Nghiên cứu công nghệ xử lý bùn thải giấy

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGÀNH GIẤY VÀ BÙN THẢI GIẤY TẠI TỈNH BÌNH DƯƠNG 2.1.Tình hình sản xuất giấy tại tỉnh Bình Dương Tính đến 62013 tỉnh Bình Dương hiện có trên 143 nhà máy sản xuất giấy. Theo báo cáo của Sở khoa học và công nghệ mỗi ngày có khoảng 250 300 tấn bùn thải giấy được xử lý bằng phương pháp chôn lấp. Chính vì thế việc tái sử dụng bùn thải giấy giúp hạn chế ảnh hưởng của môi trường do ngành giấy gây ra.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP:

Đề tài : Nghiên cứu công nghệ xử lý bùn thải giấy theo hướng tái sản xuất phân compost

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH GIẤY

VÀ BÙN THẢI GIẤY TẠI TỈNH BÌNH DƯƠNG

CHƯƠNG II: XỬ LÝ BÙN THẢI GIẤY BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM PHÂN COMPOST

CHƯƠNG III: XÂY DỤNG MÔ HÌNH Ủ PHÂN

COMPOST CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH GIẤY VÀ BÙN THẢI GIẤY

TẠI TỈNH BÌNH DƯƠNG

2.1.Tình hình sản xuất giấy tại tỉnh Bình Dương

- Tính đến 6/2013 tỉnh Bình Dương hiện có trên 143 nhà máy sản xuất giấy

- Theo báo cáo của Sở khoa học và công nghệ mỗi ngày có khoảng 250 -300 tấn bùn thải giấy được xử lý bằng phương pháp chôn lấp

- Chính vì thế việc tái sử dụng bùn thải giấy giúp hạn chế ảnh hưởng của môi trường do ngành giấy gây ra

CHƯƠNG III: XỬ LÝ BÙN THẢI GIẤY THEO HƯỚNG

LÀM PHÂN COMPOST

3.1 Loại bỏ kim loại nặng từ bùn thải

- Năm 1975 các nhà khoa học đã sử dụng axit H2SO4 để loại

bỏ kim loại nặng trong bùn thải.Tuy nhiên phải dùng axit

nóng

- Nếu sử dụng HCl thì tỉ lệ loại bỏ kim loại là 50% và nếu có

mặt H2O2 thì tỉ lệ loại bỏ kim loại là 80%

- Nếu sử dụng H3PO4 có mặt của H2O2 thì tỉ lệ loại bỏ kim

loại lên tới 92%

(Theo Enviroment Science & Technology, No 8/2000)

Quy trình thí nghiệm loại bỏ kim loại nặng bằng H3PO4:

- Lấy bánh bùn thải (chứa 70-78% nước) khuấy với dung dịch

3.2 Loại bỏ polymer từ bùn thải giấy

- Bùn thải giấy tại Công ty TNHH New Toyo Puplly có hàm lượng polymer cao Polymer sử dụng trong quá trình xử lý nước thải là polymer cation thành phần chính polyacryamit

- Để xác định lượng axit tối ưu nhóm đã tiến hành thí nghiệm trên 2 loại axit: H2SO4 và H3PO4 quy trình thí nghiệm như sau:

Hình mẫu bùn thải giấy được lấy tại Công ty TNHH New Toyo Pulpply

Thí nghiệm : Loại bỏ polymer bằng axit H 3 PO 4

Cân 12g bùn thải cho vào 8 cốc thủy tinh

100ml đã đƣợc đánh số

Lọc qua giấy lọc và rửa lọc ít nhất 3 lần

Cho 50ml dd H3PO4 ở các nồng độ 3%

-50% vào mỗi cốc đã chứa bùn

Dùng đũa thủy tinh khuấy và để yên

trong 30 phút

Ép và trải ra đĩa petri và tiến hành đánh

giá các chỉ tiêu cảm quan

Tiến hành lọc qua giấy lọc Rửa lọc bằng nước cất ít nhất 3 lần Đánh giá xác định lượng axit tối ưu cần sử dụng

-Các chỉ tiêu cảm quan đánh giá chất lượng bùn thải:

+ Thời gian bùn tan ra

+ Độ tơi xốp của bùn thải

+Độ nhớt của bùn

+ Màu sắc của bùn thải

Thí nghiệm 1: Khoanh vùng khoảng axit tối ưu

Hình ảnh tại phòng thí nghiệm

Kết quả:

Theo đáng giá cảm quan thì khoảng axit tối ƣu là từ 15% 25% Từ đó nhóm tiến hành khoanh vùng khoảng axit để tiến hành xác định khoảng axit tối ƣu nhất

Tiến hành lọc qua giấy lọc Rửa lọc bằng nước cất ít nhất 3 lần Đánh giá xác định lượng axit tối ưu cần sử dụng

- Theo đánh giá cảm quan về các chỉ tiêu của nhóm, nhóm chọn nồng độ axit H3PO4 20% là phù hợp để loại bỏ polymer.

Thí nghiệm : Loại bỏ polymer bằng axit H 2 SO 4

Cân 12g bùn thải cho vào 8 cốc thủy tinh

100ml đã đƣợc đánh số

Lọc qua giấy lọc và rửa lọc ít nhất 3 lần

Cho 50ml dd H2SO4 ở các nồng độ 3%

-50% vào mỗi cốc đã chứa bùn

Dùng đũa thủy tinh khuấy và để yên

trong 30 phút

Ép và trải ra đĩa petri và tiến hành đánh

giá các chỉ tiêu cảm quan

Tiến hành lọc qua giấy lọc Rửa lọc bằng nước cất ít nhất 3 lần Đánh giá xác định lượng axit tối ưu cần sử dụng

Kết quả: Theo đánh giá cảm quan thì lượng axit tối ưu nằm trong khoảng 3%- 10%

Thí nghiệm 3: Khoanh vùng axit tối ưu nhất

Thời gian khuấy (phút) 30 30 30 30 30 30 30 30

Tiến hành lọc qua giấy lọc Rửa lọc bằng nước cất ít nhất 3 lần Đánh giá xác định lượng axit tối ưu cần sử dụng

Thí nghiệm 4: Lựa chọn khoảng axit tối ưu nhất

Kết quả: Theo đánh giá cảm quan thì lượng axit tối ưu là 5 % Độ nhớt của bùn giảm đáng kể

Hình: Mẫu bùn sau khi loại bỏ polymer

bằng H2SO4 5% Hình: Mẫu bùn sau khi lọc và rửa lọc

Hình: Lọc và rửa lọc Hình: Mẫu bùn trước khi lọc

CHƯƠNG IV:

XÂY DỰNG MÔ HÌNH Ủ PHÂN COMPOST

4.1 Vật liệu đầu vào để ủ mô hình

- Bùn thải: được lấy tại công ty TNHH New Toyo Puplly độ

ẩm ban đầu là 78%

- Cỏ: cỏ dại được lấy từ huyện Bình Chánh

- Chất thải rau, củ, quả: chất thải được lấy từ Chợ đầu mối huyện Hóc Môn

- Chế phẩm vi sinh: mua từ Trung tâm Công nghệ Sinh học Hóc Môn Tp.HCM

4.2 Tiền xử lý nguyên liệu đầu vào

4.2.1 Loại bỏ kim loại năng trong mẫu bùn thải

( Nguồn: Viện Tài nguyên và Môi trường Tp.HCM)

Bảng kết quả phân tích hàm lượng kim loại trong bùn thải giấy Công ty

New toyo Pulppy

Chất ô nhiễm Hàm lƣợng tối đa

(mg/kg khối lượng khô)

Áp dụng cho Tất cả các loại bùn Bùn khối lƣợng lớn và bùn đóng bao

Bảng 4.2 Bảng giới hạn hàm lượng chất ô nhiễm trong bùn tận dụng

làm phân bón, cải tạo đất theo US EPA

(Nguồn : Chongrak, 1996, Tchobanoglous và cộng sự, 1993)

4.2.2 Loại bỏ polymer từ bùn thải

Để loại bỏ polymer từ bùn thải nhóm sử dụng H2SO4 5%

Cân 5 kg bùn thải cho vào xô dung tích 20 lít

Cho 7 lít H2SO4 5% vào xô đã chứa bùn

Khuấy trộn trong 30 phút

Lọc và rửa lọc nhiều lần

Ép và tiến hành phối trộn

Hình: Mẫu bùn trước khi lọc Hình: Mẫu bùn trước khi phối trộn

- Bùn sau khi lọc có độ ẩm cao Để thuận tiện cho quá trình

phối trộn nhóm đã tiến hành phơi

- Mẫu bùn sau khi phơi được tiến hành phân tích độ ẩm để tiến hành ủ mô hình

4.3.Xây dựng mô hình ủ phân compost

4.3.1.Chuẩn bị mô hình ủ

Mô hình ủ là những thùng xốp được bỏ đi, chúng được thông khí nhờ các lổ được khoét sẵn, bên trong có gắn máy thổi khí

Hình: Kích thước và vật liệu để ủ mô hình

4.3.2 Phối trộn nguyên liệu để tiến hành ủ phân compost

- Để giúp quá trình phân hủy diễn ra nhanh và hiệu quả thì rau, củ,

quả và cỏ được băm nhuyễn trước khi tiến hành phối trộn

Chất thải rau, củ, quả trước khi

phối trộn

Cỏ trước khi phối trộn

- Trước khi phối trộn thì tiến hành phân tích chỉ tiêu đầu vào: Độ

ẩm, phần trăm Nitơ tổng, Cacbon tổng và tính toán tỷ lệ phối trộn

Mô hình 1: Phối trộn giữa bùn thải giấy và rau, củ, quả

Trải đều một lớp bùn thải lên sàn

Phủ lên một lớp rau, củ, quả đã đƣợc

cắt xén nhỏ

Phun chế phẩm vi sinh

Đảo trộn đều và cho vào mô hình ủ Tếp tục trải bùn thải và rau,củ quả,

Mô hình 2: Phối trộn giữa bùn thải giấy và cỏ

- Tiến hành tương tự như mô hình 1

Mô hình 1:Bùn thải với rau,củ,

quả Mô hình 2: Bùn thải với cỏ

- Sau khi ủ mô hình thì cần phải theo dõi các chỉ tiêu như: pH, độ

ẩm và độ sụt giảm của từng mô hình

4.4 Phân tích các chỉ tiêu của mô hình nghiên cứu

b pH

 Theo dõi pH 3 ngày/ lần tại phòng thí nghiệm

Hình pha mẫu với nước khử khoáng Hình lọc mẫu trước khi đo pH

Độ ẩm:

Tiến hành phân tích độ ẩm 2 ngày/ lần tại phòng thí nghiệm

Hình cân mẫu trước khi sấy

Hình cân mẫu sau khi sấy Hình cân khay inox

Hình hút ẩm cốc nung Hình tro hóa mẫu

Hình nung mẫu trong bếp nung Hình hút ẩm sau khi nung

Chất hữu cơ và chất tro

Phương pháp định lượng nitơ

Định lượng nitơ theo phương pháp chưng cất Kjeldahl

(Phương pháp Phân tích Đất – Nước –Phân bón – Cây trồng của Lê Văn Khoa , NXB giáo dục)

Hệ thống chưng cất Kjeldahl

Phá mẫu trước khi chưng cất

CHƯƠNG V: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

5.1.Các thông số đầu vào của mô hình

5.1.1.Bùn thải giấy

1 Độ ẩm của bùn trước khi loại bỏ polymer % 78

2 Độ ẩm của bùn sau khi loại bỏ polymer % 80

5.1.2.Các thông số đầu vào của vật liệu phối trộn

Mô hình 1: Phối trộn 1kg rau, củ, quả phối trộn 0,96 kg bùn

Mô hình 2: Phối trộn 1kg cỏ phối trộn 0,72 kg bùn

5.3.Kết quả theo dõi trong quá trình ủ mô hình

Mô hình 1: Bùn thải phối trộn với rau, củ, quả

Mô hình 2: Bùn thải phối trộn với cỏ

Chất hữu cơ (%) Cacbon tổng số

Kết quả sau 21 ngày ủ

Kết quả phân tích chỉ tiêu đầu ra của mô hình ủ:

Kết quả phân tích chỉ tiêu đầu vào của mô hình ủ:

Mẫu phân đầu ra tính đến ngày 22/7/2013

Bùn thải giấy phối trộn cỏ Bùn thải giấy phối trộn với rau, củ, quả

- Do thời gian còn hạn chế nên mẫu phân chƣa đạt yêu cầu Tuy nhiên theo đánh giá thì mẫu phân đang trong thời gian phân hủy tốt

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN

- Quá trình tiến hành loại bỏ polymer bằng axit H2SO4 5% diễn ra tốt

- Bùn thải sau khi qua tiền xử lý dễ dàng ủ phân compost

- Mô hình 1 phân hủy tốt và hiệu quả

- Tuy nhiên thời gian còn hạn chế nên mẫu phân đầu ra chưa tiến hành phân tích các chỉ tiêu Coliform và một số chỉ tiêu khác

- Để mẫu phân bón đạt hiệu quả cần phải ủ thêm thời gian và phối trộn các chất dinh dưỡng N, P, K và các nguyên tố vi lượng

- Sản phẩm tạo ra góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường và đen lại lợi ích kinh tế cao

KIẾN NGHỊ

- Do điều kiện kinh tế thời gian còn hạn chế nên nhóm chỉ

mới tiến hành nghiên cứu bằng H2SO4 5% còn H3PO4 20% thì nhóm chưa tiến hành thực hiện mô hình

- Nếu tính về mặt kinh tế thì bùn thải trước khi sản xuất phân compost thì sử dụng để sản xuất ethanol sau đón sử dụng phần cặn để tiến hành ủ compost

- Sản phẩm đầu ra có kết quả tốt thì sẽ mang lợi ích cả về kinh

tế lẫn môi trường

Tài Liệu Tham Khảo

[1] Lê Văn Khoa (chủ biên), Nguyễn Xuân Cự, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Cái Văn

Tranh, Phương pháp Phân tích Đất – Nước - Phân bón – Cây trồng, Nhà xuất bản

Giáo duc

[2] Nguyễn Đức Lượng (2001), Công nghệ Sinh học, Nhà xuất bản Đại học quốc gia

Thành phố Hồ Chí Minh

[3] Nguyễn Trình Cao Sơn (2005), Đánh giá hiện trạng áp dụng và đề xuất công nghệ

môi trường nước thải thích hợp cho ngành giấy và dệt nhuộm trên địa bàn tỉnh Bình Dương, Luận Văn Thạc Sỹ, Viện Môi Trường Và Tài Nguyên

[4] PGS TS Nguyễn Văn Phước, Trịnh Bảo Sơn, Trần Minh Hương, Nguyễn Thị Thu

Hiền (2012), Giáo trình Công nghệ Xử lý Bùn, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP Hồ

Chí Minh

[5] PGS.TS Nguyễn Văn Phước (2008), Giáo trình Quản lý và Xử lý Chất Thải rắn,

Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội

[6] Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn “Sản xuất Giấy và Bột giấy”, Trung tâm Sản

xuất sạch Việt nam, Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

[7] TS Nguyễn Thị Ngọc Bích (2003), Kỹ thuật cellulose và giấy, Nhà xuất bản Đại

học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh

[8] http://www.vinachem.com.vn/Desktop.aspx/Xuat-ban-pham/29/554/