Đồ án Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp và xử lý nước thải ngành công nghiệp giấy

Chương II – Tổng Quan Ngành Công Nghiệp Giấy Đồ Án Tốt Nghiệp Và Hiện Trạng Môi Trường GVHD : Th.S. Lâm Vĩnh Sơn SVTH : Lê Hoàng Kim Oanh Trang 5 CHƯƠNG II TỔNG QUAN NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY VÀ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG 2.1. Giới thiệu ngành công nghiệp giấy ở Việt Nam Ngành công nghiệp giấy Việt Nam hơn 20 năm qua đã phát triển với tốc độ tăng trưởng trung bình 17%. Chất lượng ngày càng cao đáp ứng cho nhu cầu xuất khẩu. Bảng 2.1. Sản lựơng giấy sản xuất và nhập khẩu qua một số năm Giấy Đơn vị Năm 2003 Năm 2004 Năm 2005 Sản xuất Ngàn tấn 642 753,791 980 Xuất khẩu Ngàn tấn 96,426 117,1 135,5 Nhập khẩu Ngàn tấn 425 484 523,85 Nguồn : Bộ Công Nghiệp Đối với ngành công nghiệp giấy Việt Nam, nhìn chung, công nghệ và thiết bị ở trình độ thấp và chậm phát triển so với thế giới, trừ Bãi Bằng và Tân Mai, tất cả các doanh nghiệp còn lại đều sản xuất theo phương pháp kiềm không thu hồi hóa chất nên khó kiểm soát chất lượng, giá thành cao và gây ô nhiễm môi trường, sản xuất kém hiệu quả, tiêu tốn nhiều nguyên nhiên vật liệu và năng lượng. Việc xử lý nước thải trong các cơ sở sản xuất giấy vẫn chưa được cải thiện, thậm chí có khu vực môi trường bị ô nhiễm nặng nề hơn, nhất là ở các làng nghề sản xuất giấy truyền thống. Máy móc thiết bị và công nghệ của các nhà máy giấy Việt Nam hiện nay không thể đáp ứng được tiêu chuẩn môi trường. 2.2. Lưu lượng, thành phần và tính chất nước thải ngành công nghiệp giấy Trong sản xuất người ta sử dụng nhiều nước ở nhiều công đoạn khác nhau. Để sản xuất ra một tấn sản phẩm, người ta cần đến 500 – 550 m3 nước. Ngoài ra Chương II – Tổng Quan Ngành Công Nghiệp Giấy Đồ Án Tốt Nghiệp Và Hiện Trạng Môi Trường GVHD : Th.S. Lâm Vĩnh Sơn SVTH : Lê Hoàng Kim Oanh Trang 6 người ta còn sử dụng nhiều hóa chất khác nhau. Do đó, mỗi công đoạn sản xuất có nước thải với tính chất và thành phần khác nhau. - Nước thải từ công đoạn rửa nguyên liệu chứa các chất hữu cơ, đất, đá, sỏi , cát, thuốc bảo vệ thực vật, VSV, vỏ cây. - Nước thải từ giai đoạn nấu và rửa sau nấu chứa rất nhiều chất hòa tan (các hoá chất nấu và một phần sơ xợi), nước thải này có màu đen (dịch đen) chứa 25 – 35% chất khô. Loại nước thải này chứa nhiều lignin, cachydratcacbon, axít hữu cơ. Ngoài ra, trong nước thải này còn chứa các chất vô cơ như Na2S tự do, Na2SO4, Na2CO3. - Nước thải từ giai đoạn tẩy trắng của các nhà máy sản xuất bột giấy bằng phương pháp hoá học và bán hoá học còn chứa các hợp chất hữu cơ, các chất tẩy trắng rất độc hại, giá trị COD và BOD5 rất cao. - Nước thải từ gian đoạn nghiền bột và xeo giấy chủ yếu chứa xơ sợi mịn, bột giấy ở dạng lơ lửng và các chất phụ gia : nhựa thông, phẩm màu, cao lanh. - Nước thải từ khâu rửa thiết bị, rửa sàn, có nhiều SS và các hợp chất hữu cơ rơi vãi. Bảng 2.2. Công nghệ và sản lượng nước thải của một số công ty giấy ở Việt Nam. Đặc tính hóa học stt Công nghệ sản xuất Tải lượng nước thải m3/tấn.ngày BOD5 COD SS 1 Sunfat có thu hồi kiềm 400 - 500 85 500 63 2 Hóa nhiệt cơ không thu hồi kiềm 200 80 - 100 400 - 800 150 - 200 3 Xút thu hồi kiềm 500 650 1050 172 4 Xút không thu hồi kiềm 500 - 600 125 253 150 Nguồn : Giáo trình công nghệ xử lý nước thải – Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga. Chương II – Tổng Quan Ngành Công Nghiệp Giấy Đồ Án Tốt Nghiệp Và Hiện Trạng Môi Trường GVHD : Th.S. Lâm Vĩnh Sơn SVTH : Lê Hoàng Kim Oanh Trang 7 2.3. Vấn đề môi trường phát sinh trong ngành công nghiệp giấy Nguồn nguyên liệu, hóa chất dư thừa, các hợp chất hữu cơ, nước phát sinh trong các công đoạn sản xuất cũng như việc sử dụng và quản lý không tốt nguồn tài nguyên và hóa chất là nguyên nhân của việc phát sinh các vấn đề gây ô nhiễm môi trường. 2.3.1. Sử dụng tài nguyên Giấy và bột giấy được sản xuất từ nguyên liệu. Các nguyên liệu sợi có thể là các loại gỗ cứng hoặc gỗ mềm, thực vật ngoài gỗ và các phế phẩm nông nghiệp như tre nứa, rơm rạ và bã mía, các sợi vải hay sợi giấy tái sinh. Có nhiều công nghệ sản xuất bột khác nhau. Trong công nghệ sản xuất bột giấy và giấy, nước được sử dụng chủ yếu là môi trường vận chuyển sợi giấy, đôi khi làm môi trường thích hợp cho các phản ứng hoá học xảy ra. Sử dụng nhiều hoá chất và hao tốn nhiều điện năng. Ngoài ra, trong quá trình sản xuất bột giấy, một phần sợi giấy của nguyên liệu ban đầu bị thải bỏ. Tre nứa và bã mía để lâu ngày trong bó sẽ bị giảm chất lượng và sản xuất bột ít hơn và bột có chất lượng thấp hơn. Dịch đen hiện đang được thải bỏ nhưng trong thực tế lại trở thành nguồn cung cấp nhiên liệu từ chất thải và là nguồn hoá chất tiềm tàng cần được sử dụng thay thế. Tổn thất lượng về sợi giấy trong quá trình sản xuất giấy cũng có nghĩa là sử dụng càng nhiều bột giấy đắt tiền. 2.3.2. Phát sinh khí thải Sự phát sinh chất thải vào không khí xuất phát từ việc đốt nhiên liệu, hợp chất hữu cơ bay hới (VOC) phát sinh từ các công đoạn, từ tàng trữ, xử lý nhiên liệu thô sơ và từ tất cả các quá trình đốt cháy, bao gồm cả giao thông vận tải. Mùi được sinh ra từ công đoạn tạo bột sunfat do các sunfat vô cơ và hữu cơ hình thành trong các công đoạn này hoặc trong hệ thống thu hồi. Chúng có mùi rất đặc trưng và gây khó chịu. Chương II – Tổng Quan Ngành Công Nghiệp Giấy Đồ Án Tốt Nghiệp Và Hiện Trạng Môi Trường GVHD : Th.S. Lâm Vĩnh Sơn SVTH : Lê Hoàng Kim Oanh Trang 8 Các khí độc hại được phát sinh trong quá trình sản xuất giấy thường tập trung trong quá trình nấu và tẩy trắng bột. Một lượng nhỏ các hợp chất vô cơ dạng khí như sunphua-dioxyt, hydrosunphua và bụi (bụi sunphat, bụi cacbonnat) sinh ra từ các loại hoá chất của dây chuyền cũng được thải ra từ các quy trình sản xuất bột bằng phương pháp hoá học cùng với một lượng nhỏ các chất hữu cơ bay hơi từ nhiên liệu sợi giấy (như các chất chiết), và các sản phẩm của phản ứng (như các chất lưu huỳnh hữu cơ) từ các hoá chất và những thành phẩm của gỗ. Ngoài ra, còn có chất thải khí được được thải xả từ phân xưởng tẩy trắng bột như clo, hydroclo. Quá trình tẩy trắng bột bằng clo sẽ tạo ra sản phẩm phụ có độ bền cao gây ảnh hưởng đến năng suất cây trồng và chất lượng nông sản ở khu vực lân cận. Hiện nay, hầu hết các loại khí độc này đều không được thẩm định và đo đạt rõ ràng, chính xác. 2.3.3. Chất thải rắn Chất thải rắn được hình thành từ tất cả các công đoạn trong vòng đời của giấy và bột giấy. Chất thải từ lâm nghiệp chủ yếu là nguyên liệu không phân hủy được. Chất thải hữu cơ được tạo ra trong các quá trình sản xuất cũng có thể gây tác động đến môi trường. Tro, xỉ và các chất thải quá trình vô cơ khác thường đi vào đất. Ngoài ra, chất thải còn được hình thành trong quá trình sản xuất và các ngành công nghiệp phụ trợ cho công nghiệp giấy và bột giấy. Sản xuất bột giấy và giấy sinh ra các dạng chất thải rắn rất đa dạng: ¾ Phần còn lại của nguyên liệu thô (cặn hữu cơ, vỏ cây và gỗ, cát, đá,..) ¾ Sợi và phần thải của quá trình sản xuất bột và giấy. ¾ Chất thải rắn từ hệ thống thu hồi của công đoạn sunphat ( vôi dư, cặn, đá vụn,..) ¾ Tro và xỉ từ lò hơi. ¾ Bùn từ hệ thống xử lý nước thải (sợi, hoá chất và bùn sinh học ) Chương II – Tổng Quan Ngành Công Nghiệp Giấy Đồ Án Tốt Nghiệp Và Hiện Trạng Môi Trường ¾ Hoá chất và chất thải công nghiệp nói chung (giấy gói, vụn kim loại, vật liệu xây dựng) ¾ Chất thải nguy hiểm. 2.3.4. Phát sinh nước thải Trong các nhà máy giấy, hầu như tất cả lượng nuớc đưa vào sử dụng sẽ là lượng nước thải và mang theo tạp chất, hoá chất, bột giấy các chất ô nhiễm dạng hữu cơ và vô cơ nếu như không có hệ thống xử lý tuần hoàn tại nước và hoá chất. Các dòng thải chính của các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy bao gồm : ¾ Dòng thải rửa nguyên liệu ¾ Dòng thải của quá trình nấu và rửa sau nấu ¾ Dòng thải từ công đoạn tẩy của các nhà máy sản xuất bột giấy bằng phương pháp hoá học và bán hoá học ¾ Dòng thải từ quá trình nguyên liệu bột và xeo giấy ¾ Dòng thải từ các khâu rửa thiết bị, rửa sàn ¾ Nước ngưng của quá trình cô đặc trong hệ thống xử lý thu hồi hoá chất từ dịch đen. Bảng 2.3 Tải lượng ô nhiễm trong dòng nước thải của công đoạn tẩy Thông số ô nhiễm ( kg/tấn bột giấy ) Phương pháp sản xuất bột giấy Nguyên liệu đầu BOD COD Soda Sunfat Sunfit Sunfat Rơm Tre nứa Gỗ mềm Gỗ cứng 16 17 15 16 60 90 60 60 Nguồn : Giáo trình công nghệ xử lý nước thải – Trần Văn Nhân, Ngô Thi Nga Bảng 2.4 Tải lượng nước thải và COD của một số loại giấy GVHD : Th.S. Lâm Vĩnh Sơn SVTH : Lê Hoàng Kim Oanh Trang 9 Chương II – Tổng Quan Ngành Công Nghiệp Giấy Đồ Án Tốt Nghiệp Và Hiện Trạng Môi Trường GVHD : Th.S. Lâm Vĩnh Sơn SVTH : Lê Hoàng Kim Oanh Trang 10 Giấy sản phẩm Nguyên liệu đầu COD ( kg/ 1 tấn sản phẩm) Giấy không gỗ - Loại thường - Loại đặc biệt Giấy từ gỗ giấy từ Giấy phế liệu 10 – 80 50 – 350 5 – 40 5 – 30 3 – 9 15 – 25 20 – 30 Nguồn : Giáo trình công nghệ xử lý nước thải – Trần Văn Nhân, Ngô Thi Nga 2.4. Aûnh hưởng của nước thải ngành công nghiệp giấy Nước thải ngành công nghiệp giấy có hàm lượng SS, COD, BOD, độ đục, độ màu cao là do các hoá chất thừa trong các công đoạn và sản phẩm phản ứng từ các thành phần của nguyên liêu thô là sợi và các hoá chất của từng công đoạn theo nước thải thải ra ngoài môi trường. 2.4.1. Tác hại của Clo trong công đoạn tẩy trắng Hiện nay, người ta thường sử dụng Clo trong công đoạn tẩy trắng và do đó, nước thải phát sinh từ công đoạn này sẽ mang theo Clo dư đưa vào môi trường. Trong quá trình tẩy trắng một lượng Clo sẽ được tạo ra dạng hợp chất polyclorin độc và tồn tại rất lâu, có thể tích tụ trong các cơ thể sống. Do đó, nó sẽ gây ảnh hưởng đến nguồn nước tiếp nhận có các động thực vật thuỷ sinh và cộng đồng sử dụng nguồn nước này. 2.4.2. Tác hại của màu Trong công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy, dòng nước thải có màu rất đậm là do từ nhiều giai đoạn khác nhau theo qui trình sản xuất. Sự có mặt của màu sẽ có những bất lợi sau: - Làm giảm sự truyền ánh sáng của tia sáng mặt trời, do đó gây trở ngại cho quá trình quan hợp tức là làm giảm hoạt động sống của các quần thể sinh vật sống dưới nước. Chương II – Tổng Quan Ngành Công Nghiệp Giấy Đồ Án Tốt Nghiệp Và Hiện Trạng Môi Trường GVHD : Th.S. Lâm Vĩnh Sơn SVTH : Lê Hoàng Kim Oanh Trang 11 - Làm mất màu tự nhiên của nước và như vậy làm mất vẻ mỹ quan dòng nước. - Aûnh hưởng người sử dụng nước thải công ngiệp và đô thị như hao phí cho việc xử lý nước tăng lên, vô số vấn đề phức tạp khi thiết kế hệ thống công nghệ. - Các vật thể mang màu sẽ tạo phức với kim loại như sắt, đồng tạo ra các chất lắng tủa có trạng thái như nhựa. Chất bã này như vậy sẽ lấy đi các kim loại có sẵn trong nước và điều này sẽ ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất bình thường của các vi sinh vật sống trong nước và làm giảm hoạt động của nước. - Aûnh hưởng đến hoạt động sống của các sinh vật trong nước và khả năng sinh sản của chúng. 2.4.3. Tác hại của dầu và dầu nhờn Trong công nghiệp giấy, xuất xứ của dầu trong nước thải là dầu bôi trơn và dầu chạy máy. Các chất dầu này sẽ theo nước thải ra ngoài môi trường. Nước thải chứa dầu mỡ sẽ làm giảm sự thông thoáng khí và truyền dẫn tia sáng vào chất lỏng. Do đó, làm cho lớp nước thiếu oxy, tảo không phát triển được, gây ô nhiễm. 2.4.4. Kim loại nặng Kim loại nặng liên quan đến công nghiệp giấy là nhôm, crôm, đồng, niken, sắt, thuỷ ngân, kẽm, chúng xuất thân tư ø: - Hoá chất sử dụng trong quá trình sản xuất bột. - Chất phụ gia trong quá trình làm giấy. - Sản phẩm của sự rò rỉ thiết bị. Tất cả các kim loại nếu có hàm lượng vượt quá một giới hạn nào đó đều trở thành những độc tố. 2.4.5. Hoá chất công nghiệp Hoá chất sinh ra trong quá trình nất bột, tẩy trắng bột hay là thu hồi tác chất từ dịch đen. Chúng bao gồm : nhựa, axít béo chưa bão hoà, ancol, các dẫn xuất lignin. Ngoài độc tính, chúng còn gây nên màu và mùi khó chịu. Chương II – Tổng Quan Ngành Công Nghiệp Giấy Đồ Án Tốt Nghiệp Và Hiện Trạng Môi Trường GVHD : Th.S. Lâm Vĩnh Sơn SVTH : Lê Hoàng Kim Oanh Trang 12 2.4.6. Tác hại của các chất lơ lửng Các chất lơ lửng trong công nghiệp giấy chủ yếu là sơ xợi. Chất rắn lơ lửng là tác nhân gây tắc nghẽn cống thoát, làm tăng độ đục nguồn nước tiếp nhận, gây ra hiện tượng bùn lắng và nảy sinh điều kiện phân huỷ kị khí ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thuỷ sinh, đồng thời gây tác hại về mặt cảnh quan.