Đồ án nghiên cứu điều chế chất keo từ PAC (POLYALUMINIUM CHLORIDE) ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp giấy

LỜI MỞ ĐẦUTính cấp thiết của đề tài: Cùng với sự phát triển của các ngành côngnghiệp ở Việt Nam nói chung và Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu nói riêng thì cácngành công nghiệp cũng nhanh chóng gâ

UNIVERSITY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM VIỆN KỸ THUẬT - KINH TẾ BIỂN ĐỘC LẬP - Tự DO - HẠNH PHÚC

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI

ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

(Đính kèm Quy định về việc tổ chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 của Hiệu trưởng Trường Đại học BR-

Trình độ đào tạo Đại Học

Hệ đào tạo Đại Học Chính Quy

Ngành : Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học

Chuyên ngành : Hóa Dầu

1 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ CHẤT KEO TỤ PAC

(POLYALUMINIUM CHLORIDE) ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP GIẤY.

2 Giảng viên hướng dẫn: Th.S NGUYỄN QUANG THÁI

3 Ngày giao đề tài : 06/02/2017

4 Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 30/06/2017

Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày 30 tháng 6 năm 2017

Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày 30 tháng 6 năm 2017

GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Tôi xin cam đoan đồ án này do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầyNguyễn Quang Thái Các số liệu trong bài thực nghiệm do chính tôi thực hiện làhoàn toàn chính xác và có sự xác nhận của các Cơ Quan Phân Tích được đínhkèm ở cuối bài Các số liệu lý thuyết đã được tôi liệt kê đính kèm trong phần Tàiliệu tham khảo và ghi rõ dưới bài đồ án và không sử dụng bất cứ tài liệu nàokhác mà không được ghi.

Tôi xin cam đoan những thông tin trên là đúng sự thật và tôi xin chịu hoàntoàn trách nhiệm về lời cam đoan này

Sinh Viên Thực Hiện

Hoàng Anh Vũ

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp là học phần cuối cùng của sinh viên trước khi rời xagiảng đường trường đại học Để hoàn thành môn đồ án này sinh viên cần phảitrang bị những kiến thức về quá trình hóa lý, quá trình thiết bị, mà mình đã đượchọc trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu Chính vì vậy những kiến thức

mà em đã tiếp thu trong quá trình học tập là nền tảng vững chắc giúp em hoànthành tốt môn đồ án này Em xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô đang làmviệc tại Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm đã giảng dạy và truyền đạtkiến thức cho em trong quá trình học tập tại Trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu

Đặc biệt em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Quang Thái,thầy đã giúp em đến với hướng nghiên cứu này đồng thời cũng là người tận tìnhchỉ bảo, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em

có thể hoàn thành tốt môn đồ án Và em xin gởi lời cảm ơn các anh chị trong BộPhân Xử Lý Nước Thải Công Ty Giấy đã cung cấp môi trường làm việc cho em.Cuối cùng, em xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã quan tâm giúp đở động viêntrong suốt quá trình nghiên cứu đồ án của em

Tuy nhiên, do thời gian có hạn, và cũng như kinh nghiệm còn nhiều thiếusót nên tròn quá trình nghiên cứu đồ án em không tránh khỏi những thiếu sót Vìvậy, em rất mong sự chỉ bảo tận tình, đóng góp ý kiến từ quý thầy cô để em cóthể bổ sung cũng như sửa đổi các sai sót mà mình đã phạm phải, nâng cao kiếnthức thực tế cho bản thân chuẩn bị hành trang sau khi ra trường

Em xin chân thành cảm ơn

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG i

DANH MỤC HÌNH ii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv

LỜI MỞ ĐẦU 1

c HƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 5

1.1 Tổng quan về ngành công nghiệp hóa chất 5

1.1.1 Quá trình phát triển ngành công nghiệp hóa chất 5

1.1.1.1 Vai trò của ngành công nghiệp hóa chất 5

1.1.1.2 Đặc điểm kinh tế kỹ thuật 6

1.1.1.3 Tình hình sản xuất và phân bố 7

1.1.2 Lịch sử và quá trình phát triển của ngành công nghiệp giấy 8

1.1.2.1 Nguyên liệu sản xuất giấy 10

1.1.2.2 Các sản phẩm từ ngành công nghiệp giấy 13

1.2 Nước thải công nghiệp 15

1.2.1 Khái niệm nước, nước thải và nước thải công nghiệp 15

1.2.1.1 Khái niệm nước 15

1.2.1.2 Khái niệm nước thải 16

1.2.1.3 Khái niệm nước thải công nghiệp 18

1.2.2 Khái niệm nước thải giấy 19

1.2.2.1 Thành phần và tính chất của nước thải giấy 19

1.2.2.2 Ảnh hưởng của nước thải giấy đến môi trường 21

1.2.2.3 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp giấy 22

1.2.3 Các chỉ tiêu về nước thải công nghiệp 24

1.2.3.1 Chỉ tiêu vật lý 24

a Độ pH 24

b Nhiệt độ 24

c Độ màu 25

d Độ đục 25

e Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) 25

f Tổng hàm lượng các chất hòa tan (DS) 25

I.2.3.2 Chỉ tiêu hóa học 26

a Độ kiềm hóa 26

b Hàm lượng oxigen hòa tan (DO) 27

c Nhu cầu oxigen hóa học (COD) 27

d Nhu cầu oxigen sinh hóa (BOD) 28

1.3 Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp 28

1.3.1 Phương pháp xử lý sinh học 28

1.3.1.1 Phương pháp xử lý sinh học nhân tạo 29

1.3.1.2 Phương pháp xử lý sinh học tự nhiên 29

1.3.2 Phương pháp xử lý cơ học 30

1.3.3 Phương pháp xử lý hóa lý 30

1.3.3.1 Tuyển nổi 30

1.3.3.2 Hấp phụ 31

1.3.3.3 Trao đổi Ion 31

1.3.3.4 Màng bán thấm 31

1.3.3.5 Trích ly 31

1.3.3.6 Chưng bay hơi 31

1.3.3.7 Phương pháp trung hòa 32

1.3.3.8 Phương pháp oxy hóa khử 32

1.3.3.9 Kết tủa hóa học 32

1.3.3.10 Keo tụ 33

1.4 Chất keo tụ và hiện tượng keo tụ 33

1.4.1 Hệ keo cấu tạo và tính chất 33

1.4.2 Khái niệm về keo tụ 34

1.4.3 Sự cần thiết của các chất keo tụ 35

1.4.4 Các phương pháp keo tụ 36

1.4.4.1 Tăng lực Ion 36

1.4.4.2 Thay đổi pH 36

1.4.4.3 Đưa vào hệ một muối kim loại hóa trị III 37

1.4.4.4 Đưa vào một polymer tự nhiên hoặc polymer tổng hợp 37

1.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo bông 37

1.4.5.1 Trị số pH của nước 37

1.4.5.2 Lượng dùng chất keo tụ 38

1.4.5.3 Nhiệt độ nước 38

1.4.5.4 Tốc độ hỗn hợp của nước và chất keo tụ 38

1.4.5.5 Tạp chất trong nước 39

1.4.5.6 Môi chất tiếp xúc 39

1.4.6 Một số sản phẩm keo tụ 39

1.4.7 Các phương pháp điều chế chất keo tụ 42

1.4.7.T Điều chế phèn nhôm truyền thống 42

1.4.7.2 Điều chế Polyaluminium Chloride (PAC) 43

a Quy trình tổng hợp PAC từ nhôm phế thải 43

b Thuyết minh quy trình 44

1.4.7.3 Điều chế Polyaluminium Sulfat (PAS) 45

1.4.7.4 Điều chế các Polyferric 45

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 47

2.1 Tiến hành điều chế PAC 47

2.1.1 Các hóa chất và trang thiết bị cần thiết 47

2.1 1.1 Các hóa chất cần dùng 47

2.1.1.2 Các trang thiết bị cần dùng 47

2.1.2 Tiến hành điều chế dung dịch AlCl3 49

2.1.2.1 Lắp ráp hệ thống dụng cụ 49

2.1.2.2 Phương pháp thực hiện 49

2.1.3 Tiến hành điều chế PAC 51

2.1.3.L Điều kiện của quá trình điều chế PAC 51

2.1.3.2 Quá trình công nghệ điều chế PAC từ nhôm phế liệu 52

2.1.3.3 Xác đinh tỷ trọng của dung dịch PAC 53

2.1.3.4 Xác định độ ẩm của sản phẩm PAC 54

2.2 Ứng dụng chất keo tụ PAC vào xử lý nước thải 54

2.2.1 Thu thập mẫu 54

2.2.1.1 Địa điềm lấy mẫu nước thải 54

2.2.1.2 Thời gian lấy mẫu nước thải 54

2.2.1.3 Vị trí lấy mẫu nước thải 54

2.2.1.4 Dụng cụ và cách lấy mẫu 55

a Dụng cụ 55

b Cách lấy mẫu 55

2.2.2 Xác định các thông số đặc trưng của chất lượng nước thải 55

2.2.2.1 Các thông số ban đầu của nước thải giấy 55

2.2.2.2 Tiến hành thực nghiệm xử lý nước thải giấy bằng chất keo tụ PAC 55

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58

3.1 Kết quả điều chế chất keo tụ PAC 58

3.1.1 Kết quả đo hàm lượng Al2O3 của chất keo tụ PAC dạng rắn 58

3.1.2 Kết quả đo tỷ trọng dung dịch PAC 59

3.1.3 Kết quả xác định cấu trúc vật liệu PAC 60

3.1.4 Kết quả xác định độ ẩm 62

3.1.5 Kết quả xác định cấu trúc siêu hiển v i 63

3.1.6 Kết quả điều chế dung dịch AlCl3 64

3.2 Kết quả khảo sát chất keo tụ PAC trên nước thải công nghiệp giấy 65

3.2.1 Kết quả xử lý độ màu nước thải giấy từ PAC rắn 65

3.2.2 Kết quả xử lý độ đục nước thải giấy từ PAC rắn 66

3.2.3 Kết quả xử lý nồng độ COD của nước thải giấy từ PAC rắn 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

Kết luận 70

Kiến nghị 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

PHỤ LỤC 74

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho

phép 22

Bảng 1.2 Các loại hạt có mặt trong môi trường nước 34

Bảng 1.3 Các sản phẩm keo tụ mới 40

Bảng 2.1 Bảng hóa chất cần dùng 45

Bảng 2.2 Bảng dụng cụ và thiết bị cần dùng 45

Bảng 2.3 Bảng thông số ban đầu của nước thải Giấy 53

Bảng 2.4 Bàng thử nghiệm chất keo tụ PAC 54

Bàng 3.1 Thành phần phần trăm các cất trong mẫu rắn PAC 56

Bảng 3.2 Bảng xác định tỷ trọng của dung dịch PAC 58

Bảng 3.3 Bảng xác định độ ẩm của mẫu rắn PAC 61

Bàng 3.4 Bảng kết quả xác định nồng độ dung dịch AlCl3 62

Bảng 3.5 Kết quả xử lý độ màu của PAC rắn 63

Bảng 3.6 Kết quả xử lý độ đục của PAC rắn 65

Bảng 3.7 Kết quả xử lý nồng độ COD của PAC rắn

66

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hình ảnh Công Ty Giấy Việt Trì 9

Hình 1.2 Hình ảnh về một sốt loại cây lấy gỗ. 11

Hình 1.3 Hình ảnh nguyên liệu từ giấy loại 12

Hình 1.4 Hình ảnh về các sản phẩm từ giấy 14

Hình 1.5 Hình ảnh về nước thải sinh hoạt 15

Hình 1.6 Hình ảnh về nước thải công nghiệp 16 Hình 1.7 Hình ảnh về nước thấm qua 16

Hình 1.8 Hình ảnh về nước thải dô thị 17 Hình 1.9 Hình ảnh về nước thải Giấy 19

Hình 2.1 Lắp ráp hệ thống điều chế AlCl3 47

Hình 2.2 Mâu nhôm đã được nung ở 900oC 48

Hình 2.3 Dung dịch AlCl3 sau khi điều chế 49

Hình 2.4 Phản ứng xảy ra giữa NaOH và AlCl3 51

Hình 2.5 Dung dịch nước thải trước và sau khi xử lý 54

Hình 2.6 Nước thải Giấy trước và sau khi xử lý 55

Hình 3.1 Sản phẩm PAC ( Polyaluminium chloride)dạng rắn 57

Hình 3.2 Cấu trúc XRD của các mâu PAC trích từ “ Nghiên Cứu Điều Chế PAC” của Chuyên Viên Lưu Thị Kiều Hương 58

Hình 3.3 Cấu trúc XRD của phổ chuẩn quốc tế PAC qua các tỉ lệ 59

Hình 3.4 Cấu trúc XRD của các mâu PAC trích từ “ Nghiên Cứu Điều Chế PAC” của Th.SHoàng Thị Đinh Trâm 59

Hình 3.5 Cấu trúc XRD của mâu rắn PAC được điều chế 60 Hình 3.6 Ánh chụp SEM của vật liệu PAC trích từ Luận Văn Thạc Sĩ “ Nghiên Cứu Quá Trình Tổng Hợp Polyaluminium Silicate Chloride” của Chuyên Viên

Hoàng Thị Đinh Trâm 61

Hình 3.7 Ảnh chụp SEM của vật liệu PAC điều chế từ nhôm phế liệu 62

Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn lượng PAC ứng dụng xử lý nồng độ COD

67

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

TS Total s olids - Tổng hàm lượng các chất rắn

SS Suspended s lids - Tổng hàm lượng các chất lơ lửngQCVN/TCVN Quy chuẩn/Tiêu chuẩn Việt Nam

DS Dissolved s olids - Tổng hàm lượng các chất hòa tan

DO Dissolved Oxygen - Hàm lượng oxigen hòa tan

COD Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxigen hóa họcBTNMT Bộ tài nguyên môi trường

BOD B iochemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxigen sinh hóa

FC s ắt III Clorua.

AS Nhôm III Sunfur.

PFC Polyferic Cloride.

PAC Polyaluminium Chloride.

PAS Poly aluminium sulfat.

PASS Poly aluminium silicat sulfat.

PFS Poly ferric sulfat.

PAFS Poly alumino ferric sulfat.

PHAS Pre-Hydrolized Aluminium Sulfat.

PASSC Poly Aluminium Cloride Silica Sulfat.

AOX Lượng halogen hữu cơ có khả năng hấp thụ được

NTU Nephelometric Turbidity Unit

DAF Dissolved Air Flotation

SEM Scanning Electron Microscope

XRD X-ray diffraction: Nhiễu xạ tia X

XRF X-Ray Fluorescence: Phát xạ huỳnh quang tia X

LỜI MỞ ĐẦUTính cấp thiết của đề tài: Cùng với sự phát triển của các ngành côngnghiệp ở Việt Nam nói chung và Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu nói riêng thì cácngành công nghiệp cũng nhanh chóng gây ảnh hưởng đến hoạt động sinh tháicủa môi trường, các nguồn khí thải, các chất thải rắn, trong đó nước thải là mộttrong những vấn đề cấp bách được đưa lên hàng đầu, và nó đang xảy ra trên mộtchiều hướng xấu đi, gây ảnh hưởng đến vấn đề sức khỏe con người.

Hiện nay trên cả nước có rất nhiều khu công nghiệp và khu chế xuất hoạtđộng đã và đang giải quyết được vấn đề việc làm và góp phần vào sự tăngtrưởng nền kinh tế của tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, bên cạnh đó, môi trường cũngđang bị đe dọa và ô nhiễm trầm trọng bởi chất thải từ các Khu Công Nghiệp vàcác Khu Chế Xuất thải trực tiếp ra môi trường không qua xử lý

Đối với môi trường: Các hợp chất trong nước thải nếu không được xử lý

mà xả trực tiếp ra môi trường sẽ làm ảnh hưởng đến môi trường sống của cácloài thực vật, vi sinh vật, động vật dưới nước Nếu những loài sinh vật, động -thực vật không được cung cấp đầy đủ các dưỡng chất cần thiết thì quá trình sốngcủa chúng không được duy trì và ảnh hưởng lớn đến môi trường sống của conngười

Đối với sức khỏe: Những hợp chất trong nước thải nếu không được xử lý

sẽ là mầm mống của các dịch bệnh nguy hiểm như: nhiễm khuẩn, viêm da, biếnđổi gen, ung thư xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường chính là bảo vệsức khỏe của mọi người và của chính chúng ta

Đối với khía cạnh kinh tế: Nước thải không có nghĩa là không thể xử dụngđược nữa, nếu doanh nghiệp có hệ thống xử lý đạt tiêu chuẩn thì có thể tái sửdụng chúng như một nguồn nước sạch khác Điều này sẽ giúp tiết kiệm và bảo

vệ nguồn nước sạch đang ngày một khan hiếm

Trong chương trình giới hạn đồ án này, tôi đã chọn xử lý nước thải côngnghiệp giấy trên địa bàn Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, một nguồn thải tương đối phổ

biến ở Việt Nam hiện nay và đang có xu hướng tăng lên do nhu cầu của thịtrường Hiện nay, công nghiệp sản xuất giấy chiếm vị trí quan trọng trong nềnkinh tế nước ta, cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp, dịch vụ khác nhucầu về sản xuất giấy ngày càng tăng Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích đạt đượcngành công nghiệp này cũng phát sinh nhiều vấn đề về môi trường Đặc biệttrong nước thải nhà máy giấy thường chứa nhiều lignin, chất này khó hòa tan vàkhó phân hủy, có khả năng tích tụ sinh học trong cơ thể sống như các hợp chấtClo hữu cơ Nguồn nước thải này nếu không xử lý triệt để và thải trực tiếp rangoài môi trường sẽ gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sống của sinh vật và sứckhỏe của con người Do đó ô nhiễm nước thải tại các nhà máy giấy đang đượccác nhà khoa học và cơ quan quản lý nhà nước về môi trường đặc biệt quan tâm.Nhất là nước thải từ các quá trình sản xuất bột giấy do đó việc xây dựng và pháttriển ngành công nghiệp phải đi đôi với xử lý ô nhiểm và thay đổi công nghệtheo hướng thân thiện với môi trường Góp phần hạn chế và khắc phục tìnhtrạng ô nhiễm môi trường do nước thải công nghiệp nói chung và nước thải giẩynói riêng.

Hiểu được các vấn đề đề này nên tôi xin nghiên cứu một giải pháp giúp xử

lý nguồn nước thải trước khi thải ra môi trường, bằng biện pháp dùng chất cóhoạt tính keo tụ nhằm giảm lượng chất có hại cho môi trường có trong nước thải

và hướng đến việc có thể xử lý một các triệt để nhất để đưa vào xử dụng phục vụcho cuộc sống

Trong đề tài này tôi sẽ trình bày nghiên cứu về phương pháp xử lý nướcthải công nghiệp giấy bằng phương pháp keo tụ tạo bông của hợp chất PAC xuấtphát từ nguồn nhôm phế thải Nguyên tắc của phương pháp keo tụ là dùng hợpchất PAC hòa tan vào nước thải để keo tụ, tạo bông các hợp chất gây ô nhiễmtrong nước thải, đặt biệt là chất màu hữu cơ

Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu điều chế PAC từ nguồn nhôm phế thải

để xử lý nước thải công nghiệp

Đánh giá hiệu suất xử lý của hợp chất PAC, thông qua các nhu cầu tiêu chuẩn của nước thải ra môi trường.

Xây dựng mô hình điều chế thí nghiệm từ văn phòng thí nghiệm và các thông số nghiên cứu điều chế

Ý nghĩa khoa học của đề tài: Về mặt khoa học thực tiễn, việc xử lý ngướcthải bằng chất keo tụ PAC được các nhà nghiên cứu quan tâm rất nhiều Vì côngnghệ này an toàn và triệt để, có hiệu quả xử lý cao Đảm bảo các tiêu chuẩn đầu

ra của nước thải khi thải vào môi trường, góp phần bảo vệ môi trường, cải thiệntài nguyên nước ngày càng trong sạch hơn Hạn chế việc xả nước thải làm suythoái và ô nhiễm nguồn nước Ý nghĩa thực tiễn trong xử lý nước thải là vô cùngquan trọng trong đời sống Vừa mang lại lợi ích cho kinh tế do giá thành sảnxuất rẻ, vừa mang lại lợi ích cho xã hội lẫn môi trường

Nội dung nghiên cứu tập trung các vấn đề sau:

• Nghiên cứu xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ, phương phápFenton, trên cơ sở phương pháp thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng đến quá trìnhtrên trong việc xử lý nước thải nước mặt

• Từ thực nghiệm xác định được các yếu tố thích hợp nhất cho quá trình keo tụ để xử lý nước thải

• Áp dụng và quy hoạch hóa thực nghiệm đẻ xác định các thông số tối ưu của các quá trình sản xuất chất keo tụ để xử lý nước

• Đề xuất quy trình công nghệ hợp lý cho quá trình xử lý nước

Kết quả của quá trình nghiên cứu điều chế hợp chất keo tụ PAC

• Điều chế thành công hợp chất keo tụ trợ lắng PAC từ lon nhôm phế thải

• Xác đinh được điều kiện tối ưu để tiến hành điều chế hợp chất keo tụ

• Khảo sát trực tiếp chất keo tụ trên môi trường nước thải công ghiệp cụ thể

là nước thải công nghiệp giấy

• Đánh giá hiện trạng và các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình keo tụ nhằm xác định được hiệu suất xử lý của sản phẩm được điều chế.

Cấu trúc đồ án tốt nghiệp gồm có 3 chương:

• Chương 1: Tổng Quan Lý Thuyết

• Chương 2: Thực Nghiệm

• Chương 3: Kết Quả Và Thảo Luận

c HƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

.1 Tông quan vê ngành công nghiệp hóa chât

1.1.1 Quá trình phát triển ngành công nghiệp hóa chât [22,23,24]

1.1.1.1 Vai trò của ngành công nghiệp hóa chât

Công nghiệp hoá chất là một ngành công nghiệp nặng tương đối trẻ, pháttriển nhanh từ cuối thế kỉ XIX do nhu cầu cung cấp nguyên liệu cho các ngànhkinh tế và do sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật Hiện nay côngnghiệp hoá chất được coi là ngành mũi nhọn trong hệ thống các ngành côngnghiệp trên thế giới

Công nghiệp hoá chất sử dụng tổng hợp các nguồn nguyên vật liệu tựnhiên, các phế liệu và chất thải của các ngành sản xuất và đời sống để tạo ranhiều sản phẩm mới mà các đặc tính của chúng nhiều khi lại không có trong tựnhiên, góp phần vừa bổ sung cho các nguồn nguyên liệu tự nhiên, vừa có giá trị

sử dụng cao trong đời sống xã hội trên cơ sở sử dụng tài nguyên hợp lý và tiếtkiệm hơn Công nghiệp hoá chất có vai trò quan trọng trong nền kinh tế cũngnhư trong đời sống của nhân dân Nó cung cấp nguyên liệu ban đầu hoặc bánthành phẩm phục vụ cho nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp nhẹ.Đối với nông nghiệp, công nghiệp hoá chất là đòn bẩy để thực hiện quá trìnhhoá học hoá, góp phần tăng trưởng sản xuất với năng suất cao, chất lượng sảnphẩm tốt Công nghiệp hoá chất cung cấp những vật tư chiến lược cho nôngnghiệp như phân hoá học, thuốc trừ sâu, các loại thuốc chống dịch bệnh, kíchthích sự tăng trưởng và phát triển của cây trồng, vật nuôi

Ngành công nghiệp hoá chất Việt Nam bắt đầu được xây dựng trên quy

mô lớn từ năm 1954 Trải qua hơn một thập kỷ phát triển nhanh chóng, côngnhiệp Việt Nam đã trở thành một nhành kinh tế kỹ thuật độc lập Năm 1969,Nhà nước đã quyết định thành lập Tổng cục Hóa chất Việt Nam Những năm

1980 - 1985 công nghiệp hoá chất là một trong những ngành thể hiện rõ tính

chủ đạo của công nghiệp quốc doanh Các doanh nghiệp nhà nước đảm bảo 70%tổng giá trị sản lượng toàn ngành Năm 1985, công nghiệp hoá chất chiếm tỉtrọng cao trong toàn ngành công nghiệp Việt Nam (10,6%) Thời kỳ đổi mới, từ

1986 công nghiệp hoá chất nước ta phát triển ổn định Tốc độ tăng trưởng củangành cao nhất là thời kỳ 1991-1995, đạt mức 20%/năm, cao hơn tốc độ tăngtrưởng của toàn ngành công nghiệp

Đến tháng 12/1995, Nhà nước đã quyết định thành lập Tổng Công ty Hoáchất Việt Nam thuộc B ộ Công Nghiệp theo mô hình tổng công ty mạnh Nămnăm cuối thế kỷ XX, ngành công nghiệp hoá chất cũng có tăng trưởng ở tất cảcác thành phần kinh tế Tổng sản lượng toành ngành hoá chất phân bố như sau:quốc doanh địa phương chiếm 24%, quốc doanh trung ương chiến 44,8%, doanhnghiệp có vốn nước ngoài chiếm 20,9%, các thành phần kinh tế khác chiếm10,3% ( s ố liệu năm 1998)

1.1.1.2 Đặc điểm kinh tế kỹ thuật

Công nghiệp hoá chất sử dụng nhiều loại nguyên liệu, khoáng sản, kể cảphế liệu của các ngành sản xuất khác để chế tạo ra nhiều loại hoá phẩm Chẳnghạn như từ muối ăn có thể sản xuất xút và clo, từ vôi và than đá chế tạo racacbua canxi, từ apatít, phôtphoric sản xuất ra phân lân, tận dụng xỉ lò cao đểsản xuất benzen, phenol, hay từ cành, ngọn cây có thể chế ra rượu Do vậy,ngành công nghiệp hoá chất thường được phân bố ở nhiều nơi

Công nghiệp hoá chất có nhu cầu rất lớn về nhiên liệu, năng lượng vànguồn nước Ví dụ để sản xuất ra 1 tấn sợi nhân tạo, phải cần từ 7 đến 10 tấnnhiên liệu, 8.000 đến 15.000 kwh điện và từ 1.200 đến 2.000 m3 nước Việc sảnxuất cao su nhân tạo, amôniắc cũng tương tự như thế Một số sản phẩm củangành công nghiệp hoá chất là những chất độc hại, chuyên chở xa nguy hiểm vàbất tiện (như H2SO4, xút, Clo) thì cần được phân bố ngay tại vùng tiêu thụ Bêncạnh đó, ngành công nghiệp hoá chất thường được phân bố gần các trung tâm

công nghiệp cơ khí, công nghiệp nhẹ vì một số ngành này tiêu thụ nhiều hoáphẩm Các xí nghiệp công nghiệp hoá chất có mối liên hệ rất khăng khít vớinhau trong việc sử dụng thành phẩm và sản phẩm phụ của nhau Ví dụ như nhàmáy phân lân sử dụng H2SO4 của nhà máy sản xuất H2SO4, nhà máy sơn sửdụng xỉ quặng pyrit của nhà máy phân lân Trong nhiều trường hợp, các nhàmáy hoá chất này sử dụng hoá phẩm của các nhà máy hoá chất khác để sản xuất

ra hàng trăm sản phẩm mới Các xí nghiệp hoá chất nói chung, ít nhiều đều gây

ô nhiễm và độc hại cho môi trường (không khí, nguồn nước.) Vì vậy, khi xâydựng các nhà máy cần chú ý hệ thống xử lí các chất độc hại để bảo đảm vệ sinh,sức khoẻ cho cộng đồng dân cư

1.1.1.3 Tình hình sản xuất và phân bố

Công nghiệp hoá chất là tập hợp của nhiều phân ngành mà quy trình côngnghệ chủ yếu dựa trên các phản ứng hoá học phân tích và tổng hợp Nó bao gồm

3 phân ngành chính với rất nhiều các sản phẩm khác nhau

Nhuộm, các chất tẩy rửa (được sử dụng rộng rãi trong các ngành côngnghiệp, nhất là công nghiệp dệt), phân bón, hoá chất bảo vệ thực vật được phân

bố ở cả các nước phát triển và đang phát triển

Phân ngành hoá tổng hợp hữu cơ bao gồm các sản phẩm chính là sợi hoáhọc, cao su tổng hợp, các chất dẻo, nhựa PVC, các chất thơm, phim ả n h s ợihoá học được sử dụng nhiều trong công nghiệp dệt để thay thế một phần nguyênliệu sợi tự nhiên Cao su tổng hợp chủ yếu để sản xuất săm lốp xe máy, ô tô,máy b a y Về sản xuất cao su tổng hợp, so với sản lượng của thế giới (9,5 triệutấn), Hoa Kỳ chiếm 25%, Nhật 16,7%, Nga 7,8%, Trung Quốc 7,7%, CHLBĐức 7,6%

Việc sản xuất chất dẻo đạt được nhiều tiến bộ với tính năng ngày càng caonhờ cải tiến phương pháp chế biến Hiện nay trên thế giới, nhiều nước đã tạo racác loại chất dẻo có độ xốp cao để làm màn lọc, các chất dẻo không thấm để bao

gói hàng hoá, các chất dẻo có tính năng giữ nước tốt để lót các hệ thống làm ẩmtrong sa mạc, các vật liệu tương hợp sinh học để làm các bộ phận giả của cơ thểcon người Vật liệu composit, một dạng của vật liệu chất dẻo có độ bền cơ họccao, đang được sử dụng ngày càng phổ biến trong các ngành công nghiệp, giaothông vận tải và xây dựng Phân ngành hóa tổng hợp hữu cơ tập trung ở cácnước công nghiệp phát triển và một số nước công nghiệp mới (Braxin, Ân Độ,Trung Quốc ).

Phân ngành hoá dầu bao gồm các sản phẩm hoá lọc dầu từ dầu thô nhưxăng, dầu hoả, dầu bôi trơn, các loại dược phẩm, mỹ phẩm Nói chung phânngành này tập trung chủ yếu ở các nước phát triển có trình độ kỹ thuật côngnghệ cao và có vốn đầu tư lớn như Hoa Kỳ, Nhật, LB Nga, Anh, Pháp, CHLBĐức Ở nước ta, ngành hoá chất được coi là một trong những ngành côngnghiệp mũi nhọn cho giai đoạn đến năm 2010 với tỉ trọng 8,1% tổng giá trị sảnxuất của toàn ngành công nghiệp Cơ cấu của ngành là hoá chất cơ bản, cao su,thuốc chữa bệnh dựa trên các thế mạnh về nguyên liệu, cơ sở vật chất - kỹ thuật,nhu cầu thị trường trong nước và khả năng liên doanh với nước ngoài Năm

2003, nước ta đã sản xuất gần 1,3 triệu tấn phân hoá học, gần 400 nghìn tấn xàphòng giặt, trên 18 nghìn tấn thuốc trừ sâu, gần 44 nghìn tấn H2SO4, trên 80nghìn tấn xút (NaOH)

1.1.2 Lịch sử và quá trình phát triển của ngành công nghiệp giấy

[3,13,14,25]

Ngành giấy là một trong những ngành được hình thành từ rất sớm tại ViệtNam, khoảng năm 284 Từ giai đoạn này đến đầu thế kỷ 20, giấy được làm bằngphương pháp thủ công để phục vụ cho việc ghi chép, làm tranh dân gian, vàng m

ã

Năm 1912, nhà máy sản xuất bột giấy đầu tiên bằng phương pháp côngnghiệp 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 cócông suất nhỏ (dưới 20.000 tấn/năm) như Nhà máy giấy Việt Trì, Nhà máy bộtgiấy Vạn Điểm, Nhà máy giấy Đồng Nai, Nhà máy giấy Tân Mai Năm 1975,tổng công suất thiết kế của ngành giấy Việt Nam là 72.000 tấn/năm nhưng doảnh hưởng của chiến tranh và mất cân đối giữa sản lượng bột giấy và giấy nênsản lượng thực tế chỉ đạt 28.000 tấn/năm.

Hình 1.1 Hình ảnh công ty giấy Việt Trì

Năm 1982, Nhà máy giấy B ãi B ằng 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 tấngiấy/năm, dây chuyền sản xuất khép kín, sử dụng công nghệ cơ-lý và tự độnghóa Nhà máy cũng xây dựng được vùng nguyên liệu, cơ sở hạ tầng, cơ sở phụtrợ 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 bình11%/năm trong giai đoạn 2000 - 2006, tuy nhiên, nguồn cung như vậy vẫn chỉđáp ứng được gần 64% nhu cầu tiêu dùng (năm 2008) phần còn lại vẫn phảinhập khẩu Mặc dù đã có sự tăng trưởng đáng kể tuy nhiên, tới nay đóng gópcủa ngành trong tổng giá trị sản xuất quốc gia vẫn rất nhỏ

Sản lượng bột giấy sản xuất trong nước năm 2010 đạt 345,9 nghìn tấn,năm 2011 đạt 373,4 nghìn tấn Năm 2012, sản lượng bột giấy nước ta thiết lậpmức tăng trưởng khủng, cao hơn 30% so với năm 2011, đạt tới 484,3 nghìn tấn.Tuy nhiên, với khối lượng này còn xa mới đáp ứng được nhu cầu cho ngành sản

xuất giấy, bởi vậy hàng năm nước ta vẫn còn phải nhập khẩu lượng bột giấy vàcác sản phẩm giấy với lượng gần tương đương sản lượng trong nước Để đối phóvới tình trạng thiếu nguyên liệu, ngành sản xuất giấy của Việt Nam phát triểnmạnh ở lĩnh vực tái chế giấy Tỷ lệ thu hồi giấy đã qua sử dụng dùng làmnguyên liệu trong tổng nguyên liệu sản xuất giấy ở Việt Nam là 70% Các loạigiấy thu hồi gồm giấy carton (OCC), giấy báo (NP) và tạp chí (OMG), giấy lề(phế thải trong gia công) được nhập vào Việt Nam từ nhiều nước, chủ yếu từ

Mỹ, Nhật, New z ealand Gần 100% giấy bao bì, 90% giấy tissue và 60% giấy inbáo đều làm từ giấy tái chế

Tái sử dụng giấy tối đa là mục tiêu nhiều nước đang nhắm đến để tậndụng nguồn nguyên liệu, giảm giá thành, giảm phá rừng và bảo vệ môi trường.Năng lực tái chế giấy của Việt Nam đã tăng trưởng rất nhanh Năm 2000 sảnlượng giấy tái chế tiêu thụ là 240 nghìn tấn, bao gồm tái chế trong nước 121nghìn tấn, nhập khẩu 120 nghìn tấn, tỷ lệ thu hồi giấy đã qua sử dụng đạt 24%.Năm 2010, tổng lượng giấy tái chế tiêu thụ 1.004 nghìn tấn, trong đó thu hồitrong nước đạt 734,2 nghìn tấn, nhập khẩu 269,7 nghìn tấn Năm 2011, tổnglượng giấy tái chế được tiêu thụ đạt 1.193,2 nghìn tấn, bao gồm 883,6 nghìn tấnthu hồi trong nước và 309,6 nghìn tấn nhập khẩu Năm 2012, tổng lượng giấy táichế được tiêu thụ 1.450,4 nghìn tấn, bao gồm 987,1 nghìn tấn thu hồi trong nước

và 463,2 nghìn tấn nhập khẩu

1.1.2.1 Nguyên liệu sản xuất giấy

Người ta có thể sản xuất giấy từ nguồn nguyên liệu mới là gỗ, hoặc cũng

có thể sử dụng giấy đã sử dụng làm nguyên liệu

Trong sản xuất mới, nguyên liệu chính để làm giấy là sợi cellulose từ gỗhoặc rơm rạ Ngoài ra còn cần dùng đến keo và các chất độn, độ dài của các sợicellulose thay đổi tùy theo nguyên liệu làm giấy và có ảnh hưởng lớn đến chấtlượng và độ bền về thời gian của giấy Không phải loại gỗ nào cũng có thể dùng

làm giấy trong công nghiệp được Gỗ từ các loại cây trong bảng dưới đây được coi là thích hợp để dùng làm giấy:

rụng lá

c ây lá rộng ( c ây gỗ cứng):

c ây lá kim (C ây gỗ mềm): • s ồi

• T

a C

ây Vân Sam

c Cây Bạch Đàn

b Cây Thông d Cây Sồi

Hình 1.2 Hình ảnh về một sốt loại cây lấy gỗ

• Bột giấy từ nguyên liệu nguyên thủy (gỗ hay phi gỗ):

Nguyên liệu từ gỗ là các loại cây lá rộng hoặc lá kim

Nguyên liệu phi gỗ như các loại tre nứa, phế phẩm sản xuất Công - Nôngnghiệp như rơm rạ, bã mía và giấy loại Nguyên liệu để sản xuất bột giấy từ cácloại phi gỗ có chi phí sản xuất thấp nhưng không phù hợp với nhà máy có côngsuất lớn do nguyên liệu loại này được cung cấp theo mùa vụ và khó khăn trongviệc cất trữ

• Bột giấy từ giấy loại:

Giấy loại ngày càng được sử dụng nhiều làm nguyên liệu cho ngành giấy do

ưu điểm tiết kiệm được chi phí sản xuất Giá thành bột giấy từ giấy loại luônthấp hơn các loại bột giấy từ các loại nguyên liệu nguyên thủy vì chi phí vậnchuyển, thu mua và xử lý thấp hơn Tính trung bình sản xuất 1 tấn giấy từ giấyloại tiết kiệm được 17 cây gỗ và 1.500 lít dầu so với sản xuất giấy từ nguyên liệunguyên thủy

Hình 1.3 Hình ảnh nguyên liệu từ giấy loại

Hơn nữa, chi phí đầu tư dây chuyền xử lý giấy loại thấp hơn dây chuyền sảnxuất bột gỗ từ các nguyên liệu nguyên thủy B ên cạnh đó sản xuất giấy từ giấyloại có tác động bảo vệ môi trường Tính trung bình sản xuất giấy từ bột tái sinhgiảm được 74% khí thải và 35% nước thải so với sản xuất giấy từ bột nguyên

Nguồn giấy loại được cung cấp từ 2 nguồn là thu gom hay nhập khẩu Giấy loạinhập khẩu vào Việt Nam chủ yếu được nhập từ Mỹ, Nhật, Nhật Bản và New

Zealand Nguồn thu gom trong nước chủ yếu qua đồng nát là những người thugom riêng lẻ lùng sục từng ngõ ngách, các công ty vệ sinh, những người bới rác,các trạm thu mua trung gian Hiện nay chưa có công ty chuyên doanh giấy thuhồi do đó việc thu gom và tái chế diễn ra khá tự phát Hơn nữa nhà nước chưa cóchính sách khuyến khích thu gom cũng như chưa có hành lang pháp lý điều hànhhoạt động này do đó tỉ lệ thu hồi giấy đã qua sử dụng ở Việt Nam rất thấp chỉkhoảng 25% so với 38% ở Trung Quốc hay 65% ở Thái Lan Bản

1.1.2.2 Các sản phẩm từ ngành công nghiệp giấy

Tùy theo mục đích sử dụng khác nhau sản phẩm giấy được chia thành 4nhóm:

• Nhóm 1: Giấy dùng cho in, viết (giấy in báo, giấy in và viết )

• Nhóm 2: Giấy dùng trong công nghiệp (giấy bao bì, giấy chứa chất

lỏng )

• Nhóm 3: Giấy dùng trong gia đình (giấy ăn, giấy vệ sin h )

• Nhóm 4: Giấy dùng cho văn phòng (giấy fax, giấy in hóa đ ơ n )

Hiện nay ở Việt Nam chỉ sản xuất được các loại sản phẩm như giấy in,giấy in báo, giấy bao bì công nghiệp thông thường, giấy vàng mã, giấy vệ sinhchất lượng thấp, giấy tissue chất lượng trung b ìn h Còn các loại giấy và cáctông kỹ thuật như giấy kỹ thuật điện - điện tử, giấy sản xuất thuốc lá, giấy intiền, giấy in tài liệu bảo mật vẫn chưa sản xuất được

Ví dụ hình ảnh về các sản phẩm giấy hiện nay được cung cấp trên thịtrường

Nhóm 1 Giấy viết, giấy in Nhóm 3 Giấy ăn gia đình

Hình 1.4 Hình ảnh về các sản phâm từ giây

1.2 Nước thải công nghiệp

1.2.1 Khái niệm nước, nước thải và nước thải công nghiệp [1,2,4,6]

1.2.1.1 Khái niệm nước

Nước có vai trò quan trọng không thể thiếu trong hoạt động sống cũngnhư hoạt động sản xuất của con người, là nguyên liệu trong nhiều ngành sảnxuất, Nước cũng được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như: giao thôngvận tải, tưới tiêu trong nông nghiệp, làm thủy điện cung cấp nước cho sinh hoạtcũng như sử dụng làm các phương tiện sinh hoạt giải trí Tùy thuộc vào bản chất

và môi trường mà trong nước có các thành phần khác nhau

Nguồn gốc gây ô nhiễm nước có thể tự nhiên hay do nhân tạo Theo bảnchất của các tác nhân gây ô nhiễm người ta phân biệt ô nhiễm vô cơ, ô nhiễmhữu, cơ ô nhiễm hóa học, ô nhiễm vi sinh vật, cơ học hay vật lý, ô nhiễm phóng

xạ Các khuynh hướng làm thay đổi chất lượng nước do ảnh hưởng bởi các hoạtđộng của con người:

• Giảm độ pH của nước ngọt do ô nhiễm bởi H2SO4, HNO3 từ khí quyển

và nước thải công nghiệp, tăng hàm lượng SO32-, NO3- trong nước

• Tăng hàm lượng các ion Ca, Mg, s i , trong nước ngầm và nước sông do nước mưa hòa tan

• Tăng hàm lượng các ion kim loại nặng trong nước tự nhiên, trước hết là

Pb, Cd, Hg, As, Zn và cả các anion PO43-, NO3-, NO2-

• Tăng hàm lượng các muối trong nước bề mặt và nước ngầm do chúng đi vào môi trường nước cùng nước thải, từ khí quyển và từ các chất thải rắn

• Tăng hàm lượng các hợp chất hữu cơ, trước hết là các chất khó bị phân hủy sinh học (các chất hoạt động bề mặt, thuốc trừ sâu, )

• Giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước tự nhiên do các quá trình oxy hóaliên quan tới quá trình phì nhưỡng các nguồn chứa nước và khoáng hóa các hợpchất hữu cơ

• Giảm độ trong của nước Tăng nguy hiểm từ các chất phóng

xạ 1.2.1.2 Khái niệm nước thải

Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người

và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng Thông thường nước thải đượcphân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng Đây là cơ sở cho việc lựa chọn cácbiện pháp hoặc công nghệ xử lý nước thải Người ta phân ra các loại nước thảisau:

• Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt độngthương mại công sở, trường học Thường chứa nhiều tạp chất khác nhau trong

đó khoảng 52% là các chất hữu cơ, 48% là các chất vô cơ và một số lớn vi sinhvật

Hình 1.5 Hình ảnh về nước thải sinh hoạt

• Nước thải công nghiệp: là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động.Thành phần nước thải sản xuất rất đa dạng, tùy theo sản phẩm tạo ra cũng nhưcông nghệ sản xuất

Hình 1.6 Hình ảnh về nước thải công nghiệp

• Nước thấm qua: Là nước mưa thấm vào hệ thống cống bằng nhiều cách

khác nhau

Hình 1.7 Hình ảnh về nước thấm qua

• Nước thải đô thị: Là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cốngthoát của một thành phố Đó là hỗn hợp của các loại nước thải kể trên Tính gầnđúng, nước thải đô thị thường gồm khoảng 50% là nước thải sinh hoạt, 14% làloại nước thấm qua và 36% là nước thải sản xuất

Hình 1.8 Hình ảnh về nước thải dô thị

1.2.1.3 Khái niệm nước thải công nghiệp

• Nước thải công nghiệp: là nước thải được sinh ra trong quá trình sản xuấtcông nghiệp Nước thải công nghiệp rất đa dạng, khác nhau về tính chất, lượngphát thải, phụ thuộc vào yếu tố như loại hình công nghiệp, công nghệ sản xuất,tuổi thọ thiết bị, trình độ quản lý Trong nước thải sản suất công nghiệp lạiđược chia ra làm 2 loại:

o Nước thải sản xuất bẩn là nước thải sinh ra từ quá trình sản xuất sảnphẩm, xúc rửa máy móc thiết bị, từ quá trình sinh hoạt của công nhân viên, loạinước này chưa nhiều tạp chất, chất độc hại, vi khuẩn,

o Nước thải sản xuất không bẩn là loại nước sinh ra chủ yếu khi làmnguội thiết bị, giải nhiệt trong các trạm làm lạnh, ngưng tụ hơi nước cho nên loạinước thải này thường được quy ước là nước sạch

Nước thải công nghiệp rất đa dạng về lượng cũng như tính chất, nó tùythuộc vào các yếu tố như: loại hình công nghiệp, loại hình công nghệ, công suấthoạt động, Do tính chất đa dạng đó nên mỗi loại nước thải có một công nghệ

xử lý riêng Ngành công nghiệp với đa dạng các loại hình sản xuất kinh doanh,đồng nghĩa với việc cũng có đa dạng các loại nước thải công nghiệp được thải rahàng ngày Một số loại nước thải của các ngành công nghiệp thường gặp:

• Nước thải sản xuất dược phẩm • Nước thải sản xuất Cao su

• Nước thải sản xuất Rượu • Nước thải ngành Xi mạ

• Nước thải sản xuất Bia • Nước thải ngành Khoáng sản

• Nước thải sản xuất Đường • Nước thải ngành Dệt nhuộm

• Nước thải sản xuất Giấy

Mỗi loại nước thải của mỗi ngành công nghiệp có một đặc tính riêng, tuynhiên các thành phần chính của nước thải khiến ta phải quan tâm hơn trong việc

xử lý nó bao gồm: kim loại nặng, dầu mỡ (chủ yếu trong nước thải ngành xi

mạ), chất hữu cơ khó phân hủy (có trong nước thải sản xuất dược phẩm, nôngdược, dệt nhuộm ).

Các thành phần này không những khó xử lý mà còn độc hại đối với conngười và môi trường sinh thái Quy mô hoạt động sản xuất càng lớn thì lượngnước càng nhiều kéo theo lượng xả thải cũng càng nhiều B ên cạnh đó, cácthành phần khác trong nước thải công nghiệp tuy không phải là nguy hiểmnhưng nếu quá nhiều và không được xử lý đúng cách cũng là mối đe dọa lớn đốivới nguồn nước và môi trường

1.2.2 Khái niệm nước thải giấy [13,14,16]

1.2.2.1 Thành phần và tính chất của nước thải giấy

Công nghệ sản xuất bột giấy và giấy là một trong những công nghệ sửdụng nhiều nước Tùy theo từng công nghệ và sản phẩm, lượng nước cần thiết

để sản xuất 1 tấn giấy giao động từ 200 ^ 500 m3 Giấy, bìa có thể được sản xuất

từ bột giấy mới hoặc tái sinh, hoặc hỗn hợp, tẩy trắng hoặc chưa tẩy trắng Đốivới loại hình sản xuất giấy từ bột giấy nước thải phát sinh dao động trongkhoảng 0,5 - 13,5 m3/tấn sản phẩm Do sử dụng nhiều phụ gia vô cơ, nước thảicủa nhà máy giấy thường đục hơn nhiều so với nước thải nấu bột Trong phầnlớn các nhà máy giấy nước thải thường được xử lý sơ bộ bằng các thiết bị táchcặn, thu hồi bột và nước, vì vậy chất lượng nước thải phụ thuộc rất nhiều vàomức độ tuần hoàn tái sử dụng nước, nước thải sẽ có độ đậm đặc cao hơn nếu tái

sử dụng nhiều hơn

Dòng thải từ quá trình nấu, rửa sau nấu chứa phần lớn các chất hữu cơ hòatan, các hóa chất nấu và một phần xơ sợi Dòng thải có màu tối nên thường được

gọi là dịch đen Dịch đen có nồng độ chất khô khoảng 25 đến 35%, tỷ lệ giữa

chất hữu cơ và vô cơ vào khoảng 70:30, thành phần hữu cơ là lignin hòa tan vàodịch kiềm, sản phẩm phân hủy hydratcacbon, axit hữu cơ, thành phần vô cơ gồm

những hóa chất nấu, phần nhỏ là NaOH, Na2S tự do, Na2CO3 còn phần nhiều làkiềm natrisunphat liên kết với các chất hữu cơ trong kiềm.

Hình 1.9 Hình ảnh về nước thải Giấy

Dòng thải từ công đoạn tẩy trắng của các nhà máy sản xuất bột giấy bằngphương pháp hóa học hay bán hóa học thường chứa các hợp chất hữu cơ, ligninhòa tan và hợp chất tạo thành của những hợp chất đó với chất tẩy ở dạng độc hạt

có khả năng tích tụ sinh học trong cơ thể sống như các hợp chất clo hữu cơ.Cácdòng thải chính của các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy bao gồm:

Nước thải khâu chuẩn bị nguyên liệu: chủ yếu do rửa mảnh, chứa các tạpchất và các chất hữu cơ tiêu thụ oxi (COD, BOD), các chất hữu cơ hòa tan, đất

đá, thuốc bảo vệ thực vật,

Nước thải từ khâu nấu bột và rửa bột sau nấu: chứa các chất tiêu thụ oxi,các hợp chất chứa nitơ, phôtpho có nguồn gốc từ vật liệu sơ sợi Công đoạn nàytạo ra dịch đen và khí thải nấu, giá trị nồng độ BOD, COD và màu trong dịchđen nấu bột rất cao, COD có thể tới hàng nghìn mg/l

Nước thải khâu tẩy trắng bột giấy: do sử dụng clo nguyên tố (Cl2) và cáchợp chất clo như hypoclorit natri NaClO, hypoclorit canxi Ca(ClO)2, dyoxytcloClO2, trong toàn bộ quá trình tẩy trắng khoảng 8 -ỉ- 10 % khối lượng xơ sợi bị tácdụng bởi tác nhân tẩy và hòa tan vào dung dịch rồi đi ra theo nước thải ở công đoạnrửa bột sau tẩy làm cho hàm lượng AOX (lượng halogen hữu cơ có khả

năng hấp thụ được) tăng Dòng thải sản xuất bột giấy còn chứa các hợp chất caophân tử là lignin có nguồn gốc trong nguyên liệu từ công đoạn nấu và tẩy trắng.Khâu tẩy sinh ra các chất có độ độc hại lớn nhất trong nhà máy giấy.

Nước thải từ quá trình nghiền bột và xeo giấy: thường có hàm lượng chấtrắn lơ lửng cao hơn và lượng các hợp chất hữu cơ (B OD) nhỏ hơn so với nướcthải quá trình nấu bột Các thành phần chất ô nhiễm trong nước thải khâu xeogiấy gồm các phế liệu, sơ sợi mịn rơi vãi, chất độn, bột giấy ở dạng lơ lửng vàcác chất phụ gia như nhựa thông, phẩm màu, cao lanh

Trong công nghệ sản xuất giấy và bột giấy thì phần nước thải từ nhà máygiấy thuần túy (không sản xuất bột) là khá sạch, chủ yếu là nước thải từ khâuxeo giấy, tạp chất cơ bản là cặn lơ lửng (thường là xơ sợi giấy, bột độn, bột màu,phụ gia ), thành phần chất hữu cơ thường không quá cao, BOD5 của nước xeothường dao động từ 150-350 mgO2/L Đối với các nhà máy có sản xuất bột giấythì loại nước thải đậm đặc và khó xử lý nhất nước thải dịch đen, lượng kiềm dư

có thể lên tới 20 g/L, COD dao động ở mức hàng chục ngàn tới 100.000 mg/L.Đối với các nhà máy sản xuất giấy từ giấy thải thì thành phần ô nhiễm chủ yếu

là SS, COD, và BOD5 với nồng độ cao

I.2 2 2 Ảnh hưởng của nước thải giấy đến môi trường

Với thành phần phức tạp và chứa nhiều tác nhân gây ô nhiễm, nước thảicủa nhà máy giấy có ảnh hưởng khá nghiêm trọng đối với môi trường Ở một sốnhà máy sản xuất giấy, nước thải không được xử lý mà xả trực tiếp ra các consông gây ô nhiễm nguồn nước; gây ảnh hưởng đến đời sống của người dân vàmôi trường xung quanh Trong nước có hàm lượng chất hữu cơ cao, làm tăng B

OD do đó giảm oxi hòa tan trong nước Đây là một trong những nguyên nhânchính làm vi sinh vật ở trong nước chết vì không đủ oxi Fikret B erker chỉ rarằng nước thải nhà máy giấy có thể gây tác hại đến hầu hết các loài sinh vậttrong nước sống cách mặt nước khoảng 56 km Mật độ và chủng loại cá ở những

nơi đây do đó cũng giảm, đồng thời hoạt động của cá cũng thay đổi và suy yếu.

Xơ sợi, các hợp chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng trong nước thải có thể gây ngộ độcthức ăn của cá trong nước sông Khi con người ăn phải những con cá này cũng

sẽ bị ngộ độc

Ngoài ra sự phân hủy các xơ sợi, các hợp chất hữu cơ bằng vi khuẩn lànguyên nhân của sự thối rữa, làm thay đổi màu và mùi của nước Đây là môitrường thuận lợi cho các vi sinh vật phát triển mạnh, trong đó có cả loài vi sinhvật có hại gây bệnh truyền nhiễm cho người và động vật Đa số thực vật và độngvật sống ở trong nước chỉ sống ở môi trường pH từ khoảng 5 -ỉ- 8 , trong khi đónước thải của một số nhà máy thải ra môi trường có pH khá cao khoảng 8-11 và

nó gây ảnh hưởng đến hệ động vật thủy sinh Ảnh hưởng của các chất độc trongnước thải trong nước đến sinh vật trong nước, đến môi trường xung quanh vàđến sức khỏe con người có thể là ngay lập tức hoặc lâu dài

Các hợp chất vòng thơm của dịch đen trong nước thải có thể theo chuỗithức ăn đi vào trong cơ thể sinh vật và tích lũy, có thể gây biến dị gen Tỷ lệ nởtrứng của cá giảm rất nhiều do sự phát triển của các chất nhờn nhớt xung quanhmàng trứng, trong phôi trứng bị nhiễm độc làm ngăn cản sự trao đổi chất quamàng Như vậy mức độ ô nhiễm của nước thải nhà máy giấy là khá cao, gây ảnhhưởng đến môi trường sinh thái và từ đó có ảnh hưởng đến đời sống và sức khỏecon người

I.2.2.3 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp giấy QCVN 12:2008/BTNMT do Ban soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về chất lượng nước biên soạn, Tổng cục Môi trường và Vụ Pháp chế trình duyệt

và được ban hành theo Quyết định số 16/2008/QĐ-BTNMT ngày 31/12/2008của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường với thông số nước thải như sau

Bảng 1.1 Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho

phép

gmy (B1)

- Cột B quy định giá trị C của các thông số làm cơ sở tính toán giá trị tối

đa cho phép trong nước thải của cơ sở chỉ sản xuất giấy (không sản xuất bộtgiấy) hoặc cơ sở sản xuất bột giấy, liên hợp sản xuất giấy và bột giấy khi thảivào các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chấtlượng nước tương đương cột B1 và B2 của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chấtlượng nước mặt hoặc vùng nước biển ven bờ)

- Đối với thông số COD và độ màu, các cơ sở đang hoạt động trước ngàyQuy chuẩn này có hiệu lực thi hành được áp dụng giá trị cao hơn đến hết ngày31/12/2014 Kể từ ngày 01/01/2015, áp dụng giá trị quy định cho cơ sở mới đốivới tất cả các cơ sở sản xuất giấy và bột giấy

Ngoài 06 thông số quy định tại Bảng 1, tuỳ theo yêu cầu và mục đíchkiểm soát ô nhiễm, giá trị C của các thông số ô nhiễm khác áp dụng theo quyđịnh tại cột A hoặc cột B của Bảng 1 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5945:2005 -Chất lượng nước - Nước thải công nghiệp - Tiêu chuẩn thải

1.2.3 Các chỉ tiêu về nước thải công nghiệp [8,9]

b Nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ pH, đến các quá trình hóa học và sinh hóa xảy

ra trong nước Nhiệt độ phụ thuộc rất nhiều vào môi trường xung quanh, vào

thời gian trong ngày, vào mùa trong năm, Nhiệt độ cần được xác định tại chỗ(tại nơi lấy mẫu).

c Độ màu

Nước nguyên chất không có màu Màu sắc gây nên bởi các tạp chất trongnước thường là do chất hữu cơ (chất mùn hữu cơ - acid humic), một số ion vô cơ( s ắ t ), một số loài thủy sinh v ậ t, Màu sắc mang tính chất cảm quan và gâynên ấn tượng tâm lý cho người sử dụng Độ màu thường được so sánh với dungdịch chuẩn trong ống Nessler, thường dùng là dung dịch K2PtCl6 + CaCl2 (1 mg

K2PtCl6 tương đương với 1 đơn vị chuẩn màu) Độ màu của mẫu nước nghiêncứu được so sánh với dãy dung dịch chuẩn bằng phương pháp trắc quang

d Độ đục

Độ đục gây nên bởi các hạt rắn lơ lửng trong nước Các chất lơ lửng trongnước có thể có nguồn gốc vô cơ, hữu cơ hoặc các vi sinh vật, thủy sinh vật có

kích thước thông thường từ 0,1 ^ 10 im Độ đục làm giảm khả năng truyền sáng

của nước, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp 1 đơn vị độ đục là sự cản quanggây ra bởi 1 mg SiO2 hòa trong 1 lít nước cất Độ đục được đo bằng máy đo độđục (đục kế -turbidimeter) Đơn vị đo độ đục theo các máy do Mỹ sản xuất làNTU

e Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS)

Các chất rắn lơ lửng (các chất huyền phù) là những chất rắn không tantrong nước Hàm lượng các chất lơ lửng (SS: s uspended s olids) là lượng khôcủa phần chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh khi lọc 1 lít nước mẫu quaphễu lọc rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không đổi Đơn vị tính làmg/L

f Tổng hàm lượng các chất hòa tan (DS)

Các chất rắn hòa tan là những chất tan được trong nước, bao gồm cả chất

vô cơ lẫn chất hữu cơ Hàm lượng các chất hòa tan D s (Dissolved s olids) là

lượng khô của phần dung dịch qua lọc khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc cógiấy lọc sợi thủy tinh rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không đổi.Đơn vị tính là mg/L

DS = TS - SS (1.1)I.2.3.2 Chỉ tiêu hóa học

a Đô kiềm hóa

Độ kiềm toàn phần (Alkalinity) là tổng hàm lượng các ion HCO3-,CO32-, OH- có trong nước Độ kiềm trong nước tự nhiên thường gây nên bởicác muối của acid yếu, đặc biệt là các muối carbonat và bicarbonat Độ kiềmcũng có thể gây nên bởi sự hiện diện của các ion silicat, borat, phosphat, vàmột số acid hoặc baz hữu cơ trong nước, nhưng hàm lượng của những ion nàythường rất ít so với các ion HCO3", CO32-, OH- nên thường được bỏ qua

Khái niệm về độ kiềm (alkalinity - khả năng trung hòa acid) và độ acid(acidity - khả năng trung hòa baz) là những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá độngthái hóa học của một nguồn nước vốn luôn luôn chứa carbon dioxid và các muốicarbonat Xét một dung dịch chỉ chứa các ion carbonat HCO3-, CO32- Ở cácgiá trị pH khác nhau, hàm lượng carbonat sẽ nằm cân bằng với hàm lượng CO2

vì trong nước luôn diễn ra quá trình:

2 HCO3- ^ CO 3 2- + H 2 O + CO 2 (1.1)

CO32- + H2O ^ 2OH- + CO2 (1.2)Giả sử ngoài H+ ion dương có hàm lượng nhiều nhất là Na+ thì ta

luôn luôn có cân bằng sau :

[H+] + [Na+] = [HCO3-] + 2 [CO32-] + [OH-] (1.3)

Độ kiềm được định nghĩa là lượng acid mạnh cần để trung hòa để đưa tất

cả các dạng carbonat trong mẫu nước về dạng H2CO3 Như vậy ta có các biểuthức:

[Alk] = [Na+] Hoặc [Alk] = [HCO3-] + 2 [CO32-] + [OH-] + [H+] (1.4)