Phân lập, tuyển chọn và đặc tính chủng vi khuẩn có khả năng chịu nhiệt, chịu ph và sinh tổng hợp cellulase để xử lý nước thải nhà máy giấy

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

----------------------------

VŨ THỊ DINH

PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN VÀ ĐẶC TÍNH CHỦNG VI KHUẨN CÓ KHẢ
NĂNG CHỊU NHIỆT, CHỊUpH VÀ SINH TỔNG HỢP CELLULASE ĐỂ XỬ
LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI -2017


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

VŨ THỊ DINH

PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN VÀ ĐẶC TÍNH CHỦNG VI KHUẨN CÓ KHẢ
NĂNG CHỊU NHIỆT, CHỊU pH VÀ SINH TỔNG HỢP CELLULASE ĐỂ XỬ
LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY

Chuyên ngành: Vi sinh vật học
Mã số: 14005063

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS. TS. TRẦN LIÊN HÀ
GS.TS PHẠM VĂN TY

HÀ NỘI - 2017


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Các kết quả của luận văn đƣợc nhóm nghiên cứu chúng tôi
thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của PGS.TS. Trần Liên Hà trƣờng Đại học
Bách khoa Hà Nội, cùng sự giúp đỡ của tập thể cán bộ nghiên cứu, sinh viên đang
học tập và làm việc tại phòng thí nghiệm bộ môn Vi sinh – Hóa sinh và Sinh học
Phân tử, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, trƣờng Đại học Bách
khoa Hà Nội và Lab Vi sinh phòng Thử nghiệm 1, công ty cổ phần Chứng nhận và
Giám định VinaCert.
Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin đƣợc đăng
tải trên các tác phẩm, tạp chí và trang web theo danh mục tài liệu kham khảo của
luận văn.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với sự cam đoan trên.
Hà Nội, Ngày

tháng

năm 2017

Tác giả

Vũ Thị Dinh

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LỜI CẢM ƠN
Bản luận văn thạc sỹ đƣợc thực hiện và hoàn thành tại Viện Công nghệ Sinh
học và Công nghệ Thực phẩm – Đại học Bách Khoa Hà Nội và phòng Lab Vi sinh
– Công ty cổ phần Chứng nhận và Giám định VinaCert.
Để hoàn thành đƣợc luận văn này ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi
đã nhận đƣợc nhiều sự giúp đỡ từ thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình.
Trƣớc tiên tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Liên
Hà, công tác tại Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm – Đại học
Bách Khoa Hà Nội, ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi tận tình, chu đáo
trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới GS.TS. Phạm Văn Ty ngƣời hƣớng
dẫn tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Bùi Thị Việt Hà và các thầy cô giáo
trong bộ môn Vi sinh vật – Khoa Sinhhọc – Trƣờng Đại học Khoa Học Tự nhiên –
Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình dạy bảo, hƣớng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tôi
trong quá trình học tập để hoàn thành khóa học.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới em Phan Thị Thu Nga, Hoàng Trung Doãn thuộc
phòng thí nghiệm Bộ môn Vi sinh - Hóa sinh – Sinh học phân tử - Viện Công nghệ
sinh học và Công nghệ thực phẩm - Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đã cùng tôi
hoàn thành đề tài nghiên cứu này.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới 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 2017
Tác giả

Vũ Thị Dinh

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN .....................................................................................3
1.1. Tình hình phát triển của ngành sản xuất giấy và bột giấy....................................3
1.1.1. Sự phát triển của công nghiệp giấy trên thế giới...........................................3
1.1.2. Sự phát triển của ngành giấy ở Việt Nam .....................................................4
1.2. Công nghệ sản xuất giấy - bột giấy và đặc tính của nƣớc thải .............................5
1.2.1. Công nghệ sản xuất bột giấy và đặc tính của nƣớc thải ................................5
1.2.2. Công nghệ sản xuất giấy (xeo giấy) và đặc tính nƣớc thải .........................10
1.3. Công nghệ xử lý nƣớc thải nhà máy giấy ..........................................................13
1.3.1. Tiền xử lý ....................................................................................................14
1.3.2. Xử lý bậc 1 ..................................................................................................14
1.3.3. Xử lý bậc 2 ..................................................................................................15
1.3.4. Xử lý bậc 3 ..................................................................................................16
1.4. Các giải pháp công nghệ vi sinh ứng dụng xử lý nƣớc thải ...............................16
1.4.1. Phƣơng pháp yếm khí..................................................................................16
1.4.1.1. Nguyên tắc chung xử lý yếm khí .........................................................16
1.4.1.2. Quá trình công nghệ xử lý yếm khí ......................................................17
1.4.1.3. Các yếu tố chính ảnh hƣởng tới hiệu suất công nghệ xử lý yếm khí ...17
1.4.2. Phƣơng pháp xử lý sinh học hiếu khí ..........................................................18
1.4.2.1. Nguyên tắc xử lý hiếu khí ....................................................................18
1.4.2.2. Quy trình công nghệ xử lý hiếu khí .....................................................18
1.4.2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình xử lý hiếu khí...............................19
1.5. Vi sinh vật phân giải cellulose ...........................................................................20
1.5.1. Giới thiệu chung về vi sinh vật phân giải cellulose ....................................20
1.5.2. Đặc điểm của loài Bacillus trong ứng dụng xử lý nƣớc thải .......................22

1.6. Chế phẩm vi sinh trong công nghệ xử lý nƣớc thải ...........................................23
CHƢƠNG 2 - VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........................26
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu.........................................................................................26


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

2.2. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất .............................................................................26
2.2.1. Thiết bị và dụng cụ ......................................................................................26
2.2.2. Hóa chất và môi trƣờng ...............................................................................26
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................................28
2.3.1. Phƣơng phân tích xác định các thông số chất lƣợng nƣớc thải ...................28
2.3.1.1. Xác định pH .........................................................................................28
2.3.1.2. Xác định COD ......................................................................................28
2.3.1.3. Hàm lƣợng các chất rắn lơ lửng ...........................................................29
2.3.1.4. Chỉ số thể tích bùn................................................................................29
2.3.2. Phƣơng pháp phân lập các chủng vi khuẩn .................................................29
2.3.3. Phƣơng pháp tuyển chọn chủng có hoạt tính cellulase ...............................30
2.4. Định danh vi khuẩn ............................................................................................31
2.4.1. Phƣơng pháp định danh dựa trên đặc tính sinh lý, sinh hóa .......................31
2.4.2. Định danh bằng phƣơng pháp sinh học phân tử ..........................................34
2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng của chủng ..........................36
2.5.1. Chuẩn bị giống ............................................................................................36
2.5.2. Các yếu tố khảo sát......................................................................................36
2.6. Phƣơng pháp xác định mật độ vi khuẩn .............................................................36
2.7. Phƣơng pháp tạo chế phẩm ................................................................................37
2.8. Thử nghiệm khả năng xử lý nƣớc thải nhà máy giấy .........................................38
2.8.1. Thử nghiệm khả năng xử lý nƣớc thải nhà máy giấy quy mô 250 ml. .......38
2.8.2. Thử nghiệm khả năng xử lý nƣớc thải nhà máy giấy ở quy mô 5l .............38
CHƢƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...........................................................40

3.1. Khảo sát chỉ tiêu về chất lƣợng nƣớc thải nhà máy giấy ...................................40
3.2. Phân lập chủng vi khuẩn có hoạt tínhcellulase ..................................................41
3.3. Tuyển chọn chủng vi khuẩn có hoạt tính cellulase cao......................................42
3.3.1. Tuyển chọn dựa trên phƣơng pháp cấy chấm điểm ....................................42
3.3.2. Tuyển chọn dựa trên phƣơng pháp đục lỗ thạch .........................................44
3.3.3. Tuyển chọn dựa trên phƣơng pháp xác định hoạt tính enzyme cellulase ...45


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

3.4. Định tên chủng vi khuẩn tuyển chọn.................................................................46
3.4.1. Đặc tính hình thái và sinh lý – sinh hóa của chủng TD ..............................46
3.4.2. Định danh sinh học phân tử.........................................................................47
3.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng tới sự sinh trƣởng của chủngB. subtilisTD ......50
3.5.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến sự sinh trƣởng của chủng B.subtilis TD .......50
3.5.2. Ảnh hƣởng của tốc độ lắc đến sự sinh trƣởng của chủng B. subtilis TD ....51
3.5.3. Ảnh hƣởng của pH ban đầu đến sự sinh trƣởng của chủng B. subtilisTD ..52
3.5.4. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng pepton đến sự sinh trƣởng của B. subtilisTD ..54
3.5.5. Ảnh hƣởng của tỷ lệ cấp giống đến sự sinh trƣởng của chủng B. subtilisTD .55
3.6. Chế phẩm BioTD ...............................................................................................56
3.7. Thử nghiệm khả năng xử lý nƣớc thải của chủng B. subtilisTD .......................57
3.7.1. Thử nghiệm xử lý quy mô 250ml ................................................................57
3.7.2. Thử nghiệm xử lý nƣớc thải quy mô bình 5 l. ............................................59
3.7.3. Tốc độ lắng của bùn sau xử lý.....................................................................61
KẾT LUẬN ...............................................................................................................63
KIẾN NGHỊ ..............................................................................................................64
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................65
PHỤ LỤC BẢNG......................................................................................................69
PHỤ LỤC HÌNH .......................................................................................................77

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

DANH MỤC VIẾT TẮT
Ký hiệu

Chú thích

DNS

Acid Dinitrosalicylic

CFU

Colony-Forming Unit (Đơn vị hình thành khuẩn lạc)

VSV

Vi sinh vật

BOD

Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand)

COD

Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand )

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

BTNVMT

Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng

TCHQ

Tổng cục Hải quan

TCCP

Tiêu chuẩn cho phép

TSS

Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solid)

SVI

Chỉ số thể tích bùn (Sludge Volume Index)

SS

Bột giấy (Suspended solid)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1: Chất lƣợng nƣớc thải của một số nhà máy giấy và bột giấy ..................10
Bảng 1. 2: Một số vi sinh vật phân hủy cellulose ....................................................21
Bảng 3. 1: Chất lƣợng nguồn nƣớc thải ....................................................................40
Bảng 3. 2: Các chủng phân lập đƣợc từ nƣớc thải nhà máy giấy .............................41
Bảng 3. 3: Khả năng phân giải cellulose của các chủng chọn lọc thông qua phƣơng
pháp cấy chấm điểm ..................................................................................................43
Bảng 3. 4: Khả năng phân giải cellulose của các chủng qua phƣơng pháp đục lỗ
thạch ..........................................................................................................................44
Bảng 3. 5: Hoạt lực enzyme của các chủng tuyển chọn............................................45
Bảng 3. 6: Đặc tính sinh lý - sinh hóa chủng TD ......................................................47
Bảng 3. 7: So sánh chất lƣợng bảo quản chế phẩm ở các điều kiện khác nhau ........56
Bảng 3. 8: Ảnh hƣởng của tỷ lệ cấp giống đến hiệu suất xử lý ở quy mô 250 ml ....58
Bảng 3. 9: Hiệu suất xử lý COD của chủng B. subtilis TD quy mô 5 l ....................60
Bảng 3. 10: Tốc độ lắng của nƣớc thải nhà máy giấy sau khi xử lý bằng chế phẩm
BioTD ........................................................................................................................62
Bảng PL 1: Nồng độ đƣờng glucose và OD540nm tƣơng ứng xây dựng đƣờng chuẩn
đo hoạt lực enxyme phân giải celluose .....................................................................69
Bảng PL 2: Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến sự phát triển của chủng B. subtilisTD .....70
Bảng PL 3: Ảnh hƣởng của tốc độ lắc đến sự phát triển của chủng B. subtilisTD ...71
Bảng PL 4: Ảnh hƣởng của pH đến sự phát triển của chủng B. subtilisTD .............72
Bảng PL 5: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng pepton đến sự phát triển của chủng B.
subtilisTD ..................................................................................................................74
Bảng PL 6: Ảnh hƣởng của tỷ lệ cấp giống đến sự phát triển của chủng B.
subtilisTD ..................................................................................................................75
Bảng PL 7: Khả năng xử lý nƣớc thải của chủng B.subtilisTD quy mô 250 ml .......76
Bảng PL 8: Khả năng xử lý nƣớc thải chủng B.subtilisTD quy mô 5 l ....................76

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1: Cơ cấu thị trƣờng xuất khẩu giấy và sản phẩm giấy 4 tháng 2016 ............4
Hình 1. 2: Sơ đồ công nghệ Kraft, các nguồn thải và tác nhân gây ô nhiễm ..............6
Hình 1. 3: Sơ đồ công nghệ sản xuất bột hóa nhiệt cơ ................................................7
Hình 1. 4: Sơ đồ công nghệ sản xuất bột giấy từ giấy thải .........................................9
Hình 1. 5: Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy từ bột giấy ..............................................11
Hình 1. 6: Sơ đồ hệ thống tuần hoàn nƣớc trong quá trình xeo giấy ........................12
Hình 3. 1: Các mẫu nƣớc thải tại các cơ sở sản sử dụng cho quá trình phân tích.....40
Hình 3. 2: Hoạt lực cellulase của các chủng vi khuẩn qua phƣơng pháp cấy chấm
điểm ...........................................................................................................................44
Hình 3. 3: Hoạt lực cellulase của các chủng vi khuẩn qua phƣơng pháp đục lỗ thạch
...................................................................................................................................45
Hình 3. 4: Đặc điểm hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào của chủng TD ............46
Hình 3. 5: Sản phẩm PCR chủng TD (Với: -ve: mẫu nƣớc; +ve: chủng E.coli) ......48
Hình 3. 6: Tƣơng quan cấu trúc 16S rRNA của chủng TD với các chủng khác .......49
Hình 3. 7: Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến sự sinh trƣởng của chủng B. subtilisTD đo ở
thời điểm 24 giờ ........................................................................................................50
Hình 3. 8: Ảnh hƣởng của tốc độ lắc đến sự sinh trƣởng của chủng B. subtilisTD đo
ở thời điểm 24 giờ .....................................................................................................52
Hình 3. 9: Ảnh hƣởng của pH đến sự sinh trƣởng của chủng B. subtilisTD đo ở thời
điểm 24 giờ................................................................................................................53
Hình 3. 10: Ảnh hƣởng của hàm lƣợng peptone đến sự sinh trƣởng của chủng B.
subtilisTD đo ở thời điểm 24 giờ ..............................................................................54
Hình 3. 11: Ảnh hƣởng tỷ lệ cấp giống đến sự sinh trƣởng của chủng B. subtilisTD
đo ở thời điểm 24 giờ ................................................................................................55
Hình 3. 12: Chế phẩm B. subtilis TD ........................................................................56

Hình 3. 13: Khả năng xử lý nƣớc thải của chủng B. subtilisTD ở các mật độ khác
nhau quy mô 250 ml ..................................................................................................57
Hình 3. 14: Khả năng xử lý nƣớc thải của chế phẩm BioTD ở quy mô 5 l ..............59


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Hình 3. 15: Biến đổi giá trị COD ở quy mô 5l ..........................................................60
Hình 3. 16: Khả năng lắng, tạo bùn và hiệu quả xử lý nƣớc thải của chế phẩm
BioTD ở quy mô 5 l ..................................................................................................62
Hình PL 1: Đƣờng chuẩn dựa trên hàm lƣợng đƣờng glucose .................................77
Hình PL 2: Trình tự gen chủng TD ...........................................................................77
Hình PL 3: 10 chủng có độ tƣơng đồng cao với chủng TD ......................................77
Hình PL 4: Một số tính chất sinh hóa chủng TD ......................................................78


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

MỞ ĐẦU
Theo số liệu của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng, 43,3 % khu công nghiệp
Việt Nam có công trình xử lý nƣớc thải tập trung, tuy nhiên thực tế trong số này,
nhiều công trình hoạt động chƣa đạt hiệu quả cao. Nƣớc thải của ngành sản xuất
giấy là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng. Nƣớc thải
nhà máy giấy chứa chất rắn lơ lửng, bột giấy, lignin, hóa chất tẩy trắng, chất phụ
gia và các chất hữu cơ hòa tan là những hợp chất có độc tính sinh thái cao, có nguy
cơ gây ung thƣ, rất khó phân hủy trong môi trƣờng. Các chỉ số về chất lƣợng nƣớc
thải công nghiệp sản xuất giấy cao hơn giới hạn cho phép rất nhiều, cụ thể: Trong
giai đoạn sản xuất bột giấy, hàm lƣợng TSS: 2000 mg/l, COD: 2500 mg/l,
BOD5:1900 mg/l, pH: 6,4 – 7,5; trong giai đoạn xeo giấy hàm lƣợng TSS: 3500
mg/l, COD: 2500 mg/l, BOD5:2000 mg/l, pH: 7,5 – 9 [27,29].

Hiện nay, có nhiều phƣơng pháp xử lý nƣớc thải nhƣ: phƣơng pháp vật lý,
phƣơng pháp cơ học, phƣơng pháp hóa học, tuy nhiên, các phƣơng pháp này có chi
phí cao và chƣa xử lý triệt để nguồn ô nhiễm. Xử lý sinh học là phƣơng pháp có
nhiều ƣu điểm, do thân thiện với môi trƣờng và khắc phục đƣợc các hạn chế của
phƣơng pháp khác[29]. Nƣớc thải nhà máy giấy có tỷ lệ BOD5/COD ≥ 0,5, thích
hợp để xử lý sinh học.
Đặc tính của nƣớc thải nhà máy giấy là môi trƣờng nghèo dinh dƣỡng chứa
nhiều cellulose, nhiệt độ cao - biến động từ 36oC lên tới 70oC, pH thấp và nằm
trong dải từ 5 – 10. Do đó, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Phân lập, tuyển
chọn và đặc tính chủng vi khuẩn có khả năng chịu nhiệt, chịu pH và sinh tổng
hợp cellulase để xử lý nước thải nhà máy giấy”.
Mục tiêu của đề tài:
- Phân lập và tuyển chọn đƣợc chủng vi khuẩn có khả năng chịu nhiệt độ
cao, chịu axit và có hoạt tính cellulase cao;
- Xác định đƣợc ảnh hƣởng một số yếu tố đến sự sinh trƣởng của chủng vi
khuẩn phân lập đƣợc;
- Tạo đƣợc chế phẩm xử lý nƣớc thải nhà máy giấy;

VŨ THỊ DINH

1


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

- Thử nghiệm ứng dụng vi khuẩn trong xử lý nƣớc thải nhà máy giấy.
Đồi tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
- Nƣớc thải của nhà máy giấy An Hòa và cụm công nghiệp giấy Phú Lâm.
- Vi khuẩn có khả năng xử lý nƣớc thải nhà máy giấy, sinh trƣởng trong điều
kiện nhiệt độ cao, pH thấp.

- Thử nghiệm xử lý nƣớc thải nhà máy giấy quy mô phòng thí nghiệm (quy
mô 250 ml và 5 l).
Nội dung nghiên cứu:
- Khảo sát một số chỉ tiêu về chất lƣợng nƣớc thải nhà máy giấy.
- Phân lập, tuyên chọn chủng vi khuẩn bản địa có hoạt tính phân hủy
cellulose cao, có khả năng sinh trƣởng trong môi trƣờng nhiệt độ cao và pH thấp.
Định tên chủng vi khuẩn sinh tổng hợp cellulase.
- Khảo các yếu tố ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng của chủngBacillus subtilis
TD.
- Tạo chế phẩm vi sinh vật xử lý nƣớc thải nhà máy giấy và khảo sát quá
trình bảo quản chế phẩm.
- Nghiên cứu quá trình xử lý nƣớc thải nhà máy giấy quy mô phòng thí
nghiệm (250 ml và 5 l).

VŨ THỊ DINH

2


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Chƣơng 1 - TỔNG QUAN
1.1. Tình hình phát triển của ngành sản xuất giấy và bột giấy
1.1.1. Sự phát triển của công nghiệp giấy trên thế giới
Giấy đƣợc ngƣời Ai Cập làm ra từ sợi dây của cây papyrus từ thời cổ đại,
vào năm 3500 trƣớc Công nguyên. Đến năm 105 sau Công nguyên, ngƣời Trung
Quốc đã có bƣớc đột phá mới trong công nghệ sản xuất giấy và đƣợc coi là nguồn
gốc của ngành giấy, chất lƣợng giấy thời này có thể so sánh với giấy thủ công ngày
nay. Qua thời gian, ngành sản xuất giấy không ngừng phát triển, từ sản xuất thủ
công ban đầu bằng cách kết những cây cỏ với nhau thành tấm, đến quy mô công

nghiệp với công nghệ tiên tiến, tự động hóa trong các khâu sản xuất.
Nhu cầu tiêu thụ giấy trên thế giới ngày càng tăng: Năm 2013, mức tiêu thụ
giấy bình quân đầu ngƣời ở Nhật Bản đạt khoảng 130 kg/ngƣời[19]. Trong đó, nhu
cầu giấy bao bì và đóng gói chiếm tỷ lệ lớn nhất với 39% tổng sản lƣợng năm 1961
và 54% trong năm 2013[33]. Để đáp ứng mức nhu cầu trên, sản lƣợng giấy không
ngừng tăng qua các năm, năm 1961 sản lƣợng giấy và bột giấy thế giới khoảng hơn
70 triệu tấn, đến năm 2013 đạt khoảng 397,6 triệu tấn. Trong đó, tổng sản lƣợng
giấy của bốn nƣớc Trung Quốc, Mỹ, Nhật Bản và Đức chiếm hơn một nửa, khoảng
56%[33]. Ngoài 4 cƣờng quốc giấy trên, các quốc gia kháccũng không ngừng đẩy
mạnh đầu tƣ phát triển ngành giấy nhƣ: nhà máy Andritz của Anh với sản lƣợng
220.000 tấn/năm, nhà máy Metsa Group của Phần Lan với sản lƣợng 1,3 triệu
tấn/năm[3].
Song song với quá trình phát triển, lƣợng nƣớc thải ngành giấy thải ra môi
trƣờng đã và đang là mối nguy của cả xã hội. Tuy nhiên với thiết bị công nghệ hiện
đại, chu trình sản xuất tuần hoàn khép kín, các nhà máy sản xuất giấy và bột giấy
của các nƣớc phát triển trên thế giới đã giảm lƣợng nƣớccung cấp cho quá trình sản
xuất và lƣợng nƣớc thải thải ra môi trƣờng tới mức tối đa: Lƣợng nƣớc cung cấp
cho quá trình sản xuấtkhoảng 7 - 15 m3 nƣớc/1 tấn giấy và bột giấy; Hóa chất sử
dụng trong giai đoạn nấu bột và nƣớc trắng sinh ra trong quá trình xeo giấy đƣợc
tuần hoàn sử dụng lại [9].

VŨ THỊ DINH

3


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

1.1.2. Sự phát triển của ngành giấy ở Việt Nam
Ngành giấy là một trong những ngành đƣợc hình thành từ rất sớm tại Việt Nam,

khoảng năm 284. Từ giai đoạn này đến đầu thế kỷ 20, giấy đƣợc làm bằng phƣơng
pháp thủ công phục vụ cho việc ghi chép, làm tranh dân gian và vàng mã. Đến thế
kỷ 20, có nhiều nhà máy giấy và bột giấy đƣợc thành lập với quy mô nhỏ (dƣới
20.000 tấn/năm) [6].
Ngành công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy ở Việt Nam đã có những bƣớc
phát triển vƣợt bậc, sản lƣợng giấy tăng trung bình 11%/năm trong giai đoạn 20002006, sản lƣợng giấy cả năm 2010 tăng gần 10% so với năm 2009, ƣớc đạt 1,85
triệu tấn[18]. Theo số liệu thống kê từ Tổng cục Hải quan (TCHQ) Việt Nam, 4
tháng đầu năm 2016, Việt Nam đã xuất khẩu 161,7 triệu USD giấy và sản phẩm từ
giấy, tăng 7,1% so với cùng kỳ năm 2015. Giấy và sản phẩm từ giấy của Việt Nam
có mặt tại 17 quốc gia trên thế giới, trong đó Hoa Kỳ là thị trƣờng chủ yếu, chiếm
24%, kế đến là Nhật Bản và Đài Loan chiếm 18%... và các thị trƣờng khác chiếm
23%[2].

c
Hình 1. 1: Cơ cấu thị trƣờng xuất khẩu giấy và sản phẩm giấy 4 tháng 2016[2]
Quy mô sản xuất của ngành giấy Việt Nam còn nhỏ: 46% doanh nghiệp có
công suất dƣới 1.000 tấn/năm, 42% công suất từ 1.000-10.000 tấn/năm và chỉ có 4
doanh nghiệp có công suất trên 50.000 tấn/năm. Công suất trung bình của Việt Nam

VŨ THỊ DINH

4


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

là 5.800 tấn giấy và 13.000 tấn bột giấy/năm, thấp hơn rất nhiều so với các nƣớc
khác trên thế giới và trong khu vực[6].
Công nghệ sản xuất của ngành giấy Việt Nam nhìn chung còn rất lạc hậu.
Hiện nay ở Việt Nam có 3 phƣơng pháp sản xuất bột giấy chính là: phƣơng pháp sử

dụng hóa chất, phƣơng pháp cơ-lý, phƣơng pháp tái chế giấy loại, đây đều là các
phƣơng pháp sử dụng nhiều hóa chất và năng lƣợng. Công nghệ sản xuất bột giấy
lạc hậu và gây ô nhiễm môi trƣờng trầm trọng nhƣ: công nghệ bột sulfat tẩy trắng,
công nghệ sản xuất bột theo phƣơng pháp hóa nhiệt cơ, và phƣơng pháp xút không
thu hồi hóa chất, hoặc công nghệ sản xuất theo phƣơng pháp kiềm lạnh[6]. Để sản
xuất 1 tấn giấy cần dùng từ 200 –500 m3 nƣớc[9].
1.2. Công nghệ sản xuất giấy - bột giấy và đặc tính của nƣớc thải
Công nghệ sản xuất giấy gồm hai quá trình cơ bản: Sản xuất bột giấy từ
nguyên liệu thô và sản xuất giấy từ bột giấy (xeo giấy)[11]. Công nghiệp giấy và
bột giấy có thể coi nhƣ hai ngành độc lập, sản xuất bột và sản xuất giấy. Nguyên
liệu chủ yếu để sản xuất bột giấy từ xơ sợi thực vật (tre và gỗ mềm) và giấy tái chế
(giấy đã qua sử dụng, giấy phế liệu và các chất thải từ các xƣởng đóng sách[3].
Do quá trình sản xuất giấy và bột giấyvới các công nghệ hoàn toàn khác
nhau nên nƣớc thải khác nhau về lƣu lƣợng và tính chất[18].
1.2.1. Công nghệ sản xuất bột giấy và đặc tính của nƣớc 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 cellulose (40 – 45%), hemicellulose (20 – 30%),
là các hợp chất cao phân tử (polyme), đƣợc bao bọc xung quanh bởi lignin (20 –
30%) và các chất trích ly (chất keo nhựa) (2 – 15%)[27].
 Công nghệ bột hóa học
Bản chất của công nghệ bột hóa: sử dụng hóa chất để hòa tan các thành phần
không phải sợi cellulose trong nguyên liệu[18]. Các dăm gỗ đƣợc nấu với những
dinh dịch hóa chất thích hợp ở nhiệt độ cao và áp suất cao với mục đích tách lignin
ra khỏi gỗ, thu hồi cellulose và hemicellulose. Quy trình làm giảm và phân hủy một

VŨ THỊ DINH

5

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

phần cellulose và hemicellulose, tuy nhiên có khả năng loại bỏ lignin khá triệt để và
sản phẩm giấy có độ bền tƣơng đối cao [3]. Hai công nghệ bột hóa chính:
Công nghệ Kraft: là công nghệ nấu bột bằng kiềm (hỗn hợp NaOH và
Na2S) có chức năng hòa tan lignin và hemicellulose để giải phóng sợi cellulose.
Nƣớc thải - dịch nấu chứa hóa chất nấu và các hợp chất tự nhiên có trong gỗ, nhiều
nhất là lignin, chứa nhiều kiềm (pH cao) và có mùi đặc trƣng của các hợp chất lƣu
huỳnh, chỉ số COD và độ màu (do lignin) rất cao. Đây là công nghệ phổ biến nhất
trên thế giới và các nhà máy hiện đại ở Việt Nam. Nƣớc, năng lƣợng và hóa chất
đƣợc tuần hoàn tối đa trong quá trình sản xuất.

Hình 1. 2: Sơ đồ công nghệ Kraft, các nguồn thải và tác nhân gây ô nhiễm[18]
Nguyên liệu (mảnh gỗ, tre) qua các công đoạn nấu, sàng (loại bỏ mấu, mảnh
chƣa chín), rửa, tẩy bằng oxygen, rửa trƣớc khi sang công đoạn tẩy trắng bằng hóa
chất. Nƣớc sạch hầu nhƣ chỉ sử dụng để rửa bột ở công đoạn cuối của quá trình nấu
bột, sau đó đi ngƣợc dòng để rửa bột thô, dịch thải ở đây có nồng độ hóa chất và
chất hữu cơ rất cao và có màu đen nên đƣợc gọi là dịch đen.
Dịch đen đƣợc cô đặc đến mức đốt đƣợc, bổ sung Na2SO4 và đƣợc phun vào
lò thu hồi để khử SO42- thành S2-, phần hữu cơ cháy sinh ra nhiệt dùng để sản xuất
hơi sử dụng cho nhà máy, tro-xỉ là các hợp chất Na đƣợc chuyển thành Na2CO3 và

VŨ THỊ DINH

6


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Na2S. Hòa tan tro-xỉ này thu đƣợc dịch xanh, cho phản ứng với vôi sẽ tái sinh đƣợc
dịch trắng là hỗn hợp NaOH + Na2S quay lại nấu bột. Hệ chƣng bốc dịch đen và lò
hơi thu hồi hóa chất vừa đóng vai trò thu hồi 95% hóa chất nấu bột vừa đóng vai trò
xử lý trên 90% chất ô nhiễm của toàn nhà máy bột. Hiện nay ở Việt Nam, chỉ có
Công ty giấy Bãi Bằng (nay là Tổng công ty giấy Việt Nam) và Công ty giấy An
Hòa có hệ thống cô-đốt dịch đen và thu hồi hóa chất [18].
Công nghệ sunphit: quy trình tƣơng tự nhƣ công nghệ Kraft, tuy nhiên sử
dụng các muối SO32- và nấu ở môi trƣờng axit (pH thấp). Công nghệ cho sản phẩm
có độ trắng cao hơn nhƣng ảnh hƣởng đến độ bền của sợi cellulose hơn công nghệ
Kraft[18].
 Công nghệ sản xuất bột hóa nhiệt cơ
Gỗ nguyên liệu
Chặt mảnh
Sàng, rửa mảnh
Thẩm thấu hóa chất
Nghiền thô, ép vít
Tẩy trắng
Nghiền tinh
Làm sạch
Sấy
Bột giấy
Hình 1. 3: Sơ đồ công nghệ sản xuất bột hóa nhiệt cơ[18]

VŨ THỊ DINH

7


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Công nghệ này là sự kết hợp giữa cơ, nhiệt và hóa học. Gỗ đƣợc làm mềm
bằng biện pháp thẩm thấu hóa chất ở nhiệt độ cao (trung bình 80 - 90oC), sau
đónguyên liệu chuyển sang nghiền cơ học và tẩy trắng bằng hóa chất.Phƣơng pháp
có hiệu quả thu hồi bột giấy cao khoảng 75 - 85% nhƣng tiêu tốn nhiều năng lƣợng
hơn và không loại bỏ hết lignin vàchất lƣợng giấy không cao [3]. Nƣớc thải của quá
trình gồm các nguồn chính: Dịch tẩy trắng chứa nhiều hóa chất tẩy và COD; Nƣớc
từ máy làm khô bột; Dịch ngƣng từ lò nấu, lò đốt thu hồi và dịch đen chảy tràn[18].
Nƣớc thải của các nhà máy sản xuất bột giấy thƣờng đậm đặc và khó xử lý,
nhất là dịch đen, lƣợng kiềm dƣ có thể lên tới 20 g/l, COD dao động ở mức hàng
chụcngàn tới 100.000 mg/l[18]. Tại các nhà máy mà bột giấy đƣợc tẩy trắng, công
đoạn tẩylà công đoạn gây ô nhiễm nhiều nhất. Nƣớc thải từ công đoạn tẩy chiếm
50-75% tổng lƣợng nƣớc thải và chiếm 80-95% tổng lƣợng dòng thải ô nhiễm [3].
Trong quá trình sản xuất bột giấy có những công đoạn cần gia nhiệt và sử dụng
kiềm hoặc axit (ví dụ: nấu nguyên liệu,…) do đó nƣớc thải có nhiệt độ dao động từ
35oC – 90oC, pH từ 5,2 – 6,5[27].
 Công nghệ sản xuất bột giấy tái chế
Tùy thuộc vào nguồn gốc nguyên liệu và yêu cầu sản phẩm chia quy trình
sản xuất bột tái chế thành2 loại:
- Công nghệ tái chế nguyên liệu từ hộp, bìa carton: Bột sau khi tách bỏ tạp
chất, phân loại xơ sợi, bột giấy sẽ đƣợc sử dụng cho sản xuất giấy bao gói, hòm hộp
công nghiệp.
- Công nghệ tái sinh giấy loại qua in (ví dụ: báo): thƣờng có thêm công đoạn
tách mực bằng kiềm. Sau khi tiến hành sàng sơ bộ, dịch nhuyễn chứa xơ đƣợc đƣa
qua các bể tuyển nổi, mực nổi trên mặt bể và đẩy đi nhờ dòng khí sục từ đáy bể
hoặc sau khi sàng sơ bộ, các xơ thô từ máy nghiền sẽ đƣợc xử lý bằng các bƣớc rửa
liên tiếp, qua đó mực và các tạp chất khác sẽ đƣợc loại bỏ qua phần nƣớc lọc. Sau
đó, bột giấy đƣợc tẩy trắng bằng hydro peoxit hoặc muối hydrosulphit[18]. Bột giấy
tái chế sẽ đƣợc sử dụng một phần cho quá trình sản xuất giấy in báo, giấy in, giấy
viết, giấy in tạp chí, ….

VŨ THỊ DINH

8


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Giấy loại
Nƣớc
lọc
đục

Nghiền thủy lực nồng
độ cao
Bể chứa
Điều hòa lƣu lƣợng

Nƣớc
tuần
hoàn

Rửa nồng độ cao

Phần tách loại
Phần tách loại
Lƣới

Lƣới ngang
Hộp phân tách
Rửa ly tâm 1

Nƣớc
trắng
trong

Hệ thống
xử lý

Nƣớc lọc Nƣớc lọc
trong
trong
Rửa ly
Rửa ly
tâm 2
tâm 3

Làm đặc

Phần
tách
loại

Bể chứa nƣớc lọc
trong và đục

Lọc tinh khiết

Bột thành phẩm
Hình 1. 4: Sơ đồ công nghệ sản xuất bột giấy từ giấy thải [3]
Giấy loại đƣợc nghiền bằng máy nghiền thuỷ lực, sau đó giấy đƣợc trộn với
nƣớc thành một hỗn hợp đồng nhất. Các chất bẩn nặng nhƣ cát và đá sẽ đƣợc loại

bỏ nhờ quá trình di chuyển dịch chứa các chất lơ lửng qua các sàng đãi. Tại đây,
kim loại nặng sẽ lắng xuống và đƣợc định kỳ loại khỏi hệ thống. Bột từ nghiền thuỷ
lực đƣợc làm sạch trong thiết bị làm sạch nồng độ cao, tiếp theo sử dụng máy phân
tách turbo dùng để phân riêng các chất bẩn nặng nhẹ tƣơng ứng. Sau khi qua sàng,

VŨ THỊ DINH

9


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

bột đƣợc chuyển đến thiết bị rửa ly tâm, cát sẽ đƣợc tách ra nhờ lực ly tâm. Sau đó,
bột giấy đƣợc chuyển đến thiết bị làm đặc. Tại đây, nƣớc sẽ đƣợc tách bớt và bột
giấy đặc hơn. Bột giấy sau làm đặc sẽ đƣợc chuyển qua thiết bị lọc tinh để bột đạt
tới độ mịn yêu cầu, rồi tới một bể chứa [3].
Trong công nghệ sản xuất bột giấy tái chế thành phần nƣớc thải chủ yếu là
mực in, chất độn (trong giấy có khoảng 30% là chất độn nhƣ là: bột đá, tinh bột,
chất trợ in…) và các kim loại nặng (có trong mực in nhƣ chì …)[18].
Thành phần nƣớc thải của các nhà máy giấy tái chế gần giống với nƣớc thải
nhà máy giấy hơn. Tuy nhiên, độ ô nhiễm của chúng cao hơn vì có quá trình tái sinh
giấy đã sử dụng, thành phần ô nhiễm chủ yếu là TSS, COD, và BOD5 với nồng độ
cao. Mức độ ô nhiễm của nƣớc thải phụ thuộc vào loại hóa chất tẩy sử dụng, tẩy
trắng tốt nhất và phổ biến nhất vẫn là clo hoặc các hợp chất clo (nƣớc javen hay
hypoclozo), các nhà máy hiện đại sử dụng clo dioxit. Oxy, ôzôn cũng nhƣ
hyđroperoxit cũng đƣợc sử dụng, tuy nhiên hiệu quả tẩy trắng không bằng clo[18].
Bảng 1. 1: Chất lƣợng nƣớc thải của một số nhà máy giấy và bột giấy[18]
Chỉ tiêu

Đơn vị

Nguyên liệu từ giấy thải
Sản phẩm giấy vệ sinh

Sản phẩm giấy bao bì

-

6,8 -7,2

6,0 – 7,4

Pt-Co

1.000 – 4.000

1.058 – 9.550

C

28-30

28-30

TSS

mg/l

454 – 6.082

431 – 1.307

COD

mg/l

868 – 2.128

741 – 4.130

BOD5

mg/l

475 – 1.075

520 – 3.085

N tổng

mg/l

0,0 – 3,6

0,7 – 4,2

P tổng

mg/l

-

-

SO42-

mg/l

-

-

pH
Màu
Nhiệt độ

o

1.2.2. Công nghệ sản xuất giấy (xeo giấy) và đặc tính nƣớc thải

VŨ THỊ DINH

10


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Hiện nay, hầu hết các nhà máy sản xuất giấyđều sử dụng công nghệ xeo giấy
trong môi trƣờng kiềm tính (trừ các nhà máy sản xuất giấy bao bì sử dụng công
nghệ xeo giấy trong môi trƣờng axit), nhờ vậy chất lƣợng sản phẩm đƣợc nâng lên,

tiết kiệm đƣợc nguyên vật liệu [6].
Bột giấy
Bột giấy từ
phân xƣởng
bột giấy

Phẩm màu,
cao lanh,
phèn
Hơi nƣớc từ
lò hơi

Đánh rã

Các hợp chất có
trong giấy cũ

Nghiền

Sợi các chất bẩn
hòa tan

Phôi chế

Xeo giấy
Cắt cuộn

Nƣớc thải có
chứa sợi, hóa
chất, phẩm màu,

tạp chất, giấy
vụn. Khói thải
nhiên liệu từ lò
hơi

Giấy thành phẩm
Hình 1. 5: Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy từ bột giấy [10]
Từ nguyên liệu là bột giấy, giấy đƣợc sản xuất trên máy xeo giấy, bao gồm các
công đoạn: đánh rã, nghiền, phối chế, xeo giấy, cắt cuộn, và giấy thành phẩm[18].
Trƣớc khi đƣa vào máy xeo, bột đƣợc nghiền nhỏ để làm đồng đều và mềm mại,
sau đó bột đƣợc phối trộn với phụ gia nhƣ: bột đá, tinh bột, cationic, keo AKD và
một số chất khác với tỷ lệ nhất định rồi bơm lên hòm phun bột của máy xeo. Từ đây
bột đƣợc phun lên lƣới hình thành tờ giấy ƣớt, sau đó đƣợc tách nƣớc, sang hệ
thống hộp sấy, gia keo bề mặt, (có hoặc không) làm nhẵn bề mặt rồi đƣợc chuyển

VŨ THỊ DINH

11


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

sang bộ phận hộp quang, cuộn, cắt khổ và chuyển đến bộ phận bao gói và gia công
[10].
Các hóa chất thƣờng sử dụng nhƣ sau:
- Nhóm keo:có tác dụng làm tăng khả năng chống thấm chất lỏng (nƣớc) của
giấy. Ví dụ: keo nhựa thông, nhựa thông biến tính, ….
- Nhóm chất độn: Là những chất trộn lẫn vào trong bột giấy, nó vừa có vai trò
thay thế bớt lƣợng xơ sợi trong giấy đồng thời tăng độ nhẵn, độ đục, độ đồng đều
bề mặt. Ví dụ: cao lanh, CaCO3 nghiền hoặc kết tủa…

- Nhóm phụ gia, phẩm màu: Là những chất cho vào hỗn hợp bột giấy làm cho
giấy có chất lƣợng cao hơn, tăng một số tính chất thẩm mỹ nhƣ màu, độ bóng láng,
giảm giá thành sản phẩm. Tỷ lệ của nhóm chất này chiếm một lƣợng nhỏ trong
giấy. Ví dụ: polyacrylamit, tinh bột cation, chất tăng độ trắng, chất khử bọt...[26].
Giấy, bìa có thể đƣợc sản xuất từ bột giấy mới hoặc bột giấy tái sinh hoặc
hỗn hợp, tẩy trắng hoặc chƣa tẩy trắng. Quá trình sản xuất giấy chủ yếu là “xeo”,
khi đó huyền phù bột giấy sẽ đƣợc trộn với các chất độn, các phụ gia chức năng nhƣ
cao lanh, bột đá (CaCO3), phèn nhôm, chất tạo màu trắng TiO, silicat, ... Các phụ
gia hữu cơ khác nhƣ tinh bột biến tính, latex, các chất phân tán, hoạtđộng bề mặt
…. Hỗn hợp đƣợc phun lên băng máy xeo để ép thành “tờ” giấy, qua bộ phận sấy
khô, cuộn lại thành sản phẩm [10].

Hình 1. 6: Sơ đồ hệ thống tuần hoàn nƣớc trong quá trình xeo giấy [11]

VŨ THỊ DINH

12


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nƣớc thải từ nhà máy giấy (không sản xuất bột) khá sạch, chủ yếu là nƣớc
thải từ khâu xeo giấy, tạp chất cơ bản là cặn lơ lửng (thƣờng là xơ sợi giấy, bột độn,
bột màu, phụ gia…), thành phần chất hữu cơ thƣờng không quá cao, BOD5 của
nƣớc xeo thƣờng dao động từ 150-350 mg/l[18]. Tuy nhiên, do sử dụng nhiều phụ
gia vô cơ, nƣớc thải của nhà máy giấy thƣờng đụchơn nhiều so với nƣớc thải nấu
bột. Trong phần lớn các nhà máy giấy, nƣớcthải thƣờng đƣợc xử lý sơ bộ bằng các
thiết bị tách cặn, thu hồi bột và nƣớc,vì vậy chất lƣợng nƣớc thải phụ thuộc rất
nhiều vào mức độ tuần hoàn tái sửdụng nƣớc, nƣớc thải sẽ có độ đậm đặc cao hơn
nếu tái sử dụng nhiều hơn [11].

1.3. Công nghệ xử lý nƣớc thải nhà máy giấy
Xử lý nƣớc thải của nhà máy sản xuất bột giấy đƣợc chia làm hai loại dựa
vào nguồn nguyên liệu sử dụng:
Nguồn nguyên liệu thô từ rừng/gỗ mềm: Công nghệ xử lý nƣớc thải đƣợc
áp dụng phổ biến là quá trình hoá lý (keo tụ/tạo bông), sinh học (hiếu khí, và yếm
khí kết hợp hiếu khí) và xử lý bậc ba với quá trình keo tụ/tạo bông hay quá trình
oxy hóa (ozon hay fenton) để đạt quy chuẩn xả thải QCVN: 12/2008 cột B hay A.
Nguồn nguyên liệu thô là giấy thải: Công đoạn ban đầu của hệ thống xử lý
đƣợc áp dụng là tách bột giấy khỏi nƣớc thải với mục đích tái sử dụng nƣớc thải và
thu hồi bột giấy. Đối với những nhà máy có công suất lớn và vừa, sàng nghiêng
(lọc) đƣợc áp dụng để thu hồi bột giấy. Tiếp theo quá trình tách bột giấy là quá trình
tuyển nổi áp lực khí hoà tan kết hợp keo tụ hay keo tụ/tạo bông và lắng để tách triệt
để phần bột giấy trong nƣớc thải. Sau quá trình hoá lý là công đoạn xử lý sinh học
bao gồm kỵ khí kết hợp hiếu khí hay chỉ có quá trình hiếu khí đƣợc áp dụng. Quá
trình sinh học hiếu khí đƣợc áp dụng là bùn hoạt tính lơ lửng hiếu khí và bùn hoạt
tính với vật liệu dính bám. Để xử lý nƣớc thải đạt cột A của
QCVN12:2008/BTNMT, một số hệ thống xử lý đã áp dụng thêm công đoạn hóa lý
sau quá trình sinh học hiếu khí và lọc áp lực nhằm xử lý triệt để các chất ô nhiễm.
Đối với các nhà máy công suất nhỏ quá trình lắng (trọng lực) thƣờng đƣợc áp dụng
để thu hồi bột giấy. Các quá trình xử lý đƣợc áp dụng sau đó là keo tụ/tạo bông và

VŨ THỊ DINH

13


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCTRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

lắng để tách triệt để phần bột giấy trong nƣớc thải hay quá trình sinh học hiếu khí
với bùn hoạt tính lơ lửng hiếu khí.

Nƣớc thải từ các nhà máy sản xuất giấy (xeo giấy) từ bột giấy có nồng độ ô
nhiễm thấp hơn nên phƣơng pháp phổ biến là xử lý sơ bộ nhƣ lắng (trọng lực) hay
tuyển nổi để tách SS với mục đích thu hồi bột giấy trong nƣớc thải và tái sử dụng
nƣớc thải cho qui trình sản xuất. Tuy nhiên, để đạt quy chuẩn xả thải, thƣờng áp
dụng kỹ thuật bùn hoạt tính.
Công nghệ xử lý nƣớc thải bao gồm các giai đoạn sau[18]:
1.3.1. Tiền xử lý
Đây là quá trình xử lý hoàn toàn bằng phƣơng pháp vật lý. Nƣớc thải đƣợc
thu gom và qua hệ thống sàng để giữ lại các chất rắn có kích thƣớc lớn rồi tập trung
ở bể thu gom nƣớc thải. Từ bể thu gom, nƣớc thải sẽ đƣợc bơm lên hệ thống sàng
hoặc lƣới lọc để thu hồi sơ sợi có trong nƣớc thải. Nƣớc sau khi sàng, lọc sẽ đƣợc
đƣa sang bể chứa trung gian hoặc bể cân bằng (bể điều hòa) và tháp giải nhiệt trƣớc
khi đƣa sang xử lý cấp 1.
1.3.2. Xử lý bậc 1
Phƣơng pháp phổ biến đƣợc áp dụng là phƣơng pháp lắng và phƣơng pháp
tuyển nổi, hoặc kết hợp cả phƣơng pháp lắng và phƣơng pháp tuyển nổi. Ngoài ra
có nhiều phƣơng pháp xử lý lý – hóa khác nhƣng ít đƣợc áp dụng hơn.
Phƣơng pháp lắng: Chất rắn lắng xuống nhờ trọng lực. Thông số quan
trọng của phƣơng pháp lắng là tải trọng bề mặt (lƣu lƣợng trên một đơn vị bề mặt
lắng theo thời gian (giờ)).Bể lắng thƣờng có chiều cao khoảng 3 - 5 m và thời gian
lƣu khoảng 6 - 12 giờ. Đƣờng kính của bể lắng hình tròn không nên lớn hơn 50 m
và chiều rộng của bể lắng hình chữ nhật không nên lớn hơn 30 m, để giảm nguy cơ
bị xáo trộn do gió và phá vỡ dòng chảy. Hiệu quả lắng đƣợc tăng cƣờng bằng cách
bổ sung các chất keo tụ và tạo bông. Các chất rắn lắng xuống tạo thành bùn và đƣợc
lấy ra bằng các thiết bị nạo bùn hoặc bằng các bơm hút.
Phƣơng pháp tuyển nổi: Lƣợng lớn bọt khí đƣợc đƣa vào nƣớc thải. Các
bọt khí nhờ sức căng bề mặt hút dính các chất huyền phù rắn, tạo nên các khối có tỷ

VŨ THỊ DINH

14