ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Trần Việt Ba
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ
CỦA CÁC BỂ HIẾU KHÍ BẰNG CÁCH ĐIỀU CHỈNH
DINH DƯỠNG THÍCH HỢP CHO VI KHUẨN
ĐỐI VỚI HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CỦA NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội - 2012
1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Trần Việt Ba
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ
CỦA CÁC BỂ HIẾU KHÍ BẰNG CÁCH ĐIỀU CHỈNH
DINH DƯỠNG THÍCH HỢP CHO VI KHUẨN
ĐỐI VỚI HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CỦA NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG
Chun ngành: Hóa mơi trường
Mã số: 60.44.41
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. Lê Tuấn Anh
Hà Nội - 2012
LỜI CAM ĐOAN
2
Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ khoa học dưới đây là một đề tài mới, chưa
từng được báo cáo, đăng báo hay công bố rộng rãi trên các phương tiện thông tin
đại chúng. Tôi không sao chép với bất kỳ hình thức nào. Những tài liệu được sử
dụng trong luận văn chỉ mang tính chất tham khảo.
Hà Nội, Ngày 20 tháng 12 năm 2012
Tác giả
Trần Việt Ba
LỜI CẢM ƠN
3
Bản luận văn Thạc sỹ này được thực hiện và hồn thành tại bộ mơn cơng
nghệ hóa học – Khoa Hóa Học – Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học
Quốc Gia Hà Nội và phòng Kỹ Thuật Tổng Công ty Giấy Việt Nam – Thị Trấn
Phong Châu – Huyện Phù Ninh – Tỉnh Phú Thọ.
Để hoàn thành luận văn này đúng thời gian quy định và đầy đủ nội dung yêu
cầu, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ thầy cô, bạn bè, các đồng nghiệp, gia
đình…
Trước tiên tơi xin được bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS. Lê Tuấn Anh,
người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tơi tận tình, chu đáo trong suốt quá trình
nghiên cứu và thực hiện luận văn.
Đặc biệt với lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới
PGS.TS Trịnh Lê Hùng đã cung cấp cho tôi một số tài liệu liên quan đến đề tài luận
văn, đồng thời cũng cho tôi một số kiến thức chuyên sâu về vi sinh vật nói chung và
về vi sinh vật trong xử lý nước thải giấy bằng phương pháp hiếu khí nói riêng.
Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Cơng Nghệ Hóa
Mơi Trường – Khoa Hóa Học – Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học
Quốc Gia Hà Nội đã tận tình dạy bảo, hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tác giả
trong quá trình học tập, nghiên cứu tại trường để hồn thành khóa học.
Tơi cũng xin được bày tỏ lịng biết ơn tới tồn thể cán bộ công nhân viên tại
bộ phận vận hành xử lý nước thải và bộ phận Môi Trường, đặc biệt là TS. Đặng Văn
Sơn – Phó Trưởng Phịng – Phịng Kỹ Thuật – Tổng Công ty Giấy Việt Nam – Thị
Trấn Phong Châu – Huyện Phù Ninh – Tỉnh Phú Thọ đã tạo điều kiện, nhiệt tình
giúp đỡ tơi trong q trình khảo sát, thu thập thơng tin và tài liệu liên quan để xây
dựng luận văn.
Cuối cùng tôi xin được cảm ơn toàn thể bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã
giúp đỡ tơi trong suốt thời gian vừa qua.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, Ngày……Tháng…..năm 2012
Tác giả
Trần Việt Ba
MỤC LỤC
4
LỜI CAM
ĐOAN........................................................................................................
i
LỜI CẢM
ƠN.............................................................................................................
ii
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT
TẮT..............................................
viii
DANH MỤC CÁC
BẢNG..........................................................................................
x
DANH MỤC CÁC
HÌNH...........................................................................................
xiii
MỞ
ĐẦU..............................................................................................................
........
1
CHƯƠNG 1. TỔNG
QUAN......................................................................................
1.1.
3
Cơng nghệ sản xuất bột giấy, giấy và đặc tính của nước
thải.....................
3
1.1.1. Cơng nghệ sản xuất bột giấy và đặc tính nước
thải.................................
3
1.1.2. Cơng nghệ sản xuất giấy (xeo giấy) và đặc tính nước
thải......................
10
1.2. Tình hình chung của thế giới và Việt Nam về ô nhiễm môi
trường
do
ngành
sản
xuất
giấy
gây
ra.............................................................................
12
1.2.1. Đặc thù của ngành giấy thế giới và tình hình ô nhiễm môi
trường.........
12
5
1.2.2. Đặc thù của ngành giấy Việt Nam và tình hình ơ nhiễm mơi
trường......
1.3.
Xử
lý
13
nước
thải
của
q
trình
sản
xuất
giấy.................................................
17
1.3.1. Tiền
xử
lý...............................................................................................
..
18
1.3.2. Xử
lý
sơ
cấp
(xử
lý
cấp
I)........................................................................
1.3.3. Xử
lý
sinh
hóa
(xử
18
lý
cấp
II)....................................................................
1.3.4. Xử
19
lý
cấp
III.............................................................................................
1.4.
Xử
lý
nước
thải
giấy
bằng
phương
pháp
sinh
học........................................
1.4.1. Phương
pháp
20
xử
lý
sinh
học
kỵ
khí.........................................................
1.4.2. Phương
pháp
xử
lý
21
sinh
học
hiếu
khí......................................................
1.5.
Vi
sinh
vật
ứng
dụng
25
trong
xử
lý
nước
thải..................................................
1.5.1. Giới
thiệu
28
chung
về
vi
sinh
vật................................................................
1.5.2. Cơ
chế
xử
lý
nước
thải
28
bằng
vi
sinh........................................................
1.5.2.1.
Sinh
trưởng
lơ
31
lửng
(bùn
tính)............................................
1.5.2.2.
Sinh
trưởng
20
bám
dính
hoạt
31
(hay
6
màng
sinh 31
học)...................................
1.5.3. Nhu
cầu
dinh
dưỡng
vi
sinh
vật...............................................................
1.5.3.1.
Nguồn
thức
ăn
32
cacsbon
của
vi
sinh
vật..........................................
1.5.3.2.
Nguồn
thức
ăn
nitơ
32
của
vi
sinh
vật................................................
1.5.3.3.
Nguồn
thức
ăn
33
khoáng
của
vi
sinh
vật...........................................
33
1.5.4. Ảnh hưởng của các yếu tố vật lý và hóa học đến sinh trưởng
và
phát
triển
của
vi
sinh
vật
trong
nước...............................................................
1.5.4.1.
Hàm
lượng
oxy
34
hịa
tan..................................................................
1.5.4.2.
34
Nhiệt
độ....................................................................................
......
1.5.4.3.
35
Độ
pH...................................................................................
..........
1.5.4.4.
35
Thành
phần
các
chất
trong
nước....................................................
1.6.
36
Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải của công ty Giây Bãi
Bằng......................
38
CHƯƠNG 2. THỰC
NGHIỆM.................................................................................
7
43
2.1. Đối
tượng
nghiên
cứu...............................................................................
2.2. Mục
tiêu
43
nghiên
cứu..................................................................................
43
2.3. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị chính sử dụng cho nghiên
cứu................
44
2.3.1. Hóa
chất........................................................................................
..........
44
2.3.2. Dụng
cụ
và
thiết
bị.................................................................................
2.4. Bổ
sung
45
dinh
dưỡng...................................................................................
2.5. Phương
pháp
47
nghiên
cứu..........................................................................
48
2.6. Các phương pháp phân tích xác định các thơng số chất lượng
nước
thải...................................................................................................
.............
2.6.1. Xác
50
định
pH
và
nhiệt
độ.........................................................................
2.6.2. Xác
50
định
COD.......................................................................................
.
50
2.6.3. Xác
định
MLSS.....................................................................................
.
2.6.4. Xác
51
định
chỉ
số
thể
8
tích
bùn 52
(SVI).........................................................
2.6.5. Xác định hàm lượng amoni bằng phương pháp so màu chỉ
thị nessler..
53
2.6.6. Xác định photpho bằng phương pháp đo quang với thuốc
thử
amonimolipdat
–
vanadat......................................................................
55
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO
LUẬN.............................................................
58
3.1. Đặc trưng về khả năng xử lý của hệ thống xử lý nước thải
Công
ty
Giấy
Bãi
Bằng................................................................................................
58
3.2. Nghiên cứu xử lý nước thải ngành giấy bằng phương pháp
sinh
học
hiếu
khí
quy
mơ
phịng
thí
nghiệm..............................................................
60
3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất vi lượng tới hoạt động
sinh
sống
và
phát
triển
của
vi
sinh
vật....................................................................
60
3.2.2. Nghiên cứu trên quy mô phịng thí nghiệm so sánh khả năng
xử lý giữa HTXLNT – Cơng ty Giấy Bãi Bằng và mơ hình
thí nghiệm với việc bổ sung dinh dưỡng cần thiết cùng với
các nguyên tố vi lượng.....
63
3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng phân vi lượng đến hiệu
quả
xử
lý
COD................................................................................................
............
66
3.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng phân vi
lượng...........................
67
3.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của SVI tới khả năng xử lý COD 70
9
giữa
bổ
sung
N,
P
với
bổ
sung
vi
lượng......................................................................
3.4. Nghiên cứu thử nghiệm xử lý nước thải ngành giấy trên quy
mô
pilot
1
m3.....................................................................................................
...............
75
3.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguyên tố vi lượng tới hiệu
quả
xử
lý
COD
trong
pilot
1
m3.............................................................................
76
3.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của SV30, MLSS và SVI tới hiệu quả
xử
lý
COD........................................................................................
................
77
3.4.3. Nghiên cứu nhu cầu sử dụng dinh dưỡng của vi sinh
vật......................
80
3.5. Nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý giữa mơ hình thí nghiệm
và
mơ
hình
pilot.................................................................................................
................
83
3.5.1. Nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý COD giữa mơ hình thí
nghiệm
và
mơ
hình
pilot
1
m3..................................................................................
83
3.5.2. Nghiên cứu so sánh các thơng số MLSS và chỉ số thể tích
của bùn SVI tới khả năng xử lý nước thải giấy giữa quy mơ
phịng
thí
nghiệm
và
quy
mơ
pilot.......................................................................................
86
3.5.3. Nghiên cứu sự khác nhau giữa bổ sung N, P và vi lượng với 88
bổ
sung
chất
dinh
dưỡng
thông
10
thường
N
và
P....................................................
3.6. Xây dựng quy trình bổ sung thích hợp và tính tốn sơ bộ chi
phí............
89
KẾT
LUẬN...........................................................................................................
......
91
KIẾN
NGHỊ............................................................................................................
....
92
TÀI LIỆU THAM
KHẢO..........................................................................................
93
PHỤ
LỤC..............................................................................................................
......
97
11
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT
Aeroten
Anaerobic
BOD5
CNG
COD
HCCN
HCHC
HTXLNT
MBR
MBBR
MLSS
TCVN
TKPT
TSS
VSS
VSV
SV30
SVI
Bể xử lý sinh học hiếu khí bằng bùn hoạt tính
Bể sinh học yếm khí
Biological Oxygen Demand 5 days
(Nhu cầu oxy sinh học sau 5 ngày)
Cơng nghiệp giấy
Chemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy hóa học
Hóa chất cơng nghiệp
Hợp chất hữu cơ
(Organic subtance compound)
Hệ thống xử lý nước thải
Member Biological Reactor
(Bể lọc sinh học bằng màng)
Moving Bed BioReactor
(Vi sinh dính bám trên lớp vật liệu mang di chuyển)
Mixed liquoz Suspended Solids
(Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng)
Tiêu chuẩn Việt Nam
Tinh khiết phân tích
Total Suspended Solids
(Tổng chất rắn hòa tan)
Volatile Suspended Solids
(Chất rắn lơ lửng dễ bay hơi)
Vi sinh vật
(Microorganism)
Thể tích bùn sau lắng 30 phút
Sludge volume index
(Chỉ số thể tích bùn)
12
DANH MỤC CÁC
BẢNG
Chương 1.
Bảng 1.1.
Tổng quan
Đặc tính nước thải cơng nghệ sản xuất bột
13
4
hóa………………………..
Bảng 1.2.
Đặc tính nước thải cơng nghệ sản xuất bột hóa nhiệt
cơ……………….
Bảng 1.3.
Bảng đặc tính nước thải giấy khử
mực………………………………….
Bảng 1.4.
9
Đặc tính nước thải của q trình xeo
giấy………………………………
Bảng 1.5.
5
12
Tình hình sử dụng và thu gom giấy phế liệu của một số nước
điển hình trên thế
giới……………………………………………………………... 13
Bảng 1.6.
Ơ nhiễm của nhà máy giấy và bột giấy điển hình tại Việt
Nam………...
Bảng 1.7.
Các vi sinh vật phân hủy
xenlulose……………………………………..
Bảng 1.8.
Bảng 2.1.
Danh mục các hóa chất sử dụng trong nghiên
Bảng 3.1.
55
Xây dựng đường chuẩn
photpho……………………………………….
Chương 3.
45
Xây dựng đường chuẩn
amoni…………………………………………
Bảng 2.4.
44
Danh mục các thiết bị sử dụng trong nghiên
cứu……………………...s
Bảng 2.3.
35
Thực nghiệm
cứu…………………….
Bảng 2.2.
31
Nhu cầu cần thiết về muối khoáng đối với vi khuẩn, nấm và xạ
khuẩn...
Chương 2.
16
57
Kết quả và thảo luận
Thông số khảo sát HTXLNT Công ty Giấy Bãi
14
59
Bằng…………………
Bảng 3.2.
Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý
COD……………………...
Bảng 3.3.
Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả sử dụng hàm lượng
NH4+............
Bảng 3.4.
61
Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả sử dụng hàm lượng
PO43-............
Bảng 3.5.
61
62
Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý COD giữa
HTXLNT và quy mô phịng thí
nghiệm................................................................................
Bảng 3.6.
Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả sử dụng hàm lượng
NH4+ .............
Bảng 3.7.
64
Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả sử dụng hàm lượng
PO43-..............
Bảng 3.8
64
65
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng vi lượng tới khả
năng loại bỏ
COD............................................................................................ 68
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.
72
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của SVI tới khả năng xử lý
COD nước thải giấy bằng phương pháp sinh học hiếu
khí.........................................
Bảng 3.11.
73
Kết quả nghiên cứu khả năng sử dụng NH4+ trong nước thải
giấy bằng phương pháp sinh học hiếu
khí.................................................................
Bảng 3.12.
74
Kết quả nghiên cứu tới khả năng sử dụng PO43- trong nước thải
giấy bằng phương pháp sinh học hiếu
khí .......................................................
15
74
Bảng 3.13.
Kết quả nghiên cứu hiệu quả xử lý COD của nước thải giấy
trên quy mô pilot 1
m3............................................................................................
Bảng 3.14.
77
Kết quả nghiên cứu V30, MLSS và SVI tới xử lý nước thải giấy
trên quy mô pilot 1
m3.....................................................................................
Bảng 3.15.
79
Kết quả nghiên cứu hiệu quả sử dụng NH4+ của xử lý nước thải
giấy trên quy mô pilot 1
m3..............................................................................
Bảng 3.16.
82
Kết quả nghiên cứu hiệu quả sử dụng PO43- của xử lý nước thải
giấy trên quy mô pilot 1
m3..............................................................................
Bảng 3.17.
83
Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý COD giữa mơ hình
thí nghiệm và quy mô pilot 1
m3....................................................................
Bảng 3.18.
85
Kết quả nghiên cứu so sánh thông số MLSS và chỉ số SVI tới
hiệu quả xử lý COD giữa quy mơ phịng thí nghiệm và quy mô
pilot 1 m3............
Bảng 3.19.
87
Kết quả nghiên cứu so sánh hiệu quả sử dụng NH4+ và PO43giữa quy mơ phịng thí nghiệm và quy mô pilot 1
m3.............................................
16
89
DANH MỤC CÁC HÌNH
Chương 1.
Tổng quan
Hình 1.1.
Sơ đồ cơng nghệ sản xuất bột hóa và các dịng thải…………………….
4
Hình 1.2.
Sơ đồ cơng nghệ sản xuất bột hóa nhiệt cơ……………….….…………
6
Hình 1.3.
Sơ đồ cơng nghệ sản xuất giấy tái chế có khử mực…………….……….
8
Hình 1.4.
Sơ đồ cơng nghệ xeo giấy………………………………………………
10
Hình 1.5.
Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải………………………………………….
40
Chương 2.
Thực nghiệm
Hình 2.1.
Sơ đồ thiết bị thí nghiệm xử lý nước thải……………………………….
49
Hình 2.2.
Đồ thị đường chuẩn amoni……………………………………………...
55
Hình 2.3.
Đồ thị đường chuẩn photpho……………………………………………
57
Chương 3.
Kết quả và thảo luận
17
Hình 3.1.
Sự biến thiên COD, NH4+, PO43- khi khơng sử dụng chất dinh dưỡng và
khi sử dụng các nguyên tố vi lượng……………………..………………
62
Hình 3.2.
Hiệu xuất loại bỏ COD và hiệu quả sử dụng NH4+, PO43-……………...
65
Hình 3.3.
Hiệu xuất loại bỏ COD ở các hàm lượng vi lượng khác nhau………….
68
Hình 3.4.
Mối quan hệ giữa SVI và hiệu xuất loại bỏ COD....................................
75
Hình 3.5.
Mối quan hệ giữa hiệu xuất loại bỏ COD và hiệu quả sử dụng NH4+,
PO43-.........................................................................................................
75
Hình 3.6.
Sự phụ thuộc của hiệu quả xử lý COD vào các nguyên tố vi lượng.........
78
Hình 3.7.
Mối quan hệ giữa V30,SVI và hiệu xuất loại bỏ COD...............................
80
Hình 3.8.
Mối quan hệ giữa hiệu xuất loại bỏ COD và hiệu quả sử dụng chất dinh
dưỡng.........................................................................................................
83
Hình 3.9.
So sánh hiệu quả xử lý COD của phịng thí nghiệm và quy mơ pilot.......
86
18
Hình 3.10.
So sánh V30, MLSS, SVI giữa quy mơ phịng thí nghiệm và quy mơ
pilot............................................................................................................
88
Hình 3.11.
So sánh hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng giữa quy mơ phịng thí
nghiệm và quy mô pilot.............................................................................
90
MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, các ngành
sản xuất công nghiệp cũng được mở rộng và phát triển nhanh chóng. Sự phát triển
này, một phần đóng góp tích cực cho sự phát triển chung của đất nước; nhưng bên
cạnh đó lại thải ra một lượng lớn chất thải có thể gây ô nhiễm môi trường và tác
động xấu đến sức khỏe con người.
Ơ nhiễm mơi trường đang ngày càng trở nên trầm trọng, nhất là với các nước
đang phát triển trong đó có Việt Nam, đặc biệt là ơ nhiễm môi trường nước. Một
trong những nguồn nước thải gây có thể ơ 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
tốn, ở Việt Nam để sản xuất một tấn giấy cần từ 200 – 300 m 3 nước sạch, nhưng
đối với các nước phát triển với dây chuyền sản xuất công nghệ hiện đại để sản xuất
một tấn giấy chỉ sử dụng từ 7 – 15m3 nước sạch [13].
Nhìn chung cơng nghệ sản xuất giấy của Việt Nam còn lạc hậu so với thế giới
từ 15 năm trở lên, một thực tế nữa là các cơ sở sản xuất giấy của chúng ta đa số nhỏ
19
lẻ, phân tán về quy mô, hạn chế về tài chính, khơng có đủ điều kiện đầu tư cho xử lý
mơi trương, chính điều này đã làm cho mơi trường ngành giấy bị ô nhiễm này càng
trầm trọng, công tác quản lý gặp nhiều khó khăn. Riêng trong lĩnh vực xử lý mơi
trường có thể nói chưa có nhiều nhà máy có hệ thống xử lý nước thải triệt để. Tồn
ngành giấy, ở miền Bắc chỉ duy nhất có Cơng 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 cơng nghệ hiện đại như vậy là hồn tồn khơng
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, cịn mơi trường đang phải gánh chịu một
lượng nước thải rất lớn chưa qua xử lý [21]. Hiện nay, khi mà Luật Môi Trường
đang được đôn đốc thực thi nghiêm túc (nhất là khi Việt Nam đã chính thức trở
thành thành viên của tổ chức Thương Mại Thế Giới – WTO) thì nhiều nhà máy bột
giấy và giấy ở nước ta đang đứng trước nguy cơ đóng cửa do sức ép từ phía các cơ
quan chức năng và dư luận về vấn đề mơi trường. Giải quyết bài tốn xử lý nước
thải bột giấy và giấy là vấn đề mang ý nghĩa sống cịn với nhiều nhà máy bột giấy ở
nước ta [20].
Cơng 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 cơng nghệ sản xuất
hiện đại nhất ngành giấy nước ta nhưng cũng đã lạc hậu so với khu vực và thế giới
vài chục năm. Lượng nước thải sinh ra trong quá trình sản xuất một bột giấy xấp xỉ
55 – 60m3. Tính cả các công đoạn xeo giấy, sản xuất điện hơi, hóa chất tẩy thì lượng
nước thải sinh ra khi sản xuất một tấn bột giấy thường dao động trong khoảng 100 –
120m3.
Năm 2003, là năm đánh dấu một giai đoạn mới trong vấn đề xử lý ô nhiễm
môi trường của Công ty Giấy Bãi Bằng, thể hiện ở việc mở rộng sản xuất, nâng
công suất nhà máy giấy Bãi Bằng lên 110.000 tấn giấy/năm, đồng thời đầu tư công
20
nghệ mới cho xử lý nước thải, giải quyết ô nhiễm một cách triệt để liên hoàn. Đây
là hệ thống xử lý nước thải hiện đại nhất của ngành giấy Việt Nam hiện nay theo
công nghệ của Thụy Điển, với quy mô xử lý 30.000 m3 nước thải/ngày [13]. Nhờ đó
với lượng trung bình 26.000 m3 nước thải mỗi ngày mà nhà máy thải ra đều được
thu gom và xử lý qua hệ thống xử lý tập trung theo cả hai phương pháp hóa lý và
sinh học [17].
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Cơng nghệ sản xuất bột giấy, giấy và đặc tính của nước thải
1.1.1. Công nghệ sản xuất bột giấy và đặc tính nước thải
Q 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%). Q 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].
Cơng nghệ sản xuất bột hóa
Trong sản xuất bột hóa, các dăm gỗ được nấu với những hóa chất thích hợp
trong dung dịch ở nhiệt độ cao và áp suất cao. Mục đích để tách lignin ra khỏi gỗ để
thu hồi cellulozơ và hemicellulozơ là những hợp chất chủ yếu tạo nên giấy mà
không làm ảnh hưởng đến xơ sợi. Thực tế, phương pháp này rất thành công trong
việc loại lignin ra khỏi bột giấy. Tuy nhiên nó cũng làm giảm và phân hủy phần nào
cellulozơ và hemicellulozơ. Tùy theo hóa chất được nấu mà người ta phân biệt ra
21
các phương pháp: kiềm, sunfit và sunfat. Phần lignin còn sót lại sau khi nấu sẽ làm
cho bột giấy có màu vàng hay nâu. Vì thế phải rửa sạch và tẩy bột giấy để sử dụng
làm giấy in và giấy viết có độ trắng cao. Các hóa chất sau nấu được thu hồi gần hết
bằng biện pháp đốt, nên nước thải có hàm lượng chất ơ nhiễm vừa phải, xem Hình
1.1. Lignin trong dịch rửa được cơ đặc và đốt để thu hồi nhiệt.
22
Hìn
Sản phẩm giấy
23
Bụi, khí có mùi (H2S, mecaptan...), chất hữu cơ bay hơi, hợp chất Clo, SO2, CO2, NOx...
h 1.1. Sơ đồ cơng nghệ sản xuất bột hóa và các dịng thải [20]
Bảng 1.1. Đặc tính nước thải cơng nghệ sản xuất bột hóa[20]
Gỗ, tre,
nứa
Xử lý nguyên liêu
Nấu bột
Rửa bột
Chỉ tiêu
Chất rắn lơ lửng (TSS)
CODcr
BOD5
Nhiệt
Xút hóa độ
Cơ đặc (chưng bốc)
pH
Sàng bột Lọc cát
(làm sạch)
Đơn vị
mg/l
mg/l
mg/l
0
C
Lị hơi đốt than
Tẩy trắng
Xeo giấy
Sản xuất hóa chất tẩy
Giá trị
300 – 500
1.000-1.500
300 – 400
38-40
8 – 10
Công nghệ sản xuất bột hóa nhiệt cơ
Phương pháp hóa nhiệt cơ – phương pháp sản xuất bột hiệu xuất cao – là phương pháp kết hợp giữa cơ, nhiệt và hóa
Lị hơi thu hồi
học. Về cơ bản, dăm gỗ đầu tiên được làm mềm bằng biện pháp thẩm thấu hóa chất ở nhiệt độ ( trung bình thơng thường
vơi thích hợp, sau đó được thực hiện bằng cơ học, thơng thường là nghiền xem hình 1.2. Hiệu suất
là 80 ÷ 900C) và thời Lò
gian
bột thường nằm trong khoảng từ 75 – 85% do mức độ xử lý hóa chất nhẹ nhàng, nên hàm lượng lignin trong bột còn lại
Vỏ cây, mùn cưa
Nước thải
SS, COD, BOD H/c L.huỳnh, Clo hữu cơ, KL nặng,Màu
cao. Khác
với sản xuất bột hóa học, mức độ loại bỏ ligninXỉgần
than như hồn tồn, 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 hóaBùn
chất
nấu và lignin.
Bột và giấy
thải
Khí thải
Nước thải
Bảng 1.2. Đặc tính nước thải cơng nghệ sản xuất bột hóa nhiệt cơ
24
Chỉ tiêu
Chất rắn lơ lửng (TSS)
Đơn vị
mg/l
Giá trị
500 – 1.500
CODcr
BOD5
Nhiệt độ
pH
mg/l
mg/l
0
C
4.000 – 10.000
1000 – 4.000
36 – 70
7–9
25