Đồ Án Quy trình xử lý nước thải ở nhà máy giấy Hoà Bình

​ MỞ ĐẦU​
Trong thời đại ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ đã giúp cho nền kinh tế phát triển với nhiều nhà máy công nghiệp lớn thì cũng gây ra nhiều ảnh hưởng có hại đến môi trường. Các khu công nghiệp này đã và đang là những nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường sống của chúng ta với những rác thải công nghiệp, nước thải, bụi khói lò, tiếng ồn, Ở trong rác thải, nước thải công nghiệp có các hợp chất hữu cơ khó bị phân huỷ và có khả năng tích luỹ sinh học làm ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm môi trường gây ảnh hưởng đến đời sống và sức khoẻ con người.
Trong công nghiệp giấy, dịch đen sau nấu bột và nước thải ở các khâu trong quá trình sản xuất đều có hàm lượng các hợp chất hữu cơ cao ngoài ra còn có nhiều hoá chất khác độc hại nếu không xử lý tốt thải ra môi trường thì sẽ gây ô nhiễm lớn cho môi trường xung quanh. Ở các nước phát triển, các nước tiên tiến thì các nhà máy làm việc với dây chuyền khép kín có thêm các khâu thu hồi tái sử dụng và xử lý chất thải. Dịch kiềm đen sau nấu được thu hồi đưa đi cô đặc, đốt, xút hoá để tái sử dụng hoá chất; nước trắng ở xeo, nước rửa lưới và chăn cũng được lắng, tuyển nổi để tận dụng bột và nước trong, giảm thiểu các chất thải ra môi trường.
Ở Việt Nam, trừ công ty giấy Băi Bằng còn ở các nhà máy khác đều không có đều các hệ thống thu hồi cô đặc và đốt dịch đen, mà thải trực tiếp ra môi trường. Đây là nguồn ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng đối với môi trường. Ở nhà máy giấy Hoà Bình bột sau nấu được rửa khuyếch tán nên sử dụng nhiều nước. Nước thải bao gồm rất nhiều xơ sợi, nhiều dẫn xuất của lignin là các hợp chất cao phân tử vòng thơm và các hóa chất khác. Đây là các hợp chất rất khó bị phân huỷ mà nước thải từ nhà máy không được xử lý, lại thải trực tiếp ra sông Đà gây ô nhiễm lớn đến nguồn nước. Chính phủ có dự án lấy nước sông Đà cấp nước sinh hoạt cho thành phố Hà Nội, nên nếu không xử lý nước thải nhà máy có nguy cơ phải dừng sản xuất.
Vì vậy vấn đề xử lý ô nhiễm nước thải nhà máy giấy nói chung và nhà máy giấy Hoà Bình nói riêng hiện đang là vấn đề cấp bách. Có rất nhiều phương pháp để xử lý nước thải nhà máy giấy, trong đó phương pháp xử lý sinh học đã mang lại hiệu quả đáng kể cả về kỹ thuật lẫn kinh tế.


PHẦN I: TỔNG QUAN
I.1. SƠ LƯỢC VỀ NGÀNH GIẤY
Giấy là sản phẩm có vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người. Có thể nói, sự tiến bộ của mỗi quốc gia, nền văn minh của xã hội luôn gắn liền với sự phát triển của ngành giấy. Hiện nay trên thế giới người ta dựa vào lượng tiêu thụ giấy trên đầu người mỗi năm để đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia.
Giấy được làm ra từ rất sớm, bắt đầu từ Trung Quốc vào khoảng năm 105, xuất hiện ở Việt Nam vào khoảng thế kỷ 7, và đến thế kỷ 16 thì xuất hiện ở châu Âu, châu Mỹ.
Thế kỷ 20 được xem là thời gian phát triển nhanh nhất của ngành giấy với nhiều kỹ thuật hiện đại như nấu liên tục, nấu biến tính, tẩy nhiều giai đoạn, ép keo, tráng phủ
Giấy được sản xuất từ bột giấy, bột giấy lại được sản xuất ra từ nguyên liệu ban đầu là các loài thực vật như gỗ, tre nứa, các loài cây thân thảo Bột giấy có thành phần hóa học chủ yếu là xenluloza.
Ở các loài thực vật nói chung có thành phần chính như sau: Xenluloza, hemoxenluloza, lignin và các hợp chất khác.
+ Xenluloza và hemixenluloza là các polisaccarit, xenluloza là một hợp chất còn hemixenluloza là tập hợp các hợp chất khác nhau. Tuỳ mục đích sử dụng mà yêu cầu hàm lượng hemixenluloza trong bột khác nhau, và cũng tuỳ theo đó mà người ta sử dụng các phương pháp chế biến khác nhau để loại bỏ hemixenluloza. Còn xenluloza là thành phần chính của bột, thành phần chủ yếu tạo nên sự bền vững của tờ giấy. Cho nên trong quá trình sản xuất người ta cố gắng làm sao cho xenluloza càng ít bị tác động càng tốt và giữ cho hàm lượng xenluloza còn lại trong bột càng cao càng tốt.
+ Lignin là hợp chất cao phân tử mà mắt xích cơ sở là đơn vị phenylpropan với một số nhóm định chức khác nhau, có các liên kết khác nhau. Đây là một hợp chất có chứa vòng thơm có khả năng gây màu cho bột cần phải loại bỏ trong quá trình sản xuất bột giấy. Và trong quá trình sản xuất bột người ta cố gắng tìm mọi điều kiện kỹ thuật công nghệ phù hợp để làm sao loại bỏ hoàn toàn được lignin. Bột sau nấu được đưa qua công đoạn rửa, làm sạch, tẩy trắng để thu được bột xenluloza cho giai đoạn sản xuất giấy.
Trong công nghệ sản xuất giấy, nguyên liệu đầu vào là bột xenluloza (có thể là bột đen hoặc bột trắng). Người ta nghiền bột tới độ nghiền thích hợp, pha loãng bột với nồng độ thích hợp, cho thêm các chất phụ gia (để tăng hiệu quả kinh tế và tạo được các tính chất mong muốn của tờ giấy). Sau đó dung dịch bột này được đưa lên máy xeo, cho ra sản phẩm cuối cùng là tờ giấy.
I.2. SƠ LƯỢC VỀ NHÀ MÁY GIẤY HOÀ BÌNH
Nhà máy giấy Hoà Bình đặt tại xã Dân Hạ, huyện Kì Sơn, tỉnh Hoà Bình, cách quốc lộ 6 khoảng 2 km, nằm bên cạnh dòng sông Đà. Trước đây nhà máy giấy Hoà Bình là một nhà máy sản xuất độc lập, nhưng trong những năm gần đây đã sát nhập với Công ty giấy Việt Trì và trở thành chi nhánh của Công ty giấy Việt Trì.
Nguyên liệu sản xuất chính là tre nứa và gỗ keo, sản phẩm là bột không tẩy, một phần cung cấp nguyên liệu bột cho công ty giấy Việt Trì, phần còn lại dùng cho dây chuyền sản xuất giấy cactông sóng ở ngay tại nhà máy. Hàng năm dự tính nhà máy có thể sản xuất được khoảng 3000 tấn bột và 1000 tấn giấy cactông sóng. Nhưng trong thực tế thì mỗi năm, nhà máy chỉ sản xuất được khoảng hơn 2200 tấn bột và gần 1000 tấn giấy, và cũng sản xuất theo đơn đặt hàng từng đợt.
Ở nhà máy có một hệ thống ba nồi nấu hình cầu 8m3, dưới mỗi nồi nấu này có các bể rửa khuếch tán và mới lắp thêm một nồi nấu hình cầu 25m3 với máy rửa chân không thùng quay. Một téc 25m3 dùng để chứa dịch đen sau nấu dùng cho hai máy cô đặc, hai máy này có thể làm bốc hơi khoảng 70% nước để thu được dịch đen 19-22 oBe làm phụ gia cho sản xuất bê tông. Hiện tại nhà máy có một máy xéo dài, xeo cáctông 3 lớp với lớp mặt là bột nấu, còn các lớp đế là bột giấy rách và giấy lề thu hồi.
Nước thải nhà máy giấy Hoà Bình bao gồm nước thải từ công đoạn rửa và làm sạch bột; nước thải từ lò hơi, cô đặc; nước thải từ phần ép tấm bột được tập trung lại chảy trong cống ngầm nhà máy. Sau đó chảy ra mương hở ngoài tường rào, ở đây kết hợp với nước thải từ phần xeo chảy ra sông Đà, lưu lượng nước thải khoảng 300m3/ ngày đêm.
I.2.1. Nước thải từ công đoạn nấu, rửa và làm sạch
Nấu bột là quá trình tách những hợp chất như lignin, chất trích li, hemixenluloza ra khỏi gỗ để thu được bột chất lượng tốt bằng các tác nhân hoá học như dung dịch NaOH, NaOH + Na2S, H2SO4 + NaHSO3 . Dịch nấu dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất sẽ thẩm thấu vào tế bào gỗ và phản ứng với các thành phần trong gỗ, cắt đứt các liên kết của chúng với nhau và tách những phần còn lại ra khỏi bột, khuyếch tán chúng ra ngoài môi trường và hoà tan chúng trong môi trường phản ứng. Sản phẩm thu được sau nấu bao gồm hai phần: Phần lỏng là dịch đen gồm có những sản phẩm của phản ứng hoà tan với hàm lượng hữu cơ cao chủ yếu là hợp chất cao phân tử nên rất độc hại với môi trường nước; Phần rắn là bột xenluloza có màu đen do lingnin vẫn còn sót lại trong bột chưa bị hoà tan hết. Bột thu được sau nấu cần được rửa và làm sạch để tách phần dịch đen và loại hết mấu mắt, bột sống . Vì vậy nước thải ở giai đoạn này có:
+ Chứa nhiều xơ sợi xenluloza, mấu mắt, bột sống và các chất lơ lửng tạo thành lượng huyền phù khá lớn trong nước thải.
­+ pH cao vì ở đây trong quá trình nấu có sử dụng tác nhân là kiềm, trong dịch đen sau nấu vẫn còn một lượng kiềm chưa phản ứng hết, nó sẽ theo dịch đen và theo nước thải ra ngoài sông.
+ Trong quá trình nấu thì tác nhân nấu tấn công vào các thành phần của gỗ, cắt đứt các liên kết giữa chúng và khuyếch tán các hợp chất có hại với bột ra ngoài môi trường. Các chất đó là: hợp chất vòng thơm lignin, các chất trích ly, một phần hemixenluloza . Do đó trong nước thải giai đoạn này có hàm lượng chất hữu cơ cao, mà chủ yếu là những hợp chất hữu cơ vòng thơm cao phân tử khó bị phân huỷ. Vì vậy nước thải ở phần này rất độc hại cho môi trường và có màu xẫm.
I.2.2. Nước thải ngưng từ lò hơi đốt, bộ phận cô đặc
Nước thải ở giai đoạn này có chứa các kim loại nặng như Cd, Co, Ni, Pb, As, Hg, Si . gây ô nhiễm đến môi trường, ảnh hưởng đến sức khoẻ con người.
I.2.3. Nước thải từ bộ phận sản xuất giấy
Ở nhà máy giấy Hoà Bình, máy nghiền Hà Lan và nghiền thuỷ lực làm việc gián đoạn từng mẻ. Giai đoạn nghiền thô có nhiệm vụ đánh tơi nguyên liệu đầu, đến giai đoạn nghiền tinh làm tăng độ nghiền của bột bằng quá trình phân tơ chổi hoá. Đồng thời ở giai đoạn này người ta cũng cho các chất phụ gia vào để tăng hiệu quả kinh tế, tăng tính chất tờ giấy và chuẩn bị cho bột lên lưới. Nhà máy sử dụng khoảng 35 kg phèn/tấn giấy; 10 kg nhựa thông/ tấn giấy.
Nước thải chủ yếu của phần xeo là nước trắng thoát ra từ giấy trên lưới, nước rửa chăn, rửa bạt, lưới . Nước thải ở giai đoạn này có chứa nhiều xơ sợi xenlulôza bị thất thoát theo nước, ngoài ra còn có một lượng các chất phụ gia đi theo. Vì vậy hàm lượng chất rắn bao gồm các chất vô cơ, hữu cơ là khá cao.


KẾT LUẬN

1. Đã xác định được một số dặc trưng của nước thải nhà máy giấy Hoà Bình.
2. Phân lập được một số vi khuẩn kị khí và khử sunfat từ bùn thải của nhà máy giấy Hoà Bình có khả năng phân hủy lignin trong dịch đen thải.
3. Việc kết hợp sử dụng tuần hoàn vi khuẩn cộng với bổ sung thêm một tỉ lệ giống mới thích hợp đã thu được hiệu quả. Đã làm giảm COD xủa mẫu nước thải xuống dưới 100 mg O2/l đạt TCVN.
4. Đã tìm ra qui trình xử lý thích hợp:
+ COD ban đầu khoảng 2000 mg O2/l
+ Tỉ lệ giống bổ sung: 3% kết hợp tuần hoàn vi khuẩn
+ Thời gian xử lý : 2 tuần yếm khí và 2 ngày hiếu khí
Sau quá trình xử lý nước thải đã đạt được yêu cầu theo TCVN và được phép thải ra môi trường.
















TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bảo vệ môi trường trong công nghiệp bột giấy và giấy, Doãn Thái Hoà, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2005.
2. Environmental Management in the Pulp and Paper Industry, UNEP Industry and Environment Manual Series No.1, vol 2, p. VIII-66.
3. The sulfate-reducing bacteria, Postgate J.R, Professor of Microbiology, University of Sussex, Cambridge University Press, 1979.
4. Trần Đình Mấn, Doãn Thái Hòa, Tạp chí khoa học và công nghệ 36, 22-27, 1998.
5. Jukka Rintala and Pertti, Anaerobic-aerobic treatment of thermomechanical pulping effluents, Tappi Journal, 1988.
6. J.A.Servizi and R.W.Gordon, Detoxification of TMP and CTMP effluents alternating in a pilot scale aerated lagoon, Pulp & Paper Canada 87:11, 1986.
7. R.W.Wilson, K.L.Murphy and E.G.Frenette, Aerobic and anaerobic treatment of NSSC and CTMP effluent, Pulp & Paper Canada 88:1, 1987.
8. Salkinoja Salonen, Apajalahti.J, Anaerobic treatment potential of liquid & solid forest industry wastes. Anaerobic digestion results of research & demonstration project, 1987.





















PHẦN I: TỔNG QUAN
I.1. SƠ LƯỢC VỀ NGÀNH GIẤY
Giấy là sản phẩm có vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người. Có thể nói, sự tiến bộ của mỗi quốc gia, nền văn minh của xã hội luôn gắn liền với sự phát triển của ngành giấy. Hiện nay trên thế giới người ta dựa vào lượng tiêu thụ giấy trên đầu người mỗi năm để đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia.
Giấy được làm ra từ rất sớm, bắt đầu từ Trung Quốc vào khoảng năm 105, xuất hiện ở Việt Nam vào khoảng thế kỷ 7, và đến thế kỷ 16 thì xuất hiện ở châu Âu, châu Mỹ.
Thế kỷ 20 được xem là thời gian phát triển nhanh nhất của ngành giấy với nhiều kỹ thuật hiện đại như nấu liên tục, nấu biến tính, tẩy nhiều giai đoạn, ép keo, tráng phủ
Giấy được sản xuất từ bột giấy, bột giấy lại được sản xuất ra từ nguyên liệu ban đầu là các loài thực vật như gỗ, tre nứa, các loài cây thân thảo Bột giấy có thành phần hóa học chủ yếu là xenluloza.
Ở các loài thực vật nói chung có thành phần chính như sau: Xenluloza, hemoxenluloza, lignin và các hợp chất khác.
+ Xenluloza và hemixenluloza là các polisaccarit, xenluloza là một hợp chất còn hemixenluloza là tập hợp các hợp chất khác nhau. Tuỳ mục đích sử dụng mà yêu cầu hàm lượng hemixenluloza trong bột khác nhau, và cũng tuỳ theo đó mà người ta sử dụng các phương pháp chế biến khác nhau để loại bỏ hemixenluloza. Còn xenluloza là thành phần chính của bột, thành phần chủ yếu tạo nên sự bền vững của tờ giấy. Cho nên trong quá trình sản xuất người ta cố gắng làm sao cho xenluloza càng ít bị tác động càng tốt và giữ cho hàm lượng xenluloza còn lại trong bột càng cao càng tốt.
+ Lignin là hợp chất cao phân tử mà mắt xích cơ sở là đơn vị phenylpropan với một số nhóm định chức khác nhau, có các liên kết khác nhau. Đây là một hợp chất có chứa vòng thơm có khả năng gây màu cho bột cần phải loại bỏ trong quá trình sản xuất bột giấy. Và trong quá trình sản xuất bột người ta cố gắng tìm mọi điều kiện kỹ thuật công nghệ phù hợp để làm sao loại bỏ hoàn toàn được lignin. Bột sau nấu được đưa qua công đoạn rửa, làm sạch, tẩy trắng để thu được bột xenluloza cho giai đoạn sản xuất giấy.
Trong công nghệ sản xuất giấy, nguyên liệu đầu vào là bột xenluloza (có thể là bột đen hoặc bột trắng). Người ta nghiền bột tới độ nghiền thích hợp, pha loãng bột với nồng độ thích hợp, cho thêm các chất phụ gia (để tăng hiệu quả kinh tế và tạo được các tính chất mong muốn của tờ giấy). Sau đó dung dịch bột này được đưa lên máy xeo, cho ra sản phẩm cuối cùng là tờ giấy.