Đề tài: Xử lý nước thải nhà máy giấy bằng hệ thống đất ngập nước

Chia sẻ: Nguyen Viet Hoang | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

109
lượt xem 22
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giấy là một sản phẩm rất cần thiết cho đời sống, nó phục vụ mọi sinh hoạt cho con người cho mọi đối tượng như giấy tập, giấy bao bì, thùng giấy, giấy vệ sinh.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Xử lý nước thải nhà máy giấy bằng hệ thống đất ngập nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN – ĐẠI HỌC QGHN KHOA MÔI TRƯỜNG XỬ LÝ ĐỘC CHẤT TRONG ĐẤT NGẬP NƯỚC Đề tài: Xử lý độc chất trong đất ngập nước của nước thải nhà máy giấy Giáo viên hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Thị Loan Sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Hoàng
LỜI MỞ ĐẦU Giấy là một sản phẩm rất cần thiết cho đời sống, nó phục vụ mọi sinh hoạt cho con người cho mọi đối tượng như giấy tập, giấy bao bì, thùng giấy, giấy vệ sinh… Để làm được giấy thì người ta cần phải tiêu tốn một lượng lớn bột giấy. Một khi đã hết gỗ để sản xuất thì người ta chặt gỗ trái phép để lấy gỗ làm giấy như thế sẽ làm mất cân bằng sinh thái, gây hạn hán, lũ lụt, và nhiều thiên tai khác kéo đến. Nên con người đã tái chế lại những sản phẩm đã qua sử dụng để tạo thành những sản phẩm mới. Như thế đã góp phần vào bảo vệ môi trường tạo môi trường thân thiện với con người. Nhưng bên cạnh đó quá trình tái chế giấy đã sản sinh ra một lượng khí thải, nước thải làm ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Vì thế trong bài tiểu luận này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu khái quát về công nghiệp sản xuất giấy, vấn đề ô nhiễm nổi cộm của nó và tìm ra giải pháp công nghệ xử lý những vấn đề ô nhiễm đó. TỔNG QUAN NGÀNH SẢN XUẤT GIẤY Giới thiệu chung về ngành giấy Lịch sử phát triển Từ xa xưa người Trung Quốc sau đó là người Ai Cập đã biết làm giấy từ dây cói bằng cách chẻ nhỏ rồi xếp chúng lên nhau, sau đó ép lại rồi phơi khô thành những tấm giấy có thể viết được. Nhưng đó chỉ là phương pháp làm giấy thủ công. Một số sự kiện đánh dấu cho mốc lịch sử sự phát triển công nghiệp giấy trên thế giới điển hình như: • 1798: Nicholas – Louis Robert (Pháp) được nhận bằng phát mình về máy xeo giấy liên tục đầu tiên • 1803 – 1807: anh em nhà Fourdrinier (Anh) nhận bằng phát mình cho máy xeo liên tục cải tiến • 1809: John Dickinson (Anh) nhận bằng phát minh về máy xeo tròn • 1817: máy xeo tròn xuất hiện ở Mỹ • 1827: xuất hiện máy xeo dài đầu tiên ở Mỹ • 1840: phát triển của phương pháp sản xuất bột mài tại Đức • 1854: bột giấy lần đầu tiên được sản xuất theo phương pháp soda
• 1870: triển khai công nghiệp đầu tiên quá trình sản xuất bột mài, bột sulfit. Những công trình này là những đột phá cơ bản, làm nền tảng cho sự phát triển của công nghiệp giấy hiện đại ngày nay Giới thiệu về công nghiệp giấy ở Việt Nam Nhu cầu sử dụng các sản phẩm giấy trong nước Theo thống kê của Tổng Công ty Giấy Việt Nam (VIETNAM PAPER CORPORATION): tổng lượng giấy tiêu thụ cả nước ta trong năm 2012 vừa qua lên tới 2,9 triệu tấn giấy các loại. Trong khi các nước phát triển tiêu thụ giấy trên 130 kg/người/năm, thì người dân các nước châu Á có mức tiêu thụ giấy chưa nhiều, bình quân đạt 40 kg/người/năm. Mức tiêu thụ giấy bình quân đầu người ở Việt Nam còn thấp hơn, mới chỉ đạt hơn 30 kg/năm. Sức tiêu thụ giấy của người dân nước ta đã liên tục tăng nhanh trong những năm qua: năm 2010 bình quân sử dụng 26,44 kg/năm/người; năm 2011 đạt 29,61 kg/năm/người; năm 2012 đạt 32,7 kg/năm/người. Tuy nhiên đến nay thì nhu cầu tiêu dùng giấy giảm khoảng 3% so với cùng kỳ năm trước (xuống còn khoảng 30 kg/người/năm), nhất là mặt hàng giấy cao cấp tráng phấn và giấy in báo, do người dân và doanh nghiệp tiết kiệm chi tiêu… Tình hình phát triển và vai trò của ngành giấy đối với nền kinh tế Ngành công nghiệp giấy nước ta không ngừng phát triển. Năm 1912, nhà máy sản xuất bột giấy đầu tiên bằng phương pháp công nghiệp đi vào hoạt động với công suất 4.000 tấn/năm tại Việt Trì. Trong thập niên 1960, nhiều nhà máy giấy được xây dựng nhưng đều có công suất dưới 20.000 tấn/năm như Nhà máy Giấy Việt Trì, Nhà máy Bột giấy Văn Điển, Nhà máy Giấy Đồng Nai, Nhà máy giấy Tân Mai… Đến năm 1975, tổng công suất thiết kế của ngành giấy Việt Nam đạt được 72 ngàn tấn/năm nhưng sản lượng thực tế chỉ 28 ngàn tấn/năm, một con số quá nhỏ nhoi so với nhu cầu tiêu thụ hơn 2 triệu tấn. Thế nhưng chỉ hơn 30 năm sau, ngành giấy đã đáp ứng được gần 64% nhu cầu tiêu dùng trong nước. Xuất khẩu giấy và các sản phẩm từ giấy của Việt Nam đã có mặt ở thị trường 18 nước trên thế giới (thị phần nhiều nhất là vào các thị trường Mỹ, Đài Loan, Nhật Bản…), với kim ngạch năm 2012 đạt 425 triệu USD. Tuy vậy, kim ngạch xuất khẩu giấy hiện chỉ bằng 1/3 so với kim ngạch nhập khẩu mặt hàng này. Năm 2012, cả nước đã nhập khẩu 1,216 triệu tấn giấy các
loại với trị giá 1,164 triệu USD, nguồn nhập nhiều từ Trung Hoa và Indonesia. Năng lực sản xuất bột giấy của Việt Nam cũng tăng rất nhanh. 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 lập mức 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 và các sản phẩm giấy với lượng gần tương đương sản lượng trong nước. Nhiều năm qua, Việt Nam liên tục đứng đầu thế giới về xuất khẩu dăm gỗ. Riêng năm 2012, xuất khẩu 6 triệu tấn dăm gỗ (tương đương 2,7 triệu tấn bột giấy), với giá 110 – 120 USD/tấn Tuy nhiên, điều đáng buồn là trong năm 2013 bên cạnh ảnh hưởng của kinh tế suy thoái còn có nguyên nhân nhiều sản phẩm giấy Việt Nam có chất lượng kém nên không bán được hoặc phải bán chịu, gây nợ đọng, ứ vốn. Hậu quả là nhiều doanh nghiệp phải dừng sản xuất hoặc sản xuất không hết công suất, nhất là những doanh nghiệp quy mô nhỏ, thiết bị lạc hậu, giá thành cao. Với mức giá bán hiện nay, nhiều nhà máy càng sản xuất càng lỗ. Không có lợi nhuận, doanh nghiệp không có vốn để đầu tư đổi mới công nghệ, nâng cao chất lượng... Cái vòng luẩn quẩn đó đang khiến nhiều doanh nghiệp đứng trên bờ vực phá sản, nhất là năm 2015 ngày càng tới gần, Cộng đồng Kinh tế ASEAN sẽ được thành lập, mặt hàng giấy từ các nước trong khu vực sẽ tràn vào Việt Nam với mức thuế 0%. Nếu không nhanh chóng tìm giải pháp thì giấy Việt Nam khó đứng vững ngay ở thị trường trong nước chứ chưa nói đến thị trường ngoài nước Khái quát ngành giấy Một số định nghĩa về giấy • Giấy là 1 sản phẩm xơ sợi cenlulose có dạng tấm, trong đó sợi và các phần sợi được liên kết với nhau tạo mạng không gian 3 chiều. • Bột giấy là nguồn nguyên liệu có tính chất xơ sợi dùng để làm giấy. Bột giấy thường có nguồn gốc từ thực vật. Tuy nhiên người ta có thể làm giấy từ sợi vô cơ hay từ sợi tổng hợp. • Bìa cactong là sản phẩm giấy cenlulose nhưng xét về cấu trúc và thành phần thì bìa cactong và giấy tương
đương nhau. Sự khác biệt rõ nhất giữa 2 nhóm này là bề dày. Các sản phẩm giấy có bề dày ≥3 mm là bìa Vai trò của giấy Giấy là một sản phẩm không thể thiếu trong hoạt động đời sống xã hội trên toàn thế giới. Từ xa xưa giấy đã giúp con người lưu trữ được các thông tin của xã hội thời bấy giờ. Ngày nay mặc dù công nghệ thông tin phát triển mạnh, nhưng vai trò của giấy vẫn rất quan trọng. Để giúp cho việc học tập, in ấn, báo chí, hội họa phải cần rất nhiều đến giấy, ngoài ra các nhu cầu về bao bì giấy, bìa giấy cũng gia tăng theo sự phát triển của xã hội. Quá trình sản xuất giấy Nguyên liệu làm giấy Nguyên liệu làm giấy có thể được lấy từ nhiều nguồn khác nhau như: khai thác nguyên liệu thô từ rừng (tre, gỗ, nứa,…) hoặc có thể tận dụng nguồn rác thải có khả năng tái sử dụng như sách báo cũ, giấy gói, giấy bìa... Ngoài ra còn có một nguồn tái chế nữa đó là bột giấy đươc thu hồi từ quá trình xử lý dòng thải của nhà máy sản xuất giấy
Sơ đồ công nghệ quy trình sản xuất giấy Giai đoạn sản xuất bột giấy • Nghiền bột a) Nghiền bột từ sợi tái chế Máy nghiền bột cơ học được sử dụng để nghiền giấy, trộn nước và chuyển hóa thành một hỗn hợp đồng nhất, có thể bơm như nước. Các chất nhiễm bẩn nặng như cát, sỏi,…được thải bỏ khi chảy lơ lửng trong hệ thống máng. Tại đây các chất nặng sẽ lắng xuống và được lấy ra khỏi hệ thống theo định kỳ. Sợi được phân loại riêng dưới dạng huyền phù nhẹ, sau đó được chảy quả một loạt các sàng lọc có lớp tấm đục lỗ. Ở đây các chất nhiễm bẩn nhẹ hơn nhưng lớn hơn sợi sẽ bị loại ra. Trong một số quy trình công nghệ cần sản phẩm thật sạch thì phải có một loạt các cyclon làm sạch đặt sau các sàng lọc. Ở công đoạn này phải sử dụng một máy tinh lọc cơ học hoặc khử mảnh vụn nhằm đảm bảo sao cho các sợi tách rời nhau và có thể tạo ra đủ độ bền liên kết giữa các sợi trong giấy. Cách sản xuất này rất phù hợp trong việc sản xuất các loại bao gói.
b) Nghiền bột cơ học Trong nghiền bột cơ học, các sợi chủ yếu bị tách rời nhau do lực cơ học trong máy nghiền hoặc trong thiết bị tinh chế. Quy trình công nghệ nguyên thủy là gia công gỗ tròn bằng đá – gỗ được ép bằng đá nghiền quay tròn. Công nghệ này làm ra loại bột giấy có độ dai tương đối thấp Ở các máy tinh chế TMP (Thermal Mechanical Pulping – nghiền bột giấy cơ nhiệt) và các máy nghiền áp lực, cách xử lý cơ học ở nhiệt độ cao, do vậy bột giấy có các thuộc tính độ dai tốt hơn bột giấy cơ học truyền thống c) Nghiền bột hóa học và bán hóa học Trong nghiền bột hóa học và bán hóa học, nguyên liệu sợi được xử lý với hóa chất ở nhiệt độ và áp lực cao (nấu). Mục đích của quá trình xử lý này là nhằm hòa tan hoặc làm mềm thành phần chính của chất lignin liên kết các sợi trong nguyên liệu với nhau, đồng thời gây ra sự phá hủy càng ít càng tốt đối với thành phần cellulose (tăng độ dai của sợi). Cách xử lý này được tiến hành trong nồi áp suất (nồi nấu), có thể vận hành theo chế độ liên tục hoặc theo mẻ Sau khi chưng nấu, hóa chất chuẩn bị cho quá trình tạo bột giấy được chuyển vào và đóng nắp lại. Ở đó những chất lỏng màu đen (dịch đen) sẽ xả bỏ bởi những ống tháo nước. Bột giấy được cô cạn sau đó rửa, nước này có thể xả bỏ, tái sử dụng hay cho quay trở lại quá trình phân tách tái tạo ban đầu. Trong quá trình rửa bột giấy, do đi qua các máy lọc sạch nên những mác gỗ và các chất không phân hủy sẽ bị loại bỏ. Tiếp đó bột giấy được đưa vào bộ phận khử nước bao gồm một lưới chắn hình trụ (gọi là lưới gạn bột giấy) xoay quanh đường dẫn bột giấy vào. Sau khi khử nước, hỗn hợp được chuyển sang bể tẩy trắng. Ở đây hỗn hợp được xáo trộn trong nước ấm hòa tan dung dịch canxi hypochlorite Ca(OCl) 2 hay hydrogen peroxit H2O2. Sản phẩm sau quá trình này là sản phẩm bột giấy có thể bán hay tái tạo trong công nghiệp làm giấy Giai đoạn làm giấy Quá trình làm giấy bao gồm trước tiên là chọn lựa sự xáo trộn thích hợp của bột giấy (gỗ, vải cũ, cây lanh, sợi đay, rơm, báo cũ…). Hỗn hợp bột giấy bị phân hủy và xáo trộn trong máy nhào trộn hay những loại thiết bị nhồi với thuốc nhuộm. Để sản phẩm giấy sau cùng đạt chất lượng tốt, người ta cho hồ vào để lấp đầy những lỗ rỗng do bọt khí có trong bột giấy. Bột giấy được tinh chế trong phễu hình nón lõm cố định, bên trong và bên ngoài mặt hình nón gắn những con dao cùn, máy có tốc độ
quay điều chỉnh được với mục đich xáo trộn và điều chỉnh đồng dạng quá trình làm giấy. Cuối cùng bột giấy được lọc qua lưới chắn để loại bỏ những dạng vón cục và bùn tạo vết làm giảm chất lượng của giấy. Kế tiếp bột giấy được chuyển qua những dây đai của những lưới chắn và mang vào máy cán. Nước loại bỏ trong giai đoạn này là nước thải xeo, do màu của nước thải nên người ta còn gọi là nước thải dòng trắng. Khuôn in giấy bao gồm những máy cán sau: máy cán gạn lọc để loại bỏ những giấy không chất lượng, cán hút để loại bỏ nước, ép và cán khô khử phần nước còn lại trước khi cho ra giấy và cuối cùng là cán hoàn tất để định hình sản phẩm giấy sau cùng. Sản phẩm này cuối cùng dùng với nhiều mục đích như giấy in, báo, giấy gói, giấy viết, giấy thấm, giấy gói thực phẩm không thấm…
Các vấn đề ô nhiễm Ô nhiễm không khí Quá trình nghiền bột • Bụi sinh ra khi xay. Các khí có mùi trong quá trình sàng rửa, trong các khâu tẩy trắng, khâu chế biến, khâu khử bọt… • Hơi clo chủ yếu ở khâu tẩy trắng. • Khí H2S, thoát ra từ nồi cầu trong công đoạn nấu bột. • Tiếng ồn và độ rung do hoạt động của các máy nghiền, sàng, các động cơ điện. • Khí SOx, NOx…thải từ các quá trình đốt nhiên liệu cung cấp cho lò hơi. Quá trình xeo giấy • Trong khâu sấy khô, hơi nước từ các tấm giấy được thổi vào không khí kéo theo các hydrocarbon, các chất trong nguyên liệu gỗ…gây ô nhiễm môi trường. • Các nguồn nhiệt dư sản sinh từ các nồi hơi, các máy xeo giấy. • Do khói thải nhiên liệu từ lò hơi, máy xeo giấy. Khí thải từ các quá trình đốt nhiên liệu Cung cấp cho lò hơi, máy xeo, lò xông lưu huỳnh… Các nhiên liệu sử dụng trong công nghiệp bột giấy là nhiên liệu sinh học (phụ phẩm gỗ, vỏ cây và bùn cặn), than đá, dầu và dầu khí, chủ yếu là dầu FO, DO, sản phẩm cháy của các nhiên liệu này chứa nhiều chất khí độc hại như CO, CO 2, SOx, NOx, bụi khói… các khí này gây các tác động tiêu cực đến môi trường không khí của khu vực dân cư lân cận Ô nhiễm chất thải Chỉ riêng tại Mỹ hàng năm tái sinh trên 45 triệu tấn giấy chiếm gần nửa nhu cầu giấy cho toàn quốc. Tuy nhiên vấn đề tái sinh giấy cũng tạo ra một nguồn phế thải mới. Tuy giấy tái sinh cần ít nước, hoá chất, năng lượng, và ít ô nhiễm hơn sản xuất giấy nguyên thủy từ cây. Nhưng vì phải sử dụng nhiều chất tẩy (clo) do đó tạo ra các hoá chất độc hại như funrans và dioxin, dẫn đến nguy cơ bệnh ung thư sinh ra ngày càng nhiều hơn. Hiện tại các nhà khoa học đang nghiên cứu để tìm hoá chất thay thế clo trong việc tẩy màu và làm trắng bột giấy.
Ô nhiễm nước thải Các loại nước thải trong quá trình sản xuất giấy • Dòng thải rửa nguyên liệu bao gồm các 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 đen nên thường 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 chủ yếu là trong dịch đen lignin hòa tan vào dịch kiềm (30 – 35% khối lượng chất khô), ngoài ra là những sản phẩm phân hủy hydratcacbon, axit hữu cơ. Thành phần hữu cơ bao gồm những chất nấu, một phần nhỏ là NaOH, Na 2S, Na2SO4, Na2CO3 còn phần nhiều là kiềm natri sunfat liên kết với các chất hữu cơ trong kiềm. Ở những nhà máy lớn, dòng thải này được xử lý để thu hồi tái sinh sử dụng lại kiềm bằng phương pháp cô đặc – đốt cháy các chất hữu cơ – xút hóa. Đối với những nhà máy nhỏ thường không có hệ thống thu hồi dịch đen, dòng thải này được thải thẳng cùng các dòng thải khác của nhà máy, gây tác động xấu tới môi trường. • Dòng thải từ công đoạn tẩy rửa của các nhà máy sản xuất bột giấy 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, làm tăng AOX trong nước thải. Dòng này có độ màu, giá trị BOD5 và COD cao • 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. • Dòng thải từ các khâu rửa thiết bị, rửa sàn, dòng chảy tràn có hàm lượng các chất lơ lửng và các hóa chất rơi vãi. Dòng này không liên tục. • Nước ngưng của quá trình cô đặc trong hệ thống xử lý thu hồi hóa chất từ dịch đen. Mức độ ô nhiễm của nước ngưng phụ thuộc vào loại gỗ, công nghệ sản xuất. • Nước thải sinh hoạt
Nước thải từ công nghệ xeo giấy Dòng thải từ công nghệ xeo giấy chứa chủ yếu bột giấy và các chất phụ gia, gọi là nước trắng. Nước này được tách ra từ các bộ phận của máy xeo giấy như khử nước, ép giấy. Phần lớn dòng thải này được 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 qua bể lắng để thu hồi giấy và xơ sợi. Nước thải công đoạn này đôi khi có thể chiếm tới 90% lưu lượng tổng cộng của nhà máy nhưng tương đối sạch, nồng độ chất nhiễm bẩn không cao, BOD trung bình, độ màu thấp, pH gần trung tính, không chứa lignin, hàm lượng chất rắn lơ lửng cao, chủ yếu là do bột giấy và chất độn thất thoát. Lượng chất rắn này có thể dễ dàng thu hồi bằng các phương pháp lắng. • Thành phần và tính chất nước thải công đoạn xeo giấy Mức độ xử lý Thông B Đơn vị Đầu vào số A Cơ sở có Cơ sở chỉ sản xuất sản xuất bột giấy giấy (B1) (B2) pH 6.3 – 7.2 6– 9 5.5 – 9 5.5 – 9 BOD5 ở 20oC mg/L 500 30 50 100 Cơ sở mg/L 50 150 200 mới COD 1100 Cơ sở đang hoạt mg/L 80 200 300 động Tổng chất rắn lơ lửng mg/L 650 50 100 100 (TSS) Độ màu Cơ sở Pt – Co 450 20 50 100 mới
Cơ sở đang hoạt Pt – Co 50 100 150 động Halogen hữu cơ dễ bị hấp mg/L 22.5 7.5 15 15 thụ (AOX) TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐẤT NGẬP NƯỚC Các khái niệm và định nghĩa về đất ngập nước Định nghĩa Thuật ngữ “đất ngập nước” (ĐNN) được hiểu theo nhiều cách khác nhau. Tùy theo quan điểm mà người ta có thể chấp nhận các định nghĩa khác nhau. Có khoảng 50 định nghĩa về ĐNN đang được sử dụng (theo Dungan năm 1990). Các định nghĩa về ĐNN có thể chia làm hai nhóm chính. Một nhóm theo định nghĩa rộng, nhóm thứ hai theo định nghĩa hẹp. Các định nghĩa về ĐNN theo nghĩa rộng như định nghĩa của Công ước Ramsar, định nghĩa theo các chương trình điều tra ĐNN của Mỹ, Canada, New Zealand và Australia. • Theo Công ước Ramsar (năm 1971), ĐNN được định nghĩa như sau: ĐNN được coi là các vùng đầm lầy, than bùn hoặc vùng nước tự nhiên hay nhân tạo, có nước thường xuyên hay tạm thời, nước tĩnh, nước chảy, nước ngọt, nước lợ hay nước mặn, bao gồm cả những vùng ven biển mà độ sâu mực nước khi thủy triều ở mức thấp nhất không vượt quá 6m. • Theo Chương trình quốc gia về điều tra ĐNN của Mỹ: Về vị trí phân bố, ĐNN là những vùng đất chuyển tiếp giữa những hệ sinh thái trên cạn và hệ sinh thái thủy vực. Những nơi này mực nước ngầm thường nằm sát mặt đất hoặc thường xuyên được bao phủ bởi lớp nước nông. ĐNN phải có một trong ba thuộc tính sau (theo Cowardin và cộng sự, năm 1976): • Có thời kỳ nào đó, đất thích hợp cho phần lớn các loài thực vật thủy sinh • Nền đất hầu như không bị khô • Nền đất không có cấu trúc rõ rệt hoặc bão hòa nước, bị ngập nước ở mức cạn tại một số thời điểm nào đó trong mùa sinh trưởng hằng năm • Theo các nhà khoa học Canada: ĐNN là đất bão hòa nước trong thời gian dài đủ để hỗ trợ cho các quá trình thủy sinh. Đó là những nơi khó tiêu thoát
nước, có thực vật thủy sinh và các hoạt động sinh học thích hợp với môi trường ẩm ướt. • Theo các nhà khoa học New Zealand: ĐNN là một khái niệm chung để chỉ những vùng đất ẩm ướt từng thời kỳ hoặc thường xuyên. Những vùng đất ngập nước ở mức cạn và những vùng chuyển tiếp giữa đất và nước. Nước có thể là nước ngọt, nước mặn hoặc nước lợ. ĐNN ở trạng thái tự nhiên hoặc đặc trưng bởi các loài thực vật và động vật thích hợp với điều kiện sống ẩm ướt. • Theo các nhà khoa học Australia: ĐNN là những vùng đầm lầy, bãi lầy than bùn, tự nhiên hoặc nhân tạo, thường xuyên, theo mùa hoặc chu kỳ, nước tĩnh hoặc nước chảy, nước ngọt, nước lợ hoặc nước mặn, bao gồm cả những bãi lầy và những khu rừng ngập mặn lộ ra khi thủy triều xuống thấp. Hiện nay, định nghĩa theo Công ước Ramsar là định nghĩa được nhiều người sử dụng. Tuy định nghĩa về ĐNN có rất nhiều và thường nhầm lẫn, nhưng có một số tính chất cơ bản để có thể phân biệt giữa các định nghĩa đó Đặc tính của đất ngập nước Chúng ta có thể dễ dàng xác định đầm lầy mặn ven biển với tính đồng nhất lớn của các loài cỏ thân bò và sự hỗn độn của lạch triều như là những ĐNN cũng như nhiều loại khác. Chúng đều có nước nông hoặc đất bão hòa nước, tất cả chúng đều tích lũy những vật liệu hữu cơ và phân hủy chậm, đều thuận lợi cho việc phát triển những động thực vật thích nghi với điều kiện bão hòa nước. Do đó những định nghĩa về ĐNN thường bao gồm 3 thành tố chính: (Mitsch và Gosselink, 2000) • ĐNN được xác định bởi sự hiện diện của nước trên bề mặt hoặc bên trong vùng đất đó • Có đặc tính của đất khác với các vùng đất cao lân cận. Đất trong ĐNN là đất ướt và yếm khí • Có thảm thực vật thích nghi với điều kiện ẩm ướt (thực vật thủy sinh) và ngược lại, không có sự xuất hiện của các thảm thực vật chống ngập úng Mitsch và Gosselink chỉ ra rằng khá dễ dàng để xác định các vùng nước nông với các điều kiện bão hòa, đặc tính của đất, sự có mặt của thảm thực vật thích nghi với điều kiện ẩm ướt, tuy nhiên rất khó kết hợp ba thuộc tính trên để có được một định nghĩa chính xác về ĐNN vì còn sự phức tạp của
những đặc tính giúp phân biệt vùng ĐNN với các hệ sinh thái khác. Các chức năng của đất ngập nước Chức năng sinh thái của đất ngập nước • Nạp nước ngầm: nước được thấm từ các vùng ĐNN xuống các tầng ngập nước trong lòng đất, nước được giữ ở đó và điều tiết dần thành dòng chảy bề mặt ở vùng ĐNN khác cho con người sử dụng • Hạn chế ảnh hưởng lũ lụt: bằng cách giữ và điều hòa lượng nước mưa như “bồn chứa” tự nhiên, giải phóng nước lũ từ từ, từ đó có thể làm giảm hoặc hạn chế lũ lụt ở vùng hạ lưu • Ổn định vi khí hậu: do chu trình trao đổi chất và nước trong các hệ sinh thái, nhờ lớp phủ thực vật của ĐNN, sự cân bằng giữa O2 và CO2 trong khí quyển làm cho vi khí hậu địa phương được ổn định, đặc biệt là nhiệt độ và lượng mưa ổn định • Chống sóng, bão, ổn định bờ biển và chống xói mòn: nhờ lớp phủ thực vật, đặc biệt là rừng ngập mặn ven biển, thảm cỏ…có tác dụng làm giảm sức gió của bão và bào mòn đất của dòng chảy bề mặt • Xử lý nước, giữ lại chất cặn, chất độc,…: vùng ĐNN được coi như bể lọc tự nhiên, có tác dụng giữ lại các chất lắng đọng và các chất độc (chất thải sinh hoạt và công nghiệp). • Giữ lại chất dinh dưỡng, làm nguồn phân bón cho cây và thức ăn của các vi sinh vật sống trong hệ sinh thái đó • Sản xuất sinh khối: rất nhiều vùng ĐNN là nơi sản xuất và xuất khẩu sinh khối làm nguồn thức ăn cho các sinh vật thủy sinh, các loài động vật hoang dã cũng như vật nuôi Chức năng kinh tế • Tài nguyên rừng: các loài động thực vật thường rất phong phú ở các vùng ĐNN, tạo nên nguồn tài nguyên thiên nhiên giàu có, có thể khai thác để phục vụ lợi ích kinh tế. Tài nguyên rừng cung cấp một loạt các sản phẩm quan trọng như gỗ, than, củi và các sản phẩm khác như nhựa, tinh dầu, tannin, dược liệu. Nhiều vùng ĐNN rất giàu động vật hoang dã đặc biệt là các loài
chim nước, cung cấp nhiều loại sản phẩm, trong đó nhiều loại có giá trị thương mại cao (da cá sấu, đồi mồi…) • Thủy sản: các vùng ĐNN là môi trường sống và nơi cung cấp thức ăn cho các loài thủy sản có giá trị kinh tế cao như cá, tôm, cua, động vật thân mềm • Tài nguyên cỏ và tảo biển: nhiều diện tích ĐNN ven biển có những loại tảo, cỏ biển là nguồn thức ăn của nhiều loài thủy sinh vật và còn được sử dụng làm thức ăn cho người và gia súc, làm phân bón và dược liệu… • Sản phẩm nông nghiệp: các ruộng lúa nước chuyên canh hoặc xen canh với các cây hoa màu khác đã tạo nên nhiều sản phẩm quan trọng khác của vùng ĐNN • Cung cấp nước ngọt: nhiều vùng ĐNN là nguồn cung cấp nước ngọt cho sinh hoạt, tưới tiêu, chăn nuôi gia súc và sản xuất nông nghiệp • Tiềm năng năng lượng: than bùn là một nguồn nhiên liệu quan trọng; các đập, thác nước cũng là nguồn cung cấp năng lượng. Lớp than bùn này còn được dùng làm phân bón và ngăn cản quá trình xì phèn. Các loại đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải Hệ thống ĐNN nhân tạo là hệ được thiết kế và xây dựng nhằm tận dụng các quá trình tự nhiên kết hợp với sử dụng đất, thảm thực vật ngập nước và hệ vi sinh vật để xử lý nước thải. Một số ưu điểm của hệ ĐNN nhân tạo so với hệ ĐNN tự nhiên bao gồm: • Được kiểm soát tốt hơn • Lựa chọn vị trí, đa dạng về kích thước • Tải thủy lực và thời gian lưu được kiểm soát chặt chẽ
Hệ ĐNN nhân tạo được phân loại theo các tiêu chí khác nhau nhưng hai tiêu chí quan trọng nhất là chế độ dòng chảy (bề mặt và dưới bề mặt) và kiểu tăng trưởng thực vật. Ngoài ra các loại ĐNN khác nhau có thể được kết hợp với nhau (được gọi là hệ kết hợp) để phát huy tối đa những ưu điểm của mỗi hệ ĐỀ XUẤT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Các phương pháp giảm thiểu nước thải trong công nghiệp giấy Giảm lượng nước thải trong sản xuất bột giấy và giấy có thể đạt được nhờ các biện pháp sau: • Bảo quản và làm sạch nguyên liệu đầu bằng phương pháp khô sẽ làm giảm được lượng nước rửa • Dùng súng phun tia để rửa máy móc, thiết bị, sàn…sẽ giảm được lượng nước đáng kể so với rửa bằng vòi • Thay đổi công nghệ tách dịch đen ra khỏi bột ở thiết bị hình trống thông thường bằng ép vít tải, ép hai dây hay lọc chân không để giảm thể tích dòng thải • Bảo toàn hơi và nước, tránh thất thoát hơi, chảy tràn nước • Phân luồng các dòng thải để tuần hoàn sử dụng lại các nguồn nước ít ô nhiễm
Giảm tải lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thải có thể thực hiện bằng các biện pháp: • Có giải pháp xử lý dịch đen để giảm được ô nhiễm của các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học như lignin, giảm được độ màu của nước thải, giảm được hóa chất cho công đoạn nấu và giảm ô nhiễm các chất hữu cơ, vô cơ trong dòng thải. Các phương án xử lý dịch đen bao gồm:  Tách dịch đen đậm đặc ban đầu từ lưới gạn bột giấy và tuần hoàn chúng lại nồi nấu đến khả năng có thể sẽ giảm tải lượng kiềm trong dòng thải  Thu hồi hóa chất từ dịch đen bằng công nghệ cô đặc – đốt – xút hóa sẽ giảm tải lượng ô nhiễm COD  Xử lý dịch đen bằng phương pháp yếm khí sẽ làm giảm tải lượng ô nhiễm hữu cơ • Thay thế hóa chất tẩy thông thường là clo và hợp chất của clo bằng H2O2 hay O3 để hạn chế clo tự do không tạo ra AOX trong dòng thải • Thu hồi bột giấy và xơ từ các dòng nước thải để sử dụng lại như nguồn nguyên liệu đầu, đặc biệt đối với dòng thải từ công đoạn nghiền và xeo giấy. • Tránh rơi vãi, tổn thất hóa chất trong khi pha trộn và sử dụng Hệ thống xử lý nước thải sử dụng hệ đất ngập nước Các cơ chế chủ yếu để loại bỏ độc chất trong nước thải công nghiệp giấy của hệ đất ngập nước được thể hiện trong bảng sau:
Các chất ô nhiễm trong nước thải Cơ chế xử lý Cặn lơ lửng Lọc và lắng các hạt cặn Lignin Lọc và hấp phụ bởi keo đất Phân hủy hữu cơ và hấp thụ Chất hữu cơ sinh học Hấp phụ trên keo đất, một AOX phần có thể phân hủy hữu cơ Màu Hấp phụ trên bề mặt keo đất Sơ đồ thiết kế hệ thống  Thuyết minh hệ thống Nước thải của nhà máy sau quá trình thu hồi một lượng đáng kể lignin được đưa vào hệ thống xử lý, đầu tiên qua song chắn rác nhằm loại bỏ cặn lớn và rác thô. Ở đây một phần nhỏ bột giấy được giữ lại (nếu có thể sẽ sử dụng song chắn rác tinh) và có thể tái sử dụng làm nguyên liệu đầu vào. Tiếp đó, nước thải được dẫn vào bể điều hòa nhằm điều hòa lưu lượng, kết hợp lắng bột giấy để từ đó bơm qua sàng nghiêng thu hồi làm nguyên liệu sản xuất. Nước thải từ bể điều hòa được chuyển qua 2 bể keo tụ, tạo bông nhằm loại bỏ các hạt rắn lơ lửng, một phần nhỏ chất hữu cơ hòa tan, hợp chất của photpho và khử màu một phần. Công đoạn này ngoài ra cũng xử lý được một lượng lignin và tanin trong nước thải trước khi đưa vào hệ ĐNN nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình xử lý. Sau cùng nước thải được đưa vào hệ ĐNN chảy ngang dưới bề
mặt – Horizontal Flow – HF nhằm tiếp tục các quá trình xử lý sinh học và các quá trình hóa lý khác. Sau một khoảng thời gian lưu nước nhất định, nước thải sẽ được tháo khỏi hệ và thải ra ngoài môi trường.  Nhận xét – đánh giá khái quát về tính hiệu quả của hệ thống Dựa theo các nghiên cứu và thí nghiệm của các nhà khoa học, hệ ĐNN dòng chảy ngang HF xử lý BOD khá tốt với hiệu suất khoảng 80 – 90%. Ngoài ra, việc loại bỏ cặn lơ lửng và nitơ cũng rất tốt, nhưng thay vào đó hệ chưa xử lý hiệu quả về vấn đề độ màu và các halogen dễ bị hấp thụ (AOX) có trong nước thải Tính toán thiết kế hệ thống đất ngập nước Trung bình đối với một cơ sở sản xuất giấy cỡ vừa, lưu lượng nước thải hằng ngày dao động trong khoảng 200 – 300 m3. Để tiện cho công việc tính toán, ta sẽ lấy lưu lượng nước thải trung bình tính trên 1 ngày đêm là 250 m3.  Theo thiết kế của US EPA: Hiệu suất xử lý: Trong đó, t là thời gian lưu được tính bằng công thức: Diện tích bề mặt: Diện tích mặt cắt ngang: Trong đó: d: chiều sâu lớp vật liệu lọc α: độ rỗng của lớp vật liệu lọc B: chiều rộng côn trình S: độ dốc của lớp đáy Theo Reed, đại lượng Ks*S không được lớn hơn 8,6 m/ngày Ko = 0,198 m/ngày với nước thải công nghiệp có COD cao  Bảng đặc tính vật liệu cho hệ thống ĐNN chảy phía dưới