Bài tiểu luận Công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy Hòa Bình

Mục lụcPhần 1 : Mở đầuPhần 2 : Nội dungI. Sự phát triển nghành giấy1. Sơ lược chung2. Nhà máy giấy Hòa BìnhII. Quy trình sản xuất giấy 1. Nguyên liệu 2. Quy trình sản xuấtIII. Đặc trưng nguồn thải 1. Nước thải 2. Khí thải 3. Chất thải rắnIV. Quy trình công nghệ xử lýTổng quan phương pháp xử lýV. Giả thuyết công nghệ xử lý 1. Phương án 1 : Hệ thống xử lý nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ 2. Phương án 2 : Các hệ thống xử lý hiện hànhVI. Lựa chọn ,thuyết minh ,tính toán công nghệ xử lý cho nhà máy giấy Hòa bình 1. Cơ sở lựa chọn phương pháp 2. Tính toánPhần 3 : Kết luận và đề nghịPHẦN 1:MỞ ĐẦUTính cấp thiết của đề tàiTrong 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 sốn của chúng ta với những rác thải công nghiệp, nước thải,bụi, khí lò,tiếng ồn..Ở trong rác thải công nghiệp có chứa chất hữu cơ khó bị phân hủy và có khả năng tích lũy sinh học làm ô nhiễm nguồn nước ô nhiễm môi trường gây ảnh hưởng đến đời sống và sức khỏe 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 hóa chất độc hại khác 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 hóa để tái sử dụng hóa 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 :Về vấn đề xử lý nước thải trừ công ty giấy Bãi Bằng còn các nhà máy khác đều không có 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 đói với môi trường.Ở nhà máy giấy Hòa 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 ligin là các hợp chất cao phân tử vòng thơm và các hóa chất khác.Đây là các hợp chất rất khó bị phân hủy mà nước thải nhà máy không được xử lý lại thải trực tiếp ra sông Đà cấp nước sinh hoạt cho thành phó Hà Nội nên nếu không xử lý nước thải nhà máy có nguy cơ phải ngừng sản xuất.Vì vậy vấn đề xử lý ô nhiễm nước thải nhà máy giấy nói chung và nhà máy giấy Hòa 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 kĩ thuật lẫn kinh tếPHẦN 2:NỘI DUNG

Tên đề tài : Công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy Hòa Bình

Mục lục

Phần 1 : Mở đầu

Phần 2 : Nội dung

I Sự phát triển nghành giấy

1 Sơ lược chung

2 Nhà máy giấy Hòa Bình

II Quy trình sản xuất giấy

V Giả thuyết công nghệ xử lý

1 Phương án 1 : Hệ thống xử lý nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ

2 Phương án 2 : Các hệ thống xử lý hiện hành

VI Lựa chọn ,thuyết minh ,tính toán công nghệ xử lý cho nhà máy giấy Hòa bình

1 Cơ sở lựa chọn phương pháp

2 Tính toán

Phần 3 : Kết luận và đề nghị

PHẦN 1:MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

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 sốn của chúng ta với

những rác thải công nghiệp, nước thải,bụi, khí lò,tiếng ồn Ở trong rác thải công nghiệp có chứa chất hữu cơ khó bị phân hủy và có khả năng tích lũy sinh học làm ô nhiễm nguồn nước ô nhiễm môi trường gây ảnh hưởng đến đời sống và sức khỏe 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 hóa chất độc hại khác 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 hóa để tái sử dụng hóa 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 :Về vấn đề xử lý nước thải trừ công ty giấy Bãi Bằng còn các nhà máy khác đều không có 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 đói với môi

trường.Ở nhà máy giấy Hòa 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 ligin là các hợp chất cao phân tử vòng thơm và các hóa chất khác.Đây là các hợp chất rất khó bị phân hủy mà nước thải nhà máy không được xử lý lại thải trực tiếp ra sông Đà cấp nước sinh hoạt cho thành phó Hà Nội nên nếu không xử lý nước thải nhà máy có nguy cơ phải ngừng sản xuất

Vì vậy vấn đề xử lý ô nhiễm nước thải nhà máy giấy nói chung và nhà máy giấy Hòa 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 kĩ thuật lẫn kinh tế

PHẦN 2:NỘI DUNG

I-Sự phát triển của ngành giấy

I.1 Sơ lược chung

Giấy là sản phẩm có vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người Có thể nói tiến bộ của mỗi quốc gia Nền văn minh của xã hội luôn gắn liền với sự phat 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 ngành giấy là một trong những ngành được hình thành từ rất sớm khoảng năm 284 Từ giai đoạn này đến đầu thế kỷ 20, giấy được làm bằng phương pháp thủ công để phụ vụ cho việc ghi chép, làm tranh dân gian, vàng mã… -Năm 1912, nhà máy sản xuất bột giấy đầu tiên bằng phương pháp công nghiệp đi vào hoạt động với công suất 4.000 tấn giấy/năm tại Việt Trì Trong thập niên

1960,nhiều nhà máy giấy được đầu tư xây dựng nhưng hầu hết đều có công suất nhỏ (dưới20.000 tấn/năm) như Nhà máy giấy Việt Trì; Nhà máy bột giấy Vạn

Điểm;Nhà máy giấy Đồng Nai; Nhà máy giấy Tân Mai v.v

- Năm 1975, tổng công suất thiết kế của ngành giấy Việt Nam là 72.000 tấn/năm nhưng do ảnh hưởng của chiến tranh và mất cân đối giữa sản lượng bột giấy và giấy nên sản lượng thực tế chỉ đạt 28.000 tấn/năm Năm 1982, Nhà máy giấy Bãi Bằng do Chính phủ Thụy Điển tài trợ đã đi vào sản xuất với công suất thiết kế là 53.000 tấn bột giấy/năm và 55.000 tấn giấy/năm, dây chuyền sản xuất khép kín, sử dụng công nghệ cơ-lý và tự động hóa Nhà máy cũng xây dựng được vùng nguyên liệu, cơ sở hạtầng, cơ sở phụ trợ như điện, hóa chất và trường đào tạo nghề phục vụ cho hoạt động sản xuất Ngành giấy có những bước phát triển vượt bậc, sản lượng giấy tăng trung bình 11%/năm trong giai đoạn 2000 – 2006; tuy nhiên, nguồn cung như vậy vẫn chỉ đáp ứng được gần 64% nhu cầu tiêu dùng (năm 2008) phần còn lại vẫn phải nhập khẩu Mặc dù đã có sự tăng trưởng đáng kể tuy nhiên, tới nay đóng góp của ngành trong tổng giá trị sản xuất quốc gia vẫn rất nhỏ.Cuối năm 2007, toàn ngành có trên 239 nhà máy với tổng công suất đạt 1,38 triệu tấn/năm; 66 nhà máy sản xuất bột giấy, tổng công suất 600.000 tấn/năm

Hiện nay Việt Nam có khoảng gần 500 doanh nghiệp giấy tuy nhiên đa phần là các doanh nghiệp nhỏ, hộ sản xuất cá thể Toàn ngành chỉ có hơn 90 doanh nghiệp

có công suất trên 1.000 tấn/năm.Thê kỉ 20 được xem là thời gian phát triển nhất của ngành giấy với nhiều kĩ thuật hiện đại như nấu liên tục,nấu biên tính,tẩy nhiều giai đoạn, ép,leo,tráng phủ

I.2 Sơ lược về nhà máy giấy Hòa Bình

-Vị Trí :Nhà máy giấy Hòa Bình đặt tại xã Dân Hạ huyện Kì Sơn tỉnh Hòa Bình,

cách quốc lộ 6 khoảng 2km nằm bên cạnh dòng sông Đà Trước đây nhà máy giấy Hòa Bình là nhà máy sản xuát độc lập nhưng trong những năm gần đây đã sái nhập với công ty giấy Việt Trì và trở thành chi nhánh của 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 dung cho dây chuyền sản xuất giấy cáctong sống ngay tại nhà máy

Hàng năm dự tính nhà máy sản xuất được khoảng 3000 tấn bột và 1000 tấn giấy cactong sống Nhưng thực tế thì mỗi năm nhà máy chỉ sản xuất được khoản hơn

2200 tấn bộ và gần 1000 tấn giấy và cũng sản xuất theo đơn đặt hang từng đợt

-Cơ sở kĩ thuật: Ở nhà máy có một hệ thống ba nồi hình cầu 8m3, dưới mỗi nồi nấu

này có các bể rửa khuyeech tán và mới nắp them một nồi nấu hình cầu 25m3 với máy rửa chân không thùng quay Một tec 25m3 dùn để chứa dịch đen sau nấu dung cho hai máy cô đặc, hai máy này có thể làm bốc hơi khoảng 70% nước để thu được dịch đen làm phụ gia cho sản xuất bê tong Hiện tại nhà máy có một máy xeo dài, xeo cac tong ba lớp với lớp mặt là bột nấu còn các lớp đế là bột giấy rách hoặc giấy lề thu hồi

-Nước thải : 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 chung lại chảy ra cống ngầm nhà máy Sau đó chảy ra mương hở ngoài tường rào ở đây kết hợp vói nước thải từ phần xeo chảy ra sông Đà, lưu lượng nước thải khoảng 1500m3/ngày đêm

II- Quy trình sản xuất giấy

II.1 Nguyên liệu

Giấy được sản xuất từ bộ giấy, bột giấy lại được sản xuất từ nguyên liệu ban đầu là các loài thực vạt như gỗ, tre nứa các loại thân thảo Bột giấy có thành phần chủ yếu

là xenlulozo

Ở các loài thực vật nói chung có thành phần như sau : Xenluloxo,

Hemixenlulozo, lignin và các hợp chất khác

+ Xanlulozo và hemixenluloza là các polisacatit Zenluloza là 1 hợp chất còn

hemixenluloza là tập hợp các hoạp chat khác nhau Tùy mục đích sử dụng mà yêu cầu hàm lượng xenluloza trong bột khác nhau và cũng tùy theo đó người ta sử dụng cá phương pháp chế biến để lọai 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 trinh sản xuất người ta cố gắng làm sao cho xenluloza càng ít bị tác động càng tốt và giữ lại hàm lượng trong xenluloza 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 kĩ thuật công nghệ phù hợp để làm sao loại bỏ dược hoàn toàn lignin

Nguyên liệu thô được dùng trong sản xuất giấy và bột giấy ở Việt Nam gồm hai nguồn căn bản là từ rừng (tre và gỗ mềm) và giấy tái chế (giấy thải) Bột giấy được dùng để sản xuất những loại sản phẩm khác nhau như giấy viết, giấy bao bì, bìa cáctông, v.v là khác nhau Tuy nhiên có thể pha trộn bột giấy được tạo ra từ những nguyên liệu thô khác nhau để có được những đặc tính mong muốn cho

thành phẩm Hướng tái chế giấy hiện nay được các nhà quản lý đánh giá là hướng phát triển bền vững cho ngành công nghiệp giấy và đang được các nước phát triển

áp dụng triệt để

Hình 2.1 ; Nguyên liệu gỗ rừng và giấy th

II.2 Quy trình sản xuất

Dịch đen,sp p.ư hòa tan h/c vòng thơm cao phân tử khó phân hủy:chất trích li, hemixenlulozaxơ sợi,ligin

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình sản xuất giấy

Thuyết minh quy trình sản xuất

- Giai đoạn 1 : Sơ chế

Từ nguyên liệu thô ban đầu bao gồm tre nứa, gỗ keo tiến hành xử lý nguyên liệu thái mỏng gỗ gỗ được cắt thành các mảnh nhỏ đề nhau

- Giai đoạn 2 : Nấu bột giấy

Các mảnh nhỏ này được nấu với NaOH ở nhiệt độ cao đẻ tách lignin(chất keo tự nhiên gắn kết các sơi gỗ với nhau) từ xenluloza trong bột giấy Gỗ thường gồm 50% xơ, 20-30% đường không chứa xơ, và 20-30% lignin Lignin là một hợp chất hóa học liên kết các xơ với nhau Các xơ được tách ra khỏi lignin bằng cách nấu với hóa chất ở nhiệt độ và áp suất cao trong nồi nấu Quá trình nấu được thực hiện theo mẻ với kiềm (NaOH) và hơi nước Lượng NaOH được sử dụng khoảng 10-14% của nguyên liệu thô Một mẻ nấu được hoàn tất sau khoảng 8 giờ và trong khoảng thời gian đó các loại khí được xả ra khỏi nồi nấu Trong quá trình nấu phải duy trì tỉ lệ rắn/lỏng (dung tỉ của từng mẻ) nằm trong khoảng là 1:3 đến 1:4 Sau nấu, các chất nằm trong nồi nấu được xả ra nhờ áp suất đi vào tháp phóng Bột thường được chuyển qua các sàng để tách mấu trước khi rửa

Chất thải lỏng hay dịch đen được thu hồi để tận thu các hóa chất đã sử dụng để tạo hơi và cấp điện Sản phẩm giai đoạn này gồm 2 phần :

+Phần lỏng là dịch đen gồm có những sản phẩm của phản ứng hòa tan với hàm lượng hữu cơ cao chủ yếu là hợp chất cao phân tử rất độc hại cho môi trường nước Phần lỏng này cho qua bình ngưng để thu hồi

+ Phần rắn là bột xenluloza có màu đen có lignin vẫn còn sót lại trong bột chưa bị hòa 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

- Giai đoan 3 : Rửa, làm sạch

Bột giấy chưa qua tẩy được lọc qua máy rửa và các màng lọc bột giấy được tẩy qua các công đoạn xử lý kéo dài 15h Trong quá trình rửa, bột từ tháp phóng và sàng mấu được rửa bằng nước Dịch đen loãng từ bột được loại bỏ trong quá trình rửa và được chuyển đến quá trình thu hồi hóa chất Bột được tiếp tục rửa trong các

bể rửa Quá trình rửa này kéo dài khoảng 5-6 giờ

- Giai đoạn 4: sàng và cô đặc

Bột sau khi rửa thường có chứa tạp chất là cát và một số mảnh chưa được nấu Tạp chất này được loại bỏ bằng cách sàng và làm sạch li tâm Phần tạp chất tách loại từ quá trình sàng bột khi sản xuất giấy viết và giấy in sẽ được tái chế làm giấy bao bì (không tẩy trắng) Phần tạp chất loại ra từ thiết bị làm sạch li tâm thường bị thải

bỏ

Sau sàng, bột giấy thường có nồng độ 1% sẽ được làm đặc tới khoảng 4% để

chuyển sang bước tiếp theo là tẩy trắng Phần nước lọc được tạo ra trong quá trình làm đặc sẽ được thu hồi và tái sử dụng cho quá trình rửa bột Loại bột dùng sản xuất giấy bao bì sẽ không cần tẩy trắng và được chuyển trực tiếp đến công đoạn chuẩn bị xeo

Đất sét, CaCO3 và titan oxit được bổ sung để tăng độ chắn sang, độ trắng và

độ phẳng, độ mịn của giấy.Các tác nhân khác : hồ, nhựa thong,phèn,gieelatin hoặc latex được sử dụng để tăng độ chống thấm, chống mực nhòe và giảm bụi từ sợi có thể gây trở ngại cho quá trình in Chất diệt khuẩ sinh học để ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn trong bột giáy và các sản phẩm từ giấy

- Giai đoạn 5 : Tẩy trắng

Giai doạn này trộn nước,hóa chất, phẩm.Bộ giấy được tẩy trắng sau đó được trộn lẫn với các phụ gia và hóa chất.Công đoạn tẩy trắng được thực hiện nhằm đạt được độ sáng và độ trắng cho bột giấy Công đoạn này được thực hiện bằng cách

sử dụng các hóa chất Loại và lượng hóa chất sử dụng phụ thuộc vào loại sản phẩm

sẽ được sản xuất từ bột giấy đó Trường hợp sản phẩm là giấy viết hoặc giấy in thì công đoạn tẩy trắng được thực hiện theo 3 bước, trước mỗi bước bột đều được rửa

kỹ Trong quá trình này, lignin bị phân hủy và tách ra hoàn toàn, tuy nhiên, xơ cũng bị phân hủy phần nào và độ dai của giấy cũng giảm đi

Các hóa chất dùng cho loại tẩy này là clo, dioxit clo, hypoclo và hydroxide natri Quy trình tẩy ECF sử dụng O2,Cl2 và H2O2 để làm trắng giấy 3 bước tẩy trắng bột truyền thống là:

+Bước 1: Clo hóa bột giấy bằng khí clo, khí này sẽ phản ứng với lignin để tạo ra các hợp chất tan trong nước hoặc tan trong môi trường kiềm

+Bước 2: Lignin đã oxi hóa được loại bỏ bằng cách hòa tan trong dung dịch kiềm +Bước 3: Đây là giai đoạn tẩy trắng thực sự khi bột được tẩy trắng bằng dungdịch hypochlorite

Sau tẩy trắng, bột sẽ được rửa bằng nước sạch và nước trắng (thu hồi từ máy xeo) Nước rửa từ quá trình tẩy trắng có chứa chlorolignates và clo dư và, do vậy, không thể tái sử dụng trực tiếp được Vì thế nước này sẽ được trộn với nước tuần hoàn từ các công đoạn khác và tái sử dụng cho quá trình rửa bột giấy

10

Hiện nay, việc nghiên cứu số bước tẩy trắng, kết hợp sử dụng các hóa chất tẩy

trắng thân thiện với môi trường như peroxide đã được triển khai áp dụng thành

công tại một số doanh nghiệp trong nước

- Giai đoạn 6 : Xeo giấy cho thành phẩm

Xeosấy ra thành phẩm : bột giấy ướt sau trộn được chảy qua một vành chuyển động đan bằng lưới linon dạng mắt cáo để tạo thành tấm giấy dày.Tiếp theo

đó tiến hành nén liên tục để khử nước và ép mỏng tờ giấy.Thiết bị sấy khô bằng

hơi sẽ là khô giấy,giấy được cuộn tròn thành kiện, được phun hồ để đạt độ mịn

bóng sau đó đưa qua máy cán để tạo độ dày như nhau Các cuộn giấy trắng được

cắt cùng kích cỡ

III- Đặc trưng nguồn thải trong sản xuất

xơ

Xử lý nguyên liệu

Chất phụ gia

BOD,nhiều xơ sợi, xenlulozo,mấu mắt,bột sống,các chất lơ lửng,pH cao

Chưng tỏa

Cột thu hồi

BOD,COD, H/c chứa Clo,xe sợi

Sản xuất hóa chất

BOD Chất phụ gia,chất vô cơ,hữu cơ,VK,nấm,tảo

BOD, vỏ

cây

H/c hữu cơ cao phân

tử

Bình ngưng

Hình 3.1 : Chất thải trong quy trình sản xuất giấy

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 hóa học như dung dịch NaOH, NaOH + Na2S, H2SO4 + NaHSO3… Vì vậy nước thải ở giai đoạn nà này có:

-Chứa nhiều xơ sợi, xenlulozabột sống và các chất lơ lửng 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 còn một lượng kiềm chưa phản ứng hết, nó sẽ theo dịch đen và theo nước thải ra ngoài song

-Trong quá trình nấu thì tác nhân nấu tấn công vào các thành phần của gỗ, cắt đứt các liên kết giữa chúng và khuếch tán các hợp chất có hại với bột ra ngoài môi trường Các chất đó là: hợp chất vòng thơm lignin, các chất trích li, 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 hủy, Vì vậy nước thải ở phần này rất độc hại cho môi trường và có mầu sẫm

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 khỏe con người

Nước thải từ bộ phận sản xuất giấy

Ở nhà máy giấy Hòa Bình, máy nghiền Hà Lan với máy nghiền thủy 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 hóa 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

Nước thải chủ yếu của phần xeo là nước trắng thoát ra từ giấy trên lưới, nước rửa chân, rửa bạt, lưới… Nước thải ở giai đoạn này có chứa nhiều xơ sợi xeluloza 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

Ngoài các hợp chất hóa học, trong nước thải còn chứa các vi khuẩn, nấm mem, tảo, siêu vi trùng, động vật nguyên sinh,… Trong đó vi sinh vật chiếm tỉ lệ khá cao và

đóng vai trò chủ yếu trong quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước thải Thành phần nhóm loài của hệ vi sinh vật trong nước thải phụ thuộc nhiều vào đặc tính hóa học của nước thải

Bảng 3.1 : Thông số các giá trị đầu vào của nước thải

Thông số Nồng độ đầu vào NT1 Nồng độ đầu vào

3.2 Đặc trưng, tính chất, thông số ưu tiên quan trắc nước thải trong sản xuất giấy

Trong sản xuất giấy lượng nước sử dụng ở đầu vào thường xấp xỉ lượng nước được thải ra Nước thải ngành công nghiệp sản xuất giấy chứa một lượng lớn các chất rắn lơ lửng (SS), xơ sợi và các hợp chất hữu cơ hòa tan, hóa chất, dầu mỡ… Ngoài

ra còn có nước thải sinh hoạt chứa các chất cặn bã, chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và vi sinh

-Thông số cần giám sát môi trường nước mặt: pH, độ đục, chất rắn lơ lửng(ppm), BOD5(ppm), COD(mg/l), Độ màu(ppm), tổng kiềm, SO4)2 thải ra trong dịch nấu, Phenolphtalein kiềm (ppm), Tổng chất rắn(ppm), Tổng chất rắn hòa tan (ppm), ASO (chất rắn hòa tan) (ppm), Chất rắn không ổn định (%),Nước (gallon/T bột giấy)…

Bảng 3.2 :Kết qủa phân tích nước thải sản xuất bột bằng phương pháp Sulfat

Thông số Cao nhất Thấp nhất Trung bình

Nhìn vào bảng số liệu kia ta thấy các thông số như BOD,COD, pH, TSS, độ màu nước có trị số lớn hơn nhiều so với tiêu chuẩn, đồng thời các thông số này cũng giúp đánh giá chất lượng nước chính xác nhất trong ngành sản xuất giấy

3.3 Khí thải phát sinh từ sản xuất giấy

Các nguồn phát sinh khí thải trong quá trình sản xuất bao gồm :

- Nguồn khí thải phát sinh từ nhà máy giấy và bột giấy bao gồm bể hòa tan chất nóng chảy, thiết bị rửa bột, thiết bị tiêu hóa, xeo giấy

- Nguồn khí thải phát sinh từ các công trình phụ trợ bao gồm ống khói lò đốt

lignhin thu hồi xút, ống khói lò động lực và ống khói lò đốt than

Các chất ô nhiễm chỉ thị có trong khí thải nhà máy sản xuất giấy và bột giấy bao gồm :

3.3 Chất thải rắn

Đối với các nhà máy sản xuất giấy và bột giấy, các nguồn phát sinh chất thải rắn chủ yếu là:

- Chuẩn bị nguyên liệu: vỏ cây, mẩu, mắt tre nứa, mùn gỗ, tre nứa

- Lò động lực: xỉ than, than, chất chưa đốt hết

- Lò hơi : Than rơi vãi, xỉ than

- Sàng, tẩy, rửa sàn: xơ sợi

- Nạo vét bể lắng: xơ sợi, bùn thải

- Cắt xeo giấy: mảnh giấy vụn

- Sinh hoạt: rác thực phẩm, nylon, túi giấy

- Sửa chữa xây dựng: rác xây dựng (vôi, vữa, gạch vụn, sắt vụn )

Như vậy, chất thải rắn chủ yếu là rác thải bao gồm vỏ cây, mùn tre nứa, xỉ than, xơ sợi, bùn thải, trong đó bùn thải chiếm 45% tổng lượng rác thải; tro, xỉ chiếm

khoảng 25%; vỏ cây, mảnh gỗ chiếm 15% và giấy vụn phế loại chiếm 10%, các loại khác chiếm 5%.Xỉ than thải ra từ lò hơi và lò thu hồi, trong hỗn hợp xỉ than và than cám có khoảng 70% xỉ và 30% than chưa đốt hết Lượng xỉ than này có thể được tái sử dụng làm chất đốt hoặc làm gạch không nung Xơ sợi có trong nước

thải được đưa vào bể để xử lý và sau đó được tách ra Chúng được tái sử dụng để làm phân bón, bìa carton, mũ cứng, hộp…

IV- Quy trình công nghệ xử lý nước thải

IV.1 Tổng quan về phương pháp xử lý

- Song chắn rác: Thường được làm bằng kim loại,đặt ở cửa vào kênh dẫn tùy theo

kích thước khe hở,song chắn rác được phnâ thành loại thô,trung bình và mịn làm nhiệm vụ giữ lại các tạp chất thô có trong nước thải

- Bể lắng cát : có nhiệm vụ loại bỏ cát,cuội,xỉ lf hoặc các tạp chất vô cơ khác có

kích thước từ 0,2-2mm ra khỏi nưcớ thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bào mòn tránh tác đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng côn trình phía sau

- Bể lắng ; lắng các hạt cặn lơ lửng trong nước thải cặn hình thành trong quá trình

keo tụ tạo bông( bể lắng đơt1) hoặc cặn sinh học trong quá trình xử lý sinh học(bể lắng 2)

2.Xử lý hóa lý

-Keo tụ: các hạt cạn có kích thước nhỏ hơn 10-4mm có thể tự lắng được mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng phải dùng biện pháp xử lý cơ học kết hợp với biện pháp hóa học tức là cho vào nước cần xử lý các chất phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau và kết dính các hạt cặn lơ lửng trong nước tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể.Do đó các bông cặn mói tạo thành dễ fdangf lắng xuống ở bể lnắg.Để thực hiện quá trình keo tụ người ta cho vào nước các chất keo tụ thihs hợp nh: phèn nhôm, phèn sắt dưới dạng hòa tan

- Tuyển nổi

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha

lỏng.Các bọt khí nầy kết dính với các hạt cặn Khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước cặn sẽ tạo bọt khí nổi lên bề mặt

- Hấp phụ

Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc hai pha không hòa tan là pha rắn ( chất hấp phụ ) với pha khí hoặc pha lỏng Dung chất ( chất bị hấp phụ ) sẽ đi từ pha lỏng ( hoặc pha khí ) đến pha rắn cho đến khi nồng độ dung chất trong dung dịch đạt cân bằng Các chất hấp phụ thường sử dụng : than hoạt tính, silicagen, keo nhôm…

- Trao đổi ion

Phương pháp này có thể khử tương đối triệt để các tạp chất ở trạng thái ion trong nước như Zn, Cu, Cr, Hg, Mn… cũng như các hợp chất của Asen, photpho, xyanua, chất phóng xạ Thường sử dụng nhựa trao đổi ion nhằm khử cứng và khử khoáng

3.Xử lý hóa học

- Phương pháp trung hòa

Nhằm trung hòa nước thải có pH quá cao hoặc quá thấp, tạo điều kiện cho các quá trình xử lý hóa lý và sinh học: H+ + OH- H2O

Với Ca(OH)2 thường được sử dụng rộng rãi như một bazo để xử lý các nước thải có tính axit, trong khi axit sulfuric là một chất tương đối rẻ tiền dung trong xử

lý nước thải có tính bazo

-Phương pháp oxy hóa - khử

Phương pháp này được dung để:

- Khử trùng nước

- Chuyển một nguyên tố hòa tan sang kết tủa hoặc nguyên tố hòa tan sang thể khí

- Biến đổi một chất không phân hủy sinh học thành nhiều chất đơn giản hơn,

có khả năng đồng hóa bằng vi khuẩn

- Loại bỏ các kim lọai nặng như Cu, Pb, Zn, As… và một số chất độc như cyanua

- Các chất oxy hóa thong dụng là: Ozon, Chlorine, Hydro peroxide, Kali

penmanganate… Quá trình này thường phụ thuộc rõ rệt vào pH và sự hiện diện của chất xúc tac

- Kết tủa hóa học

Kết tủa hóa học thường được sử dụng để lạo bỏ các kim loại nặng trong nước Phương pháp này sử dụng rộng rãi nhất để kết tủa các kim loại là tạo thành các hydroxide

sử dụng của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải, các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi

là quá trình oxy hóa sinh học.Các phương pháp xử lý sinh sinh học trong điều kiện

tự nhiên.Các phương pháp xử lý sinh sinh học trong điều kiện nhân tạo

Các phương pháp xử lý sinh sinh học trong điều kiện tự nhiên

Phương pháp xử lý qua đất :

Dựa vào khả năng tự làm sạch của đất ở các công trình ( cánh đồng tưới, cánh đồng lọc,…) Khi nước thải lọc qua đất, các chất lơ lửng, keo bị giữ lại tạo thành các màng vi sinh vật bao bọ trên bề mặt các hạt đất Màng vi sinh vật hấp thụ các chất hữu cơ, sử dụng oxy của không khí qua lớp đất trên bề mặt và xảy ra quá trình oxy hóa các chất hữu cơ, quá trình nitrat hóa

Phương pháp xử lý qua các khu đất ngập nước

Hồ sinh học: Là một chuỗi gồm 3-5 hồ ( hồ hiếu khí, hồ tùy tiện, hồ kị khí…)

Nước thải được làm sạch từ các quá trình tự nhiên bao gồm tảo và vi khuẩn Các vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra trong quá trình quang hợp của tảo và oxy được hấp thụ từ không khí để phân hủy các chất thải hữu cơ Để đạt hiệu quả tốt có thể cung cấp oxy bằng cách thổi khí nhân tạo

Quá trình kị khí

Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc: Quá trình phân hủy xảy ra trong bể kín với bùn tuần hoàn Hỗn hợp bùn và nước thải trong bể được khuấy trộn hoàn toàn, sau khi phân hủy hỗn hợp được đưa sang bể lắng hoặc bể tuyển nổi để tách riêng bùn và nước Bùn tuần hoàn trở lại bể khị khí, lượng bùn dưu thải bỏ thường rất ít do tốc

độ sinh trưởng của vi sinh vạt khá chậm

Bể xử lý UASB: Được ứng dụng rộng dãi do các đặc tính sau:

-Cả ba quá trinh phân hủy - lắng bùn – tách khí được lắp đặt trong cùng một công trình

- Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng vượt

xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng

- Bên cạnh đó, quá trình xử lý sinh học kị khí UASB còn có những ưu điểm so với quá trình bùn hoạt tính hiếu khí như:

- Ít tiêu tốn năng lượng vận hành

- Ít bùn dư nên giảm chi phí xử lý bùn

- Bùn sinh ra dễ tách nước

- Nhu cầu dinh dưỡng thấp nê giảm chi phí bổ sung dinh dưỡng

- Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí methane

Quá trình hiếu khí

Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng

Trong quá trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hòa tan và không hào tan

chuyển hóa thành bong bùn sinh học - quần thể vi sinh vật hiếu khí – có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực Nước chảy vào bể, trong đó khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính cung cấp oxy cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ Dưới điều kiện như thế, vi sinh vật tăng trưởng và kết tăng sinh khối và kết thành bông bùn Một lượng lớn bùn hoạt tính tuần hoàn về bể để giữ ổn định mật độ vi khuẩn, tạo điều kiện phân hủy nhanh các chất hữu cơ Một số dụng bùn hoạt tính lơ lửng như: bể Aerotank, mương oxy hóa, bể hoạt động gián đoạn,…

Bể bùn hoạt tính ( bể Aerotank): Trong quá trình xử lý hiếu khí, các vi sinh vật

phân hủy ở trạng thái huyền phù Quá trình làm sạch trong bể bùn hoạt tính diễn ra theo mức dong chảy qua các hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính được sục khí

nước chưa sau xử lí

xử lí

bùn thải

bùn bùn tuần hoàn

Hình 4.3 : Sơ đồ hoạt động bể Aerotank

Ưu điểm: Đạt được mức độ xử lý triệt để, thời gian khởi động ngắn, ít tạo mùi

hôi, có tính ổn định cao trong quá trình xử lý

Đĩa sinh học ( lọc sinh học tiếp xúc quay – RBC )

Đây là hệ thống sinh học sinh trưởng cố định trong màng sinh học khác, hệ thống này gồm một loạt các đĩa trong lắp trên cùng một trục cách nhau một khoảng nhỏ Khi trục quay, một phần đĩa ngập trong máng chúa nước thải, phần còn lại tiếp xúc với không khí

V-Giả thuyết công nghệ xử lý

Tình huống giả định: Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy với lượng xả thải 1500m3/ngày đêm

Phương án 1

Do nước thải nhà máy giấy có đặc trưng là nồng độ chất bẩn cao, có tính kiềm, chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân huỷ nên phương pháp xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học có hiệu quả cao nhất

Hình 5.1: Sơ đồ hệ thống xử lý nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ

Thuyết minh quy trình công nghệ

Nước thải được đưa vào bể chứa (1), tại bể này lưu lượng nước thải được làm ổn định và điều chỉnh pH Nước thải tiếp tục qua bể Axit hoá (2), do nước thải đầu vào có pH tương đối cao nên cần phải điều chỉnh pH về trung tính Tại đây, nước tải bể axit hoá cũng được tuần hoàn về bể chứa (1) để tắng hiệu qua ổn định pH của nước thải Nước thải được đưa qua bể UASB (3), hàm lượng COD và BOD ở

bể này giảm xuống rất nhanh, khí sinh ra được tận dụng để làm năng lượng cho quá trình sản xuất Tiếp tục, nước thải qua bể tiếp xúc (4) rồi đến bể aerotank (5), hàm lượng COD và BOD ở đây cũng giảm xuống nhanh chóng Nước tiếp tục qua

bể lắng 2 (6), một phần bùn sẽ được tuần hoàn về bể Aerotank, nước từ bể lắng 2 được thải ra nguồn tiếp nhận Nếu nước thải có pH trung hoà và hàm lượng COD, BOD thấp thì sẽ trực tiếp đưa về bể tiếp xúc 4

Phương án 2 : Các công nghệ hiện hành

Công nghệ bao gồm các giai đoạn

❖ Tiền xử lý được sử dụng để loại bỏ chất thải rắn có kích thước lớn, trung hoà,

và giảm nhiệt độ của nước thải Song chắn rác, bể điều hoà và tháp giải nhiệt

thường là các bước được áp dụng trong quá trình tiền xử lý

❖ Xử lý bậc 1 bao gồm quá trình tách cặn ra khỏi nước thải, các quá trình

thường được áp dụng là lắng (trọng lực) hay tuyển nổi hay kết hợp keo tụ/tạo

bông và tách bông cặn với áp dụng lắng (trọng lực) hay tuyển nổi

❖ Xử lý bậc 2 bao gồm với các quá trình xử lý sinh học để loại bỏ hàm lượng

BOD5 của nước thải Khi nồng độ của chất hữu cơ cao, sử dụng kết hợp quá

trình kỵ khí và hiếu khí hay quá trình xử lý hiếu khí kéo dài

VI- Lựa chọn và thuyết minh công nghệ xử lý nước thải cho nhà máy giấy Hòa Bình

VI.1 Yêu cầu công nghệ

* Yêu cầu công nghệ xử lý nhà máy bột giấy như sau:

- Nước thải sau khi xử lý phải đạt tiêu chuẩn đầu ra

- Lưu lượng đầu vào,các chất có trong thành phần nước thải

- Chi phí xử lý cho 1 tấn sản phẩm thấp

- Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý và bảo trì

- Tận dụng đước công trình có sẵn

- Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý

Bảng6.1: Giá tri nồng độ ứng với các thông số của nước thải sau xử lý

Thông số Nồng độ đầu vào

NT1

Nồng độ đầu vào

NT2

QCVN 12/2008/ BTNMT,cột B

Phương án lựa chọn

Thuyết minh về công nghệ xử lí nước thải

Dòng nước thải 1

Nước thải từ công đoạn nấu và rửa được đưa qua song chắn rác để loại bỏ tạp chất thô Sau đó chuyển qua bể thu gom có nhiệm vụ tập trung nước thải đảm bảo lưu lượng và điều chỉnh PH thích hợp

Hệ thống đốt : xử lí phần lớn ligin trong giai đoạn nấu, hơi nước thu hồi tuần hoàn cho giai đoạn rửa, phần nước thải còn lại nhập dòng với dòng 2 tại bể thu gom Giai đoạn này tận thu năng lượng dạng nhiệt để sử dụng cho mục đích khác

Dòng thải 2

Nước thải từ công đoạn tẩy và xeo được đưa qua song chắn rác để loại bỏ tạp chất thô Sau đó chuyển qua hồ thu nhằm điều chỉnh PH thích hợp Tịa đây nhập dòng với dòng 1

Nước tiếp tục đưa sang bể điều hòa nhằm ổn định lưu lượng và nồng độ Tại bể điều hòa, bố trí máy khuấy trộn chìm nhằm mục đích hòa trộn đồng đều nước thải trên toàn diện tích bể, ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn ở bể, sinh ra mùi khó chịu Điều hòa lưu lượng là phương pháp được áp dụng để khắc phục các vấn đề sinh ra

sự dao động của lưu lượng, cải thiện hiệu quả hoạt động của các quá trình xử lý tiếp theo Từ bể điều hòa nước thải được tiếp tục bơm vào bể lắng I Bột giấy thu gom được ở bể lắng se được tận thu lại dưới dạng các hạt nhỏ lơ lửng khó lắng Đưa về bể chứa bột như nguyên liệu đầu vào thay vì đem bỏ lẵng phí

Từ bể lắng, nước thải được đưa vào bể UASB Tại đây,khâu xử lí chính thức bắt đầu Tại UASB, chất hữu cơ phức tạp dễ phân hủy sinh học sẽ bị phân hủy, biến đổi thành các chất hữu cơ đơn giản đồng thời sinh ra một số khí như: CO2, SO2, CH4… Nước thải khi đi qua bể này sẽ giảm một lượng đáng kể BOD và một phần COD (hiệu quả xử lí UASB tính theo COD, BOD là 60-80%) Tuy nhiên, để triệt để giảm lượng BOD so với tiêu chuẩn phải dẫn nước thải qua công trình hiếu khí bằng thủy lực

Tại bể Aerotank diễn ra quá trình sinh học hiếu khí được duy trì từ không khí cấp từ máy thổi khí Tại đây các vi sinh vật ở dạng hiếu khí (bùn hoạt tính) sẽ phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải thành các chất vô cơ dạng đơn giản như: CO2, H2O… Hiệu quả xử lí của bể Aeotank là 90-95% tình theo COD,

BOD Sau đó, nước thải được dẫn qua bể lắng II Bể lăng II được xây dựng để loại

bỏ các bông bùn (xác vi sinh vật) được hình thành trong quá trình sinh học lắng xuống đấy Sau khi qua bể lắng II, để giảm nồng độ chất ô nhiễm còn lại cho qua

hồ hoàn thiện rồi đưa ra môi trường tiếp nhận

Bùn thu được từ bể lắng II, một phần dùng bơm định lượng bơm tuần hoàn lại

bể Aerotank để bổ sung cho quá trình hiếu khí, phần bùn dư còn lại đưa về bể chứa bùn

Nước thải sau bể lắng sẽ tự chảy sang bể khử trùng qua Clo và được bơm qua bể lọc áp lực đa lớp vật liệu: sỏi đỡ, cát thạch anh và than hoạt tính, để loại bỏ các hợp chất hữu cơ hòa tan, các nguyên tố dạng vết, những chất khó hoặc không phân giải sinh học và halogen hữu cơ đồng thời khử trùng nước thải trước khi nước thải được

xả thải vào nguồn tiếp nhận

VI.2 Cơ sở lựa chọn phương án xử lý

6.2.1.Phương pháp xử lý kị khí

Quá trình phân hủy kị khí là quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ có trong nước thải trong điều kiện không có oxy để tạo ra sản phẩm cuối là CH4 và CO2

+)Cơ sở để lựa chọn bể kị khí UASB

Nồng độ các chất ô nhiễm rất cao so với tiêu chuẩn Tỉ lệ BOD5:COD ≤ 0,55 và hàm lượng COD ˃ 1000mg/l Do vậy, trong xử lý cơ bản bằng phương pháp sinh học thường có hai công đoạn : công nghệ kị khí đặt trước và công nghệ xử lý hiếu khí đặt sau trong quy trình công nghệ Trong nước thải bột giấy rất giàu

hidrocacbon hòa tan, nhưng nghèo nito và photpho dinh dưỡng đối với vi sinh vật,

do đó khi xử lý cần cân bằng dinh dưỡng cho vi sinh vật

So sánh giữa UASB và các công nghệ kị khí khác

Cần có 1 diện tích rất lớn

Gây mùi thối rất khó chịu

Không thu hồi được khí sinh học sinh ra

Phân hủy kị khí xáo

trộn hoàn toàn

Thích hợp nước thải có hàm lượng SS cao

Đảm bảo tính chất nước thải (vật chất, pH, nhiệt độ) đồng đều trong thiết

bị

Tải trọng thấp

Thể tích thiết bị lớn để đạt SRT cần thiết

Sự xáo trộn trở nên khó khi hàm lượng SS quá lớn

Tiếp xúc kị khí Thích hợp với nước thải

có hàm lượng SS từ trung bình đến cao

Tải trọng trung bình

Vận hành tương đối phức tạp

Lọc kị khí Vận hành tương đối đơn

giản

Phù hợp cho các loại nước thải có hàm lượng COD từ thấp đến cao

Không phù hợp với loại nước thải có hàm lượng

Có thể đạt được tải trọng rất cao

Không phù hợp với loại nước thải có hàm lượng

SS cao

- UASB: Những năm gần đây UASB được ứng dụng rộng rãi hơn các công nghệ

khác do nguyên lý quá trình được xem là thuận tiện và đơn giản nhất, những hạn chế trong quá trình vận hành UASB có thể dễ dàng khắc phục bằng các phương pháp xử lý sơ bộ Tính kinh tế cũng là 1 ưu điểm của UASB

+ UASB có khả năng xử lý nước thải hữu cơ với tải trọng cao, nhưng ít tốn năng lượng Hiệu quả xử lý cao từ 60%-90% theo COD

+ Thiết bị đơn giản, chiếm ít diện tích

+ Có khả năng giữ bùn lâu dài và ít thay đổi hoạt tính khi không hoạt động

+ Hàm lượng cặn lơ lửng trong thành phần nước thải bột giấy chủ yếu là các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học nên không ảnh hưởng đến UASB

6.2.2.Cơ sở lựa chọn hiếu khí

Sau xử lý kị khí, nước thải được tiếp tục xử lý sinh học hiếu khí Trong xử lý hiếu khí có rất nhiều công trình khác nhau Tuy nhiên qua phân tích các yêu cầu xử

lý của nhà máy bao gồm:

- Khả năng tương lai nhà máy sẽ mở rộng sản xuất

- Điều kiện tự nhiên, khí tượng, thủy văn của nhà máy

- Chi phí đầu tư, xây dựng, vận hành, bảo trì thấp

+) Cơ sở chọn bể Aerotank

Hình 6.1: Bể bùn hoạt tính (Aerotank)

Quá trình oxi hóa các chất bẩn chất hữu cơ trong Aerotank xảy ra qua 3 giai đoạn: Giai đoạn thứ nhất: tốc độ oxi hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxi Ở giai đoạn này bùn hoạt tính hình thành và phát triển Hàm lượng oxi cần cho vi sinh vật sinh trưởng, đặc biệt ở thời gian đầu tiên thức ăn dinh dưỡng cho nước thải hết sức phong phú, lượng sinh khối trong thời gian này rất ít Sau cùng, vi sinh vật thích nghi với môi trường, chúng sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân Vì vậy, lượng tiêu thụ oxi cao dần

Giai đoạn hai: vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi ở mức gần như ít thay đổi Chính ở giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất Hoạt lực enzim của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng gần đạt tới mức cực đại

và kéo dài trong một thời gian tiếp theo Điểm cực đại của enzim oxi hóa trong bùn hoạt tính thường đạt ở thời điểm sau khi lượng bùn hoạt tính(sinh khối vi sinh vật) tới mức ổn định Tốc độ tiêu thụ oxi ở giai đoạn thứ thứ nhất cao gấp 3 lần giai đoạn thứ 2

Giai đoạn ba: sau một thời gian khá dài, tốc độ oxi hóa cầm chừng hầu như ít thay đổi và có chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ oxi tang lên Đây là giai đoạn nitrat các muối amon Trong nước thải hàm lượng chất dinh dưỡng cũng rất quan trọng, tỉ lệ chất dinh dưỡng phù hợp cho xử lý hiếu khí là: BOD:N:P =

100:5:1

Ưu điểm: đạt được mức độ xử lý triệt để, thời gian khởi động ngắn, ít tạo mùi hôi,

có tính ổn định cao trong quá trình xử lý

Khuyết điểm: tốn nhiều năng lượng

Bể lắng II được đặt sau bể Aerotank có chức năng loại bỏ bùn hoạt tính ra khỏi nước thải nhờ trọng lực Một phần bùn lắng tại đáy bể được tuần hoàn lại bể

aerotank và mương oxi hóa Phần bùn dư còn lại được bơm tới bể nén bùn, trước khi đem tới sân phơi bùn

+) Cơ sở chọn bể chứa bùn

Bùn từ đáy bể lắng li tâm được đưa vào bể thu bùn có hai ngăn, một phần bùn trong bể sẽ được bơm tuần hoàn lại bể Aerotank nhằm duy trì nồng độ bùn hoạt tính trong bể, phần bùn dư được đưa vào bể nén bùn

Lưu lượng nước đầu vào là 500m3/ngày

Lưu lượng nước trung bình theo giờ là 500/24 = 20.83 m3/h

Lưu lượng trung bình giây là: 20.83x1000/(60x60)= 5.79 lít/s

Qh max = Kchung x 20.83 m3/h = 1,95 x 20.83 =40.62 m3/h

Với Kchung là hệ số điều hòa chung

Lưu lượng giây thải lớn nhất:

Qgiây

max = Qh

max/3600= 40.62/3600 = 0,01128 m3/s= 11.28 lít/s Chọn vận tốc dòng chảy là v= 0,4m/s

=> tiết diện mương là: 0.01128/ 0,4 = 0,028m2

Chọn chiều rộng mương (B) x chiều sâu (H) = 0,1m x 0,6m

Chọn góc nghiêng song chắn là 600

Chiều cao lớp nước trong mương là:H= 0.28m

Chọn kích thước thanh: rộng * dày = b*d = 5mm*25mm

Khe hở giữa các thanh: W= 25mm

Kích thước song chắn rác:

Giả sử SCR có n thanh, suy ra số khe hở là: m= n+1

Quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở giữa các thanh

Tính toán tổn thất áp lực qua song chắn rác

Tổng tiết diện các khe song chắn:

A = ( B- b*n)*h

Trong đó: B-chiều rộng mương đặt SCR, B = 0.1m

b-chiều rộng thanh song chắn, b=5mm=0.005m n- số thanh, n=3 thanh

h- chiều cao lớp nước trong mương, h =0.28m

a Nhiệm vụ: tập trung nước thải của dòng 2 từ nhà máy và để đảm bảo lượng nước

đủ để cho bơm hoạt động an toàn

b Tính toán:

Chọn thời gian lưu nước trong bể t=1h30 phút

Thể tích bể thu gom:

V= Qh max *t= 40.62m3 /h *(1,5h)= 60,93m3 Chọn chiều cao h=3m

Chiều cao bảo vệ hbv = 0.5m

Chiều cao của bể : H= h + hbv = 3 + 0.5 = 3.5m

Chọn bể hình chữ nhật

Vậy kích thước bể là : L * B * H = 5m*4m*3.5m= 70m3

3 Hệ thống lò đốt dịch đen

3.1.Thành phần hóa học của dịch đen nấu sunfat

Dịch đen thu được trong quá trình nấu bột sunfat là một hỗn hợp các chất vô cơ và hữu cơ, thành phần vô cùng phong phú

Các chất khô của dịch đen theo phương pháp nấu sunfat chứa 30 – 35 % các

chất vô cơ và 65 – 70 % hợp chất hữu cơ

Các chất hữu cơ bao gồm sản phẩm tạo thành trong quá trình phân hủy và

hòa tan các thành phần nguyên liệu như Lignin, Bột, Hemixenluloza, Xenluloza, các chất chiết xuất…

Các chất tan trong etylic trong đó 6.44

Các axits mạnh, andehit và xeton

Na2SO4 4.85

Các hợp chất hữu cơ chứa Natri 11.60

3.2.Chưng bốc dịch đen :

Khi rửa bột, dịch đen được pha loãng từ 2 đến 3 lần Dịch này được đưa đi thu hồi, hàm lượng chất khô chiếm 13 đến 17% Dịch đen như trên không thể đốt ngay vì vậy cần phải cô đặc lại Sau khi cô đặc, nồng độ dịch đen phải đạt từ 60 % trở lên lúc này mới có thể đốt

ta lựa chọn:

Sử dụng 3 máy cô đặc chưng cất cô đặc, mỗi máy xử lí được 12m3/h dịch đen Máy này có thể làm bốc hơi 70% nước từ dịch đen Trong phần còn lại có 17% phần cô đặc được đem đi đốt còn 13% dung dịch được đưa vào bể thu gom ở giai đoạn sau

Sản lượng hàng năm của nhà máy Hòa Bình là 3400 tấn bột giấy, nhà máy hoạt động 330 ngày/năm

Trong 1 ngày nhà máy tạo ra : 3400/330=10,3 tấn

→Để sản xuất 1 tấn bột giấy cần 1,4 tấn nguyên liệu

Nguyên liệu đầu vào trong 1 ngày: 10,3* 1,4= 14,42 tấn

Tỉ lệ rắn/lỏng là 1/3

→Lượng nước cần nạp vào khi nấu: 14,42*3=43,26 tấn(m3)

Tổng khối lượng nguyên liệu trong giai đoạn nấu: 43,26+14,42=57,68 tấn

Chọn hiệu suất của quá trình nấu là 52%

→Lượng dịch đen tạo ra trong quá trình nấu là: 57,68*48%=27,687 tấn

Lượng hơi nước bốc lên sau chưng cất là: 27,687 * 70%= 19,381 tấn

Lượng dịch đen đem đi đốt là: (27,687-19,381)*17%=1,41 tấn

Lượng nước thải đi vào hệ thống sau là : (27,687-19,381)*13% =1,08 tấn

Ta có trong giai đoạn nấu có COD là 3000mg/l

Lượng chất hữu cơ khó phân hủy sinh học trong 500m3/ngày là:

500*3000= 1500 kg(1,5 tấn)

Hiệu quả xử lí COD là: 1,41/1,5= 94%

trong quá trình nấu

Lượng hơi nước bốc lên

+ Thu hồi hóa chất sử dụng cho quá trình nấu và

+ Khai thác lượng nhiệt sinh ra trong quá trình đốt

Lưu huỳnh và Natri được giải phóng từ các hợp chất trong dịch đen trong quá trình đốt Sau đó chúng được chuyển hóa thành các hợp chất thích hợp và quay trở lại để phục vụ quá trình nấu, tạo thành một vòng tuần hoàn khép kín Đồng thời nhiệt sinh ra từ sự cháy của các hợp chất hữu cơ trong lò đốt được dùng để sản xuất hơi nước, vì thế lò đốt thu hồi cũng có chưng năng một nồi hơi.Trong thành phần chất khô của dịch đen sunfat có những hợp chất của lưu huỳnh dạng vô

cơ và hữu cơ Ngoài ra người ta còn bổ xung Na2SO4vào dịch đen trước khi cho vào lò đốt để bù đắp lại phần kiềm đã bị mất mát trong quá trình sản xuất

Dịch đen sau khi cô đặc được đưa vào bể trộn 3, cùng với tro lắng ở hệ

thống lắng tro 4 và lọc tĩnh điện 6, Na2SO4 Được bổ xung vào bể 3 để trộn sau đó dịch đen được đưa sang hệ thống gia nhiệt 12 làm tăng hiệu quả đốt

Dịch đen được đưa vào hệ thống vòi phun dịch của lò đốt Bắt đầu quá trình đốt dịch, dầu đốt được cấp vào qua hệ thống vòi phun dầu Không khí sau khi được gia nhiệt bằng hơi nước được cấp vào lò đốt thành 3 vùng khác nhau nhằm đạt hiệu quả đốt tối ưu Dịch đen được phun thành tia nhỏ vào lò, được đốt cháy cùng dầu, các chất vô cơ nóng chảy (dịch đỏ) liên tục chảy qua máng thoát vào bể hòa tan 2 Dịch trắng loãng được bơm vào bể hòa tan để hòa kết hợp với dịch đỏ thành dịch xanh Trong quá trình hòa tan, sinh ra hơi nước kéo theo các chất vô cơ, hơi này được ngưng tụ ở xyclon tách khí 5 và chảy trở lại bể trộn, lương khí không ngưng được thải bỏ Dịch xanh từ bể hòa tan được đưa sang dây chuyền xút hóa

Lượng nhiệt do các chất hữu cơ trong dịch đen cháy tạo ra làm bay hơi

nước trong đường ống feston, sinh ra hơi trong bao hơi 11, sau đó hơi nước được đưa sang hệ thống quá nhiệt hơi nước, hơi tạo ra có áp suất 8.4Mpa, nhiệt độ

480oC được đưa sang nhà máy điện, một phần đưa đi sản xuất Lượng nước ngưng

từ quá trình sản xuất được đưa về bể chứa nước ngưng 9 , sau đó được bơm tuần hoàn qua hệ thống gia nhiệt 10 và đi vào nồi hơi 8 Nước từ nồi hơi 8 được tuần hoàn với hệ thống ống sinh hơi của lò đốt và bao hơi 11

Ta lựa chọn lò đốt thu hồi hang ABB, CPK 1400 có công suất 1450kg/ngày

Dòng 2

.Song chắn rác

Lưu lượng nước đầu vào là 1000m3/ngày

Lưu lượng nước trung bình theo giờ là 1000/24 = 41,6 m3/h

Lưu lượng trung bình giây là: 41,6x1000/(60x60)= 11,57 lít/s

Qh max = Kchung x 41,6 m3/h = 1,95 x 41,6 =81,12 m3/h

Với Kchung chung là hệ số điều hòa chung

Lưu lượng giây thải lớn nhất:

Qgiâymax = Qhmax/3600= 81,12/3600 = 0,0225 m3/s= 22,5 lít/s

Chọn vận tốc dòng chảy là v= 0,4m/s => tiết diện mương là 0,0225/ 0,4 = 0,056m2Chọn chiều rộng mương (B) x chiều sâu (H) = 0,2m x 0,6m

Chọn góc nghiêng song chắn là 600

Chiều cao lớp nước trong mương là

H=

B v

m h m

2 0

* 4 0

* 3600

3 12 , 81

= 0.28m

Chọn kích thước thanh: rộng * dày = b*d = 5mm*25mm

Khe hở giữa các thanh: W= 25mm

Kích thước song chắn rác:

Giả sử SCR có n thanh, suy ra số khe hở là: m= n+1

Quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh và khe hở giữa các thanh w= 25mm

Tính toán tổn thất áp lực qua song chắn rác

Tổng tiết diện các khe song chắn:

A = ( B- b*n)*h

Trong đó: B-chiều rộng mương đặt SCR, B = 0.2m

b-chiều rộng thanh song chắn, b=5mm=0.005m n- số thanh, n=6 thanh

h- chiều cao lớp nước trong mương, h =0.28m

A= (0.2m- 0.005mm*6)*0.28m=0.0476m2 Vận tốc dòng chảy qua SCR:

5 , 22

m s l

s l

* 2

4 0 473 0 6 0

= 0.0189m=18,9mm

2 Bể thu gom

a Nhiệm vụ: tập trung nước thải của dòng 2 từ nhà máy và để đảm bảo lượng nước

đủ để cho bơm hoạt động an toàn

Chiều cao bảo vệ hbv = 0.5m

Chiều cao của bể : H= h + hbv = 2 + 0.5 = 2.5m

b Tính toán kích thước bể:

Do lưu lượng và tính chất nước thải của trung tâm thay đổi có tính chu kỳ theo thời gian làm việc trong ngày, nước thải chỉ tập trung vào đầu giờ buổi sáng, buổi trưa và cuối buổi chiều

Nên chọn thời gian lưu nước thải trong bể là 5h

Thể tích của bể điều : Qtb= 1000m3/ngày = 41,6m3/h

 Vđh = Qh

max * t = 81,12*5= 405,6 m3 Chọn chiều cao hữu ích h= 5m

Chọn chiều cao bảo vệ: hbv = 0.5m

Chọn bể hình chữ nhật cạnh B *L =9m *9m

 Thể tích tính toán: Vtt = B x L x H = 9m x 9m x (5+0,5)m = 445,5m3

c Tính toán thiết bị cấp khí cho bể điều hòa:

Các dạng xáo trộn trong bể điều hòa

Bảng 4.2: Các dạng khuấy trộn trong bể điều hòa

Dạng khuấy trộn Giá trị Đơn vị

Qhtb : lưu lượng nước thải trung bình theo giờ Qhtb = 41,6 m3/h

a : lưu lượng không khí cấp cho bể điều hòa, a = 3,47 m3 khí /m3 nước thải

Chọn hệ thống ống cấp khí bằng nhựa PVC có đục lỗ, gồm 5 ống nhánh dọc theo chiều dài bể, khoảng cách giữa các ống nhánh là 2m, 2 ống đặt sát tường cách tường 0,5m

Lưu lượng khí trong mỗi ống:

qống = Lkhí /5 = 115,58 /5 = 31,12 m3/h