Nghiên cứu xử lý nước thải từ sản xuất giấy tái chế tại Công ty Bình Minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
----------------------------VŨ MINH KHÔI

XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẤY TÁI CHẾ TẠI CƠNG TY
SẢN XUẤT GIẤY BÌNH MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

Người hướng dẫn khoa học
TS. VŨ PHƯƠNG ANH

HÀ NỘI – 2009


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

Li m u
Trong nhng nm gn õy nghề sản xuất giấy xã Phong Khê, huyện
Yên Phong và xã Phú Lâm - Tiên Du, tỉnh Bắc Ninh phát triển rất nhanh
(khoảng 60 cơ sở năm 1997, đến nay đã có hơn 100 cơ sở. Trong đó thơn
Dương Ổ: 77 cơ sở, Thôn Đào xá: 24 cơ sở, thôn Châm Khê: 5 cơ sở, cụm
Công nghiệp Phú Lâm 14 cơ sở). Do nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao, các cơ
sở sản xuất giấy thi nhau đầu tư, cải tiến dây chuyền sản xuất hiện đại nhằm
tăng sản lượng, công suất từ vài tạ lên hàng tấn/cơ sở/ngày. Để tạo thành
nhiều loại sản phẩm: giấy bao bì, giấy vệ sinh, giấy vàng mã… các cơ sở
dùng nguyên liệu chủ yếu từ giấy phế thải và các loại hoá chất để nghiền, tẩy,
xeo giấy. Nước thải chưa xử lý triệt để trong quá trình sản xuất giấy gồm hỗn
hợp nhiều thành phần khác nhau, song chủ yếu là hồ tinh bột được đổ thẳng
vào dịng chảy của các con sơng gây ơ nhiễm mơi trường nghiêm trọng
Nhiều cơng trình nghiên cứu hiện đại đã được thực hiện và áp dụng

song hiệu quả khơng cao mà chi phí q lớn. Vấn đề đặt ra là cần xử lý triệt
để chất thải ngay tại cửa thải của từng cơ sở trước khi thải ra mơi trường khu
vực. Vì vậy một mơ hình xử lý nước thải đơn giản, dễ điều khiển, chí phí thấp
sẽ là thích hợp cho mỗi cơ sở và mỗi hộ dân.
Chính vì vậy việc “Nghiên cứu mơ hình xử lý nước thải nhà máy giấy”
để bảo vệ môi trường, phù hợp với điều kiên thực tế đối với các cơ sở tư nhân
là vấn đề thiết thực và cấp bách hiện nay và đó là nội dung chính của đề tài.

1


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

CHNG 1. TNG QUAN
1.1 LCH S PHT TRIỂN CỦA NGÀNH GIẤY
Những ký hiệu ngôn ngữ đầu tiên của lồi người tìm thấy trong hang
động được viết trên đá, xương, sau đó là gỗ, kim loại và thạch cao.
- Người Acập đã dùng loại cây Papyrus bên dòng sông Nile đập dẹp, đan lại
thành miếng làm giấy.
- Vào năm 105 sau Công nguyên, một người Trung quốc đã phát minh ra
cách làm giấy tờ từ giẻ rách, lưới đánh cá cũ nghiền nhỏ, xeo thành tờ.
- Vào thế kỷ thứ 7, giấy đã được phổ biến ở Nhật Bản.
-

Vào năm 751, một trận chiến ở Samarcande, người Trung quốc thua
trận và bí quyết làm giấy đã lan truyền đến các nước Ả rập, rồi đến
Andalucia (Tây ban Nha).

-

Nhà máy giấy đầu tiên trên thế giới xuất hiện ở Châu Âu gần Cordoba,
sau đó là Seville

-

Nhà máy đầu tiên ở Ý được xây dựng gần Fabriano khoảng năm 1250.

-

Vào khoảng thế kỷ 13, xuất hiện loại giấy nghệ thuật tại Pháp, nhưng
phải đến năm 1348 tại Troyes mới có Nhà máy giấy, sau đó là Essones.

-

Năm 1445, Gutenberg (Đức) phát minh ra máy in.

-

Tháng Giêng năm 1799, Louis-Nicolas Robert (1761 – 1828), một đốc
công trẻ của Nhà máy ở Essones cùng cha đã phát minh ra máy xeo
giấy liên tục. Đây là mốc lịch sử quan trọng vì từ đây giấy được sản
xuất nhanh hơn nhiều hơn và rẻ hơn.

2


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

-

Nm 1825, sn lng giy khng l đã đạt được tại Châu Âu, Mỹ.
Riêng năm 1850, có hơn 300 máy xeo giấy tại Anh và Pháp.

-

Cùng thời gian này, sử dụng giấy và bao bì carton bắt đầu phát triển
mạnh. Năm 1850, đã xuất hiện nhiều máy xeo giấy carton nhiều lớp.
Năm 1856, Edward C.Haley, một kỹ sư người Anh đã phát minh ra loại
giấy bồi (undulated) dùng để làm mũ cối. Nhà máy sản xuất giấy bồi
đầu tiên tại Mỹ là năm 1871, tại Pháp là vào năm 1888 ở vùng
Limousin.

-

Năm 1857, một người Mỹ, Jojeph Coyetty đã phát minh ra giấy toilet.
Nó chỉ được phổ biến tại Pháp vào đầu thế kỷ 20, vì trong suốt thời
gian dài, người ta cho đó là sản phẩm xa xỉ. Nó được sử dụng rộng rãi
chỉ vào những năm thập niên 60 của thế kỷ 20.

-

Ngày nay, công nghệ sản xuất giấy vẫn tiếp tục phát triển cùng với sự
phát triển ngành công nghiệp giấy, sự lan tỏa về kiến thức và tiêu dùng
sản phẩm giấy bao gói.

1.2 HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT GIẤY TẠI CƠ SỞ SẢN XUẤT GIẤY
BÌNH MINH
1. 2.1 Thơng tin chung


Sản phẩm của cơ sở
Hiện nay, sản phẩm chính của cơ sở là các loại giấy chất lượng thấp

như giấy bao gói, giấy bìa, … với các tên gọi và định lượng như sau:
- Giấy vàng 1 : 170 ÷ 180 g/m3
- Giấy vàng 2 : 170 ÷ 180 g/m3
- Giấy mộc :


170 ÷ 180 g/m3

Nhu cầu nguyên, nhiên liệu, hoá chất của cơ sở
a/ Nguyên liệu chính:

3


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

-

Giy thi : 2000 ữ 2500 T/ năm
b/ hố chất:

Tên hố chất

Đơn vị (T/năm)

Xút

8 ÷ 12

nhựa thơng

50 ÷ 60

Phèn

60 ÷ 80

phẩm màu

5÷8

c/ Nhu cầu về nước:
Cơ sở bơm nước trực tiếp từ sông Ngũ Huyện Khuê, cách chừng 100
mét để cung cấp nước cho sản xuất. Gồm có 2 máy bơm hút nước từ sơng,
mỗi bơm có công suất 4,5KWh. Một ngày lượng nước sử dụng trung bình là
200 m3.
Bố trí lao động



Hiện nay có hơn 10 công nhân làm việc tại cơ sở với chế độ làm việc
8h/ngày.
Các máy móc thiết bị chính của cơ sở


Tên thiết bị

số lượng

Các thông số kỹ thuật

Máy xeo loại nhỏ

01

O,8 – 1 T/ ngày đêm

Máy xeo loại vừa

01

2,5 – 3 T/ngày đêm

Máy xeo loại to

01

3 – 3,5 T/ngày đêm

Lò hơi

02

1 Tấn hơi/giờ

Máy nghiền xay

01

Q = 22 KWh
n = 350 vòng/ phút

Máy nghiền xay

01

Q = 37 kWh
n = 490 vòng/ phút

Bảng 1.1: Liệt kê các máy móc chính của cơ sở

4


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị



Li ớch kinh t t hot ng sản xuất của cơ sở
Các hoạt động tái chế giấy tại cơ sở sản xuất Bình Mình đã mang lại

những lợi ích thiết thực sau:
-

Giải quyết được vấn đề việc làm cho không chỉ người trong làng mà

cho cả vùng lân cận.

-

Tăng thêm thu nhập, nâng cao mức sống của người dân, xây dựng cơ

sở hạ tầng trong xã.
-

Việc sản xuất với nguyên liệu là giấy thải làm giảm lượng rác cần xử

lý, tiết kiệm hoá chất, năng lượng, hạn chế việc chặt phá rừng làm nguyên liệ
sản xuất, hướng tới sự phát triển bền vững.
Ngoài ra, khi lượng giấy nhập khẩu được thay thế bằng nguồn giấy
trogn nước sẽ tiết kiệm được ngoại tệ nhập khẩu giấy.
1.2.2 Công nghệ sản xuất.
Sản phẩm chính của cơ sở sản xuất giấy Bình Minh là các loại giấy
khơng tẩy trắng như giấy carton, … đi từ nguyên liệu là các loại giấy tận
dụng bìa thải.
Cơng nghệ sử dụng để tái chế giấy tại đây là cơng nghệ kiềm lạnh. Đây
là loại hình công nghệ đơn giản, dễ thực hiện nhưng thường áp dụng ở quy
mô nhỏ và với loại sản phẩm không u cầu có chất lượng cao, phù hợp với
trình độ kỹ thuật của người dân ở nông thôn.
Bảng 1.2: Nguyên liệu để sản xuất 1 tấn giấy - công ty giấy Bình Minh
Tên
xút
nhựa thơng
Phèn
phẩm màu
Than
điện năng
nước

lượng
5 ÷ 6 kg
30 ÷ 40 kg
40 ÷ 50 kg
5 ÷ 7 kg
50 kg
200,3 k Wh
50 m3

5


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

Giy loi

Lm sch s b

nnha
n thụng
nc
phốn
phm mu

Nghin, rửa

CTR

Nước thải

Bể chứa

nước

Pha lỗng

Nước

Xeo

Hơi nước

Nước thải

cuộn

Bụi
Giấy loại

Nước

Sản phẩm

Hình 1.1: Quy trình cơng nghệ sản xuất giấy của cơ sở

6


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

Nguyờn liu giy loi c tp hp từ các nơi như Hà Nội, Thanh Hoá,
Từ Sơn và các vùng lân cận được đưa về cơ sở tập trung thành từng bãi. Mỗi
ngày nhà máy nhập từ 2-3 tấn ngun liệu. Tại đây có khoảng 3 cơng nhân
làm công việc phân loại, loại bỏ sơ bộ các băng dính, nilon, đinh ghim… và
các ngun liệu khơng thể tái chế được như giấy nến, đất, đá, sắt,…
Nguyên liệu được cho vào bin nghiền và máy nghiền thủy lực để tạo thành
bột giấy. Tại đây, nguyên liệu được nghiền nhỏ thành các sợi bột cung cấp vào
máy nghiền bột giấy mặt trái. Tuỳ theo chất lượng sản phẩm mà trong q trình
nghiền người ta cho thêm một số hố chất như nhựa thông, phèn, phẩm. Thời gian
nghiền thường kéo dài từ 1- 2 giờ/mẻ tuỳ theo sản phẩm giấy.
Sau khi nghiền xong, bột giấy được máy bơm hút vào hai máy nghiền
đĩa ( máy xay) có cơng suất khác nhau. Sau đó được bơm vào các bể chứa có
thể tích 23 m3 . Tuỳ thuộc vào chất lượng sản phẩm và giấy mặt phải hay trái
mà bột giấy được nghiền qua hai máy nghiền một hay nhiều lần. Số lần
nghiền của bột giấy đối với từng loại sản phẩm như sau:
+ Đơí với mặt phải:
Vàng 1

: nghiền 5- 6 lần

Vàng 2

: nghiền 3 - 4 lần

Mộc

: nghiền 2 – 3 lần

+ Đối với mặt trái :

Vàng 1

: nghiền 2 lần

Vàng 2

: nghiền 1 lần

Mộc

: nghiền 1 lần

Sau khi qua máy nghiền, sản phẩm bột giấy được hút vào bể chứa có
cánh khuấy để làm tơi. Lượng bột được cấp vào các bể chứa đủ để sản xuất
trong một ngày. Lượng bột sau khi đã đánh tơi được cấp vào bể pha, tại đây
nước được đưa cấp vào để pha loãng bột theo một tỷ lệ nhất định rổi được đưa

7


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

vo b khuy theo ca thỏo. Ti bể khuấy, bột và nước được tiếp tục khuấy
đảo làm cho bột hào tan hồn tồn với nước sau đó bột chảy qua máng chảy
vào bể chứa bột ở khu vực xeo nhờ các cánh múc. Tiếp đó, bột được bơm qua
hòm điều tiết rồi qua dàn lắng để tách các cặn bẩn còn lại trong bột và được
đưa qua các lơ dưới. Giấy được tạo hình và đựơc đi qua các lô ép và lô sấy tạo
thành sản phẩm. Giấy sau khi ra khỏi ò làm sạch được đưa tới máy cuộn và
máy cắt tạo thành sản phẩm theo yêu cầu tiêu dung. Sau cùng giấy được cân
và đưa về kho thành phẩm và mang đi tiêu thụ.

1.2.2.1 Công đoạn nghiền bột giấy
Các loại giấy lề, vỏ hộp carton, nề, … được đưa vào bể nghiền và máy
nghiền thủy lực để tạo bột giấy bằng phương pháp nghiền cơ học. Các sợi
celluluza được cắt theo yêu cầu công nghệ và các chỉ tiêu kỹ thuật do cơ sở
quy định Cơ sở hiện có hai bin nghiền để tạo bột giấy mặt phải và hai máy
nghiền thủy lực để tạo bột giấy mặt trái.
- Tại bể nghiền
Nước được cho vào khoảng 2/3 bể nghiền, sau đó cho bìa carton, giấy
vụn hay tre, nứa vào bin nghiền . Trong bể nghiền bột được phân chia thành
những sợi nhỏ, mịn, có độ nhuyễn nhất định, được phân tơ chổi hoá do chịu
tác dụng của các lực cơ giới khi bột đi qua khe hở giữa các hai dao như cắt,
mài, ép, ma sát.
Giấy nguyên liệu cho vào bể nghiền từ 2 – 3 tạ/ mẻ. Một ngày cơ sở
chạy được từ 9 – 10 mẻ. Trong quá trình nghiền, người ta keo nhựa thông (
chứa axit nhựa C19H29COOH ) để làm tăng độ liên kết, kết dính của các xơ
sợi xelluloza với nhau. Khi pha chế keo nhựa thông, xảy ra phản ứng:
C19H29COOH + NaOH → C19H29COONa + H2O

8


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

Sau ú kt ta keo nha thông lên xơ sợi celluloza người ta sử dụng
phèn nhôm Al2(SO4)3 .nH2O. Khi phản ứng xảy ra thì ( C19H29COO)3Al tạo
thành sẽ kết tủa và bám lên sơ sợi, dính sít nhau tạo cho giấy sau này có độ
bền và có tính chất cần thiết khác như khơng thấm nước và không bị nhoè
mực.
6C18H29COONa + Al2(SO4)3 → 2 (C19H29COO)3Al ↓ + 3 Na2SO4
Nếu bột giấy sau đó được sử dụng để sản xuất giấy vàng 1 hoặc vàng 2

thì tiếp tục cho thêm phẩm màu vào với định lượng theo yêu cầu công nghệ.
Nhựa

thông, Phèn, kg/tấn sàn Phẩm màu, kg/tấn

kg/tấn sản phẩm

phẩm

sản phẩm

Giấy vàng 1

40 ÷ 50

50 ÷ 60

6,5 ÷ 7

Giấy vàng 2

30 ÷ 40

40 ÷ 50

4,5 ÷ 5

Bảng 1.3: Định lượng hoá chất đối với từng loại sản phẩm
- Tại máy nghiền thuỷ lực
Nguyên vật liệu được cho đầy vào máy nghiền thuỷ lực, cấp nước, sau

đó vận hành máy. Trong quá trình hoạt động, giấy được nghiền nhỏ nhờ cánh
quạt nghiền, vật liệu được nghiền đi nghiền lại cho đến khi đạt tiêu chuẩn lọt
qua lỗ đĩa sàng đi ra bể chứa nhờ bơm hút. Còn vật liệu to tiếp tục bị cánh
quạt nghiền nhỏ. Trong quá trình nghiền người ta cho khoảng 10 – 15 kg phèn
để tạo độ cứng cho sản phẩm.
1.2.2.2 Công đoạn nghiền xay
Bột giấy sau khi đã được nghiền ở bể nghiền được bơm hút đi qua 02
máy nghiền xay, tại đó bột giấy được tiếp tục nghiền nhỏ sao cho đạt yêu cầu
chất lượng của sản phẩm.

9


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

Sn phm sau khi ó nghin xay đạt tiêu chuẩn được bơm lên bể chứa
có các cánh khuấy để đánh tơi.
1.2.2.3 Công đoạn xeo giấy
Bột giấy sau khi nghiền đạt tiêu chuẩn được bơm vào bể pha lỗng bột.
Tiếp đó, bột được bơm qua hịm điều tiết rồi qua dàn lắng để tách các cặn bẩn
còn lại trong bột và được đưa tới lô ướt của máy xeo. Tại đây giấy được tạo
hình trên lưới nhờ có sự chênh lệch áp suất bên trong và bên ngoài lô lưới.
Bột giấy đi qua lô lưới mặt ( lưới 1) để tạo giấy mặt phải cho sản phẩm, sau
đó bột đi qua hai lô ép lưới mặt trái để tạo giấy mặt trái để tạo giấy mặt trái
cho sản phẩm nhờ băng chuyển vải ( nỉ) . Tiếp đó được chuyển qua hịm hút
chân khơng nhờ các máy hút chân khơng và ép lỏng có tác dụng hút nước từ
tấm giấy ướt trên băng tải và cuối cùng được đi qua ép ngược và ép trung gian
để ép lên lô sấy một và hai tạo sản phẩm cuối cùng.
Lô sấy một có tác dụng làm khơ giấy. Ở lơ sấy một lượng hơi nước cấp
vào luông đạt từ 2 ÷ 2,5 kg/ cm2 và có nhiệt độ khoảng 1250C, lượng hơi nước

vào lơ hai từ 1 ÷ 1,5 kg/cm2 với nhiệt độ 80 ÷ 90oC. Ra khỏi lơ sấy giấy đạt
độ khơ từ 85 ÷ 90%. Ngồi ra cấu tạo máy xeo cịn có bể áp nằm hai bên hịm
phun có tác dụng cân bằng lượng bột hai bên làm cho sản phẩm giấy được
đồng đều không bị chỗ đầy chỗ mỏng.
1.2.2.4 Công đoạn tạo sản phẩm
Giấy sau khi ra khỏi lô được đưa tới máy cắt và máy cuộn. Tuỳ theo
quy cách và yêu cầu của khách hàng mà có độ rộng khác nhau. Nhưng thường
độ rộng là 0,6 m – 1,3 m. Sau khi đã được cắt và cuộn thành thành phẩm giấy
được đem cân và đưa vào kho thành phẩm.

10


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

1.2.2.5 Nc thi
Nc thi sn xut ca cơ sở chủ yếu là phát sinh từ các công đoạn nấu,
rửa, nghiền, và xeo giấy. Ngoài ra, một lượng lớn nước chảy lãng phí từ các
van vịi để chảy tự do cũng góp phần làm tăng tổng lượng nước thải tại cơ sở.
Cơng đoạn

Ra, m3/ngày

Vào, m3

Tuần hồn lại

Thải bỏ

Nghiền

15

-

3

Pha loãng

10

-

-

Máy xeo giấy

40

32

8

Hơi vào máy xeo

10

-

Tổng

75
Bảng 1. 4: Cân bằng nước của các công đoạn sản xuất
Các hoạt động

Lượng nước, m3/ngày

Máy xeo

8

Nước sinh hoạt

2

Nước thất thốt do khơng đóng van 2
hoặc các van bị rò rỉ.
Tổng

12
Bảng 1. 5: Tổng lượng nước thải của cơ sở

11


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

Sau khi kho sỏt hin trng nh máy có thể rút ra một số nhận xét về thực
trạng sử dụng nước tại cơ sở như sau:
- Lượng nước tính trên 1 tấn sản phẩm khoảng 50m3.

- Cơ sở chủ yếu sản xuất giấy tái sinh. Trung bình một tháng cơ sở chỉ
sản xuất 30 - 50 tấn sản phẩm, hơn nữa cơ sở hiện cũng đã có ý thức
tuần hoàn được khoảng 85 % nước thải, nên nước thải ra mơi trường là
trung bình từ 10 - 20 m3/ ngày đêm.
- Máy nghiền bột là máy nghiền Hà Lan kiểu đã cũ, cho giấy thải trực
tiếp vào nghiền, không qua giai đoạn ngâm, tạo thành một lượng lớn
bột mịn dễ thất thoát theo nước thải.
- Hiện tại cơ sở đã tuần hoàn được khoảng 80% nước trắng dưới lưới
cho cơng đoạn pha lỗng.
- Kết quả đo đạc chất lượng nước thải sau máy xeo của cơ sở cho thấy
hàm lượng SS dao động trong khoảng 400 ÷ 600 mg/l . Mỗi ngày
lượng nước thải sau máy xeo ước tính khoảng 32 m3. Như vậy tính
bình qn một ngày lượng bột mịn bị thất thốt ra ngồi mơi trường
khoảng 16 kg.
1.3. ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA SẢN XUẤT TỚI MƠI TRƯỜNG
1.3.1 Tác động tới mơi trường đất
Hoạt động của cơ sở giấy Bình Minh đã thải vào mơi trường một lượng chất
thải rắn. Các chất thải rắn tạo ra trong quá trình phân loại giấy nguyên liệu
cũng là vấn đề đáng quan tâm. Chỉ tính riêng tại cơ sở Bình Minh, trung bình
một ngày khoảng 20 ÷ 30 kg nilon, đinh nghim, băng dính, giấy nến các loại
được loại bỏ ra. Trong đó chủ yếu là nilon và băng dính. Nói chung đây là
loại được loại chất thải không phân huỷ sinh học được. Các chất thải này
được đổ đống ra một khu đất phía sau xưởng sản xuất, trên bờ sông Ngũ
Huyện Khuê. Hiện nay, chất thải rắn cũng đang là một trong những vấn đề

12


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

nan gii ca khụng riờng c s Bình Mình mà của cả 13 cơ sở khác trong
vùng. Lý do là hiện nay tồn xã khơng có một quy hoạch bãi rác nào để các
cơ sở sản xuất có thể thu gom rác lại và đổ hợp vệ sinh. Giải pháp duy nhất
hiện nay của các cơ sở đối với loại chất thải rắn này là đổ đống để đốt, tạo nên
mùi rất khó chịu, ảnh hưởng đến mơi trường khơng khí, tác động xấu tới sức
khoẻ con người.
1.3.2 Tác động mơi trường nước
Cho tới nay tồn bộ lượng nước thải sản xuất tại cơ sở được thu gom bơm
lên bể lắng cát và khoảng 85% quay tuần hồn trở lại sản xuất và phần cịn lại
thải ra sông Ngũ Huyện Khuê.
Nước thải của cơ sở sản xuất giấy Bình Minh chủ yếu là nước thải bộ phận
xeo giấy và một phần tại công đoạn nghiền.
Kết quả phân tích nước thải tại cơ sở Binh Minh cho thấy, hàm lượng COD,
BOD, SS, PH, trong nước thải ở các bộ phận sản xuất đểu vượt TCCP.
Bảng 1. 6: Chất lượng môi trường nước tại cơ sở sản xuất giấy Bỡnh Minh
TT

COD

BOD

Độ đục

N



P

Độ mầu

mg/l

mg/l

NTU

mg/l

mg/l

(Co - Pt)

7

2.085

1.420

750

67

7

794

6,8

2.160

1.440

725

79,8

8,9

860

5,5 -9

80

50

-

30

6

50

Ký
hiệu

pH

1.

N1

2.

N2

TCVN
5945-2005

(kết quả phân tích được thực hiện tại Viện Hóa học công nghiệp, thời gian lÊy
mÉu 18/2/2009 vµ 25/08/2009)

13


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

1.4 CC TIấU CH NH GI CHT LƯỢNG NƯỚC
Mỗi quốc gia đều đưa ra những tiêu chuẩn chất lượng môi trường thông
qua giới hạn và nồng độ cho phép của các chỉ tiêu về chất lượng nước để có
thể kiểm sốt và đánh giá chất lượng nguồn nước và nước thải.
Tiêu chuẩn chất lượng mặt nước để xây dựng để đánh giá mức độ ô nhiễm
của nguồn nước mặt(ao, hồ, sông, biển). Đối với tiêu chuẩn này, một số các
tiêu chí được quan tâm như:
• Các chỉ tiêu vật lý: Nhiệt độ, độ đục, độ màu, độ phóng xạ, hàm
lượng chất rắn, độ dẫn điện ,mùi vị.
• Các chỉ tiêu hoá học: DO, BOD, COD, độ cứng của nước, độ pH,
các kim loại nặng trong nước.

• Các chỉ tiêu vi sinh
1.4.1 CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ
1.4.1.1 Nhiệt độ
Nhiệt độ là đại lượng phụ thuộc vào môi trường và khí hậu. Nhiệt độ có
ảnh hưởng khơng nhỏ đến quá trinh xử lý nhu cầu tiêu thụ nước. Nước mặn
thường có nhiệt độ thay đổi theo mơi trường và giao động rất lờn từ 40C –
400C, nước ngầm có nhiệt độ tương đối ổn định từ 170C-270 C còn nước thải
chỉ phụ thuộc vào nguồn phát sinh ra nó
1.4.1.2 Độ đục
Độ đục của nước gây ra bởi sự có mặt của các chất khơng tan. Các chất
khơng tan có nguồn gốc hữu cơ, vô cơ và thực vật, vi sinh, có kích thước
thơng thường từ 0.1-10 µ . Có thể đo độ đục bằng nhiều phương pháp khác nhau.
Phương pháp quan sát là bằng dụng cụ thích hợp xác định độ sâu của lớp
nước, tại đó có thể quan sát được. Độ đục càng thấp chiều sâu của lớp nước
nhìn thấy được càng lớn. Nó chỉ có tính chất định tính.

14


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

Phng phỏp o quang da trờn hin tượng ánh sáng tán xạ khi gặp các
hạt huyền phù trên đường đi,độ đục càng lớn thì ánh sáng tán xạ càng cao.
Trên cơ sở so sánh với nồng độ chất chuẩn là polime fomazin có thể xác định
được độ đục, đơn vị đo là NTU hay FTU [5].
Nước được gọi là trong khi mức độ nhìn sâu tới lớp nước lớn hơn 1m hay
độ đục lớn hơn 1m, hay đục nhỏ hơn 10NTU, nước đục khơng nhìn sâu hơn
được 10cm, hay độ đục lớn hơn 10NTU.
Đơn vị đo độ hiển thị qua thang Silic: một đơn vị độ đục bằng 1mg SiO2
/1lít nước[13]. Đơn vị đo độ đục là mg SiO2 /1lit, NTU (nephelometric

turbidity units)
Chiều sâu lớp nước Độ

đục

theo

thang Ghi chú

(cm)

Silic(mg/l)

2

1000

Nhanh tắc bể lọc

4

360

Nhanh tắc bể lọc

6

190

Nhanh tắc bể lọc

8

130

Nhanh tắc bể lọc

10

100

Nhanh tắc bể lọc

15

65

Vận hành để lọc khó khăn

30

30

Vận hành để lọc có điều
kiện

45

18

Vận hành riêng

80

10

Giowis hạn trên của nước
đi vào

Bảng 1.7: Độ đục theo thang Silic và theo chiều cao lớp nước nhìn thấy được [13]

15


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

1.4.1.3 mu ca nc
Nc nguyờn cht không màu. Màu sắc của nước là do chất bẩn trong
nước gây nên. Màu sắc của nước có ảnh hưởng nhiều tới thẩm mỹ khi sử
dụng
Làm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm khi sử dụng nước có màu trong sản xuất.
Ví dụ: các hơp chất nước khơng hồ tan làm cho nước có màu lâu đỏ; các
chất humic làm cho nước có màu vàng; các loại thuỷ sinh tạo cho nước có
màu xanh lá cây; nước thải cơng nghiệp và nước thải sinh hoạt lại có màu
đen hoặc xám do các chất hữu cơ bị phân huỷ,thối rữa…
Dựa vào tính chất màu này người ta đưa ra thang màu chuẩn Co và nước
đạt chỉ tiêu là nước sạch khi có độ màu <5 độ Co.
Đơn vị đomàu thường dùng là độ theo thang màu Platin-Coban.Nước tự
nhiên thường có độ màu thấp hơn
Nước tự nhiên thường có độ màu thấp hơn 200 độ (Pt-Co)

1.4.1.4 Độ phóng xạ của nước
Là do sự phóng xạ phân huỷ trong nước,thường có nguồn gốc từ các
nguồn nước thải phóng xạ gây ra. Chất phóng xạ huỷ hoại cơ thể sống bởi nó
khơi mào các phản ứng hố học độc hại với các mơ tế bào.Ví dụ: các liên kết
trong các cấu trúc cao phân tử sẽ bị bẻ gẫy; trong các trường hợp ngộ độc
phóng xạ cấp tính thì tuỷ sống, nơi tạo ra các hồng cầu máu bị huỷ hoại và
dẫn đến số lượng hồng cầu trong máu bị giảm sút…Như vậy chất phóng xạ có
nhiều ảnh hưởng nguy hại cho cuộc sống nên độ phóng xạ trong nước là một
trong những chỉ tiêu quan trọng đánh giá chất lượng nước.
1.4.1.5 Hàm lượng chất rắn trong nước
Hàm nước chất rắn trong nước gồm có chất rắn vơ cơ(các muối hồ
tan,chất rắn khơng tan như huyền phù, đất cát…), các chất rắn hữu cơ gồm
các vi sinh vật, vi khuẩn động vật nguyên sinh, các chất hữu cơ vô sinh như

16


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

phõn , rỏc, cht thi cụng nghip), trong xử lí nước khi nói đến hàm lượng
chất rắn người ta thường đưa ra các khái niệm sau:
Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng TSS (total suspended solid):là trọng
lượng khơ tính bằng mg của phần cịn lại khi làm bay hơi 1lit mẫu nước trên
nồi cách thuỷ rồi sấy khô ở 103 độ C cho tới khi trọng lượng không đổi
(mg/l).Hàm lượng các chất rắn lắng được là những hạt rắn sẽ lắng xuống đáy
bình hình cơn(gọi là phễu Imhop) trong 60 phút (ml/g)
•

Lượng chất rắn lơ lửng SS(suspended solid):là trọng lượng khơ

của phần chât rắn cịn lại trên giấy lọc sợi thuỷ tinh khi lọc 1 lít mẫu nước qua
phễu lọc rồi sấy khô ở 103-1050C cho tới khi trọng lượng không đổi (mg/l).
Để xác định hàm lượng chất rắn lơ lửng thường dùng giấy lọc Whatman
GF/C, có kớch thc l khong 1,2àm.
ã

Lng cht ho tan DS (Disolved Solid): là hiệu giữa tổng hàm

lượng chất rắn và hàm lượng chất rắn lơ lửng DS =TSS – SS
•

Lượng chất rắn bay hơi VS (Volatile Solid): là trọng lượng mất

đi khi nung lượng chất rắn lơ lửng ở 5500 C đến trọng lượng khơng đổi (mg/l)
1.4.1.6 Độ dẫn điện
Nước có tính chất dẫn điện kém. Nước ở 20oC có độ dẫn điện là
4,2µS/cm (tương ứng với điện trở 23.8Ω/cm). Độ dẫn điện của nước tăng
theo hàm lượng các chất khoáng, các chất điện li hòa tan trong nước, thường
dùng đánh giá tổng hàm lượng các chất khống hịa tan trong nước.
1.4.1.7 Mùi vị của nước
•

Các chất khí và chất hịa tan trong nước làm cho nước có mùi và vị. Nước

thiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối hoặc mùi đặc trưng của các hóa
chất hịa tan trong nó như mùi Amoniac, H2S..., nước có thể có vị mặn, chát,
ngọt…tùy theo thành phần và hàm lượng muối hòa tan trọng nước.
Các chất gây mùi, vị trong nước có thể chia làm ba nhóm:

17

Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

Cỏc cht gõy mựi cú ngun gc vô vơ như NaCl, MgSO4 gây vị mặn;
muối đồng gây vị tanh, mùi trứng thối của H2S …
• Các chất gây mùi vị có nguồn gốc hữu cơ trong chất thải cơng nghiệp, chất
thải dầu mạ, phenol, dầu mỡ…
• Các chất gây mùi từ q trình sinh hóa, các hoạt động của vi khuẩn, rong
tảo…[3]
1.4.2 Các chỉ tiêu hóa học
1.4.2.1 Độ pH
Độ pH dùng để đánh giá tính kiềm hay axit của một mẫu nước. Đại
lượng có giá trị định nghĩa như sau: pH = -lg[H+]
Tính chất của nước được xác định theo các giá trị khác nhau của pH. Khi
pH =7 ta có nước trung tính, khi pH >7 nước có tính kiềm cịn pH < 7 nước
cóa tính axit.
Độ pH có thể được xác định bằng giấy chỉ thị mầu hoặc bằng dụng cụ đo
pH điện cực thủy tinh (dùng khi khong cần xác định chính xác độ pH).
Việc xác định các mẫu nước được tiến hành thuận tiện với dụng cụ đo độ
pH điện tử hiện số: pH-metre HANNA và pH-metre Mettler Delta-320
1.4.2.2 Hàm lượng oxy hòa tan DO (Disolve Oxygen)
DO là lượng oxy (mg) có trong 1ml nước tại điều kiệ nhất định về nhiệt
độ, áp suất… Đây là một trong các chỉ tiêu quan trọng nhất của nước vì oxy
khơng thể thiếu được đối với tất cả sinh vật sống dưới nước.
Để xác định nồng độ oxy hòa tan trong nước, người ta thường dùng
phương pháp Iơt (hay cịn gọi là phương pháp Winkler). Phương pháp phân
tich này dựa vào q trình oxy hóa Mn2+ thành Mn4+ trong mơi trường kiềm
và Mn4+ lại có khả năng oxy hóa I- thành I2 tự do trong mơi trường axit, vậy
lượng I2 giải phóng tương đương với lượng oxy hịa tan có trong nước. Lượng

18


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

It ny c xỏc nh bng phng pháp chuẩn độ với dung dịch
Natrithiosunfat Na2S2O3.
1.4.2.3 Nhu cầu oxy hóa sinh học BOD (biochemical Oxygen Demand).
Nhu cầu oxy hóa là chỉ tiêu thông dụng nhất để xác định mức độ ô nhiễm
của nước thải đô thị và chất thải trong nước thải công nghiệp.
BOD là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn phân hủy các hợp chất hữu cơ ở
điều kiện hiếu khí. Điều kiện hiếu khí là quá trình cung cấp đầy đủ các khí
cần thiết cho vi khuẩn.
Vi khuẩn

Hợp chất hữu cơ +

O2 →

CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm

BOD biểu thị các chất hữu cơ trong nước có thể bị phân hủy bằng các vi
sinh vật. Trong kỹ thuật môi trường, chỉ tiêu BOD được sử dụng rộng rãi.
1.4.2.4 Nhu cầu oxy hóa hóa học COD (chemical Oxygen Demand)
COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hóa học tất cả các hợp chất hữu
cơ trong nước tạo thành CO2 và H2O. Lượng oxy này tương đương với hàm
lượng chất hữu cơ có thể bị oxy hóa, được xác định khi sử dụng một tác nhân
oxy hóa hóa học mạnh trong mơi trường axit.
Chỉ số COD biểu thị cả lượng chất hữu cơ khơng thể bị oxy hóa bằng vi

sinh vật, do đó nó có giá trị cao hơn BOD. Phép phân tích COD có ưu điểm là
cho kết quả nhanh (hết khoảng 3h) nên đã khắc phục được nhược điểm của
phép đo BOD. Đối với nhiệu loại chất thải, giữa chỉ số COD và BOD có mối
tương quan nhất định với nhau. COD vận hành kiểm soát hoạt động của các
nhà máy xử lý nước thải.
1.4.2.5 Độ cứng của nước
Nước cứng là do trong nước có chứa các cation Mg2+ hoặc Ca2+. Khi
phân loại nước cứng theo các anion kết hợp ta có:

19


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

ã

cng cacbonat: l cng ca nước do các muối cacbonat (CO32-

)hoặc monohydrocacbonat(HCO3-) của canxi và magie gây nên. Độ cứng này có
thể xử lý đễ dàng khi đun sơi, nên có tên gọi là độ cứng tạm thời.
•

Độ cứng phi cacbonat: là độ cứng của nước do các muối sunfat

(SO42) hoặc clorua (Cl-) của canxi và magie gây nên. Độ cứng này còn lại sau
khi đun sôi nước nên gọi là độ cứng vĩnh cửu.
Nước cứng khơng có lợi trong sản xuất và sinh hoạt. Nước có độ cứng
cao dùng trong sản xuất dễ gây ra việc đóng cặn dẫn đến phá thủng các nồi
hơi, các đường ống dẫn… cịn trong sinh hoạt nó dễ dàng phản ứng với axit
béo tạo ra các hợp chất khó hịa tan. Và dựa vào hàm lượng CaCO3 trong

nước, người ta chia làm ba loại nước cứng như sau:
-

Nước mềm có chứa ít hơn 50mg CaCO3 /l.

-

Nước thường có chứa đến 150mg CaCO3/l.

-

Nước cứng có chứa trên 300mg CaCO3/l.

1.4.2.6 Hàm lượng kim loại nặng trong nước
Những ảnh hưởng của kim loại có trong nước và nước thải nằm trong dải
rộng từ có ích đến gây khó chịu cho tới độc hại nguy hiểm. một vài kim loại
là cần thiết, những kim loại khác có thể anh hưởng khác có thể ảnh hưởng
khác nhau đến người dùng nước, hệ thống xử lý nước thải và chứa nước. một
vài kim loại co thể có ích hoặc độc hại tùy theo nồng độ cuiar nó.
1.4.3 Các chỉ tiêu vi sinh
Các vi sinh vật hiện diện trong nước thải bao gồm các vi khuẩn, vi rut,
nấm, tảo, nguyên sinh động vật, các loài động và thực vật bậc cao.
1.4.3.1 Các vi khuẩn
Có hai loại vi khuẩn chính thường được dùng để đánh giá chất lượng
nước là E.coli và coliform.

20


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

Vi khun coliform cỏc vi sinh vật (vi khuẩn) có khả năng tạo thành các
khuẩn lạc ở 350C ± 0,50C hoặc 370C ± 0,5 0C trong điều kiện hiếu khí trong
mơi trường lactoza ni cấy chọn lọc kèm theo việc tạo thành axit (và
andehyt) trong vòng 24h.
Các vi khuẩn coliform chịu nhiệt: các vi khuẩn coliform như đã nêu trên
có cùng đặc tính lên men trong vòng 24h, hoặc ở 440C ± 0.25 0C, hoặc ở
44.50C ± 0.25 0C
Escherichia coli (E.coli giả dịnh ): các vi khuẩn coliform chịu nhiệt như
mô tả trên chung cũng sinh khí từ laacstoza (và manitol) cũng như sinh indol
từ tryptophan trong vòng 24h hoặc ở 440C ± 0,25 0C,hoặc ở 44,50C ± 0,250C.
Các vi khuẩn có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên
cũng như trong các bể xử lí. Do đó đặc điểm,chức năng của nó phải được tìm
hiểu kĩ. Ngồi ra các vi khuẩn cịn có khả năng gây bệnh và được sử dụng
làm thông số chỉ thị cho việc ô nhiễm nguồn nước bởi phân
1.4.3.2 Nấm
Nấm có cấu tạo cơ thể đa bào, sống hiếu khí, khơng quang hợp và là
lồi hóa dị dưỡng. Chúng lấy dưỡng chât từ các chất hữu cơ trong nước thải.
Cùng vớ vi khuẩn, nấm chịu phân hủy các các chất hữu cơ có trong nước
thải.Về mặt sinh học nấm có hai ưu điểm so với vi khuẩn. Nấm có thể phát
trong điều kiện độ ẩm thấp và pH. Khơng có sự phát trienr của nấm chu trình
các bon sẽ chậm lại và các chất thải hữu cơ sẽ tích tụ trong mơi trường.
1.4.3.3. Tảo
Gây ảnh hưởn bất lợi cho các nguồn nước mặt vì với điều kiện thích hợp
tảo sẽ phát triển nhanh bao phủ bề mặt ao hồ và các nguồn nước gây nên hiện
tượng “tảo nở hoa”. Sự hiện diện của tảo làm giảm giá trị của nguồn nước sử
dụng cho mục đích cấp nước bới vì chún tạo nên mùi và vị.
1.4.3.4 Nguyên sinh động vật

21

Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

Nguyờn sinh ng vt cú cu to cơ thể đơn bào ,hầu hết sống yếm khí
hoặc hiếu khí, các nguyên sinh động vật quan trọng trong quá trình sử lí
nước thải bao gốm các lồi Amoeba, Flagellate và Ciliate.Các nguyên sinh
động vật này ăn các vi khuẩn và các vi sinh vật khác do đó, nó đóng vai trò
quan trọng trong việc cân bằng hệ vi sinh vật trong các hệ thống sử lí si nh
học. Một số nguyên sinh động vật gây bệnh cho người như Giadalamblia và
Cryptosporium.
1.4.3.5 Động vật và thực vật
Bao gồm các loài có kích thước nhỏ như rotifer đến các lồi giáp xác
có kích thước lớn. Các kiến thức về các lồi này rất hữu ích trong việc đánh
giá mức độ ơ nhiễm của các nguồn nước cũng như độc tính của các loại nước
thải

22


Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

CHNG 2: CC PHNG PHP X Lí NƯỚC THẢI
Nước thải chứa rất nhiều tạp chất có bản chất khác nhau.Vì vậy mục
đích của xử lý chất thải là khử các tạp chất đó sao cho nước sau khi xử lý đạt
chất lượng ở mức chấp nhận được, theo các chỉ tiêu đã đặt ra. Các tiêu chuẩn
chuẩn chất lượng đó thường được phụ thuộc vào mục đích và cách thức sử
dụng: nước sẽ được tái sử dụng hay thải thẳng vào các nguồn tiếp nhận nước
. Để đạt được các mục đích trên, trong cơng nghệ xử lí nước thải sử dụng
nhiều q trình khác nhau[8] .Việc phân loại các phương pháp xử lí nước thải

có thể dựa vào đặc tính của q trình.
Theo tính chất của nước thải, người ta có thể chia chúng thành các
phương pháp xử lí như: phương pháp cơ học, phương pháp hóa học, phương
pháp sinh học, phương pháp hóa lí. Một hệ thống xử lý hoàn chỉnh thường kết
đủ các thành phần kể trên. Tuy nhiên tùy theo tính chất của nước thải, mức độ
tài chính và yêu cầu xử lý mà người ta có thể cắt bỏ một số các cơng đoạn.
•

Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học như lắng cặn, lọc qua lưới

lọc, lọc qua màng, khuấy trộn và pha lỗng …
•

Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học như trung hịa, oxy hóa

khử như kết tủa …
•
•

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học yếm khí hay yếu khí
Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý như tuyển nổi, đơng tụ và

keo tụ, hấp thụ và trao đổi ion…
Sau đây là các phương pháp xử lý nước thải phổ biến
2.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học là q trình khơng làm biến
tính nước thải về phương diện hóa học và sinh học. Xử lý cơ học có mục đích
nâng cao chất lượng và hiệu quả cho các bước xử lý tiếp theo. Như đã trình

23

Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ - chuyên ngành Quá trình và thiết bị

by trờn thỡ trong nc thi nói chung thường chứa các tạp chất rắn, lỏng
…ở dạng lơ lửng tạo với nước ở dạng huyền phù. Để tách các hạt lơ lửng này ra
khỏi nước thải, người ta sử dụng các quá trình thủy cơ (gián đoạn hoặc liên tục).
Tùy vào yêu cầu mà người ta sử dụng các biện pháp cơ học để xử lý
nước thải một cách thích hợp, sau đây là một số phương pháp tiêu biểu:
•

Song chắn: có tác dụng giữ lại các tạp chất như: túi nilon, rác, vỏ đồ
hộp, các mẩu đá gỗ và các vật thải khác.

•

Lưới lọc: là các lưới có kích thước lỗ từ 0,5 đến 1mm dùng để loại
các chất lơ lửng có kích thước nhỏ hoặc giữ lại các sản phẩm có giá
trị.

•

Bể lắng cát, bể lắng cặn giúp loại bỏ cặn nặng gây cản trở cho q
trình xử lý sinh học.

•

Bể tuyển nổi, vớt bọt giúp loại bỏ đầu mỡ hoặc các chất hoạt động bề

mặt gây cản trở cho q trình oxy hóa và khử màu.

2.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học
Phương pháp hóa học là phương pháp dùng các tác nhân hóa học và bể
phản ứng để xử lý nước thải cơ bản là phương pháp trung hịa, oxy hóa khử
vá kết tủa hóa học.
•

Phương pháp trung hịa: Mục đích của phương pháp này là đưa độ

pH của chất thải về giá trị 6.5 ÷ 8 trước khi thải vào tự nhiên hoặc khi chuyển
sang phương pháp xử lý tiếp theo. Có thể có các cách sau:
- Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm
- Bổ xung tác nhân hóa học
- Lọc nước thải axit qua vật liệu trung hịa
- Hấp thụ khí axít bằng nước thải kiềm hoặc hấp thụ amoniac
bằng nước thải axít.

24