Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý nước thải làng nghề sản xuất và tái chế giấy Phong Khê – Bắc Ninh

Chia sẻ: Lạc Táp | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:103

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn "Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý nước thải làng nghề sản xuất và tái chế giấy Phong Khê – Bắc Ninh" với mục tiêu nhằm tìm hiểu về đặc điểm số lượng, thành phần, tính chất của nước thải công nghệ sản xuất giấy và bột giấy và các làng nghề sản xuất và tái chế giấy. Đề xuất công nghệ và tính toán công trình xử lý nước thải phù hợp cho làng nghề sản xuất, tái chế giấy Phong Khê, Bắc Ninh. 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 Kỹ thuật: Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý nước thải làng nghề sản xuất và tái chế giấy Phong Khê – Bắc Ninh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC MAI VĂN TIỆM NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT VÀ TÁI CHẾ GIẤY PHONG KHÊ – BẮC NINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 2012
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC MAI VĂN TIỆM NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT VÀ TÁI CHẾ GIẤY PHONG KHÊ – BẮC NINH Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Mã số: 60.52.03.20 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS TRẦN ĐỨC HẠ HÀ NỘI, 2012
1 LỜI CẢM ƠN Để thực hiện luận văn này, tác giả đã nhận được sự chỉ bảo tận tình của PGS.TS Trần Đức Hạ - Trưởng bộ môn Cấp thoát nước, và các thầy cô trong bộ môn Cấp thoát nước, Viện Khoa học và Kỹ thuật môi trường, đại học Xây dựng. Cùng với đó là sự giúp đỡ về mặt thực nghiệm đối của các cán bộ, kỹ sư Viện Khoa học và Kỹ thuật môi trường, công ty cổ phần MOPHA và công ty TNHH KUBOTA tại Việt Nam. Một phần không thể thiếu đó là sự hướng dẫn, động viên của các thầy cô và cán bộ khoa đào tạo Sau đại học của Trường Đại học xây dựng đã giúp đỡ tôi hoàn thành Luận văn này. Tôi xin gửi lời chân thành cảm ơn đến thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Trần Đức Hạ, các thầy cô và các bạn đồng nghiệp lời cảm ơn chân thành nhất. Hà Nội,ngày 16 tháng 12 năm 2012 Học viên Mai Văn Tiệm
2 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN........................................................................................................... 1 MỤC LỤC ................................................................................................................. 2 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................. 5 DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................ 6 DANH MỤC CÁC HÌNH.......................................................................................... 7 MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 9 1. Sự cần thiết của đề tài ............................................................................................ 9 2. Mục tiêu của đề tài ............................................................................................... 10 3. Nội dung và phạm vi nghiên cứu của đề tài ........................................................ 10 4. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 10 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT, TÁI CHẾ GIẤY VÀ HIỆN TRẠNG NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY ............................ 11 1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ TÁI CHẾ GIẤY ............ 11 1.1.1. Công nghệ sản xuất giấy ................................................................................ 11 1.1.2. Ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất và tái chế giấy ....................... 14 1.2. HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NGÀNH GIẤY TÁI CHẾ TRÊN THẾ GIỚI .................................................................................................................................. 14 1.3. HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NGÀNH GIẤY TẠI VIỆT NAM................. 18 1.3.1. Hiện trạng ngành công nghiệp giấy và bột giấy ............................................ 18 1.3.2. Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải công nghiệp giấy tại Việt Nam ......... 19 1.4. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LÀNG NGHỀ GIẤY PHONG KHÊ .................. 22 1.4.1. Đặc điểm sản xuất tại làng nghề .................................................................... 22 1.4.2. Hiện trạng ô nhiễm môi trường do nước thải tại làng nghề giấy Phong Khê 29 1.4.3. Hiện trạng mạng lưới thoát nước ................................................................... 33
3 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT, TÁI CHẾ GIẤY ........................................................................................ 35 2.1. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI TÁI CHẾ GIẤY ................ 35 2.1.1. Nguồn gốc chất thải ....................................................................................... 35 2.1.2. Thành phần các loại nước thải ....................................................................... 36 2.2. QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT GIẤY TÁI CHẾ ............... 37 2.2.1. Nguyên tắc xử lý ............................................................................................ 37 2.2.2. Các quy trình xử lý nước thải ........................................................................ 39 2.2.3. Các nhóm công nghệ xử lý nước thải tái chế giấy......................................... 53 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO LÀNG NGHỀ GIẤY PHONG KHÊ ........................... 56 3.1. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI ................................ 56 3.1.1. Đo lưu lượng nước thải .................................................................................. 56 3.1.2. Thí nghiệm Jar - Test ..................................................................................... 57 3.1.3. Kết quả nghiên cứu ........................................................................................ 59 3.2. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ............................................ 62 3.2.1. Giải pháp tổ chức thoát nước và xử lý nước thải........................................... 62 3.3.2. Các đại lượng tính toán thiết kế ..................................................................... 66 3.3.3. Quy trình xử lý đề xuất .................................................................................. 67 3.3.4. Giải pháp thiết kế hệ thống xử lý................................................................... 70 3.3. TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH THEO DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ ĐỀ XUẤT ...................................................................................................................... 70 3.3.1. Các thông số tính toán ................................................................................... 70 3.3.2. Tính toán công trình xử lý chính ................................................................... 71 3.4. KHÁI TOÁN CHI PHÍ ĐẦU TƯ VÀ VẬN HÀNH........................................ 79 3.4.1. Chi phí đầu tư ................................................................................................ 79 3.4.2. Chi phí vận hành ............................................................................................ 79
4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 81 KẾT LUẬN.............................................................................................................. 81 KIẾN NGHỊ ............................................................................................................. 81 PHỤ LỤC ................................................................................................................ 84 Phụ lục 1 – Một số mẫu đo chất lượng nước thải làng nghề giấy Phong Khê. ....... 84 Phụ lục 2 – Hình ảnh khảo sát và đo lưu lượng nước thải tại làng nghề ................. 85 Phụ lục 3 – Bảng tính kích thước công trình xử lý nước thải .................................. 88 Phụ lục 4 – Bản vẽ thiết kế sơ bộ các công trình chính ........................................... 94 Phụ lục 5 – Khái toán chi phí xây dựng công trình ................................................. 95
5 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN : Quy chuẩn Việt Nam XLNT : Xử lý nước thải BOD : Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu ôxy sinh hóa, mgO2/L COD : Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu ôxy hóa học, mgO2/L DO : Dissolved Oxygen – Ôxy hòa tan, mgO2/L TSS : Total Suspended Solids – Tổng chất rắn lơ lửng (mg/l) T-N : Total Nitrogen – Tổng hàm lượng Ni tơ (mg/l) T-P : Total Phosphorus – Tổng hàm lượng Phốt pho (mg/l) F/M : Food/Micro-organism – Tỷ số giữa lượng thức ăn và lượng vi sinh vật trong mô hình MLSS : Mixed Liquor Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng, mg/L SS : Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng, mg/L VS : Volatile Solid – Chất rắn bay hơi, mg/L SVI : Sludge Volume Index – Chỉ số thể tích bùn, mL/g PAC : Poly Aluminium Chloride PAA : Poly Acryl Amid
6 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần nước thải và tiêu chuẩn xả thải trạm xử lý nhà máy giấy Miguet & Thomas .................................................................................................... 16 Bảng 1.2. Tính chất nước thải tại một số cơ sở sản xuất giấy tái chế ..................... 27 Bảng 1.3. Các công đoạn sản xuất và vấn đề môi trường phát sinh ........................ 30 Bảng 1.4. Phân tích nước thải tại CCN Phong Khê và môi trường xung quanh ..... 32 Bảng 3.1. Đánh giá các phương án tổ chức xử lý nước thải làng nghề giấy Phong Khê ........................................................................................................................... 64 Bảng 3.2. Mức độ xử lý nước thải theo các chỉ tiêu ô nhiễm chính ........................ 66 Bảng 3.3. Thành phần nước thải và các chỉ tiêu ô nhiễm chính .............................. 71 Bảng 3.4. Chi phí vận hành bảo dưỡng trạm XLNT khu công nghiệp làng nghề Phong Khê................................................................................................................ 80
7 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát công nghệ sản xuất giấy và bột giấy từ gỗ .................... 11 Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy tái sinh và sự hình thành nước thải. ...... 13 Hình 1.3. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy tái chế Miguet et Thomas – Pháp. .................................................................................................... 16 Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý công nghệ bể BIOPAQ® UASB Reactor ...................... 17 Hình 1.5. Sơ đồ nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải giấy .................................. 21 Hình 1.6. Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ ... 22 Hình 1.7. Mặt bằng vị trí khu vực làng nghề tái chế giấy Phong Khê .................... 24 Hình 1.8. Quy trình công nghệ nhóm sản xuất giấy làm bao bì .............................. 25 Hình 1.9. Quy trình công nghệ nhóm sản xuất giấy vàng mã ................................. 25 Hình 1.10. Quy trình công nghệ nhóm sản xuất giấy vở ......................................... 26 Hình 1.11. Quy trình công nghệ nhóm sản xuất vệ sinh ......................................... 26 Hình 1.12. Một số chỉ tiêu đặc trưng nước thải cơ sở sản xuất giấy vệ sinh ........... 27 Hình 1.13. Một số chỉ tiêu đặc trưng nước thải cơ sở sản xuất giấy bao bì ............ 28 Hình 1.14. Một số chỉ tiêu đặc trưng nước thải cơ sở sản xuất giấy vở học sinh.... 28 Hình 1.15. Một số hình ảnh sản xuất và hiện trạng nước thải tại làng nghề sản xuất giấy Phong Khê ........................................................................................................ 31 Hình 1.16. Mạng lưới thoát nước làng nghề giấy Phong Khê ................................. 33 Hình 2.1. Sơ đồ nguyên tắc công nghệ xử lý nước thải tái chế giấy ....................... 37 Hình 2.2. Sơ đồ công nghệ với bể Aeroten truyền thống ........................................ 50 Hình 3.1. Máng đo lưu lượng trên mương xả nước thải ra sông Ngũ Huyện Khê .. 57 Hình 3.2. Mô hình nghiên cứu thí nghiệm Jartest ................................................... 58 Hình 3.3. Thí nghiệm keo tụ trên mô hình jar-test .................................................. 59 Hình 3.4. Biểu đồ kết quả đo nồng độ COD và SS nước thải thí nghiệm Jar - Test 60 Hình 3.5. Biểu đồ hiệu suất xử lý COD và SS của thí nghiệm Jar-Test .................. 60 Hình 3.6. Sơ đồ nguyên tắc tổ chức xử lý nước thải phân tán ................................ 62
8 Hình 3.7. Sơ đồ nguyên tắc tổ chức xử lý nước thải bán tập trung ......................... 63 Hình 3.8. Sơ đồ nguyên tắc tổ chức xử lý nước thải tập trung ................................ 63 Hình 3.9. Sơ đồ dây chuyền công nghệ đề xuất ...................................................... 68 Hình 3.10. Cấu tạo giếng tách nước mưa ................................................................ 72 Hình 3.11. Cấu tạo bể tuyển nổi dạng Radial .......................................................... 75
9 MỞ ĐẦU 1. Sự cần thiết của đề tài Theo Báo cáo hiện trạng môi trường năm 2011 hiện nay Việt Nam có trên 700 làng nghề sản xuất tiểu thủ công nghiệp. Sự phát triển của các làng nghề đã mang lại một bộ mặt mới cho các vùng nông thôn của nước ta. Kinh tế phát triển, thu nhập gia tăng đời sống xã hội được nâng lên rõ rệt, và ngoài ra, còn rất nhiều hiệu quả mang lại từ sự phát triển của các làng nghề. Bên cạnh sự phát triển trông thấy đó vẫn còn có những mặt tồn tại, những tác động không mong muốn của các làng nghề đối với môi trường và sức khỏe của người dân địa phương tại khu vực làng nghề và lân cận. Hậu quả của môi trường ô nhiễm và suy thoái là sức khỏe của người dân giảm sút, bệnh tật hiểm nghèo gia tăng với sự xuất hiện của hàng loạt các “làng ung thư” như báo chí mới đăng gần đây. Việc tìm giải pháp để cân bằng giữa nhu cầu phát triển kinh tế nông thôn và phát triển bền vững, bảo vệ sức khỏe, tính mạng của nhân dân đang là bài toán khó đối với không chỉ chính quyền địa phương và trung ương mà cũng là bài toán khó đối với các nhà môi trường, nhà khoa học, bởi đặc trưng của các làng nghề tại Việt Nam nói chung rất phức tạp. Một trong những làng nghề phát triển nổi bật trong các làng nghề tại Việt Nam, và cũng nổi bật về tình trạng ô nhiễm môi trường đó là làng nghề tái chế giấy Phong Khê, thuộc xã Phong Khê, thành phố Bắc Ninh, Tỉnh Bắc Ninh. Theo số liệu thống kê của UBND TP Bắc Ninh, với trên 200 hộ sản xuất tái chế giấy thì sản lượng trung bình hàng năm của làng nghề tái chế giấy Phong Khê đạt trên 300.000 tấn giấy thành phẩm, gấp 3 lần sản lượng nhà máy giấy Bãi Bằng – Phú Thọ. Tại làng nghề Phong Khê, tình trạng ô nhiễm môi trường từ nhiều năm nay đã là điểm nóng ô nhiễm của tỉnh Bắc Ninh và ngày càng đáng báo động. Nguồn gây ô nhiễm xuất phát từ cả ba khu vực, đó là chất thải rắn, nước thải, khí thải từ các hoạt động sản xuất mà nghiêm trọng nhất, ảnh hưởng lớn nhất đó là ô nhiễm môi trường do nước thải từ các phân xưởng, các hộ tái chế giấy. Theo Quyết định số 64/2003/QĐ-TTG của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt "Kế hoạch xử lý triệt để các cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng", làng nghề giấy Phong Khê được xếp vào hạng đặc biệt ô nhiễm cần phải xử lý. Đến nay, năm 2012, mặc dù cũng đã có một số đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải cho làng nghề, đơn cử như một số đề tài của Viện Môi trường – ĐH Bách Khoa (GS.TS Đặng Kim Chi) hoặc thí điểm mô hình xử lý nước thải
10 giấy thôn Đào Xá thuộc xã Phong Khê, tuy nhiên đến nay tình trạng ô nhiễm môi trường nước tại làng nghề vẫn chưa được giải quyết. Qua khảo sát thực tế, nhu cầu cần thiết phải xây dựng nhà máy xử lý nước thải cho làng nghề để giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường do nước thải, giảm thiểu tác hại đối với sức khỏe nhân dân địa phương là hết sức cần thiết và cấp bách. Chính quyền địa phương từ tỉnh, thành phố, xã đều rất mong mỏi có được công nghệ phù hợp, chi phí giá thành đầu tư và vận hành hợp lý nhất để sớm giải quyết tình trạng ô nhiễm tại địa phương. 2. Mục tiêu của đề tài - Tìm hiểu về đặc điểm số lượng, thành phần, tính chất của nước thải công nghệ sản xuất giấy và bột giấy và các làng nghề sản xuất và tái chế giấy. - Đề xuất công nghệ và tính toán công trình xử lý nước thải phù hợp cho làng nghề sản xuất, tái chế giấy Phong Khê, Bắc Ninh 3. Nội dung và phạm vi nghiên cứu của đề tài - Đặc điểm của công nghệ sản xuất giấy tại các làng nghề. - Số lượng, thành phần, tính chất nước thải từ sản xuất tái chế giấy tại các làng nghề. - Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý nước thải sản xuất tái chế giấy - Tính toán công trình xử lý và đưa ra các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật phù hợp với làng nghề giấy Phong Khê 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp tổng hợp lý thuyết: Nghiên cứu tổng hợp lý thuyết công nghệ xử lý nước thải sản xuất giấy tại Việt Nam và trên thế giới - Phương pháp kế thừa: Sử dụng các nghiên cứu đã được thực hiện trong nước và trên thế giới để ứng dụng cho đề tài. - Phương pháp chuyên gia: Tham khảo các chuyên gia trong lĩnh vực xử lý nước thải nói chung và xử lý nước thải giấy nói riêng. - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Xác định liều lượng hóa chất sử dụng cho các quá trình xử lý nước thải giấy. - Phương pháp phân tích tổng hợp: Tổng hợp các thông tin để xây dựng luận văn.
11 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT, TÁI CHẾ GIẤY VÀ HIỆN TRẠNG NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY 1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ TÁI CHẾ GIẤY 1.1.1. Công nghệ sản xuất giấy Giấy, được phát minh từ rất sớm tại Trung Quốc, khoảng năm 105 [11], là một vật liệu từ các xơ (dài từ vài mm cho đến vài cm), thường có nguồn gốc thực vật, được tạo thành mạng lưới bởi lực liên kết hiđrô không có chất kết dính. Thông thường giấy được sử dụng dưới dạng những lớp mỏng nhưng cũng có thể dùng để tạo hình các vật lớn. Trên nguyên tắc giấy được sản xuất từ bột gỗ. Tuy nhiên ngày nay, trước yêu cầu tiết kiệm nguyên liệu và bảo vệ môi trường, lượng giấy sản xuất từ giấy tái chế đã tăng lên rất nhiều. 1.1.1.1. Quy trình công nghệ sản xuất giấy từ gỗ Quy trình sản xuất giấy sử dụng nguyên liệu gỗ hay một số thực vật khác như tre, rơm, cỏ, bã mía… được tóm tắt theo sơ đồ sau – Hình 1.1 Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát công nghệ sản xuất giấy và bột giấy từ gỗ
12 Công đoạn sản xuất bột giấy: là giai đoạn tách thành phần xơ sợi từ nguyên liệu gỗ hay các nguyên liệu khác bằng phương pháp hóa học hay cơ học. Tùy theo yêu cầu cụ thể mà bột giấy có thể không hoặc được tẩy trắng ở mức độ khác nhau. Công đoạn sản xuất giấy: là giai đoạn tạo hình tờ giấy từ bột giấy – còn gọi là công đoạn xeo giấy. Ở công đoạn này sẽ có một số xử lý cơ học (như quá trình nghiền) hay hóa học (như sử dụng một số phụ gia) để phát triển liên kết xơ sợi nhằm có được những tính chất cần thiết cho một sản phẩm giấy. Thiết bị sấy khô bằng hơi sẽ làm khô giấy. Giấy được cuộn tròn thành kiện, được phun hồ để đạt độ mịn, bóng. Sau đó đưa qua máy cán để tạo độ dày như nhau. Các cuộn giấy trắng được cắt cùng kích cỡ. 1.1.1.2. Quy trình công nghệ sản xuất giấy từ giấy tái sinh Trong phạm vi đề tài nghiên cứu này chỉ nghiên cứu cơ bản về quy trình sản xuất giấy nói chung, qua đó nghiên cứu sâu về công nghệ sản xuất phát sinh dòng thải của các nhà máy sử dụng nguyên liệu giấy tái chế (giấy tái sinh), công nghệ sản xuất này được sử dụng chính trong các làng nghề sản xuất và tái chế giấy tại Việt Nam cũng như trên thế giới. Quá trình sản xuất giấy tái chế bao gồm các công đoạn: Thu gom và lựa chọn giấy từ nguồn phế liệu, ngâm giấy và nghiền (đánh tơi) thành bột giấy, loại bỏ các tạp chất trong bột giấy, tẩy trắng bằng hoá chất hoặc cho thêm phụ gia vào bột giấy (phụ thuộc yêu cầu của loại bột giấy), xeo để tạo thành giấy sản phẩm. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất giấy tái chế được thể hiện như Hình 1.2.
13 Giấy phế liệu Nước cấp Nghiền/ đánh tơi Nước rửa có thành bột SS, BOD và COD cao Chất độn/phụ gia Thêm phụ gia để Nước thải có độ Hoá chất tẩy trắng tạo màu hoặc tẩy màu , BOD và trắng COD cao Phèn Xeo giấy Nước thải có Dầu SS, BOD và Nước COD cao Hơi nước Sấy Nước ngưng Hơi nước Sản phẩm Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy tái sinh và sự hình thành nước thải. Nguyên liệu là giấy phế phẩm gồm hồ sơ văn phòng, vở học sinh sẽ được phân loại, bỏ đi tạp chất. Sau đó, chúng sẽ được đưa qua khâu rửa bằng nước công nghiệp có độ pH, hàm lượng sắt phải thấp và rửa liên tục 4-5 giờ. Những tạp chất còn lại sẽ được giữ trên mặt sàn khi qua máy nghiền thủy lực. Tiếp đến là dùng peroxit với nồng độ cao để tẩy. Việc này còn có tác dụng khử trùng. Cuối cùng giấy được đưa qua máy xeo với nhiệt độ sấy là 110-115 độ C nhằm làm khô cũng như giúp diệt vi khuẩn được tốt hơn. Với loại giấy màu, phải dùng màu công nghiệp loại chất lượng cao để không bị dính lên da người sử dụng. Sản xuất bột giấy bằng giâý tái sinh, tuy nhiên chỉ chiếm độ 15-18% sản lượng bột hiện nay. Công nghệ này sản sinh ít chất thải hơn nhiều, những quá trình tẩy mực (deinking) tạo ra rất nhiều độc tố cho môi trường nước
14 1.1.2. Ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất và tái chế giấy Theo thống kê, các nhà máy giấy trên thế giới nhờ công nghệ tiên tiến nên chỉ dùng từ 7-15m3 nước/tấn giấy, trong khi ở Việt Nam do thiết bị sản xuất, công nghệ lạc hậu nên vẫn dùng từ 30-100m3 nước/tấn giấy. Sự lạc hậu này không chỉ gây lãng phí nguồn nước ngọt, tăng chi phí xử lý nước thải mà còn đưa ra sông, rạch lượng nước thải khổng lồ. Hiện nay, doanh nghiệp sản xuất giấy tại Việt Nam chủ yếu là thuộc thành phần doanh nghiệp vừa và nhỏ, sản xuất tới 75% lượng giấy cả nước. Các doanh nghiệp này nằm rải rác tại các địa phương, do đó có nguy cơ gây ô nhiễm tại các cơ sở này rất cao. Trong các cơ sở công nghiệp giấy và bột giấy, nước thải thường có độ pH trung bình 9 - 11, chỉ số nhu cầu ôxy sinh hoá (BOD), nhu cầu oxy hoá học (COD) cao, có thể lên đến 700mg/l và 2.500mg/l. Hàm lượng chất rắn lơ lửng cao gấp nhiều lần giới hạn cho phép. Đặc biệt nước có chứa cả kim loại nặng, lignin (dịch đen), phẩm màu, xút, các chất đa vòng thơm Clo hoá là những hợp chất có độc tính sinh thái cao và có nguy cơ gây ung thư, rất khó phân huỷ trong môi trường. Có những nhà máy giấy, lượng nước thải lên tới 4.000 - 5.000m3/ ngày, các chỉ tiêu BOD, COD gấp 10 – 18 lần tiêu chuẩn cho phép; lượng nước thải này không được xử lý mà đổ trực tiếp vào sông. Ngoài ra, trong công nghiệp xeo giấy, để tạo nên một sản phẩm đặc thù hoặc những tính năng đặc thù cho sản phẩm, người ta còn sử dụng nhiều hóa chất và chất xúc tác. Những chất này nếu không được thu hồi hoặc xử lý mà xả thẳng ra sông ngòi thì vấn đề ô nhiễm là không tránh khỏi, làm mất cân bằng sinh thái trong môi trường nước. 1.2. HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NGÀNH GIẤY TÁI CHẾ TRÊN THẾ GIỚI Với mục đích hướng tới giảm thiểu và cải thiện chất lượng nước thải ngành giấy trong quá trình sản xuất, giúp góp phần bảo vệ môi trường và giảm nhẹ gánh nặng về vấn đề ô nhiễm cho các nhà sản xuất yên tâm hoạt động, từ lâu trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về hiện trạng nước thải ngành giấy, và về các công nghệ, các giải pháp để xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn cho phép. Không những thế, nhiều nhà nghiên cứu đã và đang tìm các giải pháp để sản xuất sạch, giảm thiểu tối đa lượng chất thải cho ngành sản xuất giấy và bột giấy, mà đáng quan tâm nhất là nước thải.
15 Theo điều tra của Viện nghiên cứu về Đất và Tổ chức lương thực Liên hợp quốc, tỷ lệ tái chế giấy trong ngành công nghiệp giấy tại một số quốc gia hàng đầu trên thế giới năm 2007 như sau Quốc gia Tỷ lệ giấy tái chế % Hàn Quốc 85 Nhật Bản 72 Đức 70 Thụy Điển 66 Pháp 54 Mỹ 50 Ý 46 Canada2 44 Phần Lan 41 Trung Quốc 35 Trung bình 47 [Nguồn: Compiled by Earth Policy Institute from U.N. Food and Agriculture Organization (FAO), ForesSTAT Statistics Database, at faostat.fao.org, updated 12 January 2009; Canada from Paper Recycling Association (Canada), "Paper Recycling Association: Overview of the Recycling Industry," at www.pppc.org/en/2_0/2_4.html, updated 18 September 2007] Tổ chức bảo vệ môi trường Mỹ (US EPA) tuyên bố việc sản xuất giấy từ giấy tái chế ít gây ô nhiễm môi trường nước 35% và ít gây ô nhiễm môi trường không khí 74% so với phương pháp sản xuất giấy từ gỗ nguyên chất. Hiện nay, các nhà máy sản xuất giấy hiện đại đã giảm thiểu ô nhiễm đáng kể so với một vài thập kỷ trước đây. Tái chế giấy làm giảm nhu cầu đối với bột giấy và do đó làm giảm số lượng tổng thể của ô nhiễm không khí và nước liên quan đến ngành sản xuất giấy. Tại Pháp, Một ví dụ cho quá trình sản xuất giấy tái sinh kết hợp với xử lý nước thải sản xuất tại nhà máy giấy Miguet et Thomas – Pháp. Nhà máy giấy Miguet & Thomas đặt tại phía Nam thủ đô Paris, trực thuộc tập đoàn Octor. Sản lượng của nhà máy khoảng 48.000 tấn giấy thành phẩm / năm, sử dụng 100% nguyên liệu giấy tái chế. Trong tương lai, nhà máy dự kiến nâng công suất sản xuất lên từ 140.000 đến 200.000 tấn giấy thành phẩm / năm.
16 Lượng nước trung bình sử dụng để sản xuất 1 tấn giấy thành phẩm của nhà máy khoảng 9 m3, với lượng thải COD trung bình khoảng 3200 mg/ lít. Nước sạch sử dụng cho nhà máy được lấy từ một con sông nhỏ trong khu vực. Và đây cũng là nơi tiếp nhận nước thải của nhà máy. Công nghệ xử lý nước thải của nhà máy sử dụng kết hợp hệ Kỵ khí (UASB) và hiếu khí chủ động để xử lý nước thải đảm bảo tiêu chuẩn trước khi xả ra môi trường. Thành phần nước thải và tiêu chuẩn xả thải được thể hiện dưới bảng sau Bảng 1.1. Thành phần nước thải và tiêu chuẩn xả thải trạm xử lý nhà máy giấy Miguet & Thomas Chỉ tiêu Đơn vị Tính chất nước thải Tiêu chuẩn Trung bình Tối đa xả thải Lưu lượng m3/ngày 1200 1600 1200 COD mg/l 3300 4500 180 BOD mg/l 1600 2400 30 TSS mg/l 300 800 25 pH 6.7 7.0 5.5 – 8.5 TKN mg/l 10 TP mg/l 10 [nguồn: P. Mermillod, 2008, Compact Anaerobic/Aerobic wastewater treatment at the Miguet et Thomas recycle paper mills in France ,France] Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải công suất 1200-1600 m3/ ngày: Hình 1.3. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy tái chế Miguet et Thomas – Pháp.
17 [nguồn: P. Mermillod, 2008, Compact Anaerobic/Aerobic wastewater treatment at the Miguet et Thomas recycle paper mills in France ,France] Mô tả: Hệ thống xử lý nước thải gồm các công trình chức năng chủ yếu như sau: 1. Bể tiền xử lý: Dung tích 470 m3 2. Bể phản ứng kỵ khí UASB dung tích 300 m3 3. Bể phản ứng hiếu khí Aeration Tanks dung tích 667 m3 4. Bể lắng thứ cấp dạng bể Ly tâm, đường kính 18,5m. 5. 02 bể chứa bùn dung tích 2x150 m3 6. Các công trình phụ trợ, bể chứa khí Gas, lọc sinh học, hóa chất, khử mùi,... Trước tiên, dòng nước thải được dẫn qua 02 bể xử lý sơ bộ bằng phương pháp tuyển nổi. Nước thải được bơm vào bể tuyển nổi sau khi đi qua song chắn rác cố định. Nitrogen và phosphorus được bơm bổ sung vào nước thải tại bể phản ứng. Sô đa có thể được bổ sung để cân bằng pH cho nước thải. Sau đó nước thải được dẫn sang bể UASB. Tại bể UASB, nước thải được dẫn dòng đi lên từ đáy bể. Cấu tạo bể UASB của công trình như sau: Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý công nghệ bể BIOPAQ® UASB Reactor [nguồn:Compact Anaerobic/Aerobic wastewater treatment at the Miguet et Thomas recycle paper mills in France – P. Mermillod, France]
18 Khí Biogas thu được có thành phần: Methane: 70%, CO2: 29%, H2S: 1%, ... được thu gom vào bể chứa gas chung và sử dụng Gas cho hệ thống nồi hơi cấp nhiệt trở lại cho bể phản ứng sau khi đã làm sạch. Lượng Gas dư được đốt định kỳ bằng các đầu đốt Gas đặt ngoài công trình. Sau quá trình xử lý kỵ khí, nước thải được chảy tràn qua khu vực các bể xử lý hiếu khí bằng phương pháp bùn hoạt tính (Aeration tank), bao gồm 02 bể phản ứng hiếu khí, dung tích 330 m3 mỗi bể. Sau quá trình phản ứng hiếu khí, nước được dẫn qua bể lắng đợt 2, tách bỏ cặn và bùn dư trong nước thải trước khi được khử trùng và xả ra nguồn tiếp nhận. Hệ thống được điều khiển hoàn toàn tự động bằng hệ thống PLC kết hợp máy tính cá nhân (PC) 1.3. HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NGÀNH GIẤY TẠI VIỆT NAM 1.3.1. Hiện trạng ngành công nghiệp giấy và bột giấy Hiện trạng ngành công nghiệp giấy và bột giấy ở Việt Nam có thể tóm tắt trong những nét chính như sau: - Số lượng nhà máy giấy trong nước khoảng trên 300. Các nhà máy mới ra đời đều thuộc khu vực tư nhân và thường có công suất khoảng 1000 tấn / năm. - Trong 6 tháng đầu năm 2011, tình hình sản xuất của ngành giấy Việt Nam vẫn tương đối ổn định, sản lượng giấy, bìa các loại ước đạt 925,7 nghìn tấn, tăng 11,2% so với cùng kỳ năm trước. Đơn vị cung cấp nhiều nhất cho thị trường là công ty giấy Bãi Bằng với công suất 100.000 tấn/ năm. - Năng lực sản xuất bột giấy hiện nay là 318 nghìn tấn / năm. - Năng lực sản xuất giấy từ giấy tái chế khoảng 401.740 tấn. Một cách tương đối có thể phân chia các nhà máy thành 04 nhóm theo trình độ công nghệ như sau: - Nhóm 1: Có công nghệ tương đối hiện đại. Nhóm này chỉ có 2 doanh nghiệp là giấy Bãi Bằng và giấy Tân Mai. Hai công ty này sản suất so với toàn ngành: 50% sản lượng bột giấy, 36,1 % sản lượng giấy. - Nhóm 2: Có công nghệ trung bình gồm các doanh nghiệp: Giấy Đồng Nai, giấy Bình An, giấy Thủ Đức, Việt Trì. Các doanh nghiệp trên có sản lượng gộp lại so với toàn ngành: 23,7% sản lượng bột giấy, 25,1 sản lượng giấy.