Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu xử lý nước thải của quá trình nấu rửa bột giấy theo phương pháp Kraft

Chia sẻ: Cỏ Xanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:87

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đầu vào chủ yếu của nước thải đến quá trình xử lý nước thải nấu rửa bột giấy theo phương pháp sinh học kỵ khí. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu xử lý nước thải của quá trình nấu rửa bột giấy theo phương pháp Kraft

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- PHẠM ĐỨC THẮNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA QUÁ TRÌNH NẤU RỬA BỘT GIẤY THEO PHƯƠNG PHÁP KRAFT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS, TS. NGÔ THỊ NGA HÀ NỘI – 2008
Lêi cam ®oan LuËn v¨n ®· hoµn thµnh vÒ néi dung vµ tiÕn ®é thùc hiÖn. §©y lµ kÕt qu¶ nç lùc cña c¶ gi¸o viªn vµ häc viªn. T«i xin cam ®oan b¶n b¸o c¸o luËn v¨n nµy lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña b¶n th©n trong qu¸ tr×nh häc tËp t¹i Trêng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi. NÕu luËn v¨n nµy lµ sao chÐp cña mét c«ng tr×nh kh¸c tçi xin chÞu tr¸ch nhiÖm. T¸c gi¶ Ph¹m §øc Th¾ng
Lêi c¶m ¬n Xin göi lêi c¶m ¬n tíi toµn thÓ c¸c thÇy c« gi¸o Khoa C«ng nghÖ M«i trêng, Trêng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi ®· ®µo t¹o Líp Cao häc Kü thuËt M«i trêng trong niªn khãa 2006 – 2008. Tr©n träng c¶m ¬n PGS, TS. Ng« ThÞ Nga, c¸n bé híng dÉn khoa häc ®· gióp ®ì t«i hoµn thµnh luËn v¨n. Tr©n träng c¶m ¬n Ks L¬ng ThÞ Hång, Trëng phßng ThÝ nghiÖm Hãa Lý, ViÖn C«ng nghiÖp GiÊy vµ Xenluyl« ®· nhiÖt t×nh gióp ®ì t«i hoµn thµnh luËn v¨n. Tr©n träng c¶m ¬n L·nh ®¹o vµ toµn thÓ c¸c ®ång nghiÖp ViÖn C«ng nghiÖp GiÊy vµ Xenluyl« ®· t¹o ®iÒu kiÖn cho t«i häc tËp vµ lµm viÖc ®Ó hoµn thµnh luËn v¨n. Tr©n träng c¶m ¬n C«ng ty Cæ phÇn Bét giÊy Hßa B×nh ®· t¹o ®iÒu kiÖn trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn luËn v¨n T¸c gi¶ Ph¹m §øc Th¾ng
Danh môc c¸c ký hiÖu, c¸c ch÷ viÕt t¾t Ký hiÖu Chó gi¶i §¬n vÞ ISO Tæ chøc tiªu chuÈn quèc tÕ TCVN Tiªu chuÈn ViÖt Nam BAT C«ng nghÖ tèt nhÊt hiÖn cã COD Nhu cÇu «xi hãa häc mg/l BOD Nhu cÇu «xi sinh hãa mg/l DO ¤xy hßa tan trong níc mg/l MLSS T¶i lîng bïn ho¹t tÝnh mg/l TSS Tæng chÊt r¾n l¬ löng trong níc mg/l pH ChØ sè ®o ®é ho¹t ®éng cña c¸c ion hidro (H+) trong dung dÞch UASB C«ng nghÖ ch¶y ngîc qua líp bïn yÕm khÝ
Danh môc c¸c b¶ng trong luËn v¨n Trang B¶ng 1.1 – Môc tiªu qui ho¹ch c«ng nghiÖp giÊy ViÖt Nam ®Õn n¨m 2020 5 B¶ng 2.1 – HiÖu suÊt bét giÊy vµ c¸c chÊt h÷u cã trong dÞch ®en khi nÊu 13 gç th«ng theo ph¬ng ph¸p xót B¶ng 2.2 – Sù phô thuéc cña lîng chÊt th¶i vµ lîng níc sö dông vµo 13 tr×nh ®é c«ng nghÖ cña nhµ m¸y bét Sunfat vµ S«®a kh«ng tÈy tr¾ng B¶ng 2.3 – Lîng COD, BOD vµ ®é mµu trong dÞch ®en nÊu bét giÊy theo 14 c«ng nghÖ kiÒm cña c¸c lo¹i nguyªn liÖu kh¸c nhau B¶ng 3.1 – HiÖu qu¶ cña c¸c ph¬ng ph¸p xö lý sinh häc 25 B¶ng 4.1 – C¸c th«ng sè ®Æc trng cña níc th¶i sau khi xö lý b»ng v«i 45 B¶ng 4.2 – C¸c th«ng sè ®Æc trng cña níc th¶i sau khi trung hoµ. 47 B¶ng 4.3 – C¸c th«ng sè ®Æc trng cña níc th¶i sau khi xö lý ho¸ lý 47 B¶ng 4.4 – C¸c th«ng sè ®Æc trng cña níc th¶i sau xö lý kþ khÝ 50 B¶ng 4.5 – C¸c th«ng sè ®Æc trng cña níc th¶i sau xö lý hiÕu khÝ 52 B¶ng 4.6 – C¸c th«ng sè cña níc th¶i sau khi xö lý ho¸ lý vµ sinh häc 52 B¶ng 4.7 – §Æc tÝnh cña níc th¶i C«ng ty cæ phÇn giÊy Hoµ B×nh 55 B¶ng 4.8 – C¸c th«ng sè ®Æc trng cña níc th¶i sau xö lý ho¸ lý 55 B¶ng 4.9 – C¸c th«ng sè ®Æc trng cña níc th¶i sau xö lý kþ khÝ 60 B¶ng 4.10 – C¸c th«ng sè ®Æc trng cña níc th¶i sau xö lý hiÕu khÝ 64 B¶ng 4.11 – C¸c th«ng sè ®Æc trng cña níc th¶i sau qu¸ tr×nh xö lý 65 B¶ng 4.12 – Chi phÝ ho¸ chÊt cho xö lý cho 1m3 níc th¶i 65
Danh môc c¸c h×nh vÏ, ®å thÞ trong luËn v¨n Trang H×nh 2.1 – S¬ ®å c«ng nghÖ s¶n xuÊt bét giÊy theo ph¬ng ph¸p xót vµ 10 c¸c nguån th¶i. H×nh 3.1 – C¸c d¹ng cÊu tróc c¬ b¶n cña lignin. 17 H×nh 3.2 – S¬ ®å ph¶n øng gi÷a v«i vµ lignin. 18 H×nh 3.3 – Qu¸ tr×nh ph©n hñy chÊt h÷u c¬ trong ®iÒu kiÖn kþ khÝ. 22 H×nh 4.1 – S¬ ®å quy tr×nh xö lý níc th¶i. 54 H×nh 4.2 – CÊu t¹o thiÕt bÞ Pilot nghiªn cøu xö lý kþ khÝ thu Biogas. 56 H×nh 4.3 – CÊu t¹o thiÕt bÞ xö lý hiÕu khÝ 61 §å thÞ 4.1 – ¶nh hëng cña nång ®é v«i tíi hiÖu suÊt t¸ch COD. 45 §å thÞ 4.2 – ¶nh hëng cña hµm lîng COD ®Çu vµo ®Õn hiÖu suÊt xö 48 lý. §å thÞ 4.3 – ¶nh hëng cña thêi gian lu thuû lùc tíi hiÖu suÊt khö 49 COD. §å thÞ 5.4 – ¶nh hëng cña thêi gian xö lý tíi hiÖu suÊt khö COD. 51
Môc lôc Trang Më ®Çu 1 Ch¬ng 1: T×nh h×nh s¶n xuÊt bét giÊy vµ giÊy ë 3 viÖt nam 1.1. C«ng nghiÖp s¶n xuÊt bét giÊy vµ giÊy ë ViÖt Nam 3 1.2. Quy ho¹ch ph¸t triÓn ngµnh giÊy tíi n¨m 2020 5 Ch¬ng 2: C«ng nghÖ s¶n xuÊt bét giÊy theo 8 ph¬ng ph¸p xót vµ ®Æc tÝnh cña níc th¶i 2.1. C«ng nghÖ s¶n xuÊt bét giÊy theo ph¬ng ph¸p xót 8 2.2. §Æc tÝnh cña níc th¶i qu¸ tr×nh nÊu röa bét giÊy 11 Ch¬ng 3: §èi tîng vµ ph¬ng ph¸p nghiªn cøu 15 3.1. §èi tîng nghiªn cøu 15 3.2. Néi dung nghiªn cøu 15 3.3. Ph¹m vi nghiªn cøu 16 3.4. Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu 16 3.4.1. Xö lý hãa lý níc th¶i 16 3.4.1.1. C¬ së lý thuyÕt 16 3.4.1.2. Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu 19 3.4.2. Xö lý níc th¶i b»ng ph¬ng ph¸p sinh häc kþ khÝ 19 3.4.2.1. C¬ së lý thuyÕt 19 a. C¬ chÕ qu¸ tr×nh ph©n hñy kþ khÝ 19 b. T¸c nh©n sinh häc 25
c. C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh xö lý kþ khÝ 27 3.4.2.2. Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu 32 a. T¹o lËp hÖ vi sinh vËt kþ khÝ 32 b. Ho¹t hãa hÖ vi sinh vËt kþ khÝ tõ hÖ vi sinh vËt ®· t¹o lËp 32 c. Ph¬ng ph¸p xö lý sinh häc kþ khÝ 33 3.4.3. Xö lý níc th¶i b»ng ph¬ng ph¸p sinh häc hiÕu khÝ 33 3.4.3.1. C¬ së lý thuyÕt 33 a. C¬ chÕ qu¸ tr×nh ph©n huû hiÕu khÝ 33 b. T¸c nh©n sinh häc 34 c. C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh ph©n huû hiÕu khÝ 35 3.4.3.2. Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu 37 3.4.4. Ph¬ng ph¸p ph©n tÝch c¸c th«ng sè 37 3.4.4.1. Ph¬ng ph¸p lÊy mÉu 37 3.4.4.2. Ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh pH 37 3.4.4.3. Ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh chÊt r¾n l¬ löng 37 3.4.4.4. Ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é mÇu 38 3.4.4.5. Ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh COD 38 3.4.4.6. Ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh BOD5 39 3.5. T×nh h×nh nghiªn cøu vµ ¸p dông c«ng nghÖ sinh häc kþ khÝ 41 trong xö lý níc th¶i nÊu röa bét giÊy trªn thÕ giíi vµ ViÖt Nam 3.5.1. T×nh h×nh nghiªn cøu vµ ¸p dông c«ng nghÖ sinh häc kþ khÝ 41 trong xö lý níc th¶i nÊu röa bét giÊy trªn thÕ giíi 3.5.2. T×nh h×nh nghiªn cøu vµ ¸p dông c«ng nghÖ sinh häc kþ khÝ 42 trong xö lý níc th¶i nÊu röa bét giÊy ë ViÖt Nam Ch¬ng 4: KÕt qu¶ vµ th¶o luËn 44
4.1. Nghiªn cøu xö lý níc th¶i trong phßng thÝ nghiÖm 44 4.1.1. Xö lý níc th¶i theo ph¬ng ph¸p ho¸ lý 44 4.1.1.1. Nghiªn cøu ¶nh hëng cña nång ®é v«i sö dông 44 .1.1.2. Trung hßa níc th¶i 46 4.1.2. Ph¬ng ph¸p xö lý sinh häc kþ khÝ 48 4.1.2.1. Nghiªn cøu ¶nh hëng cña hµm lîng COD ®Õn qu¸ tr×nh xö 48 lý sinh häc kþ khÝ 4.1.2.2. Nghiªn cøu ¶nh hëng cña thêi gian lu thuû lùc ®Õn hiÖu qu¶ 49 xö lý sinh häc kþ khÝ 4.1.3. Ph¬ng ph¸p xö lý sinh häc hiÕu khÝ 50 4.2. Nghiªn cøu xö lý níc th¶i trªn quy m« Pilot 53 4.2.1. X¸c lËp quy tr×nh xö lý níc th¶i trªn quy m« Pilot 53 4.2.2. Xö lý ho¸ lý níc th¶i 54 4.2.3. Xö lý sinh häc níc th¶i 55 4.2.3.1. Xö lý sinh häc theo ph¬ng ph¸p kþ khÝ 55 4.2.3.2. Xö lý sinh häc theo ph¬ng ph¸p hiÕu khÝ 61 4.3. TÝnh to¸n s¬ bé hiÖu qu¶ kinh tÕ 65 KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 67 Tµi liÖu tham kh¶o 69 Phô lôc
1 Më ®Çu HiÖn nay, ngµnh c«ng nghiÖp giÊy ®ang t¨ng trëng nhanh chãng vµ ®ãng gãp vµo tiÕn tr×nh ph¸t triÓn chung cña nÒn kinh tÕ x· héi. Tuy nhiªn, ngµnh c«ng nghiÖp giÊy l¹i lµ mét trong nh÷ng ngµnh g©y « nhiÔm trÇm träng, ®Æc biÖt lµ ®èi víi c¸c nguån níc. V× vËy, song song víi viÖc lËp kÕ ho¹ch ph¸t triÓn doanh nghiÖp, mét bµi to¸n kh¸c ®Æt ra cho ngµnh giÊy lµ ph¶i xö lý tèt c¸c chÊt th¶i, gi¶m bít « nhiÕm vµ b¶o vÖ tµi nguyªn m«i trêng. Ngµnh c«ng nghiÖp s¶n xuÊt giÊy vµ bét giÊy ViÖt Nam cßn rÊt l¹c hËu. Lîng níc tiªu thô rÊt lín tuú thuéc vµo c«ng nghÖ (kho¶ng 30÷100 m3/1 tÊn s¶n phÈm giÊy) vµ ph¸t sinh gÇn nh ngang b»ng mét lîng níc th¶i víi hµm lîng COD, BOD, TSS vµ ®é mµu cao. §Ó ph¸t triÓn mét c¸ch bÒn v÷ng, c¸c quèc gia trªn thÕ giíi ph¶i lu«n t×m kiÕm c¸c gi¶i ph¸p c¶i tiÕn c«ng nghÖ s¶n xuÊt vµ xö lý c¸c chÊt th¶i g©y « nhiÔm m«i trêng. HiÖn nay, trªn thÕ giíi, c«ng nghÖ xö lý níc th¶i theo ph¬ng ph¸p sinh häc rÊt ph¸t triÓn, trong ®ã ph¬ng ph¸p xö lý kþ khÝ ®· cã nh÷ng nghiªn cøu øng dông trong thùc tÕ. Ph¬ng ph¸p nµy cã u ®iÓm lµ kh«ng yªu cÇu chi phÝ n¨ng lîng lín cho qu¸ tr×nh xö lý, kh«ng ph¶i ®Çu t cho xö lý bïn, do lîng bïn h×nh thµnh rÊt nhá. S¶n phÈm ph©n gi¶i hoµn toµn c¸c chÊt h÷u c¬ trong qu¸ tr×nh xö lý lµ khÝ sinh häc (Biogas), thµnh phÇn chñ yÕu lµ khÝ metan vµ cacbonic cã thÓ dïng lµm nhiªn liÖu rÊt hiÖu qu¶. ë ViÖt Nam c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt bét giÊy võa vµ nhá hÇu hÕt kh«ng cã hÖ thèng thu håi ho¸ chÊt. DÞch ®en ®Æc chØ ®îc sö dông mét phÇn ®Ó c« ®Æc lµm phô gia bª t«ng hoÆc ®îc t¸i sö dông trong qu¸ tr×nh nÊu. HÇu nh toµn bé dÞch ®en nÊu bét giÊy vµ níc röa ®îc th¶i trùc tiÕp vµo hÖ th«ng th¶i chung cña nhµ m¸y g©y « nhiÔm m«i trêng trÇm träng. §Ó cã thÓ x¸c lËp ®îc quy tr×nh c«ng nghÖ xö lý níc th¶i cho c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt bét giÊy qui m« võa vµ nhá th× cßn nhiÒu vÊn ®Ò ph¶i nghiªn cøu. §Æc ®iÓm cña níc th¶i ngµnh giÊy thêng cã tû lÖ BOD5/COD ≤ 0,55
2 víi hµm lîng COD vµ ®é mÇu rÊt cao. Bëi vËy, trong c«ng nghÖ xö lý níc th¶i ngµnh giÊy cÇn cã sù kÕt hîp gi÷a 2 ph¬ng ph¸p kþ khÝ vµ hiÕu khÝ, trong ®ã c«ng ®o¹n kþ khÝ ®Æt tríc, c«ng ®o¹n xö lý hiÕu khÝ ®Æt sau trong quy tr×nh c«ng nghÖ. Do vËy, viÖc t×m hiÓu ¶nh hëng cña c¸c th«ng sè ®Çu vµo, nhÊt lµ b¶n chÊt cña níc th¶i ®Õn hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh xö lý kþ khÝ lµ rÊt cÇn thiÕt, v× nã sÏ cã t¸c ®éng ®Õn hiÖu qu¶ cña toµn bé qu¸ tr×nh xö lý. ChÝnh v× nh÷ng lý do trªn mµ t«i lùa chän thùc hiÖn ®Ò tµi:"Nghiªn cøu xö lý níc th¶i cña qu¸ tr×nh nÊu röa bét giÊy theo ph¬ng ph¸p Kraft". Dùa trªn nh÷ng ®Æc tÝnh cña níc th¶i còng nh nh÷ng nghiªn cøu ®· cã trªn thÕ giíi ®Ò tµi ®· ®Æt ra môc ®Ých tiÕn hµnh nghiªn cøu bao gåm: Trong nghiªn cøu thuéc ph¹m vi ®Ò tµi nµy, t¸c gi¶ chó träng vµo viÖc nghiªn cøu ¶nh hëng cña mét sè th«ng sè ®Çu vµo chñ yÕu cña níc th¶i ®Õn qu¸ tr×nh xö lý níc th¶i nÊu röa bét giÊy theo ph¬ng ph¸p sinh häc kþ khÝ. KÕt qu¶ nµy kh¼ng ®Þnh viÖc xö lý sinh häc kþ khÝ ®èi víi lo¹i níc th¶i nµy lµ cã hiÖu qu¶ vµ t¹o tiÒn ®Ò cho viÖc xö lý hiÕu khÝ tiÕp theo. ThiÕt lËp ®îc qui tr×nh xö lý níc th¶i cña qu¸ tr×nh nÊu röa bét giÊy trªn qui m« pilot phßng thÝ nghiÖm.
3 Ch¬ng 1 T×nh h×nh s¶n xuÊt bét giÊy vµ giÊy ë viÖt nam 1.1. C«ng nghiÖp s¶n xuÊt bét giÊy vµ giÊy ë ViÖt Nam C«ng nghiÖp giÊy ViÖt Nam cã mét vÞ trÝ quan träng trong nÒn kinh tÕ quèc d©n, mÆc dï qui m« cña nã vÉn cßn nhá bÐ so víi khu vùc vµ thÕ giíi. C«ng nghiÖp giÊy ViÖt Nam bao gåm 1.408 c¬ së s¶n xuÊt, trong ®ã cã 42 c¬ së quèc doanh (cña Trung ¬ng vµ ®Þa ph¬ng), 39 c¬ së thuéc kinh tÕ tËp thÓ, 38 xÝ nghiÖp t nh©n vµ phÇn cßn l¹i (h¬n 1.269 c¬ së) lµ hé lao ®éng thñ c«ng c¸ thÓ. Tæng c«ng suÊt s¶n xuÊt bét giÊy vµ giÊy cña c«ng nghiÖp giÊy ViÖt Nam t¬ng øng lµ 200.000 tÊn/n¨m vµ 400.000 tÊn/n¨m. Toµn ngµnh chØ cã 3 c¬ së qui m« lín víi c«ng suÊt trªn 20.000 tÊn giÊy/n¨m lµ c¸c c«ng ty GiÊy B·i B»ng (55.000 tÊn/n¨m); c«ng ty GiÊy T©n Mai (48.000 tÊn/n¨m) vµ c«ng ty GiÊy §ång Nai (20.000 tÊn/n¨m); 33 ®¬n vÞ qui m« trung b×nh (>1.000 tÊn/n¨m) vµ cßn l¹i lµ c¸c c¬ së s¶n xuÊt qui m« nhá díi 1.000 tÊn/n¨m vµ rÊt nhá. Nãi chung, c«ng nghÖ s¶n xuÊt giÊy ë ViÖt Nam cßn ë tr×nh ®é thÊp vµ chËm ph¸t triÓn so víi khu vùc vµ thÕ giíi. Ngoµi c¸c c¬ së lín ë B·i B»ng, T©n Mai, §ång Nai, c¸c doanh nghiÖp kh¸c ®Òu s¶n xuÊt giÊy theo ph¬ng ph¸p kiÒm kh«ng cã thu håi ho¸ chÊt nªn khã c¶i thiÖn chÊt lîng, gi¸ thµnh cao vµ g©y « nhiÔm m«i trêng. Do qui m« s¶n xuÊt nhá, s¶n xuÊt ph©n t¸n nªn c«ng nghiÖp giÊy ViÖt Nam cha g©y ra nh÷ng vÊn ®Ò « nhiÔm m«i trêng nghiªm träng trªn diÖn réng. Tuy nhiªn, do hÇu hÕt c¸c c¬ së Ýt hoÆc kh«ng ®Çu t cho xö lý chÊt th¶i (mµ tríc hÕt lµ níc th¶i) nªn vÊn ®Ò « nhiÔm côc bé t¹i ®Þa ph¬ng l¹i hay x¶y ra; níc th¶i ®Òu kh«ng ®¹t c¸c tiªu chuÈn vÒ m«i trêng. Qua kh¶o s¸t ngêi ta thÊy ë ba c«ng ty giÊy lín nhÊt (t¹i B·i B»ng, T©n Mai, §ång Nai) mÆ dï víi c«ng nghÖ s¶n xuÊt t¬ng ®èi hiÖn ®¹i cã ®Ç t cho c¸c c«ng tr×nh xö lý níc th¶i nhng c¸c chØ tiªu TSS, BOD5, COD cña níc th¶i vÉn cao gÊp
4 vµi lÇn so víi tiªu chuÈn cho phÐp. ë c¸c nhµ m¸y cßn l¹i, c¸c chØ tiªu TSS, BOD5, COD cao gÊp chôc lÇn thËm chÝ hµng 100 lÇn so víi tiªu chuÈn cho phÐp. Ngµnh giÊy ViÖt Nam ®ang ®øng tríc nh÷ng c¬ héi ph¸t triÓn m¹nh mÏ. C«ng nghiÖp t¨ng trëng nhanh, ®êi sèng nh©n d©n ®îc c¶i thiÖn, nhu cÇu giÊy tiªu dïng vµ giÊy lµm bao b× ngµy cµng t»n lªn. Møc tiªu thô giÊy b×nh qu©n ®Çu ngêi cña ViÖt Nam n¨m 2000 lµ 8kg/ngêi/n¨m, n¨m 2004 ®· lµ 13kg/ngêi/n¨m. HiÖn nay c¸c nhµ m¸y giÊy cña ViÖt Nam chØ ®©p øng ®îc kho¶ng trªn 50% nhu cÇu trong níc, cßn gÇn 50% ph¶i nhËp khÈu. S¶n xuÊt giÊy cña ViÖt Nam tríc ®©y do c¸c doanh nghiÖp nhµ níc ®¶m nhËn. HiÖn nay ngµnh c«ng nghiÖp giÊy bao gåm c¸c doanh nghiÖp nhµ níc (®ang ®îc cæ phÇn ho¸) vµ c¸c doanh nghiÖp thuéc khu vùc kinh tÕ t nh©n C¸c doanh nghiÖp sö dông c«ng nghÖ, s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm kh¸c nhau. C¸c doanh nghiÖp nhµ níc sö dông c«ng nghÖ hiÖn ®¹i, s¶n xuÊt c¸c lo¹i bét giÊy tr¾ng cao cÊp, giÊy viÕt, giÊy in chÊt lîng cao. C¸c doanh nghiÖp kinh tÕ t nh©n ®a sè sö dông c«ng nghÖ cò, l¹c hËu, s¶n xuÊt c¸c lo¹i giÊu bao b×, giÊy bao gãi, giÊy vÖ sinh, giÊy viÕt cã chÊt lîng thÊp. Ph©n bè cña c¸c doanh nghiÖp s¶n xuÊt giÊy: C¸c doanh nghiÖp s¶n xuÊt giÊy ph©n bè ë c¶ 3 miÒn B¾c, Trung,Nam. ë miÒn B¾c cã nhiÒu doanh nhiÖp lín nh: Nhµ m¸y giÊy B·i B»ng, ViÖt Tr×, H¶i Phßng vµ cã lµng nghÒ truyÒn thèng l©u ®êi Phong Khª (B¾c Ninh), n¬i tËp trung cña h¬n 130 doanh nghiÖp s¶n xuÊt giÊy. Khu vùc miÒn Trung cã nhµ m¸y giÊy T©n B×nh. Khu vùc miÒn Nam cã c¸c nhµ m¸y giÊy T©n Mai, §ång Nai, Long An. Ngoµi ra, mçi tØnh trong c¶ níc ®Òu cã c¸c c¬ së s¶n xuÊt giÊy thuéc khu vùc kinh tÕ t nh©n.
5 1.2. Quy ho¹ch ph¸t triÓn ngµnh giÊy tíi n¨m 2020 Theo qui ho¹ch ph¸t triÓn ngµnh c«ng nghiÖp giÊy ViÖt Nam ®Õn n¨m 2010, tÇm nh×n 2020 nh»m x©y dùng ngµnh c«ng nghiÖp giÊy ViÖt Nam víi c«ng nghÖ hiÖn ®¹i, h×nh thµnh c¸c khu vùc s¶n xuÊt giÊy, bét giÊy tËp trung víi c«ng suÊt ®ñ lín, ®ap øng nhu cÇu trong níc vµ xuÊt khÈu. Theo kÕ ho¹ch vµo n¨m 2010 c«ng nghiÖp giÊy ViÖt Nam sÏ cã s¶n lîng 600.000 tÊn bét giÊy vµ 1.380.000 tÊn giÊy c¸c lo¹i. §Õn n¨m 2020, ®¸p øng ®îc 70% nhu cÇu tiªu dïng trong níc, ®Èy m¹nh xuÊt khÈu c¸c mÆt hµng giÊy, t¹o thÕ c¹nh tranh víi c¸c thÞ trêng trong khu vùc vµ quèc tÕ ; x©y dùng vïng nguyªn liÖu giÊy tËp trung nh»m ®¸p øng ®ñ nhu cÇu nguyªn liÖu ®Ó cung cÊp cho s¶n xuÊt 600.000 tÊn bét giÊy vµo n¨m 2010 vµ 1.800.000 tÊn vµo n¨m 2020, t¹o ®iÒu kiÖn ®Ó x©y dùng c¸c nhµ m¸y chÕ biÕn bét giÊy tËp trung, qui m« lín. PhÊn ®Êu ®Õn n¨m 2010, trång ®îc 470.000ha rõng nguyªn liÖu, s¶n xuÊt ®îc 600.000 tÊn bét giÊy vµ 1.380.000 tÊn giÊy, ®Õn n¨m 2020 trång thªm 907.000ha rõng nguyªn liÖu, s¶n xuÊt ®îc 1.800.000 tÊn bét giÊy vµ 3.600.000 tÊn giÊy. B¶ng 1.1: Môc tiªu qui ho¹ch c«ng nghiÖp giÊy ViÖt Nam ®Õn n¨m 2020 (Theo VPPA-HiÖp héi giÊy vµ bét giÊy ViÖt Nam) N¨m N¨m N¨m N¨m MÆt hàng (§¬n vÞ: TÊn) 2005 2010 2015 2020 1. Tæng sè s¶n phÈm giÊy: 850,000 1,380,000 2,250,000 3,600,000 Trong ®ã: - GiÊy in & viÕt 220.000 340.000 550.000 900.000 - GiÊy in b¸o 50.000 80.000 150.000 200.000 - GiÊy bao b× cung nghiÖp 400.000 650.000 1,000,000 1.600.000 + GiÊy bao b× cao cÊp 40.000 100.000 300.000 500.000
6 - GiÊy kh¸c 180.000 310.000 220.000 900.000 + GiÊy tr¸ng phÊn 50.000 100.000 250.000 2. S¶n phÈm bét giÊy: 288.000 600.000 1.000.000 1.800.000 - Bét hãa 110.000 360.000 700.000 1.300.000 - CTMP 28.000 100.000 100.000 100.000 - B¸n hãa (s¶n xuÊt giÊy vàng m·) 150.000 100.000 100.000 100.000 - Bét tõ c¸c nguyªn liÖu kh¸c 40.000 100.000 300.000 Nhu cÇu ®Çu t cho ngµnh giÊy giai ®o¹n 2006-2020 lµ 95.569 tû ®ång, trong ®ã, vèn ®Çu t nhµ m¸y lµ 87.664 tû ®ång, vèn ®Çu t trång rõng lµ 7.905 tû ®ång. VÒ quy ho¹ch s¶n phÈm, ngành giÊy tËp trung vµo s¶n xuÊt bét giÊy, giÊy và x©y dùng vïng nguyªn liÖu. §èi víi s¶n xuÊt bét giÊy, ngành giÊy sÏ tËp trung triÓn khai nh÷ng dù ¸n ®ã ®îc phª duyÖt ®Ó kh¾c phôc sù m©t c©n ®èi gi÷a s¶n xuÊt bét giÊy và s¶n xuÊt giÊy, ®ång thêi gãp phÇn tiªu thô s¶n phÈm cho ngêi trång c©y nguyªn liÖu. §èii víi s¶n xuÊt giÊy và khai th¸c hÕt n¨ng lùc s¶n xuÊt cña c¸c nhà m¸y hiÖn cã ®Ó ®¸p øng ®ñ nhu cÇu gi¸y in, giÊy viÕt cho tiªu dïng và xuÊt khÈu. Bªn c¹nh ®ã, ®Çu t x©y dùng mét sè nhà m¸y s¶n xuÊt giÊy bao b× (giÊy bao b× th«ng thêng và bao b× cao cÊp), giÊy c«ng nghiÖp ®Ó ®¸p øng nhu cÇu trong níc và nguyªn liÖu cho s¶n xuÊt c«ng nghiÖp. §èi víi ph¸t triÓn vïng nguyªn liÖu, ngành giÊy quy ho¹ch và x©y dùng vïng nguyªn liÖu giÊy tËp trung cã quy m« ®ñ lín, nh»m gi¶i quyÕt nguyªn liÖu cho s¶n xuÊt giÊy và t¹o ®iÒu kiÖn cho viÖc x©y dùng c¸c nhà m¸y s¶n xuÊt bét cã quy m« lín. Vïng nguyªn liÖu và c¸c dù ¸n bét giÊy và giÊy trªn toàn quèc ®îc x¸c ®Þnh thành 6 vïng (Trung du B¾c Bé, B¾c Trung Bé, duyªn h¶i Trung Bé, T©y B¾c, §«ng B¾c và B¾c T©y Nguyªn), t¹o
7 sù ph¸t triÓn c©n ®èi theo vïng l·nh thæ, ®¸p øng chiÕn lîc ph¸t triÓn kinh tÕ – x· héi theo tõng giai ®o¹n. Trong giai ®o¹n này, ngành giÊy sẽ tËp trung s¶n xuÊt bét giÊy nh»m kh¾c phôc sù mÊt c©n ®èi gi÷a s¶n xuÊt bét giÊy và s¶n xuÊt giÊy, ®ång thêi gãp phÇn tiªu thô s¶n phÈm cho ngêi trång c©y nguyªn liÖu giÊy.
8 Ch¬ng 2 c«ng nghÖ s¶n xuÊt bét giÊy theo ph¬ng ph¸p xót vµ ®Æc tÝnh cña níc th¶i 2.1. C«ng nghÖ s¶n xuÊt bét giÊy theo ph¬ng ph¸p xót C«ng nghÖ s¶n xuÊt bét giÊy theo ph¬ng ph¸p xót víi qui m« võa vµ nhá gÇn nh gèng nhau. V× ®èi tîng nghiªn cøu cña ®Ò tµi lµ níc th¶i cña nhµ m¸y giÊy Hßa B×nh nªn trong phÇn giíi thiÖu c«ng nghÖ t¸c gi¶ còng xin ®îc ®Ò cËp tíi c«ng nghÖ nÊu röa bét cña nhµ m¸y giÊy Hßa B×nh. C«ng nghÖ nÊu bét bao gåm c¸c c«ng ®o¹n c¬ b¶n sau: - ChuÈn bÞ nguyªn liÖu (C¾t m¶nh): Sau khi chän vµ ph©n lo¹i, nguyªn liÖu gç ®îc ®a vµo c¾t m¶nh. M¶nh ®îc c¾t cã kÝch thíc dÇy 5÷10mm, réng 20÷25mm, dµi 20÷30mm. Môc ®Ých cña viÖc c¾t m¶nh lµ ®Ó dÞch nÊu dÔ thÈm thÊu vµo nguyªn liÖu, gi¶m ®îc thêi gian nÊu vµ ho¸ chÊt, bét sÏ chÝn ®Òu h¬n. C¾t m¶nh cßn t¨ng ®îc ®é chÊt chÆt cña nåi, t¨ng hiÖu suÊt sö dông thiÕt bÞ. - NÊu bét: NÊu bét lµ mét qu¸ tr×nh chñ yÕu cña c«ng ®o¹n s¶n xuÊt bét giÊy. Trong nguyªn liÖu bao gåm nhiÒu thµnh phÇn ho¸ häc kh¸c nhau. Thµnh phÇn chñ yÕu cÇn thiÕt ®Ó s¶n xuÊt giÊy lµ Xenluyl« vµ Hemixenluyl«. Môc ®Ých cña nÊu lµ dïng ph¬ng ph¸p ho¸ häc, víi nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh ®Ó lo¹i trõ c¸c thµnh phÇn kh¸c, thu ®îc Xenluyl« vµ mét phÇn Hemixenluyl«. C¸c yÕu tè chñ yÕu ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh nÊu: + Ho¸ chÊt: Ho¸ chÊt ®îc sö dông lµ NaOH, vµ ®îc tÝnh theo tû lÖ % so víi nguyªn liÖu kh« tuyÖt ®èi. + TØ lÖ dÞch: Lµ tØ lÖ khèi lîng nguyªn liÖu kh« tuyÖt ®èi so víi khèi lîng dÞch cho vµo nåi ®Ó nÊu.
9 + NhiÖt ®é: NhiÖt ®é ®Ó t¨ng tèc ®é ph¶n øng gi÷a ho¸ chÊt víi nguyªn liÖu. Ph¶i ®¹t nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh c¸c thµnh phÇn phi xenluyl« trong nguyªn liÖu kh«ng cÇn trong s¶n xuÊt giÊy míi hoµ tan trong dÞch nÊu. NhiÖt ®é cao sÏ rót ng¾n ®îc thêi gian nÊu, gi¶m ®îc ho¸ chÊt. NhiÖt ®é nÊu trong nåi thêng ë 140÷1600C + Thêi gian: Thêi gian nÊu lµ ®Ó ho¸ chÊt thÈm thÊu vµo trong nguyªn liÖu hoµ tan c¸c thµnh phÇn phi xenluyl«. Víi yÕu tè tØ lÖ ho¸ chÊt, nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh, thêi gian dµi ng¾n quyÕt ®Þnh ë nguyªn liÖu. Thêi gian dµi ng¾n cßn quyÕt ®Þnh ë qui c¸ch m¶nh nguyªn liÖu. - Sµng, röa bét vµ thµnh phÈm: C¸c ph¬ng ph¸p röa bét sau + Röa trong nåi: NÕu nÊu bét b»ng thiÕt bÞ nÊu ¸p lùc nåi cÇu quay, sau khi nÊu chÝn x¶ bít h¬i, x¶ hÕt dÞch, cho níc s¹ch vµo nåi, ®ãng n¾p l¹i cho nåi quay 20÷30 phót, råi më n¾p ®æ níc röa ra. Lµm ®i lµm lai 3÷4 lÇn. + Röa khuyÕch t¸n: Th¸p röa khuÕch t¸n h×nh trô ®îc x©y b»ng bªt«ng, gia c«ng b»ng thÐp hoÆc gç cã ®¸y h×nh c«n, cã bäc líi phÝa trong. DÞch ®en ch¶y qua líi vµ ®a ra ngoµi b»ng hÖ thèng ®êng èng. ThÓ tÝch cña th¸p röa lín h¬n thÓ tÝch cña nåi nÊu kho¶ng 20%, th¸p röa lµm viÖc gi¸n ®o¹n, lÇn röa thø nhÊt vµ röa thø 2 b»ng dÞch ®en lo·ng, lÇn röa thø 3 b»ng níc s¹ch. + Röa bét trong vÝt t¶i: Bét sau nÊu ®îc phãng vµo bÓ chøa, dïng b¬m b¬m bét vµo m¸y Ðp vÝt (vÝt t¶i) b¬m vµo ®Çu to, vá m¸y cã bäc líi phÝa trong ®Ó t¸ch dÞch. VÝt xo¾n quay nÐn bét vÒ ®Çu nhá. Qu¸ tr×nh nµy t¹o ra lùc Ðp v¾t ®é kh« cña bét ra khái m¸y 40÷45%. DÞch ®en t¸ch qua líi vµ ch¶y vµo bÓ chøa, bét sau m¸y Ðp vÝt l¹i ®îc pha lo·ng b»ng dÞch ®en lo·ng vµ b¬m vÒ m¸y röa tiÕp theo, th«ng thêng röa theo ph¬ng ph¸p nµy ph¶i qua 3 giai ®o¹n.
10 + Röa bét b»ng phin läc ch©n kh«ng: Bét giÊy ®îc röa trªn phin läc ch©n kh«ng theo nguyªn lý ngîc dßng (nguyªn lý röa bét b»ng vÝt Ðp) tøc lµ níc vµ dÞch röa ®i ngîc chiÒu víi chiÒu vËn chuyÓn bét. + Röa bét trong m¸y nghiÒn Hµ Lan: L« röa bét cã cÊu t¹o d¹ng l« líi trßn hoÆc h×nh b¸t gi¸c, phÝa trong chia thµnh nhiÒu khoang d¹ng gÇu móc. Khi l« quay, bét b¸m lªn mÆt líi, dÞch ®en ®îc tho¸t ra tõ ngoµi vµo trong qua líi vµo gÇu móc vµ híng vµo t©m trôc tho¸t ra ngoµi. T¹i nhµ m¸y Bét giÊy Hßa B×nh, bét tõ hÖ thèng bÓ khuÕch t¸n hoÆc bÓ phãng ®îc b¬m sang sµng rung th« ®Ó t¸ch lo¹i nh÷ng m¶nh th«, mÊu m¾t cha chÝn hÕt. Bét tiÕp tôc qua röa líi trßn vµ röa líi ®«i ®Ó ®¹t ®îc ®é s¹ch vµ ®é kh« nhÊt ®Þnh tríc khi ®em ®i b¸n. T¹i c«ng ®o¹n röa, lîng níc th¶i ë ®©y lµ phÇn dÞch ®en bao gåm lignin vµ c¸c chÊt h÷u c¬ hoµ tan cã mÇu ®en vµ chøa toµn bé ho¸ chÊt trong qu¸ tr×nh nÊu. Môc ®Ých cña qu¸ tr×nh nµy lµ lo¹i bá c¸c t¹p chÊt, c¸c thµnh phÇn phi xenluyl« ®· hoµ tan trong dÞch nÊu, c¸c ho¸ chÊt cßn d nh v«i hoÆc xót,.. nh»m n©ng cao chÊt lîng cña bét giÊy, gi¶m bít tiªu hao cña ho¸ chÊt tÈy. Díi ®©y lµ s¬ ®å s¶n xuÊt bét giÊy theo ph¬ng ph¸p xót:
11 Nguyªn liÖu th« ChÊt th¶i r¾n, Níc th¶i cã chøa c¸c Níc röa ChuÈn bÞ nguyªn liÖu chÊt th« nh c¸t s¹n, m¶nh vá - DÞch ®en: cã hµm Hãa chÊt, lîng COD, BOD, Níc, h¬i NÊu bét pH vµ ®é mÇu cao. - KhÝ th¶i Níc th¶i: cã hµm Níc röa Röa bét lîng COD, BOD TSS vµ ®é mÇu cao Bét giÊy H×nh 2.1- S¬ ®å c«ng nghÖ s¶n xuÊt bét giÊy theo ph¬ng ph¸p xót vµ c¸c nguån th¶i. 2.2. §Æc tÝnh cña níc th¶i qu¸ tr×nh nÊu röa bét giÊy Bét giÊy hãa häc ®îc s¶n xuÊt b»ng c¸ch nÊu d¨m m¶nh gç cïng víi dung dÞch hãa chÊt thÝch hîp trong ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é vµ ¸p xuÊt nhÊt ®Þnh. Qu¸ tr×nh nÊu sÏ hßa tan lignin vµ mét phÇn c¸c chÊt h÷u c¬, gi÷ l¹i xenlulo vµ hemixenlulo gäi lµ bét giÊy. PhÇn hßa tan ®i vµo trong dung dÞch gäi lµ dÞch ®en. DÞch ®en lµ dung dÞch bao gåm c¸c hçn hîp chÊt v« c¬ vµ h÷u c¬. C¸c chÊt h÷u c¬ cã trong dÞch ®en chñ yÕu lµ c¸c s¶n phÈm ph©n huû lignin, hydroxy axit m¹ch th¼ng, c¸c axit bay h¬i, chÊt ªte hoµ tan kh«ng bay h¬i bao gåm phenol, c¸c chÊt th¬m cã ®é trung hîp thÊp, c¸c axit bÐo vµ nhùa, c¸c hîp chÊt trung tÝnh còng nh c¸c thµnh phÇn trung tÝnh hoµ tan trong muèi natri. TÝnh chÊt ho¸ lý cña dÞch ®en, tû lÖ c¸c chÊt v« c¬ vµ h÷u c¬ còng nh tû lÖ gi÷a c¸c nhãm chÊt h÷u c¬ trong dÞch ®en phô thuéc vµo nguyªn liÖu còng nh chÕ ®é c«ng nghÖ nÊu bét giÊy.