Tài liệu Vấn đề xử lý ô nhiễm nước thải nhà máy giấy Hoà Bình

ĐỀ TÀI: Vấn đề xử lý ô nhiễm nước thải nhà máy giấy Hoà Bình

MỞ ĐẦU

Trong thời đại ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ đă giúp cho nền kinh tế phát triển với nhiều nhà máy công nghiệp lớn th́ cũng gây ra nhiều ảnh hưởng có hại đến môi trường. Các khu công nghiệp này đă 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 ḷ, 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 tŕnh sản xuất đều có hàm lượng các hợp chất hữu cơ cao ngoài ra c̣n có nhiều hoá chất khác độc hại nếu không xử lư tốt thải ra môi trường th́ sẽ gây ô nhiễm lớn cho môi trường xung quanh. Ở các nước phát triển, các nước tiên tiến th́ các nhà máy làm việc với dây chuyền khép kín có thêm các khâu thu hồi tái sử dụng và xử lư 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 c̣n 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 B́nh 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 ṿng 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 lư, 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 lư nước thải nhà máy có nguy cơ phải dừng sản xuất.
V́ vậy vấn đề xử lư ô nhiễm nước thải nhà máy giấy nói chung và nhà máy giấy Hoà B́nh nói riêng hiện đang là vấn đề cấp bách. Có rất nhiều phương pháp để xử lư nước thải nhà máy giấy, trong đó phương pháp xử lư sinh học đă 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 tṛ 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 xă 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 th́ 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 nh­ nấu liên tục, nấu biến tính, tẩy nhiều giai đoạn, Đp 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 nh­ 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 nh­ sau: Xenluloza, hemoxenluloza, lignin và các hợp chất khác.
+ Xenluloza và hemixenluloza là các polisaccarit, xenluloza là một hợp chất c̣n 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. C̣n xenluloza là thành phần chính của bột, thành phần chủ yếu tạo nên sự bền vững của tờ giấy. Cho nên trong quá tŕnh sản xuất người ta cố gắng làm sao cho xenluloza càng Ưt bị tác động càng tốt và giữ cho hàm lượng xenluloza c̣n 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 ṿng thơm có khả năng gây màu cho bột cần phải loại bỏ trong quá tŕnh sản xuất bột giấy. Và trong quá tŕnh sản xuất bột người ta cố gắng t́m mọi điều kiện kỹ thuật công nghệ phù hợp để làm sao loại bỏ hoàn toàn được lignin. Bét 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 loăng 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 B̀NH
Nhà máy giấy Hoà B́nh đặt tại xă Dân Hạ, huyện Ḱ Sơn, tỉnh Hoà B́nh, cách quốc lộ 6 khoảng 2 km, nằm bên cạnh ḍng sông Đà. Trước đây nhà máy giấy Hoà B́nh là một nhà máy sản xuất độc lập, nhưng trong những năm gần đây đă sát nhập với Công ty giấy Việt Tŕ và trở thành chi nhánh của Công ty giấy Việt Tŕ.
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 Tŕ, phần c̣n 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 th́ 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 h́nh cầu 8m[SUP]3[/SUP], dưới mỗi nồi nấu này có các bể rửa khuếch tán và mới lắp thêm một nồi nấu h́nh cầu 25m[SUP]3[/SUP] với máy rửa chân không thùng quay. Một téc 25m[SUP]3[/SUP] 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 [SUP]o[/SUP]Be 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, c̣n các lớp đế là bột giấy rách và giấy lề thu hồi.
Nước thải nhà máy giấy Hoà B́nh bao gồm nước thải từ công đoạn rửa và làm sạch bột; nước thải từ ḷ hơi, cô đặc; nước thải từ phần Đp 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 300m[SUP]3[/SUP]/ ngày đêm.
I.2.1. Nước thải từ công đoạn nấu, rửa và làm sạch
NÊu bột là quá tŕnh 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 + Na[SUB]2[/SUB]S, H[SUB]2[/SUB]SO[SUB]4[/SUB] + NaHSO[SUB]3[/SUB] . 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 c̣n lại ra khỏi bột, khuyếch tán chúng ra ngoài môi trường và hoà tan chóng 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 c̣n 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 . V́ 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 v́ ở đây trong quá tŕnh nấu có sử dụng tác nhân là kiềm, trong dịch đen sau nấu vẫn c̣n một lượng kiềm chưa phản ứng hết, nó sẽ theo dịch đen và theo nước thải ra ngoài sông.
+ Trong quá tŕnh nấu th́ tác nhân nÊu tÊn công vào các thành phần của gỗ, cắt đứt các liên kết giữa chúng và khuyếch tán các hợp chất có hại với bét ra ngoài môi trường. Các chất đó là: hợp chất ṿng 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 ṿng thơm cao phân tử khó bị phân huỷ. V́ vậy nước thải ở phần này rất độc hại cho môi trường và có màu xẫm.
I.2.2. Nước thải ngưng từ ḷ hơi đốt, bộ phận cô đặc
Nước thải ở giai đoạn này có chứa các kim loại nặng nh­ 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 B́nh, 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 tŕnh phân tơ chổi hoá. Đồng thời ở giai đoạn này người ta c̣ng 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 c̣n có một lượng các chất phụ gia đi theo. V́ vậy hàm lượng chất rắn bao gồm các chất vô cơ, hữu cơ là khá cao.
Ngoài các hợp chất hoá học, trong nước thải c̣n có chứa các vi khuẩn, nấm men, tảo, siêu vi trùng, động vật nguyên sinh . Trong đó vi sinh vật chiếm tỉ lệ khá cao và đóng vai tṛ chủ yếu trong quá tŕnh phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong nước thải. Thành phần nhóm loài của các hệ vi sinh vật trong nước thải phụ thuộc nhiều vào đặc tính hoá học của nước thải.
Nh­ vậy nước thải của một nhà máy giấy nói chung, nước thải nhà máy giấy Hoà B́nh nói riêng rất độc hại, cần phải được xử lư trước khi thải ra môi trường.
I.3. TÁC ĐỘNG CỦA NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY ĐẾN MÔI TRƯỜNG
Với thành phần phức tạp và chứa nhiều tác nhân gây ô nhiễm, nước thải của nhà máy giấy có ảnh hưởng khá nghiêm trọng đến môi trường. Ở nhà máy giấy Hoà B́nh, nước thải không được xử lư lại thải trực tiếp ra ḍng sông Đà, gây ô nhiễm cho nguồn nước, ảnh hưởng đến đời sống của người dân và môi trường xung quanh.
Trong nước có hàm lượng hợp chất hữu cơ cao, làm tăng BOD do đó làm giảm oxi hoà tan trong nước. Đây là một trong những nguyên nhân chính làm các vi sinh vật trong nước chết v́ không đủ oxi. Fikret Berker chỉ ra rằng nước thải nhà máy giấy có thể gây ra tác hại đến hầu hết các loài vi sinh vật trong nước sống cách mặt nước khoảng 56 km. Mật độ và chủng loại cá ở những nơi này do đó cũng giảm, đồng thời hoạt động của cá cũng bị thay đổi và suy yếu.
Xơ sợi, các hợp chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng trong nước thải có thể làm ngộ độc thức ăn của cá trong nước sông. Khi con người ăn phải những con cá này cũng sẽ bị ngộ độc.
Đối với thực vật sống dưới nước, sự tăng độ đục do có mặt nhiều chất huyền phù làm tăng nhiệt độ nước, làm giảm khả năng xuyên qua của ánh sáng do đó làm giảm tỉ lệ quang hợp và khả năng sản xuất oxi của chúng, và sẽ hạn chế sự phát triển của các loài thực vật này.
Ngoài ra, sự phân huỷ các xơ sợi, các hợp chất hữu cơ bằng vi khuẩn là nguyên nhân của sự thối rữa, làm thay đổi màu và mùi của nước. Đây là môi trường tốt cho các vi sinh vật phát triển mạnh, trong đó có cả loài vi sinh vật có hại gây bệnh truyền nhiễm cho người và động vật.
Trong nước thải nhà máy giấy có cả các kim loại nặng trong đó có một số kim loại độc hại nh­ Hg, As, Pb . chúng có hại với các sinh vật trong nước và với sức khoẻ con người. Khi nước được thải ra sông, những chất này có thể được tích luỹ trong cơ thể sinh vật nước, gây hại cho sinh vật nước và khi con người sử dụng nguồn nước đó cũng sẽ bị ảnh hưởng.
Đa số thực vật, động vật ở trong nước chỉ sống được ở pH môi trường trong khoảng 5 ¸ 8, trong khi đó ở nước thải nhà máy giấy Hoà B́nh vẫn c̣n một phần kiềm dư làm cho pH nước thải khá cao trong khoảng 8 ¸ 11. Khi thải ra sông sẽ làm ảnh hưởng đến hệ động vật thủy sinh.
Ảnh hưởng của các chất độc trong nước thải nhà máy giấy đến các loài sinh vật nước, đến môi trường xung quanh và đến sức khoẻ con người có thể là ngay lập tức hoặc lâu dài. Các hợp chất ṿng thơm ở trong dịch đen nước thải có thể theo chuỗi thức ăn vào cơ thể sinh vật và tích lũy, có thể gây biến dị gen. Tỷ lệ nở trứng của cá giảm rất nhiều do sự phát triển của các chất nhờn nhớt xung quanh màng trứng trong phôi trứng nhiễm độc làm ngăn cản sự trao đổi chất qua màng.
Nh­ vậy nước thải nhà máy giấy có mức độ ô nhiễm khá cao, gây ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và từ đó có ảnh hưởng xấu đến đời sống và sức khỏe con người. Do đó vấn đề xử lư nước thải nhà máy giấy nói chung nước và xử lư thải nhà máy giấy Hoà B́nh nói riêng là vấn đề cấp bách đặt ra hiện nay.
I.4. CÁC CHỈ TIÊU CƠ BẢN ĐÁNH GIÁ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP