Nghiên cứu xác định tính chất của các chất thải rắn và nước thải từ dây chuyển sản xuất bột giấy tẩy trắng của công ty cổ phần giấy an hòa

Mặc dù nước ta vẫn có những doanh nghiệp sản xuất bột giấy và giấy quy mô lớn, như Tổng công ty Giấy Việt Nam, Công ty cổ phần Giấy Sài Gòn, Công ty cổ phần Giấy An Hòa..., áp dụng công

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Viện đào tạo Sau đại học, Viện Kỹ thuật Hóa học và các Qúy Phòng ban chức năng Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; Ban Giám hiệu, các Thầy Cô giáo của trường Cao Đẳng nghề Công nghệ Giấy và Cơ điện, đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành khóa học

Tôi xin chân thành cám ơn các Thầy Cô giáo Viện Kỹ thuật Hóa học đã trang bị những kiến thức thiết thực để tôi hoàn thành chương trình đào tạo, đồng thời hoàn thành Luận văn này

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới thầy giáo TS.Lê Quang Diễn, người đã trực tiếp hướng dẫn và luôn tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình

nghiên cứu và thực hiện Luận văn

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo Công ty cổ phần Giấy An Hòa và Trung tâm Quan trắc và Bảo vệ Môi trường - S Tài nguyên và Môi trường Phú Thọ

đã hỗ trợ kinh phí và tạo điều kiện thuận lợi để tôi có được những thông tin, tài liệu, khảo sát thực địa phục vụ cho việc hoàn thành Luận văn thạc sỹ kỹ thuật này

Xin gửi lời cảm ơn tới Gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã kích lệ và giúp đỡ động viên và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa học

Hà Nội, ngày tháng 8 năm 2015

Tác giả

Đỗ Huy Giang

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan tất cả các số liệu nghiên cứu của đề tài là hoàn toàn trung thực Các thực nghiệm được tiến hành một cách nghiêm túc trong quá trình nghiên cứu, không có sự sao chép từ bất kỳ tài liệu khoa học nào, các tư liệu tham khảo đều được

sự đồng ý của các đồng tác giả

Tác giả luận văn

Đỗ Huy Giang

MỤC LỤC MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU: ……… ……… 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Khái quát quá trình sản xuất bột giấy sunfat ……… …… ……… 3

1.2 Đặc tính nước thải sản xuất bột giấy 5

1.2.1 Khu vực chuẩn bị nguyên liệu gỗ 8

1.2.2 Khu vực nấu, rửa, sàng chọn, làm sạch và tẩy trắng bột giấy 8

1.3 Khái quát dây chuyền sản xuất bột giấy sunfat tẩy trắng của Công ty cổ phần Giấy An Hòa……….…18

CHƯƠNG II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

2.1 Vật liệu……… …….21

2.2 Phương pháp lấy mẫu chất thải rắn……… … … 21

2.3 Phương pháp lấy mẫu nước thải……… …… … 22

2.4 Phương pháp Phán xét của chuyên gia, thống kê……… … ……22

2.5 Các phương pháp phân tích tính chất của chất thải rắn (chứa xơ sợi) … … …22

2.5.1 Xác định độ ẩm 22

2.5.2 Xác định độ tro bằng phương pháp đốt .23

2.5.3 Xác định hàm lượng các chất tan trong nước lạnh 24

2.5.4 Xác định hàm lượng xenlulozơ theo phương pháp Kurshner… … ….25

2.5.5 Xác định hàm lượng lignin theo phương pháp biến tính Komarov .25

2.5.6 Xác định hàm lượng các chất tan trong dung dịch NaOH 1% 26

2.6 Các phương pháp phân tích tính chất nước thải 26

CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN……… ……… …28

3.1 Nghiên cứu xác định các nguồn phát thải từ dây chuyền sản xuất bột giấy …28

3.1.1 Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu gỗ……… ……… 28

3.1.2 Công đoạn nấu bột……… ……… ….30

3.1.3 Công đoạn sàng chọn bột……… ……… ……30

3.1.4 Công đoạn rửa bột giấy ……….……… ….31

3.1.5 Công đoạn tách loại lignin bằng oxi 31

3.1.6 Công đoạn tẩy trắng bột 32

3.1.7 Công đoạn sàng chọn và làm sạch bột tẩy trắng 32

3.1.8 Công đoạn xeo tấm bột 33

3.1.9 Phân xưởng thu hồi hóa chất 33

3.2 Phân tích tính chất của chất thải 33

3.2.1 Tính chất của chất thải rắn 33

3.2.2 Tính chất của nước thải……….……… 35

3.3 Đánh giá, đề xuất các giải pháp tận dụng và xử lý chất thải rắn và nước thải… 38

3.3.1 Đối với chất thải rắn……….… ….38

3.3.2 Đối với nước thải……….……… … 39

3.3.3 Một số giải pháp giảm thiểu chất thải……… ………… 39

KẾT LUẬN 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 42

PHỤ LỤC 44

Hình ảnh thực tế và thực nghiệm 44

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Tính chất của nước thải sản xuất bột giấy sunfat [13] 11

Bảng 1.1 Tính chất của nước thải sản xuất bột giấy sunfat (tiếp theo) 12

Bảng 1.2 Các hợp chất thấp phân tử của dịch đen thải nấu và tẩy trắng bột giấy sunfat 14

Bảng 1.3 Tính chất nước thải của các công đoạn sản xuất khác nhau 16

Bảng 1.3 Tính chất nước thải của các công đoạn sản xuất khác nhau (tiếp) 17

Bảng 3.1 Lượng phát thải từ công đoạn chuẩn bị nguyên liệu gỗ……….… 29

Bảng 3.2 Tính chất của chất thải rắn 33

Bảng 3.2 Tính chất của chất thải rắn 34

Bảng 3.3 Lưu lượng và tính chất của nước thải……….36

Bảng 3.3 Lưu lượng và tính chất của nước thải……….37

Hình 3.4 Sơ đồ thu gom nước thải từ dây chuyền sản xuất bột giấy tẩy trắng…… 38

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất bột giấy sunfat của Công ty cổ phần Giấy

An Hòa ……… 19 Hình 3.1: Sơ đồ khối các công đoạn sản xuất bột giấy sunfat tẩy trắng……… ……28 Hình 3.2: Hệ thống nấu bột sunfat liên tục ……….………….……30 Hình 3.3: Sàng chọn bột sau nấu 31 Hình 3.4 Sơ đồ thu gom nước thải từ dây chuyền sản xuất bột giấy tẩy trắng………37

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, kinh tế xã hội của nước ta có nhiều đổi mới, với mức tăng trưởng kinh tế đều, kèm theo chất lượng sống của người dân luôn được cải thiện và nâng lên, do vậy nhu cầu của người tiêu dùng cũng tăng lên

Giấy là một trong nhiều sản phẩm công nghiệp, tiêu dùng cần thiết đối với công nghiệp và trong đời sống Với nhu cầu ngày một tăng, kể cả về số lượng, chủng loại, lẫn chất lượng, những năm gần đây ngành giấy cũng được chú trọng đầu tư phát triển, để trở thành một trong những ngành công nghiệp trọng yếu, vừa mang lợi ích kinh tế, đóng góp đáng kể cho ngân sách nhà nước và địa phương, đồng thời góp phần đảm bảo an sinh xã hội, nhất là đối với khu vực vùng có diện tích lâm nghiệp lớn Tuy nhiên, trên quan điểm môi trường, công nghiệp bột giấy và giấy cũng là một trong các ngành sản xuất gây áp lực lớn đến tài nguyên và môi trường, gồm từ khâu khai thác nguyên liệu, sử dụng nhiên liệu, năng lượng, cho đến quá trình sản xuất, tiêu thụ và sử dụng sản phẩm

Sự phát triển thiếu quy hoạch, quy mô nhỏ, công nghệ và thiết bị lạc hậu, kèm theo thiếu kiểm soát, tận dụng và xử lý chất thải kém, chạy theo lợi nhuận, là những nguyên nhân làm cho ngành giấy trở thành một trong những ngành công nghiệp gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Mặc dù nước ta vẫn có những doanh nghiệp sản xuất bột giấy và giấy quy mô lớn, như Tổng công ty Giấy Việt Nam, Công ty cổ phần Giấy Sài Gòn, Công ty cổ phần Giấy An Hòa , áp dụng công nghệ hiện đại, tận dụng và xử

lý chất thải tương đối hiệu quả, nhưng do đặc điểm đơn lẻ, tính đặc thù về công nghệ

và thiết bị của mỗi doanh nghiệp, nên những nhà máy được đầu tư mới cũng gặp nhiều khó khăn trong việc triển khai áp dụng công nghệ tận dụng và xử lý chất thải phù hợp

Công ty cổ phần Giấy An Hòa (Huyện Sơn Dương – Tỉnh Tuyên Quang) có công suất thiết kế 130.000 tấn bột giấy sunfat tẩy trắng/năm, đã bắt đầu vận hành từ tháng 8/2011, đến nay đã đi vào hoạt động ổn định Mặc dù được thiết kế xây dựng hệ thống xử lý nước thải đồng bộ đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường, nhưng thực tế cho thấy, vấn đề tận dụng và xử lý chất thải rắn, nước thải và khí thải đang gặp rất nhiều khó khăn, do những phát sinh và đặc thù sản xuất, mà phương án xử lý cũng như quản

2

lý cũng gặp nhiêu khó khăn, vì vậy việc nghiên cứu toàn bộ về nguồn gốc và tính chất của chất thải sản xuất là vấn đề bức thiết, nhằm điều chỉnh quá trình sản xuất và đưa

ra các giải pháp, áp dụng công nghệ phù hợp về tận dụng và xử lý đạt hiệu quả, đáp

ứng yêu cầu về bảo vệ môi trường Đây là lý do để nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu

xác định tính chất của các chất thải rắn và nước thải từ dây chuyền sản xuất bột giấy của Công ty cổ phần Giấy An Hòa”

Mục tiêu của đề tài là phân loại được toàn bộ chất thải rắn và nước thải từ dây

chuyền sản xuất bột giấy sunfat tẩy trắng tại Công ty cổ phần Giấy An Hòa, theo các tính chất đặc trưng, đồng thời xác định được tính chất của chúng và đề xuất các giải pháp tận dụng và xử lý

Kết quả nghiên cứu sẽ được xem xét đưa vào áp dụng tại Công ty cổ phần Giấy

An Hòa, nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, bảo vệ môi trường

3

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Khái quát quá trình sản xuất bột giấy sunfat

Bột giấy sunfat được sản xuất bằng phương pháp nấu ở nhiệt độ và áp suất cao Quá trình sản xuất bột tẩy trắng thương phẩm có thể mô tả bằng sơ đồ sau:

Các công đoạn chính của quá trình sản xuất bao gồm:

- Chuẩn bị nguyên liệu;

- Thu hồi hóa chất

Nguyên liệu sử dụng cho sản xuất bột giấy sunfat là chủ yếu là gỗ Một số

dạng nguyên liệu phi gỗ khác, như tre nứa, phế phụ phẩm xơ sợi cây ngắn ngày, như

bã mía, rơm rạ, cỏ, , ít được sử dụng Có hai loại gỗ được sử dụng là gỗ cây lá kim, loại có hàm lượng nhựa thấp và gỗ cây lá rộng Tổng cộng có khoảng 50 loài cây được

sử dụng làm nguyên liệu giấy, trong đó có 38 loài gỗ lá rộng và 13 loài gỗ lá kim Ở

Nấu bột giấy được tiến hành với dăm mảnh đã được chọn lựa, trong các thiết bị

chuyên dụng, là nồi nấu gián đoạn (như nhà máy giấy Bãi Bằng) hay liên tục (như Công ty cổ phần Giấy An Hòa) Hóa chất sử dụng cho nấu là dung dịch NaOH và

Na2S, có chứa một lượng nhỏ các muối khác của natri Quá trình nấu bao gồm công đoạn gia nhiệt tới nhiệt độ nấu, bảo ôn ở nhiệt độ này (khoảng 165-170oC tương ứng với áp suất trong thiết bị nấu khoảng 8-12atm) trong khoảng thời gian nhất định và thu bột được tiến hành ở nhiệt độ 165-175oC Dưới tác dụng của kiềm, trong quá trình nấu bột có khoảng trên 50% nguyên liệu (bao gồm chủ yếu là lignin, pentozan và một lượng nhỏ xenlulozơ) hòa tan vào dung dịch, tạo thành một hỗn hợp các hợp chất hữu

cơ đa dạng Các phản ứng tách loại lignin và các thành phần khác của nguyên liệu gỗ diễn ra từ từ, vì vậy mà quá trình cần phải kéo dài (khoảng vài giờ) Sau khi nấu ta thu được huyền phù bột trong dung dịch nấu có màu đen, gọi là dịch đen, chứa các chất hòa tan từ nguyên liệu gỗ và lượng kiềm dư

Để tách bột xơ sợi ra khỏi dịch đen, huyền phù bột được rửa bằng hệ thống máy rửa quy mô và năng suất cao Bột thu được tiếp tục được sàng chọn và làm sạch để tách mấu mắt, “bột sống” và các tạp chất cơ học khác, còn dịch đen được thu gom, trong đó một phần được tái sử dụng ngay tại chỗ cho pha loãng bột trước khi rửa, phần lớn còn lại được đưa sang bộ phận thu hồi để tận dụng

Sau khi làm sạch, bột sunfat chưa tẩy trắng có thể được sử dụng cho sản xuất giấy (chẳng hạn giấy bao gói ), hoặc tiếp tục được tẩy trắng, để sử dụng cho sản xuất giấy chất lượng cao, như giấy in, giấy viết Trước khi tẩy trắng, bột được tiếp tục tách loại lignin bằng oxi trong môi trường kiềm (hay còn gọi là xử lý oxi-kiềm), về bản chất là

sự tiếp tục của quá trình nấu ở nhiệt độ thấp hơn với sử dụng tác nhân thân thiện môi trường hơn, với mục đích giảm hàm lượng lignin trong bột, tránh sự phân hủy của xơ sợi và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tẩy trắng

Bột giấy sau tẩy trắng có thể được sử dụng tại chỗ cho sản xuất giấy (như nhà

máy giấy Bãi Bằng và nhà máy giấy An Hòa hiện nay) hoặc sấy và đóng kiện để thu

được bột thương phẩm

Một bộ phận quan trọng của nhà máy hiện đại sản xuất bột giấy sunfat là thu hồi

hóa chất, quyết định hiệu quả kinh tế, cũng như vận hành bình thường của nhà máy,

bởi với quy trình thu hồi hóa chất và tận dụng nhiệt của dây chuyền hiện đại, một nhà máy sản xuất bột sunfat có thể tự cung hoàn toàn về hóa chất nấu bột, điện (với nhà máy tuabin nhiệt điện) và hơi cho toàn bộ dây chuyền sản xuất, đồng thời đáp ứng được yêu cầu về bảo vệ môi trường Nếu dịch đen không được tận dụng thì không thể vận hành nhà máy, bởi chi phí cho xử lý dịch đen đạt yêu cầu xả thải sẽ vượt gấp nhiều lần tổng các chi phí sản xuất khác

1.2 Đặc tính nước thải sản xuất bột giấy

Phân loại nước thải sản xuất bột giấy đã được thống nhất từ những năm 1980 Như đã biết, tại các cơ sở công nghiệp sản xuất bột giấy có 03 dạng nước thải [13]:

- Nước sử dụng cho quá trình sản xuất, bị ô nhiễm bởi các chất hòa tan và các chất không tan, trong một số trường hợp có thể có nhiệt độ cao

- Nước sinh hoạt, từ các hạ tầng sinh hoạt và nhà làm việc của nhân sự nhà máy

- Nước mặt, là nước mưa hoặc nước chảy tràn từ hệ thống cấp thoát nước

Nước thải sản xuất hình thành khi sử dụng nước trực tiếp trong các quá trình sản xuất, vận chuyển nguyên, nhiên, vật liệu, rửa thiết bị, làm lạnh.Về nguyên tắc, nước làm lạnh bị nhiễm bẩn từ các nguồn có nhiệt độ cao

Lượng nước thải từ nguồn phát thải, tính trên một đơn vị thời gian, được gọi là lưu lượng nước thải và có thể được xác định tùy thuộc vào năng suất phát thải theo tiêu chuẩn thoát nước, là khối lượng trung bình của nước thải tính bằng m3, cần thiết

Lưu lượng nước thải (m3/ngày đêm) được tính theo công thức:

Ở một số cơ sở sản xuất có thể có trường hợp thải cùng lúc, khi đó tần suất thải có thể

là 1 lần trong một ca làm việc, trong một ngày đêm hay trong 1 tuần Độ thoát nước không đồng đều được xác định bằng hệ số thải theo giờ (Kh), được tính bằng tỉ số của lưu lượng theo giờ lớn nhất và lưu lượng trung bình theo giờ Thực tế cho thấy, đối với các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy Kh= 1,3-1,8

Mức ô nhiễm của nước thải được đặc trưng bởi chất lượng nước, là tổ hợp các chỉ tiêu lý học, hóa học, sinh học (vi khuẩn), bao gồm: Nhiệt độ; mùi; màu (theo thang platin-coban); pH; nồng độ chất rắng lơ lửng (TSS) tính bằng mg/l hoặc g/m3; nhu cầu oxi hóa học (COD); nhu cầu oxi sinh học (BOD), đặc trưng cho nồng độ các chất hữu cơ; hàm lượng các chất đặc trưng cho loại hình sản xuất, các chất trích ly

7

Khối lượng và chất lượng của nước thải sản xuất phụ thuộc vào dạng nguyên liệu

và sản phẩm, năng suất sản phẩm, các tiêu chuẩn sử dụng nước, tiêu hao nước sạch trên một đơn vị sản phẩm, đặc điểm của quá trình công nghệ, mức độ tận dụng chất thải sản xuất, đặc thù của thiết bị sản xuất, trang thiết bị kiểm tra và đo lường

Trên thế giới, các chỉ tiêu nước thải sản xuất có thể biểu thị dưới dạng đơn vị nồng độ hay tính trên một đơn vị sản phẩm hoặc nguyên liệu được chế biến Trong công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy, nước thải của ngành được so sánh với QCVN

40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp và QCVN

12:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước thải công nghiệp giấy và bột giấy

Nồng độ các chất trong nước thải có thể dao động theo thời gian Nồng độ tăng có thể trùng với thời điểm tăng lưu lượng nước thải do xả đồng thời Lưu lượng không đồng đều và nồng độ dao động gây khó khăn cho vận hành hệ thống thiết bị xử lý nước thải

Để thoát nước từ nguồn phát thải và chuyển tới nơi thu gom hay xử lý, tại các nhà máy có hệ thống cống rãnh và bể chứa luân chuyển Tùy thuộc vào khối lượng, vị trí xả thải, dạng chất ô nhiễm và nồng độ của chúng, cũng như khả năng xử lý chung,

mà nước thải sản xuất được dẫn theo đường dẫn chung hoặc riêng biệt Yếu tố quyết định trong vấn đề này là tính chất của các chất ô nhiễm

Các loại nước thải chứa cùng chất ô nhiễm chính thì được phối trộn cùng với nhau

Trên cơ sở phát triển của công nghệ xử lý nước thải sản xuất bột giấy và giấy, tùy thuộc vào công nghệ được áp dụng, thành phần của các chất ô nhiễm và phương pháp

xử lý, cũng như tình hình thực tế, mà nước thải sản xuất bột giấy được phân luồng như sau [12]:

- Đối với nhà máy sản xuất bột giấy sunfat:

+ Nước thải chứa dịch đen;

+ Nước thải chứa cặn;

+ Nước thải chứa xơ sợi;

- Đối với nhà máy sản xuất bột giấy sunfit:

+ Nước thải chứa dịch đen;

8

+ Nước thải tính axit;

+ Nước thải chứa xơ sợi;

- Đối với nhà máy sản xuất giấy và cactong:

+ Nước thải chứa xơ sợi;

Như vậy có thể thấy, do tính chất của chất ô nhiễm mà nước thải sản xuất bột giấy phức tạp hơn, so với sản xuất giấy và cactong

1.2.1 Khu vực chuẩn bị nguyên liệu gỗ

Tại khu vực này, khi rửa gỗ và bóc vỏ gỗ tạo thành một lượng nước thải chứa vỏ cây và tạp chất cơ học Lưu lượng thải đối với khu vực này thông thường vào khoảng 3,4(m3/tấn gỗ) hoặc 6,9-9,4(m3/tấn bột) Đối với gỗ cây lá rộng cho sản xuất bột hóa, tiêu chuẩn này thường cao hơn Trong nước thải có chứa mùn vụn vỏ cây, xơ sợi vụn, đất, cát, các chất vô cơ và hữu cơ hòa tan Nồng độ các chất lơ lửng vào khoảng 4600-4700mg/l, trong đó các chất vô cơ chiếm 3-5%, ô nhiễm hữu cơ theo BOD5 khoảng 230-400mg/l Độ màu đối với gỗ lá kim vào khoảng 2000o theo thang Pt-Co, đối với

gỗ lá rộng tương ứng là ≤ 4000o theo thang Pt-Co Nước thải tại khu vực này chứa vỏ cây , được xử lý lắng đơn giản và có thể được tái sử dụng tại chỗ

1.2.2 Khu vực nấu, rửa, sàng chọn, làm sạch và tẩy trắng bột giấy

Ô nhiễm nước ở khu vực này chủ yếu gắn liền với dịch đen, vì vậy phụ thuộc vào dạng nguyên liệu, phương pháp nấu bột, hiệu suất bột và mức độ thu gom dịch đen Tính chất của nước thải cũng phụ thuộc nhiều vào quá trình tẩy trắng

Trong quá trình sản xuất bột sunfat, các nguồn nước thải bao gồm:

- Nước thải chứa dịch đen của công đoạn nấu bột, rửa, sàng chọn và làm sạch bột Nước thải công đoạn này được chưng bốc thu hồi dịch đen, dịch đen được cho vào lò đốt thu hồi để thu hồi hóa chất;

- Nước thải của bộ phận tẩy trắng, cô đặc và sấy bột;

- Nước ngưng có mùi của bộ phận nấu bột và chưng bốc dịch đen;

- Nước thải chứa cặn của bộ phận xút hóa, thu hồi vôi và chế biến sản phẩm phụ (nếu có)

Nước thải của bộ phận nấu, xử lý oxi-kiềm, chưng bốc dịch đen và đốt thu hồi, được hình thành chủ yếu do dịch đen bị rò rỉ và chảy tràn

Các chất ô nhiễm của nước thải chứa dịch đen có chứa xơ sợi, chất lơ lửng vô cơ, lignin kiềm, các chất hữu cơ tan có nguồn gốc từ cacbohydrat, các muối sunfat, sunfit, cacbonat, clorua natri

Tại các nhà máy hiện đại, nguồn ô nhiễm quan trọng là công đoạn tẩy trắng bằng clo và các hợp chất của clo, công đoạn kiềm hóa của bộ phận tẩy trắng bột giấy Nước

từ khu vực này có độ màu và hàm lượng các chất hữu cơ cao Khi có công đoạn xử lý oxi-kiềm, lượng ô nhiễm giảm Nước thải công đoạn clo hóa có pH: 1-2, vì vậy chúng được phối trộn với nước thải công đoạn kiềm hóa, sau đó được trung hòa bổ sung và chỉ khi đó mới được phối trộn với nước thải chứa dịch đen để xử lý cùng

Nước thải khu vực sàng chọn bột chủ yếu chứa xơ sợi, vì vậy chúng được thu gom

và phối trộn cùng với nước thải chứa xơ sợi

Trong quá trình sản xuất, hình thành một lượng nước ngưng từ khâu nấu bột và chưng bốc có mùi khó chịu Lượng nước ngưng phụ thuộc vào phương pháp nấu bột

và hệ thống thiết bị chưng bốc dịch đen Nước ngưng nấu gián đoạn bị ô nhiễm mạnh hơn nấu liên tục Thiết bị chưng bốc màng dâng cho nước ngưng ít bị ô nhiễm hơn, so với hệ chưng bốc màng rơi

Phần nước ngưng bị ô nhiễm nhiều nhất là nước ngưng khí giả hay khí phóng đỉnh nấu sunfat gián đoạn, chứa axit béo, axit nhựa và các dẫn xuất của chúng, metanol, etanol, axeton và các chất bay hơi khác, như metylsunfua, dimetylsunfua, dimetyldisunfua Các hợp chất này tạo cho nước ngưng có mùi hắc và độc hại

10

Nước ngưng chưng bốc dịch đen cũng có hàm lượng cao các hợp chất của lưu huỳnh, như H2S, (CH3)SH, (CH3)2S2 Ngoài ra, hàm lượng của chúng tăng lần lượt từ

hệ chưng bốc này sang hệ chưng bốc khác

Nước ngưng có mùi cần xử lý ngay tại chỗ trước khi chuyển ra khỏi phân xưởng

Ít ô nhiễm nhất là nước thải sấy bột sunfat tẩy trắng, mặc dù vậy chúng cũng được trung hòa trước khi thải Do hàm lượng các chất hữu cơ thấp, thông thường được phối trộn với nước thải chứa xơ sợi

11

Bảng 1.1 Tính chất của nước thải sản xuất bột giấy sunfat [13]

Khu vực

Định mức thoát nước (m3/tấn bột hay sản phẩm phụ)

Chỉ tiêu chất lượng Chất rắn lơ lửng

(oPt-Co) pH

Chất khô (mg/l)

Nấu, rửa và làm sạch bột; chưng bốc dịch đen; đốt thu hồi đối với bột không tẩy trắng

Tẩy trắng bột

- Cô đặc và sấy bột*** 11,5(11,5) 170(75) 155(50) 750(100) 9(4,5) 1630(520) 550(410)

(*) - Trong ngoặc là giá trị đối với gỗ lá rộng; (**) - Nấu gián đoạn/Nấu liên tục; (***) - Trong ngoặc là giá trị đối với bột tẩy trắng

Tẩy trắng bột

13

Những thông tin trên mặc dù đã được công bố từ lâu, nhưng cho đến nay vẫn mang tính thời sự và là cơ sở để đánh giá tác động môi trường của sản xuất bột giấy Giai đoạn những năm sau năm 2000, việc đánh giá tính chất của chất thải nói chung và nước thải nói riêng sản xuất bột giấy cũng có những thay đổi, tuy nhiên về

cơ bản vẫn dựa trên những nguyên tắc phân loại và phân luồng nước thải từ trước đây

Sự khác biệt trong đánh giá tinh chất của nước thải, là độc tính của nước thải, tức tính chất của nước thải không chỉ được đánh giá theo các chỉ số chung, như nhiệt độ, pH, màu, COD, BOD, TSS, mà còn cả thành phần hóa học khác của nước thải Ngoài ra, tải lượng được quy đổi theo đơn vị sản phẩm (bột giấy), chứ không theo đơn vị khối lượng nước thải (m3) Đây được xem là thước đo mức ô nhiễm môi trường của sản xuất bột giấy [12] Mức ô nhiễm và độc tính phụ thuộc vào nguyên liệu được sử dụng, phương pháp nấu và tẩy trắng bột Chẳng hạn, tải lượng ô nhiễm từ gỗ cứng thấp hơn

so với gỗ mềm Mặt khác, dịch đen từ sản xuất bột sử dụng nguyên liệu phi gỗ thường

có hàm lượng silic cao Nhìn chung, khối lượng nước thải có thể thay đổi từ giá trị gần bằng không đến khoảng 400m3/tấn bột giấy, tùy thuộc vào nguyên liệu được sử dụng, quy trình sản xuất và quy mô công suất

Như vậy, sự thay đổi của các đặc tính nước thải và khối lượng thải của một nhà máy, sẽ là cơ sở để đưa ra các giải pháp phòng ngừa ô nhiễm và công nghệ xử lý phù hợp cho từng giai đoạn cụ thể Một loạt nghiên cứu đã được công bố ở những giai đoạn khác nhau [14,15,16], đã cho thấy tính phức tạp về thành phần hóa học của nước thải sản xuất bột giấy tẩy trắng (Bảng 1.2)

14

Bảng 1.2 Các hợp chất thấp phân tử của dịch đen thải nấu và tẩy trắng bột giấy sunfat

Nhóm chất Tính axit

Axit thơm:

Axit monohydroxy benzoic

Axit dihydroxy beanzoic Axit guaiacolic

Axit syringic

Nhóm phenol:

Monoclorophenol Diclorophenol Triclorophenol Tetraclorophenol Pentaclorophenol

Nhóm Guaiacolic:

Dicloroguaiacol Tricloroguaiaclo Tetracloroguaiacol

Nhóm catecholic:

Diclorocatechol Triclorocatechol

Nhóm syringic:

Triclorosyringol Clorosyringandehit

Hemixenlulozơ Metanol Cloroaxeton Cloroform Diclorometan Tricloroetan Cloropropenal Clorofuranone 1,1-dicloromethylsulfone Andehit

Xeton Clorosunfua Các hợp chất sunfua tính khử

Nhóm dioxin:

2,3,7,8-tetracloro-dibenzodioxin (2,3,7,8-TCDD) 2,3,7,8-tetracloro-dibenzofuran (2,3,7,8-TCDF) Các dẫn xuất từ gỗ:

Monotecpen Sesquitecpen Ditecpen (pimarol) Abienol

Nhóm juvabione:

Juvabiol Juvabione

Dẫn xuất từ lignin:

Eugenol Isoeugenol Stilben Tannin Flavonoid

15

Mới đây, Pooja Tripathi và các cộng sự đã nghiên cứu tính chất hóa-lý học của nước thải nhà máy sản xuất bột giấy sunfat tại Ấn Độ Nhà máy công suất 65.000tấn/năm, áp dụng công nghệ nấu sunfat sử dụng nguyên liệu gỗ dương, tre nứa

và bạch đàn, tẩy trắng bột giấy theo sơ đồ CEHH Tải lượng nước thải 125m3/tấn bột Nhà máy này có công suất và công nghệ sản xuất giống với nhà máy giấy Bãi Bằng Tính chất nước thải được trình bày trên Bảng 1.3

Nhìn chung, các chỉ tiêu ô nhiễm của nước thải từng phân xưởng theo thời gian trong năm khác nhau không nhiều, nhưng giữa các phân xưởng có sự khác biệt rõ rệt

Có thể thấy một số đặc điểm về tính chất của nước thải như sau:

- Về chỉ số pH: Tuy nước thải có pH thấp nhất (trung bình 2,7) là công đoạn clo hóa, nhưng về tổng thể, pH chung của toàn bộ nhà máy xấp xỉ 9,0

- Độ màu: Nước thải sau công đoạn kiềm hóa có độ màu cao nhất, trung bình 1700Pt-Co, do nước thải là nước rửa trích ly kiềm lignin, là thành phần chính chứa các chất mang màu từ gỗ, vì vậy COD cũng cao nhất Tuy nhiên, độ màu trung bình của nước thải toàn bộ nhà máy chỉ khoảng 1125Pt-Co

- COD: Mặc dù có độ màu cao, nhưng nước thải của phân xưởng tẩy (trung bình

~800 mg/l), chỉ bằng 1/2 COD của nước thải toàn nhà máy (trung bình 1566mg/l)

- BOD: BOD của phân xưởng tẩy trắng (trung bình ~300mg/l) bằng 1/2 trung bình toàn nhà máy (khoảng 600mg/l)

- TSS: Hàm lượng chất rắn lơ lửng của toàn bộ nhà máy trung bình khoảng 300mg/l, cao hơn khoảng 1,5 lần so với nước thải phân xưởng tẩy

16

Bảng 1.3 Tính chất nước thải của các công đoạn sản xuất khác nhau

18

Qua đó có thể thấy, nước thải phân xưởng tẩy trắng bột giấy có đóng góp chủ yếu vào độ màu của nước thải toàn bộ nhà máy, nhưng không phải là thành phần COD, BOD hay TSS chính của nước thải toàn bột nhà máy

Ở nước ta, theo đánh giá [17], tải lượng nước thải sản xuất bột giấy sunfat tẩy trắng vào khoảng 200-210 m3/tấn bột, với COD vào khoảng 90-92 kg/tấn

1.3 Khái quát dây chuyền sản xuất bột giấy sunfat tẩy trắng của Công ty

cổ phần Giấy An Hòa

Dây chuyền sản xuất bột giấy sunfat của Công ty cổ phần Giấy An Hòa có công suất thiết kế 130.000 tấn bột giấy tẩy trắng/năm Sơ đồ khối của dây chuyền sản xuất được trình bày trên hình1.1 Nguyên liệu sử dụng là gỗ bạch đàn, tre và keo Bột sunfat được nấu theo công nghệ nấu liên tục Compact Cooking G2, tách loại lignin bằng oxi trong môi trường kiềm, tẩy trắng bằng dioxit clo theo quy trình tẩy ECF Nhà máy còn có hệ thống thu hồi hóa chất, hệ thống điều khiển và tự động hóa (DCS, QCS) hiện đại Hệ thống tuần hoàn nước và tận dụng hơi, chất thải cũng được thiết kế

và có kế hoạch áp dụng, nhằm tiết kiệm nước sử dụng, đồng thời giảm thiểu lượng nước bị ô nhiễm, giảm qui mô đầu tư trạm xử lý nước thải

Thực tế hơn hai năm hoạt động cho thấy, do mới đi vào hoạt động, lại áp dụng công nghệ và thiết bị mới ở nước ta, nhà máy gặp nhiều khó khăn trong vận hành ở một số công đoạn Xử lý nước thải, chất thải rắn, khí thải tuy được thiết kế chi tiết, nhưng vận hành có hiệu quả chưa cao, nhiều công đoạn vẫn gặp sự cố, không vận hành được, nhiều dạng chất thải chưa có biện pháp xử lý Nguyên nhân chính là do chưa đầu tư thiết bị xử lý triệt để, nên chưa thể triển khai các biện pháp tận dụng và

xử lý phù hợp

19 Hình 1.1: Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất bột giấy sunfat của Công ty cổ phần Giấy An Hòa