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
TRƢỜNG 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 DƢỠNG THÍCH HỢP CHO VI KHUẨN
ĐỐI VỚI HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI
CỦA NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2012

1


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG 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 DƢỠNG THÍCH HỢP CHO VI KHUẨN
ĐỐI VỚI HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC 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

2


MỤC LỤC
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

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN......................................................................................

3

1.1.

Công nghệ sản xuất bột giấy, giấy và đặc tính của nƣớc 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 trƣờng 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

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

13

1.3.

Xử lý nƣớc 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)........................................................................

18

1.3.3. Xử lý sinh hóa (xử lý cấp II)....................................................................

19

1.3.4. Xử lý cấp III.............................................................................................

20

4


1.4.

Xử lý nƣớc thải giấy bằng phƣơng pháp sinh học........................................

20

1.4.1. Phương pháp xử lý sinh học kỵ khí.........................................................

21

1.4.2. Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí......................................................

25

1.5.

Vi sinh vật ứng dụng trong xử lý nƣớc thải..................................................

28

1.5.1. Giới thiệu chung về vi sinh vật................................................................

28

1.5.2. Cơ chế xử lý nước thải bằng vi sinh........................................................

31

1.5.2.1.

Sinh trưởng lơ lửng (bùn hoạt tính)............................................

31

1.5.2.2.

Sinh trưởng bám dính (hay màng sinh học)...................................

31

1.5.3. Nhu cầu dinh dưỡng vi sinh vật...............................................................

32

1.5.3.1.

Nguồn thức ăn cacsbon của vi sinh vật..........................................

32

1.5.3.2.

Nguồn thức ăn nitơ của vi sinh vật................................................

33

1.5.3.3.

Nguồn thức ăn 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...............................................................

1.6.

34

1.5.4.1.

Hàm lượng oxy hòa tan..................................................................

34

1.5.4.2.

Nhiệt độ..........................................................................................

35

1.5.4.3.

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

35

1.5.4.4.

Thành phần các chất trong nước....................................................

36

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

CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM.................................................................................

5

38
43


2.1. Đối tƣợng nghiên cứu...............................................................................

43

2.2. Mục tiêu 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.................................................................................

45

2.4. Bổ sung dinh dƣỡng...................................................................................

47

2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu..........................................................................

48

2.6. Các phƣơng pháp phân tích xác định các thông số chất lƣợng nƣớc
thải................................................................................................................

50

2.6.1. Xác định pH và nhiệt độ.........................................................................

50

2.6.2. Xác định COD........................................................................................

50

2.6.3. Xác định MLSS......................................................................................

51

2.6.4. Xác định chỉ số thể tích bùn (SVI).........................................................

52

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

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................

58

3.1. Đặc trƣng về khả năng xử lý của hệ thống xử lý nƣớc thải Công ty Giấy
Bãi Bằng................................................................................................

58

3.2. Nghiên cứu xử lý nƣớc thải ngành giấy bằng phƣơng pháp sinh học hiếu
khí quy mô phòng thí nghiệm..............................................................

6

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 hƣởng của hàm lƣợng phân vi lƣợng 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 giữa bổ sung N,
P với bổ sung vi lượng......................................................................

70

3.4. Nghiên cứu thử nghiệm xử lý nƣớc 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

7

86


mô pilot.......................................................................................
3.5.3. Nghiên cứu sự khác nhau giữa bổ sung N, P và vi lượng với bổ sung chất
dinh dưỡng thông thường N và P....................................................

88

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

8


DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT

Aeroten

Bể xử lý sinh học hiếu khí bằng bùn hoạt tính

Anaerobic

Bể sinh học yếm khí

BOD5

Biological Oxygen Demand 5 days
(Nhu cầu oxy sinh học sau 5 ngày)

CNG

Công nghiệp giấy

COD

Chemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy hóa học

HCCN

Hóa chất công nghiệp

HCHC

Hợp chất hữu cơ
(Organic subtance compound)

HTXLNT

Hệ thống xử lý nước thải

MBR

Member Biological Reactor
(Bể lọc sinh học bằng màng)

MBBR

Moving Bed BioReactor
(Vi sinh dính bám trên lớp vật liệu mang di chuyển)

MLSS

Mixed liquoz Suspended Solids
(Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng)

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TKPT

Tinh khiết phân tích

TSS

Total Suspended Solids
(Tổng chất rắn hòa tan)

VSS

Volatile Suspended Solids
(Chất rắn lơ lửng dễ bay hơi)

VSV

Vi sinh vật

9


(Microorganism)
SV30

Thể tích bùn sau lắng 30 phút

SVI

Sludge volume index
(Chỉ số thể tích bùn)

10


DANH MỤC CÁC
BẢNG

Chƣơng 1.

Tổng quan

Bảng 1.1.

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

4

Bảng 1.2.

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

5

Bảng 1.3.

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

9

Bảng 1.4.

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

12

Bảng 1.5.

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………...

16

Bảng 1.7.

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

31

Bảng 1.8.

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

35

Chƣơng 2.

Thực nghiệm

Bảng 2.1.

Danh mục các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu…………………….

44

Bảng 2.2.

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

45

Bảng 2.3.

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

55

Bảng 2.4.

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

57

Chƣơng 3.

Kết quả và thảo luận

Bảng 3.1.

Thông số khảo sát HTXLNT Công ty Giấy Bãi Bằng…………………

11

59


Bảng 3.2.

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

61

Bảng 3.3.

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

61

Bảng 3.4.

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

62

Bảng 3.5.

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

64

Bảng 3.6.

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

64

Bảng 3.7.

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

65

Bảng 3.8

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

Bảng 3.9.

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.

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.

77

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

Bảng 3.15.

74

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

Bảng 3.14.

74

Kết quả nghiên cứu tới khả năng sử dụng PO43- trong nước thải giấy bằng
phương pháp sinh học hiếu khí .......................................................

Bảng 3.13.

73

Kết quả nghiên cứu khả năng sử dụng NH4+ trong nước thải giấy bằng

phương pháp sinh học hiếu khí.................................................................

Bảng 3.12.

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.

68

82

Kết quả nghiên cứu hiệu quả sử dụng PO43- của xử lý nước thải giấy trên quy 83

12


mô pilot 1 m3..............................................................................
Bảng 3.17.

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.

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.

85

87

Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả sử dụng NH4+ và PO43- giữa quy mô
phòng thí nghiệm và quy mô pilot 1 m3.............................................

13

89


DANH MỤC CÁC HÌNH

Chƣơng 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

Chƣơng 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

Chƣơng 3.

Kết quả và thảo luận

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+,

75

14


PO43-.........................................................................................................
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

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

15


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 m3 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
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

16


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
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].

17


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN

1.1.

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

18


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

Gỗ, tre,

Xử lý
nguyên liêu

Nấu bột

Rửa bột

Sàng bột
Lọc cát

Tẩy trắng

Xeo giấy

(làm sạch)
nứa

Xút hóa

Cô đặc
(chƣng bốc)

Lò hơi đốt
than

Sản xuất hóa chất
tẩy

Lò hơi
thu hồi
Lò vôi

Vỏ

cây,
mùn
cƣa

Xỉ than

Bột và giấy

Bùn thải

Khí thải

Nƣớc thải
SS, COD, BOD
H/c L.huỳnh,
Clo hữu cơ,
KL nặng,Màu

Nƣớc thải

Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất bột hóa và các dòng thải [20]

19

Sản
phẩm
giấy


Bảng 1.1. Đặc tính nước thải công nghệ sản xuất bột hóa[20]

Chỉ tiêu

Đơn vị

Giá trị

Chất rắn lơ lửng (TSS)

mg/l

300 – 500

CODcr

mg/l

1.000-1.500

BOD5

mg/l

300 – 400

0

Nhiệt độ

C

38-40
8 – 10

pH
 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 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 gian 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 cao. Khác với sản xuất bột
hóa học, mức độ loại bỏ lignin gần như hoàn toàn, nên có hiệu xuất thu hồi bột thấp (<
50%). 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 hóa chất nấu và lignin.
Bảng 1.2. Đặc tính nước thải công nghệ sản xuất bột hóa nhiệt cơ
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

20


Gỗ nguyên liệu

Chặt mảnh

Sàng, rửa mảnh

Thẩm thấu hóa chất

Nghiền thô, ép vít

Tẩy trắng

Nghiền tinh

Làm sạch

Sấy

Đóng kiện

Xeo giấy
Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ sản xuất bột hóa nhiệt cơ

21


 Công nghệ sản xuất bột giấy tái chế
Bột giấy còn được sản xuất từ giấy loại đã qua sử dụng, tùy thuộc vào loại nguồn
gốc nguyên liệu và yêu cầu sản phẩm giấy cần phải sản xuất mà trong quy trình sản
xuất bột tái chế được chia làm 02 loại:  Công nghệ tái chế nguyên liệu từ lề - hòm
hộp cũ, bột sau khi tách loại tạp chất, phân loại xơ sợi bột giấy sẽ được sử dụng cho
sản xuất giấy bao gói, hòm hộp công nghiệp:  Công nghệ tái sinh các loại giấy văn
hóa (giấy in báo, giấy in, giấy viết …) thường có thêm công đoạn khử mực (bột DIP:
De-Inking Pulp). Sau quá trình khử mực thường gồm có công đoạn tẩy trắng riêng
biệt, sử dụng hydro peoxit hoặc muối hydrosulphit. Bột giấy sau tái chế thường có độ
trắng nhất định tùy thuộc vào nguyên liệu đầu vào. Bột giấy tái chế sẽ được sử dụng
một phần cho quá trình sản xuất giấy in báo, giấy in, giấy viết, giấy in tạp chí... [21].
Dưới đây là sơ đồ công nghệ của quá trình tái chế giấy Hình 1.3.

22


Nguyên liệu
(Bìa carton, giấy loại văn phòng, báo loại…)

Đánh tơi thủy lực

Xử lý nhiệt
(Tách băng keo, nhựa)
Làm sạch thô
(Sàng thô- Lọc cát nồng độ cao)

Làm sạch tinh
(Sàng – Lọc cát tinh)

Khử mực - Tẩy - Rửa

Nghiền

Cô đặc

Bột thành phẩm

Đi sản xuất giấy

Hình 1.3. Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy tái chế có khử mực [21]

23


Bảng 1.3. Bảng đặc tính nước thải giấy khử mực
Chỉ tiêu

Đơn vị

Hàm lƣợng
6,4 – 7,5

pH
BOD

mg/l

1900

COD

mg/l

2500

TSS

mg/l

2000

Độ màu

Pt – Co

900

Trong công nghệ sản xuất bột giấy tái chế có khử mực thì thành phần nước thải
chủ yếu là mực in, chất độn (trong giấy có khoảng 30% là chất độn như là: bột đá, tinh
bột, keo AKD, chất trợ in…) và các kim loại nặng (có trong mực in như chì …). Chính
vì vậy mà lượng bùn sinh ra trong quá trình sản suất bột giấy khử mực là rất lớn [21].

24


1.1.2. Công nghệ sản xuất giấy (xeo giấy) và đặc tính nƣớc thải
Nguyên tắc hoạt động

Bột giấy

Đánh tơi
thủy lực

Nghiền, sàng,
lọc cát

Hòm lưới
hình thành

Nước thải chứa sơ sợi, cát

Thành phẩm
giấy

Cuộn,
Cắt cuộn

Sấy sau,
Ép quang

Ép, sấy trước,

gia keo

Nước thải chứa
sơ sợi, chất phụ gia
Hình 1.4. Sơ đồ công nghệ xeo giấy [14]
Hiện nay, hầu hết các nhà máy sản xuất giấy đều sử dụng công nghệ gia keo kiềm
tính thay thế cho công nghệ gia keo trong môi trường axít trước đây. Máy xeo giấy sử
dụng phổ biến là các loại máy xeo lưới dài và máy xeo lưới đôi với các hòm phun thủy
lực có thể điều khiển chế độ dòng chảy của dòng bột theo chiều ngang của băng giấy.
Sau khi có bột, giấy được sản xuất trên máy xeo giấy bao gồm các công đoạn:
chuẩn bị bột (nghiền, sàng, làm sạch, phối trộn với các phụ gia…), hình thành trên
lưới, hộp, sấy, cuộn, thành phẩm giấy (xem Hình 1.4). Trước khi đưa vào máy xeo, bột
được nghiền nhỏ để làm đồng đều và mềm mại, sau đó bột được phối trộn với phụ gia
như: bột đá, tinh bột, cationic, keo AKD và một số chất khác ở tỷ lệ nhất định rồi bơm
lên hòm phun bột của máy xeo. Từ đây bột được phun lên lưới hình thành tờ giấy ướt,
sau đó được tách nước, sang hệ thống hộp sấy, gia keo bề mặt (có hoặc không) làm

25


nhẵn bề mặt rồi được chuyển sang bộ phận hộp quang, cuộn, cắt khổ và chuyển đến bộ
phận bao gói và gia công [14, 20]. Các hóa chất thường sử dụng như sau: [17, 18]
 Nhóm keo: Là các chất có tác dụng gia keo trên bề mặt hoặc gia keo nội bộ tờ giấy
nhằm làm tăng khả năng chống thấm chất lỏng (nước) của giấy. Ví dụ: keo nhựa
thông, nhựa thông biến tính, nhựa thông phân tán, AKD, ASA….
 Nhóm chất độn: Là những chất trộn lẫn vào trong bột giấy, nó vừa có vai trò thay
thế bớt lượng 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 lượng cao hơn, tăng một số tính chất thẩm mỹ như màu, độ bóng láng,

giảm giá thành sản phẩm. Tỷ lệ của nhóm chất này chiếm một lượng nhỏ trong
giấy. Ví dụ: polyacrylamit, tinh bột cation, chất tăng trắng, chất khử bọt….
Trong một các công đoạn của quá trình xeo giấy tuy không thải ra môi trường các
hoá chất độc hại nhưng lại thải ra môi trường một lượng lớn nước thải có chứa:
 Lượng đáng kể xơ xợi xelulozơ từ phần tách loại từ các công đoạn làm sạch cùng
sơ sợi, sạn cát. Thông thường, để sản xuất 1 tấn giấy thì thải ra môi trường 50 –
150 kg xơ xợi.
 Phần nước lọc ra từ thiết bị tách nước có chứa sơ sợi,bột đá và các chất phụ gia.
Đặc tính nước thải sản xuất giấy như ở Bảng 1.4.

26