tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty cổ phần giấy an bình công suất 4000 m3 ngày đêm

Do nước thải của quá trình sản xuất nếu thải trực tiếp ra môi trường sẽ gây ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường nên với đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty cổ phầ

MỤC LỤC

TÓM TẮT……… ……….……… .1

LỜI CẢM ƠN……….……….2

MỞ ĐẦU……… 7

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 10

1.1 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH GIẤY: 10 a Song chắn rác 10

b Bể lắng, bể lắng cát 10

c Bồn lọc…… 14

d Bể điều hòa… 15

a Phương pháp hiếu khí 16

e Phương pháp kị khí 21

a Phương pháp trung hòa 23

f Phương pháp oxy hóa – khử 24

g Phương pháp hấp phụ 24

h Keo tụ, tạo bông 26

i Phương pháp tuyển nổi 28

1.2 Các công nghệ và thiết bị xử lý nước thải sản xuất giấy hiện nay: 29

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU CÔNG TY CỔ PHẦN GIẤY AN BÌNH VÀI NÉT VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP VÀ NƯỚC THẢI NGÀNH GIẤY 33

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY: 33

2.2 NHU CẦU NGUYÊN LIỆU, SẢN PHẨM, THỊ TRƯỜNG 36

2.3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT GIẤY 37

2.4 VÀI NÉT VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY: 39

2.5 TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY 40

2.5.1 Chất thải rắn 41

2.5.2 Khí thải…… 42

2.5.3 Nước thải… 42

2.6 ĐẶC TÍNH CỦA NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY 42

2.7 CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU NƯỚC THẢI CHO NGÀNH CÔNG

NGHIỆP GIẤY 44

a Áp dụng biện pháp sản xuất sạch hơn 44

b Các biện pháp khác 45

2.8 VẤN ĐỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY VIỆT NAM 46

CHƯƠNG III ĐỀ XUẤT – PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHO CÔNG TY GIẤY AN BÌNH 48

3.1 CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ 48

3.2 CƠ SỞ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ: 48

3.3 ĐỀ XUẤT, PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ:……… 49

3.3.1 Phương án 1:…… 49

3.3.2 Phương án 2:…… 51

3.3.3 Phân tích ưu nhược điểm và lựa chọn công nghệ và thiết bị xử lý: 53

3.3.4 Lựa chọn công nghệ xử lý 57

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 59

4.1 SONG CHẮN RÁC 60

4.2 BỂ THU GOM 62

4.3 BỂ ĐIỀU HOÀ 63

4.4 HỆ THỐNG TUYỂN NỔI 69

4.5 BỂ UASB 78

4.6 BỂ MBBR 86

4.7 BỂ LẮNG 94

4.8 BỂ CHỨA BÙN 97

4.9 BỂ NÉN BÙN 98

4.10 THIẾT BỊ ÉP BÙN 98

4.11 BỒN LỌC ÁP LỰC 99

4.12 BỂ KHỬ TRÙNG 101

CHƯƠNG V DỰ TOÁN KINH PHÍ VÀ 103

VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 103

5.1 PHẦN HỆ THỐNG 103

5.2 CHI PHÍ VẬN HÀNH VÀ QUẢN LÝ HỆ THỐNG 105

5.3 GIÁ THÀNH XỬ LÝ MỘT MÉT KHỐI NƯỚC THẢI 107

5.4 VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 107

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 115

TÀI LIỆU THAM KHẢO 116

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Chất thải rắn sinh ra từ chế biến giấy loại 41

Bảng 2.2 Nguồn gốc của một số chất thải dạng khí và bụi 42

Bảng 2.3 Tải lượng ô nhiễm trong dòng nước thải của công đoạn tẩy 43

Bảng 2.4 Đặc tính nước tuần hoàn của các nhà máy giấy 44

Bảng 2.5 Tải lượng nước thải và cod của một số loại giấy 44

Bảng 3.1 Các thông số đầu vào và tiêu chuẩn đầu ra của nước thải 48

Bảng 3.2 Đánh giá Hiệu suất xử lý nước thải công nghiệp 48

Bảng 3.3 Hiệu suất phương án 1 54

Bảng 3.4 Hiệu suất phương án 2 55

Bảng 4.1 Hệ số không điều hòa 59

Bảng 4.2 Các thông số phục vụ tính toán cho song chắn rác 60

Bảng 4.3 Hệ số trở lực của thanh chắn rác theo hình dạng 61

Bảng 4.4 Kích thước xây dựng bể thu gom 63

Bảng 4.5 Các thông số cho thiết bị khuyếch tán khí 65

Bảng 4.6 Đường kính theo vận tốc khí trong ống 66

Bảng 4.7 Thông số thiết kế bể điều hòa 69

Bảng 4.8 Thông số thiết kế cho bể tuyển nổi khí hòa tan 70

Bảng 4.9 Độ hòa tan của không khí theo nhiệt độ 73

Bảng 4.10 Bảng thống kê thiết kế hệ thống tuyển nổi 78

Bảng 4.11 Các thông số thiết kế cho bể UASB ……… 79

Bảng 4.12 Tải trọng thể tích hữu cơ của bể UASB bùn hạt có hàm lượng bùn trung

bình 25 kgVSS/m3 79

Bảng 4.13 Đường kính theo vận tốc khí trong ống 91

Bảng 4.14 Thông số thiết kế bể MBBR 93

Bảng 4.15 Thông số thiết kế bể lắng 97

Bảng 4.16 Thông số thiết kế bể khử trùng 102

Bảng 5.1 Chi phí xây dựng cho từng hạng mục công trình 103

Bảng 5.2 Chi phí mua thiết bị cho từng hạng mục công trình 104

Bảng 5.3 Chi phí năng lượng vận hành hệ thống 105

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Song chắn rác 10

Hình 1.2 Bể lắng ngang 12

Hình 1.3 Bể lắng đứng 13

Hình 1.4 Bồn lọc 14

Hình 1.5 Bể điều hòa 15

Hình 1.6 Bể aerotank 16

Hình 1.7 Bể lọc sinh học nhỏ giọt 18

Hình 1.8 Bể uasb 22

Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải sản xuất giấy của công ty Roemond Hà Lan……… 29

Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải công nghiệp giấy eerbecb… 30

Hình 1.11 Dây chuyền xử lý nước thải tại công ty giấy hòa phương……… 31

Hình 2.1 Công ty cổ phần giấy an bình 33

Hình 2.2 Công ty cổ phần giấy an bình nhìn từ trên cao 34

Hình 2.3 Sơ đồ tổ chức công ty cổ phần giấy an bình 35

Hình 2.4 Mặt bằng nhà máy giấy an bình 36

Hình 2.5 Các sản phẩm công ty cổ phần giấy an bình 37

Hình 2.6 Quy trình sản xuất giấy dùng làm bao bì 38

Hình 2.7 Kết quả phân hạng của ngành sản xuất giấy thành phố đà nẵng 46

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ phương án 1 50

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ phương án 2 52

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Để đáp ứng nhu cầu sử dụng giấy ngày càng tăng, các nhà máy, xí nghiệp sản xuất giấy đã xuất hiện nhiều trong những năm gần đây nhất là ở các tỉnh và thành phố lớn Với thiết bị công nghệ sản xuất hiện đại đã đem lại hiệu quả kinh tế cho chủ đầu

tư, song cũng như các nghành công nghiệp khác bên cạnh lợi nhuận đem lại trước mắt thì vấn đề ô nhiễm môi trường từ ngành công nghiệp này đang làm đau đầu các nhà đầu tư cũng như toàn xã hội Trong các dòng thải thì nước thải từ ngành công nghiệp này gây ra nhiều vấn đề ô nhiễm đáng quan tâm Nước thải của nhà máy sản xuất giấy

có hàm lượng BOD5, COD, SS cao gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép Nếu thải

ra môi trường sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái Để giải quyết ô nhiễm, các nhà máy, xí nghiệp cần phải có hệ thống xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường Đối với các nhà máy đã có sẵn hệ thống xử lý thì cần phải nâng cấp nhằm đem lại hiệu quả hơn Cũng như các nhà máy sản xuất giấy khác, nhà máy sản xuất giấy An Bình cần phải có hệ thống xử lý nước thải cho hệ thống sản xuất mới (công suất 4000

m3/ngày) nhằm giải quyết vấn đề ô nhiễm nước hiện nay góp phần cải thiện môi trường

Do nước thải của quá trình sản xuất nếu thải trực tiếp ra môi trường sẽ gây ảnh

hưởng không nhỏ đến môi trường nên với đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý

nước thải công ty cổ phần giấy An Bình, công suất 4000m 3 /ngày” em muốn đóng

góp một phần nhỏ vào nổ lực hạn chế ô nhiễm môi trường nước do nước thải ngành giấy gây ra

2 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI

Tìm hiểu thành phần, tính chất nước thải đặc trưng của ngành giấy và quy trình sản xuất và các công đoạn sinh ra nước thải của công ty cổ phần giấy An Bình Từ đó đề xuất công nghệ xử lý nước thải, tính toán và thiết kế các công trình đơn vị để nước thải

đầu ra đạt QCVN 12-MT : 2015/BTNMT, cột B 1, và phù hợp với điều kiện thực tế của công ty cổ phần giấy An Bình

3 NỘI DUNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

 Tổng quan về ngành công nghiệp giấy, tổng quan về công ty giấy An Bình

 Dây chuyền công nghệ sản xuất giấy

 Nhu cầu nhiên, nguyên liệu trong sản xuất giấy

 Tác động của ngành công nghiệp giấy đến môi trường

 Biện pháp giảm thiểu nước thải

 Phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm đầu vào của nước thải

 Đề xuất phương án xử lý nước thải

 Tính toán, thiết hế hệ thống xử lý nước thải

 Khai toán kinh phí thực hiện

4 PHẠM VI ĐỀ TÀI

Thời gian thực hiện: 19/06/2017 đến ngày29/12/2017

Với thời gian đó đề tài chỉ xoay quanh những vấn đề chính tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót Những vấn đề chính mà đề tài đã nêu ra được:

 Thành phần, tính chất của nước thải

 Các công nghệ xử lý nước thải công nghiệp nói chung và ngành giấy nói riêng

 Đưa ra công nghệ xử lý thích hợp với thành phần, tính chất của nước thải cũng như

về mặt địa hình và chi phí xây dựng

 Tính toán các công trình đơn vị

5 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

 Phương pháp kế thừa: tham khảo và thu thập các tài liệu có liên quan đến đề tài

 Phương pháp trao đổi ý kiến: trong quá trình thực hiện đề tài đã tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn về vấn đề có liên quan

 Phương pháp tính: sử dụng các công thức để tính toán các công trình đơn vị của hệ thống xử lý nước thải, chi phí xây dựng và vận hành hệ thống theo quy định hiện hành

 Phương pháp vẽ: sử dụng phần mềm AutoCad để vẽ các bản vẽ chi tiết công trình

CHƯƠNG I TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH GIẤY

Người ta phân loại song chắn rác theo cách vớt rác như sau:

- Song chắn rác vớt rác thử công, dùng cho các trạm XLNT công suất nhỏ lượng rác hàng ngày dưới 0,1 m3/ngày

- Song chắn rác vớt rác cơ giới bằng các băng cào dùng cho các trạm XLNT có lượng rác lớn hơn 0,1m3/ngày

b Bể lắng, bể lắng cát [1]

Trong xử lý nước thải, quá trình lắng được sử dụng để loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước Sự lắng của các hạt xảy ra dưới tác dụng của trọng lực Theo chức năng, bể lắng được phân thành: bể lắng cát, bể lắng cấp I và bể lắng

trong (cấp II) Bể lắng cấp I có nhiệm vụ tách các chất rắn hữu cơ (60%) và các chất rắn khác, còn bể lắng cấp II có nhiệm vụ tách bùn sinh học ra khỏi nước thải

 Bể lắng cát

Bể lắng cát thường đặt sau song chắn, lưới chắn và đặt trước bể điều hòa với nhiệm vụ là tách các chất vô cơ không tan có kích thước từ 0,2mm và lớn hơn mà thành phần chính là cát ra khỏi nước thải Điều đó đảm bảo cho các thiết bị cơ khí (như các loại bơm) không bị cát, sỏi bào mòn, tránh tắc các đường ống dẫn và các ảnh hưởng xấu cùng việc tăng tải lượng vô ích cho các thiết bị xử lý sinh học

Theo nguyên lý làm việc người ta chia bể lắng cát thành 2 loại: bể lắng cát ngang và bể lắng cát đứng

Căn cứ vào các yếu tố: lưu lượng nước thải và nồng độ các chất lơ lửng để chọn bể lắng cát thích hợp Thông dụng nhất là bể lắng cát ngang

Bể lắng cát ngang là một kênh hở hình chữ nhật, hình tam giác hoặc parabol Chiều dài bể tùy thuộc vào chiều sâu cần thiết, vận tốc lắng và tiết diện kiểm soát bể Chiều sâu bể nằm trong khoảng 0,25-1 m tỉ lệ giữa chiều rộng và chiều sâu

B/H = 1:2 Vận tốc dòng chảy trong bể thay đổi từ 0,15m/s đến 0,3 m/s với tốc

độ như vậy, các hạt cát, sỏi và các hạt vô cơ khác sẽ được lắng xuống đáy, còn hầu hết các hạt hữu cơ nhẹ và nhỏ đi qua bể theo dòng ra ngoài.

Hình 1.2 Bể lắng ngang

Bể có dạng hình chữ nhật, có thể làm bằng các vật liệu khác nhau như: bêtông, bêtông cốt thép, gạch hoặc bằng đất tùy thuộc vào kích thước, yêu cầu của quá trình lắng và điều kiện kinh tế

Trong bể lắng ngang, dựa vào dòng chảy người ta chia bể thành 4 vùng:

+ Vùng hoạt động: là vùng quan trọng nhất của bể lắng

- Bể lắng đứng

Hình 1.3 Bể lắng đứng

Bể lắng đứng thường có dạng hình tròn trên mặt bằng (trong một số trường hợp

có thể dùng bể dạng hình vuông) Nước thải được đưa vào ống phân phối ở tâm bể với vận tốc không quá 30 mm/s Nước thải chuyển động theo phương đứng từ dưới lên trên tới vách tràn với vận tốc 0,5-0,6 m/s Thời gian nước lưu lại trong bể từ 1,0 đến 2,0h và được xả ra ngoài bằng áp lực thủy tĩnh Chiều cao vùng lắng từ 2,7 – 3,8m Trong bể lắng, các hạt chuyển động cùng với nước từ dưới lên trên với vận tốc W và lắng dưới tác động của trọng lực với vận tốc W1 Do đó các hạt có kích tước khác nhau

sẽ chiếm những vị trí khác nhau trong bể lắng Khi W1>W, các hạt sẽ lắng nhanh, ngược lại chúng sẽ bị cuốn theo dòng chảy lên trên Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thấp, khoảng 45 – 48%

- Bể lắng Radian

Bể này có tiết diện hình tròn, nước thải chuyển động từ tâm ra xung quanh (lắng ly tâm), hoặc nước từ xung quanh thành bể chuyển động về trung tâm (lắng hướng tâm)

c Bồn lọc

Hình 1.4 Bồn lọc

Công trình này dùng để tách các phần tử lơ lửng, phân tán có trong nước thải với kích thước tương đối nhỏ sau bể lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc như cát, thạch anh, than cốc, than bùn, than gỗ, sỏi nghiền nhỏ…Bể lọc thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc Quá trình lọc chỉ áp dụng cho các công nghệ xử

lý nước thải tái sử dụng cần thu hồi một số thành phần quý hiếm có trong nước thải Các loại bể lọc được phân loại như sau:

- Lọc qua vách lọc

- Bể lọc với vật liệu dạng hạt

- Thiết bị lọc chậm

- Thiết bị lọc nhanh

d Bể điều hòa [1]

Hình 1.5 Bể điều hòa

Lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải các khu dân cư, công trình công cộng cũng như các nhà máy xí nghiệp luôn thay đổi theo thời gian phụ thuộc vào các điều kiện hoạt động của các đối tượng thoát nước này Sự dao động về lưu lượng nước thải, thành phần và nồng độ chất bẩn trong đó sẽ ảnh hưởng không tốt đến hiệu quả làm sạch nước thải Đặc biệt, đối với công trình xử lý sinh học, cần phải đảm bảo sự ổn định về chế độ thủy lực cũng như chế độ dinh dưỡng (tỷ lệ F/M) ở trong đó

Mặt khác, khi lưu lượng nước thải đưa về các công trình XLNT ổn định, kích thước công trình sẽ nhỏ và hợp lý Giá thành xây dựng tram XLNT (kể cả giá thành công trình và giá thành thiết bị) nhỏ Hiệu quả kinh tế của trạm XLNT sẽ lớn

Vì vậy, trước các công trình XLNT, đặc biệt đối với trạm XLNT quy mô nhỏ khi hệ số không điều hòa Kch lớn hoặc trạm XLNT tâp trung các khu công nghiệp, cần phải bố trí bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải Người ta phân loại và bố trí các bể điều hòa như sau

Bể điều hòa thường đặt trước bể lắng cấp I Có 2 loại bể điều hòa:

- Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng nằm trực tiếp trên đường chuyển động của dòng chảy Để đảm bảo chức năng điều hòa lưu lượng và chất lượng nước thải, người ta bố trí trong bể thiết bị khuấy trộn để san bằng nồng

độ các chất cho toàn bộ thể tích nước thải có trong bể và để ngăn ngừa cặn lắng

- Bể điều hòa lưu lượng là chủ yếu, có thể nằm trực tiếp trên đường vận chuyển của dòng chảy hoặc nằm ngoài đường đi của dòng chảy

Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng kể giao động thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phương án điều hòa ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự giao động đó Vị trí tốt nhất để bố trí bể điều hòa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý Vì tính tối ưu của nó phụ thuộc vào loại

xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom và đặc tính của nước thải

1.1.2 Phương pháp sinh học và thiết bị xử lý

a Phương pháp hiếu khí

Đây là phương pháp xử lý sinh học sử dụng các vi sinh vật kiếu khí sinh trưởng

ở dạng lơ lửng (bể Aeroten), hoặc ở dạng bám dính (bể lọc sinh học)

 Bể Aeroten.[7]

Hình 1.6 Bể Aerotank

Nước thải sau khi đi qua bể lắng 1 có chứa các chat hữu cơ hòa tan và các chất rắn lơ lửng đi vào bể phản ứng hiếu khí Khi ở trong bể các chất lơ lửng đóng vai trò là hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi

là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là các bông cặn màu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú của vi khuẩn Vi khuẩn sử dụng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa thành các chất trơ không hòa tan và thành các tế bào mới

Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu tại bể không đủ để làm giảm nhanh các chất hữu cơ, do đó phải sử dụng bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy ở bể lắng

2 bằng cách tuần hoàn bùn ngược trở lại đầu bể Aerotank để duy trì nồng độ đủ của vi khuẩn trong bể Bùn dư ở đáy lắng được xả ra ngoài khu xử lý bùn

Quá trình xử lý nước thải bằng bể Aerotank gồm các giai đoạn:

+ Khuấy trộn đều nước thải cần xử lý với bùn hoạt tính trong thể tích V của

bể phản ứng

+ Làm thoáng bằng khí nén hay khuấy trộn bề mặt hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính có trong bể trong một thời gian đủ dài để lấy oxi cung cấp cho quá trình sinh hóa xảy ra trong bể

+ Làm trong nước và tách bùn hoạt tính ra khỏi hỗn hợp bằng bể lắng 2 + Tuần hoàn lại một lượng bùn cần thiết từ đáy bể lắng để hòa trộn với nước thải đi vào

+ Xả bùn dư và xử lý bùn

 Bể lọc sinh học [2]

Lọc nhỏ giọt là quá trình sinh trưởng bám dính trong đó VSV bám dính vào các vật liệu trơ.Vật liệu này có thể làm từ: sỏi, đá, gỗ và phần lớn các chất dẻo tổng hợp

Quá trình xử lý xảy ra khi dòng nước thải chảy qua lớp màng sinh học gắn trên lớp vật liệu lọc, độ sâu của lớp vật liệu lọc bằng đá từ 0,9-2,5 m, trung bình là 1,8 m

Lớp lọc thường hình tròn và nước thải được phân bố đều nhờ thiết bị phân phối quay tròn Ngày nay người ta chủ yếu sử dụng phin lọc làm bằng Plastic Độ sâu lớp vật liệu lọc Plastic khoảng 4-12 m

Lớp nhớt sinh học phát triển trên bề mặt vật liệu lọc chứa VSV để phân hủy các chất hữu cơ Cộng đồng VSV bao gồm VK kị khí, VK tùy nghi, một số lọa nấm, tảo…

Độ dày lớp nhớt sinh học có thể đạt 10 mm Ở phần bên ngoài các chất hữu

cơ sẽ bị VSV phân hủy và lớp nhầy ngày càng dày thêm do VSV phát triển Sau một thời gian phân hủy bên trong lớp nhớt sẽ hình thành môi trường kị khí các VSV sẽ tiến hành hô hấp nội bào và mất khả năng gắn kết và sẽ bị rửa trôi, dần dần lớp màng nhầy mới được hình thành

Hình 1.7 Bể lọc sinh học nhỏ giọt

 Bể MBBR [17]

Công nghệ MBBR (Moving Bed Bio Reactor) là một trong những công nghệ tiên tiến

nhất trên thế giới hiện nay, kết hợp các ưu điểm của các quá trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí và quá trình sinh trưởng dính bám sinh học Dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ để sinh trưởng và phát triển

Trên bề mặt của màng sinh học có 1 lớp dịch phân cách màng và hỗn dịch xáo trộn trong bể phản ứng Chất dinh dưỡng (cơ chất) và oxy từ hỗn dịch khuyếch tán qua lớp dịch vào màng sinh học, trong khi đó, sản phẩm phân hủy sinh học khuếch tán ngược lại từ màng sinh học vào hỗn dịch Các quá trình khuếch tán “ngược xuôi” này diễn ra liên tục

Khi các vi sinh vật sinh trưởng và phát triển, sinh khối trên giá thể vi sinh trở nên dày hơn Độ dày của sinh khối ảnh hưởng đến khả năng “tiếp cận” của oxy hoà tan và cơ chất trong bể phản ứng với màng sinh học

Các vi sinh vật ở lớp ngoài cùng của màng sinh học là “bước tiếp cận đầu tiên” của oxy hòa tan và cơ chất với màng sinh học Khi oxy hòa tan và cơ chất khuếch tán qua

các lớp màng sinh học bên trong, chúng sẽ được vi sinh vật sử dụng để tạo các lớp màng sinh học Sự giảm nồng độ oxy hòa tan khi qua các lớp màng sinh học tạo thành các lớp màng sinh học hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí

Các môi trường khác nhau tạo ra các vi sinh vật khác nhau và do đó, xảy ra các quá trình sinh học khác nhau giữa các lớp màng sinh học

Trên lớp màng ngoài cùng, nơi có nồng độ oxy hòa tan và cơ chất cao, nhóm vi sinh vật chính là nhóm hiếu khí

Trong các lớp màng sinh học sâu hơn, nơi nồng độ oxy và cơ chất thấp hơn, nhóm vi sinh vật tùy tiện chiếm ưu thế Đây cũng là nơi xảy ra quá trình nitrat hóa do nitrate trở thành chất nhận điện tử của vi khuẩn tuỳ tiện Do đó, công nghệ MBBR xử lý Nitơ và Photpho khá hiệu quả Trong quá trình ôxy hóa sinh hóa hiếu khí, các hợp chất hữu cơ chứa Nitơ, lưu huỳnh, phốt pho cũng được chuyển hóa thành nitrat (NO3-), sunphat (SO42-), phốt phát (PO43-), CO2 và H2O

Khi môi trường cạn nguồn cacbon hữu cơ, các loại vi khuẩn Nitrit hóa (Nitrosomonas)

và Nitrat hóa (Nitrobacter) thực hiện quá trình Nitrat hóa theo 2 giai đoạn:

H4+ + 76O2 + 5CO2 C5H7NO2 + 54NO2 + 52H2O + 109H+

400NO2- + 195O2 + NH3 + 2H2O + 5CO2 C5H7NO2 + 400NO3

-Quá trình Nitrat hóa có thể xảy ra nếu như ngay từ đầu, Nitơ tồn tại dưới dạng Nitơ Amoniac Tốc độ biến đổi từ Amoniac thành Nitrat đối với bùn hoạt tính như sau: cứ 3

mg N-NH4+ trong thời gian 1 giờ thì Nitrat hóa được 1g chất hữu cơ

Quá trình Nitrate hóa gồm các bước:

 NH4+ bị ôxy hóa thành NO2 do tác động của vi khuẩn Nitrit theo phản ứng:

NH4+ + 1,5O2 NO2- + 2H+ + H2O

 Ôxy hóa NO2- thành NO3- do tác động của vi khuẩn Nitrat hóa:

NO2- + 0,5O2 NO3-

 Tổng hợp quá trình chuyển hóa NH4+ thành NO3-:





 

NH4+ + 2O2 NO3- + 2H2+ + H2O

Có khoảng 20 – 40 % NH4+ bị đồng hóa thành vỏ tế bào, cho nên có thể tổng hợp quá trình Nitrat hóa bằng phản ứng sau:

NH4+ + 1,731O2 + 1,962HCO3- 0,038C5H7NO2 + 0,96NO3- + 1,077H2O + 1,769H2CO3

Quá trình khử Nitrat dưới tác động của các chuẩn vi khuẩn khử Nitrate như

Denitrobacillus, Thiobacillus, Pseudomonas , Nitrate và Nitrit sẽ được chuyển hóa

thành NO2- và Nitơ tự do theo phản ứng:

NO3- + CH3OH  6NO2- + CO2 + H2O

6NO2- + 3CH3OH  3N2 + 3CO2 + 6OH-

Giới thiệu vật liệu Biochip

Biochip được sử dụng như là giá thể để vi sinh vật

Vi sinh vật sẽ trú trong các lỗ rỗng, và phát triển

trên đó Bề mặt giá thể sẽ được “làm sạch” bởi quá

trình va vào nhau khi các giá thể chuyển động Do

đó, việc tự “làm sạch” là một trong những ưu điểm

của giá thể biochip

Màng nhớt, bùn hoạt tính phát triển trong các lỗ

rỗng tạo thành lớp màng sinh học Lớp màng sinh

học này có vai trò chuyển hóa các chất hữu cơ ô

nhiễm trong nước

Ưu điểm của MBBR:

 Diện tích tiếp xúc lớn: 3000m2/m3 Tăng khả năng trao đổi chất của vi sinh vật, hiệu quả xử lý chất hữu cơ cao

 Hiệu quả xử lý Nitơ và Phopho cao

 Có thể chịu tải trọng lớn, vi sinh ít bị sốc tải và hoạt động ổn định hơn so với công nghệ Aerotank truyền thống

 Tiết kiệm thể tích xây dựng bể sinh học khoảng 30 – 40% so với công nghệ Aerotank

 Bùn tuần hoàn ít về bể sinh học ít hơn nhiều lần công nghệ Aerotank truyền thống, tiết kiệm chi phí điện năng và xử lý bùn dư

Nhược điểm:

 Do giá thể Biochip được nhập khẩu từ Đức, giá thành khá cao

e Phương pháp kị khí

Đây là phương pháp xử lý sinh học sử dụng các vi sinh vật tùy nghi và vi sinh vật

kỵ khí để tách các chất hữu cơ có trong nước thải

 Bể UASB

Hình 1.8 Bể UASB

Đây là bể sinh học kỵ khí hoạt động theo nguyên tắc nước thải được đưa trực tiếp vào từ đáy bể với vận tốc 0,6 – 0,9m/h và được phân phối đồng đều ở đó, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học và các chất bẩn hữu cơ được tiêu thụ ở đó

Nước thải sau khi điều chỉnh pH được phân phối đều từ dưới bể lên, khi nước thải tiếp xúc với các hạt cặn lơ lửng trong bể sẽ xảy ra những phản ứng sinh hóa

và phần lớn chất hữu cơ chuyển thành khí Khí thoát lên trên và cặn lắng xuống Nước trong được chuyển lên trên và tập trung vào máng chuyển ra ngoài

* Ưu điểm của bể

- Sinh ra ít bùn và không cần thiết bị thông khí

- Chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp

- Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí mêtan

* Nhược điểm của bể

- Phân hủy không triệt để chất hữu cơ trong nước thải

- Nhiệt độ cao

 Bể lọc kỵ khí

Bể lọc kỵ khí là cột chứa đầy vật liệu trơ là giá thể cố định cho vi sinh vật kỵ khí sống bám dính trên bề mặt Giá thể có thể là đá, sỏi, than, vòng nhựa tổng hợp, tấm nhựa, vòng sứ… Dòng nước thải được phân bố đều, đi từ dưới lên, tiếp xúc với màng

vi sinh bám dính trên bề mặt giá thể Màng có khả năng bám dính tốt do đó lượng sinh khối tăng lên trong bể được lưu giữ trong thời gian dài nhờ đó giảm thời gian lưu nước đồng thời có thể vận hành ở tải trọng rất cao Tuy nhiên khi sử dụng công nghệ này cũng gặp một số trở ngại sau:

+ Khi sử dụng giá thể là đá hoặc sỏi thường bị tắc do các chất lơ lửng hoặc màng vi sinh không bám dính giữ lại ở các khe rỗng giữa các viên đá hoặc sỏi

+ Trong bể, dòng chảy quanh co và tích lũy sinh khối do đó dễ dàng tạo ra các vùng chết Khi các vùng chết ngày càng tăng làm cản trở dòng chảy, các dòng chảy ngắn hình thành dẫn đến giảm hiệu quả xử lý

Để khắc phục nhược điểm này, người ta dùng vật liệu nhựa tổng hợp có cấu trúc thoáng, độ rỗng cao làm giá thể thay cho sỏi đá Bên cạnh đó, kiểm tra định kỳ và loại bỏ chất rắn không bám dính bằng cách xả đáy bể và rửa ngược

1.1.3 Phương pháp hóa lý và thiết bị xử lý

a Phương pháp trung hòa [8]

Nước thải sản xuất của nhiều ngành công nghiệp có thể chứa axit hoặc kiềm Để ngăn ngừa hiện tượng xâm thực và để tránh cho quá trình sinh hóa ở các công trình làm sạch

và nguồn nước không bị phá hoại, ta cần phải trung hòa nước thải Trung hòa còn nhằm mục đích loại một số kim loại nặng ra khỏi nước thải Mặt khác muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH

về 6,6 - 7,6

Trong quá trình trung hòa một lượng bùn cặn được tạo thành Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và các tác nhân sử dụng cho quá trình trung hòa

Một số hóa chất thường dùng để trung hòa như: CaCO3; CaO; MgE; Mg(OH)2; CaO0,6MgO0,4; (Ca(OH)2)0,6(Mg(OH)2)0,4; NaOH; Na2CO3; H2SO4; HCl; HNO3… Vôi (Ca(OH)2) thường được sử dụng rộng rãi như một bazơ để xử lý nước thải có tính axit, trong khi H2SO4 tương đối rẽ tiền dùng trong xử lý nước thải có tính bazơ

Quá trình sinh học tạo ra CO2, CO2 có thể phản ứng với các chất có tính axit hoặc tính kiềm vì thế giúp trung hòa và tăng khả năng đệm của nước thải

Mặc dù quá trình rất đơn giản về mặc nguyên lý, nhưng vẫn gây ra một số vấn

đề như: giải phóng các chất ô nhiễm dễ bay hơi, sinh nhiệt, làm rỉ sét thiết bị máy móc

Trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách:

 Trộn lẫn nước thải có chứa axit với nước thải chứa kiềm với nhau;

 Bổ sung thêm tác nhân hóa học;

 Lọc nước qua vật kiệu lọc có tác nhân trung hòa;

 Hấp phụ khí chứa axit bằng nước thải chứa kiềm hoặc hấp phụ amoniac bằng nước axit…

f Phương pháp oxy hóa – khử [8]

Các chất bẩn trong nước thải công nghiệp chứa các chất bẩn dạng hữu cơ và vô cơ Dạng hữu cơ bao gồm đạm, mỡ đường, các chất chứa phenol, nitơ… Đó là những chất

có thể bị phân hủy bởi vi sinh có thể xử lý bằng phương pháp sinh hóa Nhưng có một

số chất có những nguyên tố không thể xử lý được bằng phương pháp sinh hóa (đó là nhưng kim loại nặng như: đồng, chì, niken, sắt, mangan, crom…) Vì vậy để xử lý những chất độc hại, người ta thường dùng phương pháp hóa học và hóa lý, đặc biệt thông dụng nhất là phương pháp oxy hóa khử

Để làm sạch nước thải, có thể sử dụng các tác nhân oxy hóa như clo ở dạng khí

và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, permanganat kali, bicromat kali, peroxy hydro (H2O2), oxy của không khí, ozone, pyroluzit (MnO2) Quá trình oxy hóa sẽ chuyển các chất độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hại hơn

và tách khỏi nước Quá trình này tiêu tốn nhiều hóa chất nên thường chỉ sử dụng khi không thể xử lý bằng những phương pháp khác Tuy nhiên, trong những năm gần đây

do phát triển khoa học kỹ thuật một số doanh nghiệp Việt Nam đã chế tạo thành công máy phát Ozon với giá thành thấp, dễ vận hành chi phí điện năng thấp

g Phương pháp hấp phụ [8]

Phương pháp hấp phụ được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải chứa kim loại, các loại chất bẩn khác nhau Có thể dùng để xử lý cục bộ khi trong nước thải hàm lượng chất nhiễm bẩn nhỏ và có thể xử lý triệt để nước thải đã qua xử lý sinh học hoặc các biện pháp xử lý hóa học

Hiện tượng tăng nồng độ chất tan trên bề mặt phân chia giữa hai pha gọi là hiện thượng hấp phụ Hấp phụ có thể diễn ra ở bề mặt biên giới giữa hai pha lỏng và khí, giữa pha lỏng và pha rắn

Nguyên tắc:

 Hiện tượng chuyển hóa khối lượng: chất bẩn lỏng/rắn được giữ nguyên trên bề mặt chất rắn

 Một số chất có khả năng cố định trên bề mặt chất rắn

Chất hấp phụ:

 Những chất hấp phụ có thể là: than hoạt tính, silicagel, nhựa tổng hợp có khả năng trao đổi ion, cacbon sunfua, than nâu, than bùn, than cốc, đôlômit, cao lanh, tro và các dung dịch hấp phụ lỏng Bông cặn của những chất keo tụ và bùn hoạt tính từ bể aerotank cũng có khả năng hấp phụ

 Than hoạt tính là chất hấp thụ thông dụng nhất Than hoạt tính phải xốp, có độ rỗng lớn để bề mặt có thể hút được phân tử của các chất bẩn hữu cơ tổng hợp, phải có khả năng chống mài mòn và dễ thấm ướt trong nước Than dùng để xử lý nước thải nên có các hoạt tính xúc tác nhỏ nhất đối với các phản ứng oxy hóa, ngưng tụ và không làm mất giá trị của sản phẩm đã thu hồi

 Tính chất chất hấp phụ:

Tính hấp phụ tăng cao khi kích thước giảm;

Tổng dung lượng hấp phụ của chất hấp phụ phụ thuộc vào diện tích bề mặt; Tuy nhiên, kích thước hạt không ảnh hưởng lớn tổng diện tích bề mặt nằm bên trong hạt than

Kích thước chất bị hấp phụ quyết định khả năng đi vào khe rỗng

Phân tử càng nhỏ, tính di động càng lớn, dễ khuếch tán vào khe rỗng Hấp phụ mạnh nhất khi khe rỗng đủ lớn cho phép các phân tử đi vào

Yêu cầu toàn bộ bề mặt các lỗ rỗng lớn, than phải dễ phục hồi, có khả năng chống mài mòn và dễ thấm ướt trong nước Để tăng hiệu quả hấp phụ phải loại bỏ chất hữu cơ dễ bị oxy hóa, nhằm ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn trong lớp vật liệu hấp phụ

h Keo tụ, tạo bông [8]

Các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn 10-4 mm thường không thể tự lắng được mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng Muốn loại bỏ các hạt cặn 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 dính kết các hạt lơ lửng trong nước, tạo thành bông cặn có trọng lượng đáng kể Do đó, các bông cặn dễ dàng lắng xuống

Mục tiêu: Giảm độ đục, khử màu, khử các chất ô nhiễm hòa tan (kim loại

nặng) cặn lơ lửng và vi sinh vật kích thước nhỏ Các loại chất này tồn tại ở dạng phân tán và không thể loại bỏ bằng quá trình lắng vì tốn rất nhiều thời gian Trong quá trình keo tụ, lượng chất keo tụ, lượng chất lơ lửng, mùi, màu dễ giảm xuống Ngoài ra các chất như silicat, hydratcacbon, chất béo, dầu mỡ, và lượng lớn vi khuẩn cũng loại bỏ

Để tăng hiệu quả lắng, giảm bớt thời gian lắng của chúng thì thêm vào nước thải một số hóa chất như phèn nhôm, phèn sắt, polymer… Các chất này có tác dụng kết dính các chất khuếch tán trong dung dịch thành các hạt có kích cỡ và tỷ trọng lớn hơn, nên sẽ lắng nhanh hơn

Các chất keo tụ dùng là phèn nhôm: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)3Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O; phèn sắt: Fe2(SO4)3.2H2O, FeSO4.7H2O, FeCl3 hay chất keo tụ không phân ly, dạng cao phân tử có nguồn gốc thiên nhiên hay tổng hợp

Bản chất hiện tượng keo tụ là quá trình phức tạp Khi keo tụ, quá trình xảy ra chủ yếu mang bản chất vật lý, nhưng khi chất phản ứng trong nước thì các chất hòa tan sẽ thay đổi thành phần hóa học, trong đó các ion kết tủa thành chất không tan và lắng xuống

Chất keo tụ thường dùng là muối sunfat nhôm (phèn nhôm), sunfat sắt và clorua sắt (phèn sắt),…

Khi cho muối nhôm vào nước, chúng sẽ tác dụng với ion bicacbonat có trong nước và tạo thành hydroxit ở dạng keo:

Al2(SO4) 3 + 3Ca(HCO3)2 = 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2 Nếu trong nước không đủ độ kiềm, phải tăng kiềm bằng cách thêm vôi, khi đó:

Al2(SO4) 3 + 3Ca(OH)3 = 2Al(OH)3 + 3CaSO4 Khi dùng các muối sắt sẽ tạo thành hydroxit sắt dạng không tan:

FeSO4 + Ca(OH)2 = CaSO4 + Fe(OH) 3 Phương pháp keo tụ có thể làm trong nước và khử màu nước thải vì sau khi tạo bông cặn, các bông cặn lớn lắng xuống thì những bông cặn này có thể kéo theo các chất phân tán không tan gây ra màu Theo các nghiên cứu thì phèn nhôm và phèn sắt

có thể loại bỏ 40% COD và 80% Crom tổng cộng từ 0,6mg/l xuống còn 0,1mg/l, với liều lượng phèn sắt 500mg/l hiệu quả khử độ đục là 98,3%

Hàm lượng chất keo tụ đưa vào nước thải cần xác định bằng thực nghiệm Liều lượng chất keo tụ chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố sau:

– Dạng và nồng độ chất bẩn

– Loại chất keo tụ (các ion có hóa trị cao sẽ làm giảm thế zeta nhiều hơn.)

– Biện pháp hòa trộn chất keo tụ với nước thải

Hiệu suất quá trình keo tụ phụ thuộc vào quá trình pH, Ví dụ: để keo tụ bằng

phèn nhôm pH tối ưu = 4,5 – 0,8, hoặc nếu dùng sắt sunfat phải duy trì pH = 9 – 11

Để tạo các bông cặn lớn, dễ lắng người ta cho thêm các chất trợ keo tụ Đó là các chất cao phân tử, tan trong nước và dễ phân ly thành ion Chất keo tụ thông dụng nhất là polyacryamit (CH2CHCONH2)n

Đa số chất bẩn hữu cơ, vô cơ dạng keo trong nước thường tích điện âm Vì vậy, nếu dùng chất keo tụ dạng cation sẽ không cần thêm chất keo tụ

Việc chọn loại hóa chất, liều lượng tối ưu và thứ tự cho vào nước, xác định lượng cặn tạo thành phải được tiến hành bằng thực nghiệm Lượng chất keo tụ thường dùng là 1 – 5mg/l

Do vậy trong nước thải có nhiều chất bẩn nên phải dùng lượng lớn hóa chất Liều lượng chất keo tụ quá ít hoặc quá nhiều làm cản trở quá trình ổn định của các hạt keo trong nước thải Khi dùng các chất polyelectrolic, sẽ cần ít hóa chất và tạo ra ít cặn lắng nhưng hiệu quả keo tụ tốt hơn

Để phản ứng keo tụ diễn ra hoàn toàn phải khuấy trộn đều quá chất nước thải Thời gian nước lưu lại trong bể trộn từ 1 – 5 phút Thời gian kết tủa tạo bông từ

20 – 60 phút Sau đó nước thải được tách bông cặn trong bể lắng đợt 1

i Phương pháp tuyển nổi [8]

Phương pháp tuyển nổi dùng để tách các tạp chất (dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan hoặc lắng kém ra khỏi nước Trong nhiều trường hợp, tuyển nổi còn được sử dụng để tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt

Bản chất của quá trình tuyển nổi ngược lại với quá trình lắng Các chất lơ lửng như dầu, mỡ sẽ nổi lên trên bề mặt của nước thải dưới tác dụng của bọt khí tạo thành lớp bọt có nồng độ tạp chất cao hơn trong nước ban đầu Hiệu quả phân riêng bằng tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bong bóng khí Kích thước tối ưu của bong bóng khí là 1 – 30.10 – 3

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục bọt khí nhỏ (thường là không khí) vào trong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu

Ưu điểm của phương pháp này so với lắng là có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể được

thu bằng bộ phân vớt bọt

Tùy theo phương thức cấp không khí vào nước, quá trình tuyển nổi bao gồm các dạng sau:

– Tuyển nổi bằng khí phân tán;

– Tuyển nổi chân không;

– Tuyển nổi bằng khí hòa tan

1.2 Các công nghệ và thiết bị xử lý nước thải sản xuất giấy hiện nay:

Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải sản xuất giấy của công ty Roemond Hà Lan

 Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

 Nước thải từ công đoạn sản xuất sẽ đưa vào bể chứa, từ đây máy bơm sẽ bơm nước thải vào bể UASB, tại đây nước thải sẽ đi từ dưới lên qua lớp bùn kị khí và chảy qua bể bùn hoạt tính Tại bể bùn hoạt tính, nước thải sẽ được hòa trộn đều với vi sinh vật hiếu khí nhờ sự sục khí liên tục của hệ thống máy thổi khí, sau đó nước thải sẽ chảy sang bể lắng để lắng tất cả phần bùn vi sinh, cuối cùng nước thải tự chảy tràn ra ngoài theo đường ống

Bể chứa hay bể

Bể hiếu khí – Bùn hoạt tính Bể lắng

Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải công nghiệp giấy Eerbecb

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

 Nước thải từ công đoạn sản xuất sẽ được đưa vào hố thu, sau đó nước thải sẽ được bơm vào sàng quay để thu hồi lại một phần sơ xợi, nước thải sau khi qua sàng quay sẽ được bơm vào bể lắng sơ cấp để lắng đi những tạp chất dễ lắng Nước thải sau khi lắng sơ cấp sẽ qua bể UASB, tại đây nước thải sẽ đi từ

dưới lên qua lớp bùn kị khí, sau đó sẽ chảy tràn qua bể bùn hoạt tính Tại đây

nước thải sẽ được hòa trộn đều với vi sinh vật hiếu khí nhờ sự sục khí liên tục

của hệ thống máy thổi khí, sau đó nước thải sẽ chảy sang bể lắng thứ cấp để lắng tất cả phần bùn vi sinh còn lại, cuối cùng nước thải sẽ được bơm ra sông Phần bùn sinh ra từ các bể lắng, UASB, Aerotank sẽ được bơm về bể chứa bùn

và đem đi chôn lắp

Hình 1.11 Dây chuyền xử lý nước thải tại công ty giấy Hòa Phương

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

 Nước thải từ công đoạn sản xuất sẽ được vào hệ thống xử lý nước thải, trước tiên nước thải đi qua song chắn rác để giữ lại rác có kích thước lớn, sau

đó nước thải sẽ được đưa qua bể trộn và bể phản ứng để thêm hóa chất keo tụ

hỗ trợ cho quá trình lắng tại bể lắng 1 Nước thải tiếp tục đi qua bể Aerotank, tại đây nước thải được xáo trộn liên tục cùng với bùn hoạt tính nhờ hệ thống máy thối khí, sau đó nước thải chảy tràn qua bể lắng 2 để lắng đi phần bùn vi

Song chắn rác Bể trộn Bể phản ứng

Bể lắng 1

Bể Aerotank

Bể thu hồi bột giấy

Bể lắng 2

Thiết bị xử lý bùn

sinh còn lại Tại bể lắng 1 do nước thải chủ yếu là bột giấy nên phần lắng sẽ được bơm về bể thu hồi bột giấy Ở bể lắng 2, một phần bùn lắng sẽ được tuần hoàn về bể aerotank, phần còn lại sẽ được đưa sang các thiết bị xử lý bùn

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU CÔNG TY CỔ PHẦN GIẤY AN BÌNH VÀI NÉT VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP VÀ NƯỚC

Mặt hàng bột giấy do sử dụng hóa chất đã ảnh hưởng đến môi trường và gây khó khăn trong khâu xử lý nước thải, đồng thời nguồn nguyên liệu tre, nứa ngày càng cạn kiệt và chủ trương của chính phủ hạn chế nạn phá rừng, nên mỗi năm công ty thu hẹp dần sản lượng, cho đến năm 2000, chấm dứt hoạt động sản xuất của phân xưởng này Hiện nay hoạt động sản xuất kinh doanh chính của công ty tập trung 2 mặt hàng chủ yếu là: sản xuất giấy bao bì các loại từ nguyên liệu giấy thu hồi và bao bì carton

Kế hoạch mục tiêu của công ty là đến năm 2010 sẽ xây dựng một nhà máy mới, đưa công suất lên 100,000 tấn/năm giấy bao bì các loại

Như vậy, từ một doanh nghiệp nhỏ, trải qua 25 năm hoạt động, với số vốn nhỏ đóng góp của các cổ đông là 39 tỷ đồng Đến năm 2011, công ty đã trở thành công ty giấy lớn thứ 3 Việt Nam với công suất 70,000 tấn/năm và doanh thu đạt 612 tỷ/năm (30 triệu đô) Năm 2014 triển khai dự án nhà máy giấy mới tại KCN Bàu Bàng với

công suất 500,000 tấn/năm (đề tài tính toán) nhằm đáp ứng yêu cầu chất lượng sản phẩm ngày càng cao của thị trường và thay thế hàng nhập khẩu mà các doanh nghiệp bao bì đang mua của nước ngoài Năm 2017, Việt Nam report đã đánh giá xếp hạng Công ty CP Giấy An Bình là một trong Top 500 doanh nghiệp tư nhân Việt Nam thịnh vượng năm 2017

Công ty tọa lạc trên Lô A16CN, Đường D6, Khu công nghiệp Bàu Bàng, Xã Lai Hưng, Huyện Bàu Bàng- Tỉnh Bình Dương

Tổng diện tích mặt bằng của công ty: 176,000 m2, trong đó:

Hình 2.3 Sơ đồ tổ chức công ty cổ phần giấy An Bình

Hình 2.4 Mặt bằng nhà máy giấy An Bình

 Nguồn nguyên liệu: Sử dụng nguồn nguyên liệu thu hồi

Sản phẩm sử dụng nguồn nguyên liệu thu hồi của công ty phù hợp với xu thế của thế

giới hiện nay mà nhiều nước đang áp dụng và khuyến khích, nhằm giảm thiểu nạn phá

rừng và xử lý hóa chất từ nguyên liệu gỗ Cứ sản xuất 1 tấn giấy phải tiêu tốn từ 4-5

m3 gỗ rừng tự nhiên hay rừng trồng (chu kỳ rừng khai thác nhanh nhất cũng phải mất

thời gian tối thiểu là 5 năm) và khoảng 300 kg hóa chất các loại, và chưa kể đến điện

năng, nhiên liệu, nguồn lực, và các chi phí khác cho 1 đơn vị sản phẩm

Quy trình sản xuất từ nguyên liệu thu hồi tiết kiệm hơn nhiều so với sử dụng nguyên liệu gỗ hay tre, nứa, giúp tiết kiệm cho công ty về vốn đầu tư, chi phí sản xuất Với sản lượng 30,000 tấn/năm, công ty đã giúp tiết kiệm được 120,000 cho đến 150,000 m3 gỗ, tương đương với việc khai thác trắng 2,400 đến 3,000 ha rừng trồng

 Sản phẩm: Mặt hàng chính của công ty là:

+ Giấy chạy sóng (Medium)

+ Giấy Duplex

+ Giấy bao bì – Thùng carton

Các loại giấy này được sản xuất từ giấy nguyên liệu thu hồi, chủ yếu từ xơ sợi nguyên thủy, sợi dài, được xử lý cẩn thận trên quy trình, cùng với tỷ lệ bột nguyên thủy cao và các chất phụ gia phù hợp nên các giấy này có độ bền cơ lý tốt

Quy trình sản xuất giấy dùng làm bao bì và phát thải

Hình 2.6 Quy trình sản xuất giấy dùng làm bao bì

 Thuyết minh quy trình sản xuất:

Các thùng carton được công ty thu gom về và phân loại, sau đó giấy đã được phân loại sẽ đưa vào máy nghiền Máy nghiền sẽ nghiền nhỏ giấy thành giấy vụn Sau đó

Quấn cuộn Xeo

Thùng Carton làm

từ bìa lượn

Thành phẩm

Sợi, các chất bẩn hòa tan, tiếng ồn

Giấy vụn

Ghim sắt, băng dán, nilon, bụi

Tiếng ồn

hỗn hợp giấy vụn sẽ qua hồ chứa để tiếp tục vào hầm quậy Dòng giấy vụn được đưa vào hầm quậy và được cánh khuấy của hầm quậy đánh rã trong môi trường nước tạo thành huyền phù bột giấy, đồng thời tách các tạp chất (lớp tráng PE, bọc xốp, cát,…)

ra khỏi giấy vụn Huyền phù bột tiếp tục qua sàng rung để loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn, huyền phù bột được chứa trong hồ trước khi đến máy xeo Tại máy xeo, huyền phù bột được pha loãng và tạo hình thành băng giấy ướt liên tục trên các ô lưới, băng giấy tiếp tục đi qua hệ thống ép vắt nước và qua hệ thống các lô xấy gia nhiệt bằng hơi nước để tạo thành băng giấy khô Và sau đó được cuốn lại thành cuộn lớn gọi

là cuộn mẹ Sau đó cuộn mẹ được đưa qua máy cắt cuộn tạo thành nhiều cuộn nhỏ gọi

là cuộn con (thành phẩm)

Công nghiệp giấy Việt Nam (CNGVN) có một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân mặc dù quy mô của nó còn nhỏ bé so với khu vực và thế giới Theo thống kê năm 1995, sản xuất CNGVN đạt 572 tỷ VNĐ, chiếm 2,34% tổng giá trị công nghiệp

cả nước và đứng hàng thứ 10 trong ngành công nghiệp CNGVN bao gồm 1048 cơ sở sản xuất trong đó có 42 cơ sở quốc doanh (của trung ương và địa phương), 39 cơ sở thuộc kinh tế tập thể, 38 xí nghiệp tư nhân và phần còn lại (hơn 1269 cơ sở) là các hộ lao động thủ công cá thể Tổng công suất sản xuất bột giấy và giấy của CNGVN tương ứng là 200.000 tấn/năm và 400.000 tấn/năm Toàn ngành chỉ có 3 cơ sở quy mô lớn với công suất trên 20,000 tấn giấy/năm: Công ty giấy Bãi Bằng (55.000 tấn/năm), Công ty giấy Tân Mai (48.000 tấn/năm) và Công ty giấy Đồng Nai (20.000 tấn/năm),

33 đơn vị quy mô trung bình (>1.000 tấn/năm) và còn lại là các cơ sở sản xuất quy mô

nhỏ (<1.000 tấn/năm)

Theo kế hoạch, đến năm 2010 CNGVN sẽ có sản lượng 1.050.000 tấn giấy các loại, đáp ứng 85-90% nhu cầu sử dụng giấy của xã hội Chính vì thế phải có định hướng phát triển, đưa ra các giải pháp trong vấn đề đầu tư, nguyên liệu, vấn đề môi trường và các chính sách

- Giải pháp đầu tư:

Căn cứ quyết định số 160/1998/QĐ-TTg ngày 04/09/1998, việc thực hiện đầu tư theo 3 giai đoạn của dự án nhằm khai thác và phát triển các nguồn lực sản xuất, đảm bảo 85-90% nhu cầu tiêu dùng trong nước, từng bước tham gia hội nhập khu vực Đổi mới thiết bị, hiện đại hóa công nghiệp, đầu tư chiều sâu và mở rộng hài hòa với đầu tư xây dựng mới

Hiệu quả đầu tư phụ thuộc nhiều yếu tố, việc đầu tư chiều sâu, mở rộng tại chỗ hoặc đầu tư mới đều có tính ưu việt của từng dự án Cả 2 hướng đầu tư này đều được

áp dụng trong quá trình đầu tư của ngành giấy

- Giải pháp nguyên liệu:

Nguyên liệu là sự sống của ngành giấy Đối với các nhà máy đã có sẵn cùng với vùng nguyên liệu hình thành từ trước đến nay thì nên quy hoạch lại đất nâng cấp nhằm đảm bảo đủ nguyên liệu cho nhà máy hoạt động (khu trung tâm Bắc Bộ, khu trung tâm Đông Nam Bộ)

Để đảm bảo cân đối sinh thái, giảm bớt rừng bị khai thác, cũng như giảm giá thành sản phẩm, phương án nhập giấy phế liệu về tái chế lại bột giấy đưa vào sản xuất đang được nhiều công ty, nhà máy thực hiện

- Giải pháp về vấn đề ô nhiễm môi trường:

Một nguyên tắc đặt ra khi phát triển công nghiệp giấy là phải chống ô nhiễm môi trường Các dự án mới đầu tư đều phải có hệ thống xử lý chất thải Đối với các nhà máy cũ đã có sẵn hệ thống xử lý thì cần phải tu sửa, nâng cấp để đạt hiệu quả hơn Trường hợp đầu tư không hiệu quả thì ngừng sản xuất bộ phận gây ô nhiễm nặng, không cho đầu tư các xí nghiệp nhỏ không đạt tiêu chuẩn môi trường

Công nghiệp giấy thực chất là ngành sản xuất đa ngành và tổng hợp, sử dụng một khối lượng khá lớn nguyên liệu đầu vào (nguyên liệu từ rừng, các hóa chất cơ bản, nhiên liệu, năng lượng, nước …) so với khối lượng sản phẩm tạo ra ( tỷ lệ bình quân khoảng 10 : 1)

Quá trình sản xuất bột giấy và giấy đã sinh ra một lượng rất lớn các chất thải rắn, khí

thải và đặc biệt là nước thải

2.5.1 Chất thải rắn

Chất thải rắn có ở tất cả các công đoạn của quá trình sản xuất giấy và bột giấy

Bảng 2.1 Chất thải rắn sinh ra từ chế biến giấy loại

Dạng giấy loại Yêu cầu tạo bột Phần trăm chất

thải rắn Hỗn hợp giấy thải sinh hoạt Loại giấy bao bì 10 – 15%

Hỗn hợp giấy thải sinh hoạt Loại giấy in 15 – 25%

Giấy loại từ hoạt động

thương mại

Loại giấy in 5 – 7%

Giấy loại không đi từ

nguyên liệu gỗ được lựa

Các loại giấy in không

đi từ nguyên liệu gỗ

3 – 5%

2.5.2 Khí thải

Khí thải chủ yếu phát sinh từ quá trình đốt nhiên liệu, thành phần khí thải bao gồm: SO2, NO2, bụi, SO3… Đặc trưng là khí xả và khói bụi từ quá trình xả khí khi nấu bột, đốt dịch đen trong lò thu hồi

Bảng 2.2 Nguồn gốc của một số chất thải dạng khí và bụi

Hạt bụi mịn Bụi natri từ lò thu hồi dịch đen (bột

sulfat)

NO2, NO Từ tất cả các loại quá trình thiêu đốt

Các chất khí có chứa lưu huỳnh ( H2S,

CH3SH, CH3SCH3, CH3SSCH3)

Từ quá trình nấu bột sulfat và từ lò thu hồi

Các chất hữu cơ bay hơi (VOC)

Phần không ngưng từ khí xả của tháp nấu bột và từ quá trình bay hơi dịch đen

2.5.3 Nước thải

Trong các nguồn chất thải của ngành công nghiệp giấy thì vấn đề nước thải là vấn đề cần quan tâm hàng đầu, chi phí xử lý khá cao Hiện nay, các nhà máy sản xuất giấy bắt buộc phải có hệ thống xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường

Công nghệ sản xuất bột giấy và giấy là một trong những công nghệ sử dụng nhiều nước Tùy theo từng công nghệ và sản phẩm, lượng nước cần thiết để sản xuất 1 tấn giấy dao động từ 200 đến 500 m3.Nước được dùng cho các công đoạn rửa nguyên liệu, nấu, tẩy, xeo giấy và sản xuất hơi nước

Các dòng thải chính của các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy bao gồm:

 Dòng thải rửa nguyên liệu bao gồm chất hữu cơ hòa tan, đất đá, thuốc bảo vệ thực vật, vỏ cây, …

 Dòng thải của quá trình nấu và rửa sau nấu chứa phần lớn các chất hữu cơ hòa tan, các hóa chất nấu và một phần xơ sợi Dòng thải có màu tối nên được gọi là dịch đen Dịch đen có nồng độ chất khô khoảng 25-35%, tỷ lệ giữa chất hữu cơ và vô cơ là

70:30 Thành phần hữu cơ trong dịch đen chủ yếu là lignin hòa tan vào dịch kiềm 35% khối lượng chất khô), ngoài ra là những sản phẩm phân hủy hydratcacbon, axit hữu cơ Thành phần vô cơ bao gồm những hóa chất nấu, một phần nhỏ là NaOH, Na2S

(30-tự do, Na2SO4, Na2CO3

 Dòng thải từ công đoạn tẩy bằng phương pháp hóa học và bán hóa chứa các hợp chất hữu cơ, lignin hòa tan và hợp chất tạo thành của những chất đó với chất tẩy ở dạng độc hại, có khả năng tích tụ sinh học trong cơ thể sống như các hợp chất clo hữu

cơ Dòng thải có độ màu, BOD5, COD cao

Bảng 2.3 Tải lượng ô nhiễm trong dòng nước thải của công đoạn tẩy (Nguồn: Technical Report N 0 34: Environmental Management in the Pulp and

Paper Industry.UNEP/IE, 1996)

 Dòng thải từ quá trình nghiền bột và xeo giấy chủ yếu chứa xơ sợi mịn, bột giấy ở dạng lơ lửng và các chất phụ gia như nhựa thông, phẩm màu, cao lanh Nước thải từ công nghệ xeo giấy được tách ra từ các bộ phận của máy xeo giấy như khử nước, ép giấy Phần lớn dòng thải này được tuần hoàn sử dụng trực tiếp cho giai đoạn tạo hình giấy hay cho công đoạn chuẩn bị nguyên liệu vào máy xeo hoặc có thể gián tiếp sau khi nước thải được qua bể lắng để thu hồi giấy và xơ sợi

Nước tuần hoàn nhiều lần thì hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước càng tăng

Phương pháp

sản xuất bột

giấy Nguyên liệu đầu

BOD (kg/tấn bột giấy)

COD (kg/tấn bột giấy)