.

44

Danh mục các thiết bị sử dụng trong nghiên
cứu……………………...s

Bảng 2.3.

35

Thực nghiệm

cứu…………………….
Bảng 2.2.

31

Nhu cầu cần thiết về muối khoáng đối với vi khuẩn, nấm và xạ
khuẩn...

Chương 2.

16

57

Kết quả và thảo luận
Thông số khảo sát HTXLNT Công ty Giấy Bãi

14

59


Bằng…………………
Bảng 3.2.

Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý
COD……………………...

Bảng 3.3.

Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả sử dụng hàm lượng
NH4+............

Bảng 3.4.

61

Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả sử dụng hàm lượng
PO43-............

Bảng 3.5.

61

62

Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý COD giữa
HTXLNT và quy mô phòng thí
nghiệm................................................................................

Bảng 3.6.

Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả sử dụng hàm lượng
NH4+ .............

Bảng 3.7.

64

Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả sử dụng hàm lượng
PO43-..............

Bảng 3.8

64

65

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng vi lượng tới khả
năng loại bỏ
COD............................................................................................

Bảng 3.9.

68

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của V30 MLSS và SVI tới khả
năng xử lý COD nước thải giấy bằng phương pháp sinh học
hiếu khí...................

Bảng 3.10.

72

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của SVI tới khả năng xử lý
COD nước thải giấy bằng phương pháp sinh học hiếu
khí.........................................

Bảng 3.11.

73

Kết quả nghiên cứu khả năng sử dụng NH4+ trong nước thải
giấy bằng phương pháp sinh học hiếu
khí.................................................................

Bảng 3.12.

74

Kết quả nghiên cứu tới khả năng sử dụng PO43- trong nước thải

giấy bằng phương pháp sinh học hiếu
khí .......................................................

15

74


Bảng 3.13.

Kết quả nghiên cứu hiệu quả xử lý COD của nước thải giấy
trên quy mô pilot 1
m3............................................................................................

Bảng 3.14.

77

Kết quả nghiên cứu V30, MLSS và SVI tới xử lý nước thải giấy
trên quy mô pilot 1
m3.....................................................................................

Bảng 3.15.

79

Kết quả nghiên cứu hiệu quả sử dụng NH4+ của xử lý nước thải
giấy trên quy mô pilot 1
m3..............................................................................

Bảng 3.16.

82

Kết quả nghiên cứu hiệu quả sử dụng PO43- của xử lý nước thải
giấy trên quy mô pilot 1
m3..............................................................................

Bảng 3.17.

83

Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý COD giữa mô hình
thí nghiệm và quy mô pilot 1
m3....................................................................

Bảng 3.18.

85

Kết quả nghiên cứu so sánh thông số MLSS và chỉ số SVI tới
hiệu quả xử lý COD giữa quy mô phòng thí nghiệm và quy mô
pilot 1 m3............

Bảng 3.19.

87

Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả sử dụng NH4+ và PO43giữa quy mô phòng thí nghiệm và quy mô pilot 1
m3.............................................

16

89


DANH MỤC CÁC HÌNH

Chương 1.

Tổng quan

Hình 1.1.

Sơ đồ công nghệ sản xuất bột hóa và các dòng thải…………………….

4

Hình 1.2.

Sơ đồ công nghệ sản xuất bột hóa nhiệt cơ……………….….…………

6

Hình 1.3.

Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy tái chế có khử mực…………….……….

8

Hình 1.4.

Sơ đồ công nghệ xeo giấy………………………………………………

10

Hình 1.5.

Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải………………………………………….

40

Chương 2.

Thực nghiệm

Hình 2.1.

Sơ đồ thiết bị thí nghiệm xử lý nước thải……………………………….

49

Hình 2.2.

Đồ thị đường chuẩn amoni……………………………………………...

55

Hình 2.3.

Đồ thị đường chuẩn photpho……………………………………………

57

Chương 3.
Kết quả và thảo luận

17


Hình 3.1.
Sự biến thiên COD, NH4+, PO43- khi không sử dụng chất dinh dưỡng và
khi sử dụng các nguyên tố vi lượng……………………..………………
62
Hình 3.2.
Hiệu xuất loại bỏ COD và hiệu quả sử dụng NH4+, PO43-……………...
65
Hình 3.3.
Hiệu xuất loại bỏ COD ở các hàm lượng vi lượng khác nhau………….
68
Hình 3.4.
Mối quan hệ giữa SVI và hiệu xuất loại bỏ COD....................................
75
Hình 3.5.
Mối quan hệ giữa hiệu xuất loại bỏ COD và hiệu quả sử dụng NH4+,
PO43-.........................................................................................................
75
Hình 3.6.
Sự phụ thuộc của hiệu quả xử lý COD vào các nguyên tố vi lượng.........
78

Hình 3.7.
Mối quan hệ giữa V30,SVI và hiệu xuất loại bỏ COD...............................
80
Hình 3.8.
Mối quan hệ giữa hiệu xuất loại bỏ COD và hiệu quả sử dụng chất dinh
dưỡng.........................................................................................................
83
Hình 3.9.
So sánh hiệu quả xử lý COD của phòng thí nghiệm và quy mô pilot.......
86

18


Hình 3.10.
So sánh V30, MLSS, SVI giữa quy mô phòng thí nghiệm và quy mô
pilot............................................................................................................
88
Hình 3.11.
So sánh hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng giữa quy mô phòng thí
nghiệm và quy mô pilot.............................................................................
90

MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, các ngành
sản xuất công nghiệp cũng được mở rộng và phát triển nhanh chóng. Sự phát triển
này, một phần đóng góp tích cực cho sự phát triển chung của đất nước; nhưng bên
cạnh đó lại thải ra một lượng lớn chất thải có thể gây ô nhiễm môi trường và tác
động xấu đến sức khỏe con người.
Ô nhiễm môi trường đang ngày càng trở nên trầm trọng, nhất là với các nước

đang phát triển trong đó có Việt Nam, đặc biệt là ô nhiễm môi trường nước. Một
trong những nguồn nước thải gây có thể ô nhiễm lớn là từ các nhà máy sản xuất bột
giấy và giấy. Ngành giấy cũng là một trong những ngành tiêu thụ một lượng rất lớn
nước, hóa chất, nguyên liệu và năng lượng cho một đơn vị sản phẩm. Theo tính
toán, ở Việt Nam để sản xuất một tấn giấy cần từ 200 – 300 m 3 nước sạch, nhưng
đối với các nước phát triển với dây chuyền sản xuất công nghệ hiện đại để sản xuất
một tấn giấy chỉ sử dụng từ 7 – 15m3 nước sạch [13].
Nhìn chung công nghệ sản xuất giấy của Việt Nam còn lạc hậu so với thế giới
từ 15 năm trở lên, một thực tế nữa là các cơ sở sản xuất giấy của chúng ta đa số nhỏ

19


lẻ, phân tán về quy mô, hạn chế về tài chính, không có đủ điều kiện đầu tư cho xử lý
môi trương, chính điều này đã làm cho môi trường ngành giấy bị ô nhiễm này càng
trầm trọng, công tác quản lý gặp nhiều khó khăn. Riêng trong lĩnh vực xử lý môi
trường có thể nói chưa có nhiều nhà máy có hệ thống xử lý nước thải triệt để. Toàn
ngành giấy, ở miền Bắc chỉ duy nhất có Công ty Giấy Bãi Bằng có hệ thống xử lý
nước thải khá hoàn thiện, tuy nhiên vấn đề xử lý nước thải cũng vẫn chưa thật hiệu
quả. Việc chuyển đổi áp dụng các công nghệ hiện đại như vậy là hoàn toàn không
khả thi với những nhà máy vừa và nhỏ phần lớn là thuộc địa phương hoặc công ty
tư nhân chưa kể các làng nghề giấy truyền thống phân bố gần các khu vực dân cư
nên bị ảnh hưởng rất lớn về vấn đề nước thải. Cần nói thêm là ở Việt Nam, các
doanh nghiệp vừa và nhỏ đang sản xuất tới 75% sản lượng giấy, đồng nghĩa với
việc nguồn nước đang bị sử dụng lãng phí, còn môi trường đang phải gánh chịu một
lượng nước thải rất lớn chưa qua xử lý [21]. Hiện nay, khi mà Luật Môi Trường
đang được đôn đốc thực thi nghiêm túc (nhất là khi Việt Nam đã chính thức trở
thành thành viên của tổ chức Thương Mại Thế Giới – WTO) thì nhiều nhà máy bột
giấy và giấy ở nước ta đang đứng trước nguy cơ đóng cửa do sức ép từ phía các cơ
quan chức năng và dư luận về vấn đề môi trường. Giải quyết bài toán xử lý nước

thải bột giấy và giấy là vấn đề mang ý nghĩa sống còn với nhiều nhà máy bột giấy ở
nước ta [20].
Công ty Giấy Bãi Bằng – Tổng công ty Giấy Việt Nam (đóng tại Thị Trấn
Phong Châu – Huyện Phù Ninh – Tỉnh Phú Thọ) là đơn vị có công nghệ sản xuất
hiện đại nhất ngành giấy nước ta nhưng cũng đã lạc hậu so với khu vực và thế giới
vài chục năm. Lượng nước thải sinh ra trong quá trình sản xuất một bột giấy xấp xỉ
55 – 60m3. Tính cả các công đoạn xeo giấy, sản xuất điện hơi, hóa chất tẩy thì
lượng nước thải sinh ra khi sản xuất một tấn bột giấy thường dao động trong khoảng
100 – 120m3.
Năm 2003, là năm đánh dấu một giai đoạn mới trong vấn đề xử lý ô nhiễm
môi trường của Công ty Giấy Bãi Bằng, thể hiện ở việc mở rộng sản xuất, nâng
công suất nhà máy giấy Bãi Bằng lên 110.000 tấn giấy/năm, đồng thời đầu tư công

20


nghệ mới cho xử lý nước thải, giải quyết ô nhiễm một cách triệt để liên hoàn. Đây
là hệ thống xử lý nước thải hiện đại nhất của ngành giấy Việt Nam hiện nay theo
công nghệ của Thụy Điển, với quy mô xử lý 30.000 m3 nước thải/ngày [13]. Nhờ đó
với lượng trung bình 26.000 m3 nước thải mỗi ngày mà nhà máy thải ra đều được
thu gom và xử lý qua hệ thống xử lý tập trung theo cả hai phương pháp hóa lý và
sinh học [17].

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Công nghệ sản xuất bột giấy, giấy và đặc tính của nước thải
1.1.1. Công nghệ sản xuất bột giấy và đặc tính nước thải
Quá trình sản xuất bột giấy là quá trình biến đổi các nguyên liệu gỗ hoặc phi
gỗ thành xơ sợi, hay nói cách khác là phá vỡ các liên kết trong cấu trúc của nguyên
liệu mà thành phần chính của nó là xenlulozơ (40 – 45%), hemixenlulozơ (20 –

30%), là các hợp chất cao phân tử (polyme), được bao bọc xung quanh bởi lignin
(20 – 30%) và các chất trích ly (chất keo nhựa) (2 – 15%). Quá trình này có thể
được thực hiện bằng phương pháp cơ học, hoá học hoặc phối kết hợp giữa các
phương pháp này. Chất lượng bột thu được phụ thuộc chủ yếu vào nguồn gốc, hay
chủng loại nguyên liệu và công nghệ sản xuất [23].
 Công nghệ sản xuất bột hóa
Trong sản xuất bột hóa, các dăm gỗ được nấu với những hóa chất thích hợp
trong dung dịch ở nhiệt độ cao và áp suất cao. Mục đích để tách lignin ra khỏi gỗ để
thu hồi cellulozơ và hemicellulozơ là những hợp chất chủ yếu tạo nên giấy mà
không làm ảnh hưởng đến xơ sợi. Thực tế, phương pháp này rất thành công trong
việc loại lignin ra khỏi bột giấy. Tuy nhiên nó cũng làm giảm và phân hủy phần nào
cellulozơ và hemicellulozơ. Tùy theo hóa chất được nấu mà người ta phân biệt ra

21


các phương pháp: kiềm, sunfit và sunfat. Phần lignin còn sót lại sau khi nấu sẽ làm
cho bột giấy có màu vàng hay nâu. Vì thế phải rửa sạch và tẩy bột giấy để sử dụng
làm giấy in và giấy viết có độ trắng cao. Các hóa chất sau nấu được thu hồi gần hết
bằng biện pháp đốt, nên nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm vừa phải, xem Hình
1.1. Lignin trong dịch rửa được cô đặc và đốt để thu hồi nhiệt.

22


Hìn

Sản phẩm giấy

23

Bụi, khí có mùi (H2S, mecaptan...), chất hữu cơ bay hơi, hợp chất Clo, SO2, CO2, NOx...

h 1.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất bột hóa và các dòng thải [20]
Bảng 1.1. Đặc tính nước thải công nghệ sản xuất bột hóa[20]
Gỗ, tre,
nứa

Xử lý nguyên liêu

Nấu bột

Rửa bột

Chỉ tiêu
Chất rắn lơ lửng (TSS)
CODcr
BOD5
Nhiệt
Xút hóa độ
Cô đặc (chưng bốc)
pH

Sàng bột Lọc cát
(làm sạch)

Đơn vị
mg/l
mg/l

mg/l
0
C

Lò hơi đốt than

Tẩy trắng

Xeo giấy

Sản xuất hóa chất tẩy

Giá trị
300 – 500
1.000-1.500
300 – 400
38-40
8 – 10

 Công nghệ sản xuất bột hóa nhiệt cơ
Phương pháp hóa nhiệt cơ – phương pháp sản xuất bột hiệu xuất cao – là phương pháp kết hợp giữa cơ, nhiệt và hóa
Lò hơi thu hồi

học. Về cơ bản, dăm gỗ đầu tiên được làm mềm bằng biện pháp thẩm thấu hóa chất ở nhiệt độ ( trung bình thông thường
là 80 ÷ 900C) và thời Lò
gian
vôi thích hợp, sau đó được thực hiện bằng cơ học, thông thường là nghiền xem hình 1.2. Hiệu suất
bột thường nằm trong khoảng từ 75 – 85% do mức độ xử lý hóa chất nhẹ nhàng, nên hàm lượng lignin trong bột còn lại
Vỏ cây,
cưa xuất bột hóa học, mức độ loại bỏ lignin gần như hoàn toàn,

cao. Khác
vớimùnsản
nên SS,
cóCOD,
hiệuBOD
xuất
thu hồiClobột
50%).
Nước thải
H/c L.huỳnh,
hữuthấp
cơ, KL(<
nặng,Màu
Xỉ than

Đặc tính nước thải trước khi đưa vào xử lý được đưa ra trong bảng 1.2. dưới đây. Nước thải có hàm lượng các chất ô
nhiễm cao hơn so với sản xuất bột hóa
do không có biện pháp đốt thu hồi hóaBùn
chất
nấu và lignin.
Bột và giấy
thải
Khí thải
Nước thải
Bảng 1.2.
Đặc tính nước thải công nghệ sản xuất bột
hóa nhiệt cơ

24

Chỉ tiêu
Chất rắn lơ lửng (TSS)

Đơn vị
mg/l

Giá trị
500 – 1.500

CODcr
BOD5
Nhiệt độ
pH

mg/l
mg/l
0
C

4.000 – 10.000
1000 – 4.000
36 – 70
7–9

25