Khoá luận tốt nghiệp đại học đánh giá diễn biến chất lượng nước thải bột giấy của công ty cổ phần giấy an hòa tỉnh tuyên quang trong quý iv năm 2017

Chất lượng nước thải là một vấn đề quan trọng trong ngành công nghiệp giấy, đặc biệt là tại Công ty Cổ phần… 51 trang · Đại học Nông Lâm Thái Nguyên · 2018.

• Tác giả: Nguyễn Thị Hạnh
• Người hướng dẫn: TS. Trần Hải Đăng
• Trường học: Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Đánh giá diễn biến chất lượng nước thải bột giấy của Công ty Cổ phần Giấy An Hòa trong quý IV năm 2017
• Loại tài liệu: khóa luận
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục đích đề tài
• 1.2. Mục tiêu chung
• 1.3. Mục tiêu cụ thể
• 1.4. Ý nghĩa trong khoa học
• 1.5. Ý nghĩa trong thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Cơ sở khoa học đề tài
• 2.2. Các thông số của chất lượng nước
• 2.3. Một số văn bản liên quan đến quản lý tài nguyên nước
• 2.4. Cơ sở thực tiễn của đề tài
• 2.5. Thực trạng xử lý nước thải ngành công nghiệp giấy trên thế giới
• 2.6. Thực trạng xử lý nước thải ngành công nghiệp giấy ở Việt Nam
• 2.7. Nhà máy giấy An Hòa
• 2.7.1. Giới thiệu nhà máy An Hòa
• 2.7.2. Hiện trạng sử dụng nước của nhà máy
• 2.7.3. Các nguồn nước thải của nhà máy
• 2.7.4. Thực trạng xử lý nước thải của nhà máy giấy An Hòa, tỉnh Tuyên Quang
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỐI TƯỢNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng & phạm vi nghiên cứu
• 3.2. Đối tượng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu
• 3.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.4. Nội dung nghiên cứu
• 3.5. Phương pháp nghiên cứu
• 3.5.1. Phương pháp kế thừa
• 3.5.2. Phương pháp điều tra và thu thập thông tin
• 3.5.3. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp
• 3.5.4. Phương pháp lấy mẫu & phân tích mẫu nước thải
• 3.5.5. Phương pháp tổng hợp, phân tích số liệu, tổng hợp và so sánh
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Đặc điểm công nghệ xử lý nước thải bột giấy của nhà máy giấy An Hòa
• 4.2. Nguồn gốc và đặc tính nước thải bột giấy
• 4.3. Quy trình công nghệ xử lý nước thải bột giấy
• 4.4. Đánh giá diễn biến chất lượng nước thải bột giấy trong quý IV năm 2017
• 4.5. Biện pháp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải
• 4.6. Biện pháp nâng cao công tác quản lý
• 4.7. Biện pháp nâng cao khả năng xử lý nước thải
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Chất lượng nước thải bột giấy

Chất lượng nước thải là một vấn đề quan trọng trong ngành công nghiệp giấy, đặc biệt là tại Công ty Cổ phần Giấy An Hòa, Tuyên Quang. Nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá các thông số chính như BOD, COD, pH, và hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải. Kết quả cho thấy, nước thải từ quá trình sản xuất bột giấy có độ pH cao (9-11) và hàm lượng BOD, COD vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Điều này gây ra tác động tiêu cực đến môi trường, đặc biệt là các hệ sinh thái thủy sinh. Xử lý nước thải là giải pháp cấp thiết để giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường.

1.1. Thông số chất lượng nước thải

Các thông số chính được phân tích bao gồm BOD, COD, pH, và hàm lượng chất rắn lơ lửng. Kết quả cho thấy, BOD và COD trong nước thải bột giấy thường vượt quá giới hạn cho phép, với BOD lên đến 700 mg/l và COD lên đến 2500 mg/l. pH của nước thải dao động từ 9 đến 11, gây ra nguy cơ ăn mòn và ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh. Hàm lượng chất rắn lơ lửng cũng cao, góp phần làm tăng độ đục và giảm lượng oxy hòa tan trong nước.

1.2. Tác động môi trường

Nước thải bột giấy có tác động môi trường nghiêm trọng, đặc biệt là đối với các hệ sinh thái thủy sinh. Hàm lượng BOD và COD cao làm giảm lượng oxy hòa tan trong nước, gây ra hiện tượng thiếu oxy và ảnh hưởng đến sự sống của các loài thủy sinh. pH cao cũng gây ra nguy cơ ăn mòn và làm thay đổi cân bằng sinh thái. Ngoài ra, hàm lượng chất rắn lơ lửng cao làm tăng độ đục của nước, ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh.

II. Xử lý nước thải bột giấy

Xử lý nước thải là một quy trình quan trọng để giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ ngành công nghiệp giấy. Tại Công ty Cổ phần Giấy An Hòa, quy trình xử lý nước thải bao gồm các bước như lắng cặn, xử lý sinh học, và khử trùng. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hiệu quả xử lý nước thải đạt được 80-90% đối với các thông số BOD và COD. Tuy nhiên, vẫn cần cải thiện để đạt được tiêu chuẩn nước thải theo quy định của QCVN 12/2015/BTNMT.

2.1. Quy trình xử lý nước thải

Quy trình xử lý nước thải tại Công ty Cổ phần Giấy An Hòa bao gồm các bước chính: lắng cặn, xử lý sinh học, và khử trùng. Lắng cặn giúp loại bỏ các chất rắn lơ lửng, trong khi xử lý sinh học sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ. Khử trùng là bước cuối cùng để loại bỏ các vi khuẩn gây bệnh. Kết quả cho thấy, hiệu quả xử lý đạt 80-90% đối với BOD và COD.

2.2. Cải thiện hiệu quả xử lý

Để đạt được tiêu chuẩn nước thải theo QCVN 12/2015/BTNMT, cần cải thiện quy trình xử lý nước thải tại Công ty Cổ phần Giấy An Hòa. Các biện pháp đề xuất bao gồm tối ưu hóa quy trình xử lý sinh học, sử dụng hóa chất trợ lắng, và tăng cường khử trùng. Ngoài ra, cần thực hiện giám sát thường xuyên để đảm bảo hiệu quả xử lý và tuân thủ các quy định về môi trường.

III. Bảo vệ môi trường trong ngành giấy

Bảo vệ môi trường là một yêu cầu cấp thiết trong ngành công nghiệp giấy, đặc biệt là tại Công ty Cổ phần Giấy An Hòa. Nghiên cứu đề xuất các biện pháp như tăng cường quản lý chất thải, áp dụng công nghệ xử lý tiên tiến, và nâng cao nhận thức về môi trường cho nhân viên. Việc thực hiện các biện pháp này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất và đảm bảo sự phát triển bền vững của doanh nghiệp.

3.1. Quản lý chất thải

Quản lý chất thải là một yếu tố quan trọng trong việc bảo vệ môi trường tại Công ty Cổ phần Giấy An Hòa. Các biện pháp đề xuất bao gồm phân loại chất thải, tái chế chất thải, và xử lý chất thải nguy hại. Việc thực hiện các biện pháp này giúp giảm thiểu lượng chất thải phát sinh và đảm bảo tuân thủ các quy định về môi trường.

3.2. Công nghệ xử lý tiên tiến

Áp dụng công nghệ xử lý tiên tiến là một giải pháp hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm trong ngành giấy. Các công nghệ như xử lý sinh học hiếu khí, xử lý bằng màng lọc, và xử lý bằng ozone được đề xuất để nâng cao hiệu quả xử lý nước thải. Việc áp dụng các công nghệ này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất và đảm bảo sự phát triển bền vững của doanh nghiệp.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy giữ vị trí thiết yếu trong nền kinh tế quốc dân, phục vụ nhu cầu in ấn, bao bì, giáo dục và tiêu dùng hàng ngày. Tuy nhiên, đây cũng là một trong những ngành công nghiệp phát sinh lượng nước thải lớn và tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Định mức tiêu hao tài nguyên nước trong quy trình sản xuất giấy tại các cơ sở ở Việt Nam dao động từ 100 đến 350 m³/tấn sản phẩm, cao hơn đáng kể so với mức 7 đến 15 m³/tấn tại các nhà máy có công nghệ tiên tiến trên thế giới. Dòng thải từ quy trình sản xuất bột giấy và giấy chứa hỗn hợp phức tạp các dịch chiết từ thân cây như lignin, nhựa cây, axit béo cùng các hợp chất clo hữu cơ hình thành trong quá trình tẩy trắng. Nước thải chưa qua xử lý đạt chuẩn khi xả ra nguồn tiếp nhận có khả năng làm cạn kiệt lượng oxy hòa tan (DO tiệm cận bằng 0), gây độ màu cao, pH kiềm (dao động từ 9 đến 11), hàm lượng nhu cầu oxy hóa học (COD lên tới 2.500 mg/L), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD lên tới 700 mg/L) cùng nồng độ chất rắn lơ lửng lớn. Mặc dù cả nước có gần 500 cơ sở sản xuất giấy, tỷ lệ đơn vị đầu tư hệ thống xử lý nước thải đạt quy chuẩn chỉ chiếm khoảng 10%, trong khi hơn 90% cơ sở còn lại chưa xây dựng trạm xử lý hoặc vận hành mang tính chất đối phó.

Trước thực trạng đó, Công ty Cổ phần Giấy An Hòa (đặt tại xã Vĩnh Lợi, huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang) đã đầu tư hai dây chuyền sản xuất quy mô lớn gồm: dây chuyền bột giấy sợi ngắn tẩy trắng công suất 130.000 tấn/năm áp dụng công nghệ tẩy ECF (Elemental Chlorine Free) và dây chuyền giấy tráng phấn cao cấp công suất 140.000 tấn/năm. Hoạt động khai thác nguồn nước mặt và xả nước thải của nhà máy gắn liền trực tiếp với lưu vực sông Lô. Nhằm đánh giá tính ổn định của hệ thống công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện gia tăng tải lượng sản xuất, đề tài "Đánh giá diễn biến chất lượng nước thải bột giấy của công ty cổ phần giấy An Hòa trong quý IV năm 2017" đã được sinh viên Nguyễn Thị Hạnh thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Trần Hải Đăng tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên (chuyên ngành Khoa học môi trường, khóa 2014-2018).

Văn bản khóa luận xác định các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau:

1. Mục tiêu chung: Đánh giá diễn biến chất lượng nước thải bột giấy của Công ty Cổ phần Giấy An Hòa, từ đó xác định mức độ ô nhiễm và hiệu quả xử lý nhằm đề xuất các biện pháp thay đổi trong quản lý và kỹ thuật vận hành, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường nước tiếp nhận.
2. Mục tiêu cụ thể:
   • Nghiên cứu đặc điểm công nghệ xử lý nước thải bột giấy của Nhà máy Giấy An Hòa.
   • Đánh giá diễn biến chất lượng nước thải của Nhà máy Giấy An Hòa trong quý IV năm 2017.
   • Đề xuất biện pháp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Dòng nước thải phát sinh từ dây chuyền sản xuất bột giấy của Nhà máy Giấy An Hòa.
• Phạm vi không gian: Trạm xử lý nước thải bột giấy của Nhà máy Giấy An Hòa tại xã Vĩnh Lợi, huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang.
• Phạm vi thời gian: Đề tài tiến hành thu thập tài liệu, khảo sát thực địa từ ngày 20/07/2017 đến ngày 20/12/2017; chuỗi số liệu quan trắc thực nghiệm tập trung vào ba tháng của quý IV năm 2017 (tháng 10, tháng 11 và tháng 12 năm 2017).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận thiết lập nền tảng lý thuyết dựa trên các khái niệm chuyên ngành về ô nhiễm nước và các thông số kiểm soát chất lượng nước thải bao gồm:

• Thông số vật lý: Nhiệt độ, độ màu (tính theo thang Pt-Co), độ đục (NTU, FTU), mùi vị, hàm lượng tổng chất rắn và chất rắn lơ lửng (TSS).
• Thông số hóa học: Độ pH, oxy hòa tan (DO), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), nhu cầu oxy hóa học (COD), nồng độ các cation kim loại nặng và các nhóm anion dinh dưỡng (NO3-, PO4 3-, SO4 2-).
• Thông số sinh học: Chỉ thị vi sinh vật Coliform và Fecal coliform.

Hệ thống văn bản quy phạm pháp luật và tiêu chuẩn kỹ thuật được viện dẫn trong nghiên cứu gồm:

• Luật Bảo vệ môi trường năm 2014 (được Quốc hội khóa XIII thông qua ngày 23/06/2014).
• Luật Tài nguyên nước năm 2012 (được Quốc hội khóa XIII thông qua ngày 21/06/2012).
• Nghị định số 18/2015/NĐ-CP về quy hoạch bảo vệ môi trường, đánh giá môi trường chiến lược, đánh giá tác động môi trường và kế hoạch bảo vệ môi trường; Nghị định số 38/2015/NĐ-CP về quản lý chất thải và phế liệu; Nghị định số 154/2016/NĐ-CP về phí bảo vệ môi trường đối với nước thải.
• Thông tư số 36/2015/TT-BTNMT quy định về quản lý chất thải nguy hại; Thông tư số 24/2017/TT-BTNMT quy định kỹ thuật quan trắc môi trường; Thông tư số 24/2017/TT-BCT của Bộ Công Thương quy định định mức tiêu hao năng lượng trong sản xuất giấy.
• Tiêu chuẩn so sánh chính: QCVN 12-MT:2015/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp giấy và bột giấy, Cột A) và QCVN 08:2015/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và thu thập dữ liệu:

• Phương pháp kế thừa và thu thập thông tin thứ cấp: Thu thập các báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM năm 2006 của Trung tâm Công nghệ và Xử lý môi trường - Binh chủng Hóa học), dữ liệu quan trắc định kỳ, hồ sơ cấp phép khai thác nước mặt số 29 (năm 2010) và số 44 (năm 2011) với lưu lượng 51.000 m³/ngày đêm do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Tuyên Quang cấp.
• Phương pháp thu thập dữ liệu sơ cấp: Tiếp cận hồ sơ thiết kế kỹ thuật, tổng hợp các bản vẽ AutoCAD khu vực sản xuất bột, giấy, hóa chất và trạm xử lý nước thải.
• Phương pháp lấy mẫu hiện trường: Điểm lấy mẫu được bố trí tại các công trình đơn vị thuộc hệ thống xử lý, điểm đầu thải vào hồ sinh học và điểm cuối tại cửa xả ra sông Lô. Thời gian lấy mẫu chia thành 3 ca/ngày: Ca sáng (06:00), Ca chiều (14:00) và Ca đêm (22:00). Chu kỳ quan trắc tiến hành trong 3 đợt tương ứng với quý IV năm 2017:
  • Đợt 1: Ngày 01, 02 và 03 tháng 10 năm 2017.
  • Đợt 2: Ngày 05, 06 và 07 tháng 11 năm 2017.
  • Đợt 3: Ngày 03, 04 và 05 tháng 12 năm 2017.
• Tiêu chuẩn phân tích các thông số trong phòng thí nghiệm:
  • Lấy mẫu, bảo quản và xử lý mẫu: TCVN 6663-1:2011 (ISO 5667-1:2006), TCVN 6663-3:2008 (ISO 5667-3:2003) và TCVN 5999:1995 (ISO 5667-10:1992).
  • Xác định pH: TCVN 6492:2011 (ISO 10523:2008).
  • Xác định nhiệt độ: TCVN 4557:1998 và SMEWW 2550.B.
  • Xác định BOD5 (20°C): TCVN 6001-1:2008 (ISO 5815:2003), TCVN 6001-2:2008 và SMEWW 5210 B.
  • Xác định COD: TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989) và SMEWW 5220.
  • Xác định chất rắn lơ lửng (TSS): TCVN 6625:2000 (ISO 11923:1997) và SMEWW 2540.
  • Kiểm tra và xác định độ màu: TCVN 6185:2008.
• Phương pháp xử lý dữ liệu: Sử dụng phần mềm Microsoft Excel để tổng hợp số liệu, thống kê mô tả, vẽ đồ thị diễn biến và so sánh đối chiếu với giới hạn quy định tại QCVN 12-MT:2015/BTNMT (Cột A).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương này trình bày bối cảnh công nghiệp hóa gắn liền với nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm bột giấy và giấy. Tác giả phân tích mâu thuẫn giữa tốc độ tăng trưởng kinh tế của ngành và các hệ lụy môi trường do độc tính sinh thái của dòng thải sản xuất giấy gây ra. Chương 1 nêu rõ tính cấp thiết của việc kiểm soát chất lượng nước thải tại Công ty Cổ phần Giấy An Hòa, xác định 3 mục tiêu cụ thể, ý nghĩa khoa học trong việc rèn luyện phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và ý nghĩa thực tiễn trong công tác hỗ trợ doanh nghiệp giám sát môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng dân cư ven sông Lô.

Chương 2: Tổng quan tài liệu

Chương 2 tổng hợp cơ sở lý thuyết về các chỉ tiêu vật lý, hóa học, sinh học của môi trường nước và hệ thống văn bản pháp luật hiện hành. Về mặt thực tiễn, tác giả tổng thuật kinh nghiệm xử lý nước thải ngành giấy trên thế giới (áp dụng màng lọc nano, siêu lọc, thay thế clo bằng ozon, thu hồi xơ sợi và nhiệt thải ngưng tụ theo nghiên cứu của Lux Research) và tại Việt Nam (khảo sát trường hợp hệ thống xử lý 100 tỷ đồng tại Nhà máy Giấy Mỹ Xuân II thuộc Công ty Cổ phần Giấy Sài Gòn và giải pháp thu hồi nhiệt thải tại Nhà máy Giấy Bãi Bằng).

Phần giới thiệu Nhà máy Giấy An Hòa nêu rõ vị trí địa lý tại xã Vĩnh Lợi, cách khu dân cư từ 800 đến 1.000 m, địa hình đồi núi thấp giáp sông Lô. Công ty vận hành hệ thống cấp nước công suất 720 m³/h/máy (3 máy bơm) từ sông Lô qua hai hệ thống xử lý nước phục vụ sản xuất bột (bể sục khí, khử kim loại, lắng trọng lực do công ty Hải Sâm - Trung Quốc cung cấp) và sản xuất giấy (bể lắng keo tụ PAC/PAM do HanSoi - Hàn Quốc cung cấp). Các nguồn thải chính của nhà máy được bóc tách gồm: nước thải sinh hoạt của 485 cán bộ công nhân viên (1.090 m³/ngày đêm); nước mưa chảy tràn trên bãi nguyên liệu diện tích 60.000 m²; nước thải rửa bùn bẩn bám gỗ; nước thải tẩy trắng phân đoạn axit (12 m³/Adt, tương đương 5.200 m³/ngày đêm) và phân đoạn kiềm (6 m³/Adt, tương đương 2.600 m³/ngày đêm); nước rửa sàn phân xưởng xeo; nước xả đáy lò hơi; nước thải kỹ thuật phân xưởng xút hóa và phân xưởng điều chế CloAlkali & ClO3. Nhà máy sử dụng công nghệ sản xuất bột giấy tẩy trắng ECF với hệ thống thu hồi hóa chất đạt 95%. Hệ thống quan trắc tự động liên tục truyền dữ liệu 5 phút/lần về Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Tuyên Quang theo Thông tư số 43/2015/TT-BTNMT.

Chương 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Nội dung chương 3 quy định ranh giới nghiên cứu tại khu xử lý nước thải bột giấy của Nhà máy Giấy An Hòa từ tháng 7/2017 đến tháng 12/2017. Tác giả thiết lập kế hoạch lấy mẫu chi tiết theo 3 ca (6h, 14h, 22h) vào 3 ngày đầu của các tháng 10, 11 và 12 năm 2017. Chương này liệt kê cụ thể các tiêu chuẩn quốc gia (TCVN) và phương pháp chuẩn quốc tế (SMEWW) dùng để thu thập mẫu, bảo quản và phân tích 5 thông số ô nhiễm chính: pH, nhiệt độ, BOD5, COD, TSS và độ màu, cùng kỹ thuật tổng hợp số liệu bằng Excel và đối chiếu quy chuẩn QCVN 12-MT:2015/BTNMT.

Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 4 mô tả chi tiết quy trình công nghệ xử lý nước thải bột giấy 3 bậc của Nhà máy Giấy An Hòa:

• Dòng thải thu gom từ các phân xưởng (nấu, tẩy, xeo bột, chưng bốc, xút hóa...) được tách rác thô qua song chắn rác và sàng cơ học (chất rắn giữ lại được đưa về lò hơi động lực để đốt).
• Bể điều hòa: Bổ sung axit hoặc NaOH để trung hòa pH, đồng thời điều hòa lưu lượng và tải lượng.
• Bể lắng sơ cấp (Lắng 1): Lắng trọng lực, bổ sung hóa chất PAC và PAM. Bùn cặn đáy được bơm sang bể chứa bùn; nước trong chảy tràn qua giếng trung gian.
• Hệ thống giải nhiệt: Nước thải được bơm qua tháp làm mát cấp 2 để hạ nhiệt độ xuống khoảng 42°C, sau đó tiếp tục qua tháp làm mát cấp 1 để giảm nhiệt độ xuống dưới 38°C nhằm đảm bảo điều kiện sống cho vi sinh vật hiếu khí.
• Bể lựa chọn: Trộn bùn hoạt tính tuần hoàn với nước thải mới, hòa trộn oxy và bổ sung dinh dưỡng (Ure, NaPO4) theo tỷ lệ BOD5/COD phân tích được, kiểm soát DO, nhiệt độ, pH và duy trì MLSS ở mức 3.500 - 4.000 mg/L.
• Bể vi sinh hiếu khí: Bố trí hệ thống sục khí đáy và cánh khuấy sục khí bề mặt có điều khiển biến tần nhằm duy trì lượng oxy hòa tan DO trong khoảng 2 - 4 mg/L.
• Bể lắng thứ cấp (Lắng 2): Tách bùn hoạt tính; 80 - 85% lượng bùn được bơm tuần hoàn trở lại bể sinh học, phần bùn dư chuyển về hệ thống xử lý bùn.
• Bể keo tụ tạo bông và Bể lắng 3 (xử lý bậc 3): Nước trong từ bể lắng 2 được châm thêm hóa chất PAC và chất khử màu Poly Ferric Sulphate (PFS) trước khi sang bể lắng 3.
• Bể trung gian và hồ sinh học: Nước thải sau lắng 3 nếu TSS còn cao sẽ được đưa qua hệ thống lọc áp lực (cát và than hoạt tính có chế độ rửa ngược), sau đó dẫn vào hồ sinh học kiểm chứng trước khi xả ra sông Lô.
• Xử lý bùn: Hỗn hợp bùn cặn được bổ sung polyme hữu cơ, ép tách nước qua hệ thống máy ép ly tâm trục vít (đối với bùn bột) và máy ép băng tải để đạt độ khô trước khi chuyển sang lò đốt thiêu hủy.

Kết quả quan trắc diễn biến chất lượng nước thải sau xử lý qua 3 đợt trong quý IV năm 2017:

• Đợt quan trắc tháng 10/2017: Nước thải sau xử lý có pH dao động từ 5,98 đến 6,87 (chỉ có mẫu lúc 22h ngày 01/10 đạt 5,98, dưới ngưỡng quy định là 6, sau đó đã được điều chỉnh tăng lên); TSS đạt từ 20 đến 60 mg/L (ngày 03/10 lúc 14h và 22h đạt 60 mg/L, vượt giới hạn 50 mg/L); COD duy trì ở mức thấp từ 34 đến 59 mg/L (đạt ngưỡng ≤ 100 mg/L); độ màu đạt 38 đến 57 Pt-Co (đạt ngưỡng ≤ 75 Pt-Co); BOD5 phân tích ngày 02/10 (14h) đạt 2,24 mg/L (đạt ngưỡng ≤ 30 mg/L).
• Đợt quan trắc tháng 11/2017: Chất lượng nước thải ổn định nhất trong quý. pH dao động từ 5,95 đến 6,20 (ngày 07/11 ca 6h và 14h đạt 5,95 và 5,97, xấp xỉ ngưỡng dưới); TSS duy trì ở mức 20 đến 30 mg/L; COD đạt từ 28 đến 52 mg/L; độ màu từ 44 đến 74 Pt-Co; BOD5 đo ngày 06/11 (14h) đạt 2,38 mg/L. Toàn bộ các thông số đều đạt loại A của QCVN 12:2015/BTNMT.
• Đợt quan trắc tháng 12/2017: Hiệu quả xử lý có dấu hiệu suy giảm cục bộ do áp lực gia tăng công suất sản xuất cuối năm. pH dao động từ 5,75 đến 6,58 (ngày 04 và 05/12 hầu hết các ca đều có pH dưới 6,0, từ 5,75 đến 5,99); TSS đạt từ 10 đến 50 mg/L; COD biến động mạnh từ 46 đến 112 mg/L (trong đó ngày 04/12 ca 6h đạt 107 mg/L và ca 14h đạt 112 mg/L, vượt quy chuẩn); độ màu dao động 48 đến 76 Pt-Co (ngày 03/12 lúc 22h vượt nhẹ lên 76 Pt-Co); BOD5 ngày 04/12 (14h) tăng lên 4,76 mg/L nhưng vẫn trong giới hạn cho phép.

Dựa trên kết quả thực tế, tác giả đề xuất hai nhóm giải pháp:

• Biện pháp kỹ thuật: Kiểm soát nghiêm ngặt nồng độ oxy hòa tan (DO) tại bể hiếu khí để duy trì ổn định hai chỉ số thể tích bùn (SVI) và hàm lượng bùn hoạt tính (MLSS); thiết lập định mức liều lượng bơm hóa chất PAC và PFS chi tiết theo từng mức lưu lượng và tải lượng; định kỳ vớt bèo già, kiểm soát tảo trong hồ sinh học để ngăn ngừa tái ô nhiễm chất hữu cơ và chất dinh dưỡng.
• Biện pháp quản lý: Cơ quan quản lý định kỳ thanh tra, kiểm tra; công ty nâng cao trình độ chuyên môn cho đội ngũ vận hành; hoàn thiện phương tiện kỹ thuật và duy trì công tác trồng cây xanh cách ly.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương cuối tóm tắt đánh giá chung về công nghệ xử lý của Nhà máy Giấy An Hòa. Tác giả khẳng định quy trình xử lý 3 bậc kiểm soát tốt các thông số ô nhiễm, trong đó bể hiếu khí và công đoạn keo tụ khử màu bằng PFS đóng vai trò quyết định. Đề tài kiến nghị tiếp tục mở rộng quan trắc chất lượng nước lưu vực sông Lô đoạn hạ lưu để khoanh vùng quản lý môi trường, nâng cao nhận thức cộng đồng và duy trì công tác bảo dưỡng, nâng cấp thiết bị trạm xử lý.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu cung cấp chuỗi dữ liệu thực nghiệm phản ánh diễn biến chất lượng nước thải bột giấy sau xử lý của Nhà máy Giấy An Hòa trong quý IV năm 2017 so với QCVN 12-MT:2015/BTNMT (Cột A):

Thông số	Đơn vị	Tháng 10/2017	Tháng 11/2017	Tháng 12/2017	QCVN 12:2015/BTNMT (Cột A)
pH	-	5,98 - 6,87	5,95 - 6,20	5,75 - 6,58	6 - 9
TSS	mg/L	20 - 60	20 - 30	10 - 50	≤ 50
COD	mg/L	34 - 59	28 - 52	46 - 112	≤ 100
Độ màu	Pt-Co	38 - 57	44 - 74	48 - 76	≤ 75
BOD5	mg/L	2,24	2,38	4,76	≤ 30

Các phát hiện và dữ liệu kỹ thuật quan trọng trích xuất từ văn bản:

• Hiệu quả công nghệ tẩy ECF: Việc sử dụng ClO2 thay thế Cl2 nguyên tố giúp giảm lượng phát thải Dioxin và Furan trong bùn cặn từ 10 đến 20 lần. Hệ số phát thải Dioxin và Furan của công nghệ mới đạt 0,2 mg TEQ/Adt và 10 mg TEQ/Tbùn, so với công nghệ cũ là 4,5 mg TEQ/Adt và 100 mg TEQ/Tbùn.
• Lượng bùn khô phát sinh: Định mức phát thải bùn khô là 50 kg/Adt. Với công suất thiết kế 130.000 tấn bột giấy/năm, khối lượng bùn khô phát sinh cần quản lý và tiêu hủy trong lò đốt ước tính khoảng 6.500 tấn/năm.
• Tải lượng chất thải hữu cơ độc hại trong dịch tẩy trắng: Tổng khối lượng các hợp chất hữu cơ độc hại trích ly đo được là 3.545 g/tấn bột giấy (axit foocmic chiếm 2.000 g, axit oxalic chiếm 720 g, axit malic chiếm 350 g, axit tartaric chiếm 280 g, clorofoc chiếm 40 g, tetraclo axeton chiếm 40 g, hexaclo axeton chiếm 30 g, tricloguaicol chiếm 23 g, diclocathecol chiếm 17 g...).
• Đóng góp so với các nghiên cứu trước: Khóa luận không chỉ phân tích sơ đồ công nghệ lý thuyết mà đã theo dõi chi tiết biến động chất lượng nước thải theo 3 ca làm việc thực tế mỗi ngày. Nghiên cứu chỉ ra sự bất ổn định của các chỉ số pH, COD và màu sắc tại thời điểm nhà máy nâng công suất sản xuất vào tháng cuối năm, đồng thời phát hiện lỗ hổng vận hành trong việc chưa định lượng chính xác tỷ lệ châm hóa chất keo tụ PAC/PFS khi có dao động tải lượng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Phạm vi thời gian quan trắc thực tế còn hạn hẹp, số liệu phân tích tập trung chủ yếu vào 3 đợt lấy mẫu (mỗi đợt 3 ngày) trong quý IV năm 2017, chưa theo dõi được chu kỳ biến động chất lượng nước thải theo các mùa khác nhau trong năm (mùa mưa và mùa khô).
• Nghiên cứu chưa đưa ra được công thức định lượng hoặc tỷ lệ châm hóa chất PAC và PFS tối ưu (tính theo lít/phút) tương ứng với từng dải lưu lượng và tải lượng ô nhiễm phát sinh khi xảy ra sự cố.
• Khóa luận chưa thực hiện đánh giá lan truyền và ảnh hưởng tích lũy sinh học của nước thải sau xử lý đối với hệ sinh thái thủy sinh và chất lượng nguồn nước mặt sông Lô tại các mặt cắt phía hạ lưu.

Hướng nghiên cứu tiếp:

• Tiếp tục mở rộng quan trắc và sử dụng các chỉ số chất lượng nước để đánh giá hiện trạng môi trường nước mặt tại các vị trí khác nhau trên lưu vực sông Lô đoạn chảy qua khu vực nhà máy, phục vụ công tác phân vùng quản lý môi trường.
• Tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm nhằm chuẩn hóa định mức tỷ lệ hóa chất xử lý bậc 3 (PAC, PFS) theo sự biến thiên của lưu lượng nước thải.
• Nghiên cứu các giải pháp sinh thái tại hồ sinh học nhằm kiểm soát hiện tượng phú dưỡng và hạn chế sự phát triển quá mức của thực vật thủy sinh gây tái ô nhiễm nguồn nước sau xử lý.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận có giá trị ứng dụng và tham khảo đối với các nhóm đối tượng:

• Sinh viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường và Quản lý Môi trường: Tài liệu là mô hình mẫu về phương pháp tiếp cận đánh giá một hệ thống xử lý nước thải công nghiệp thực tế quy mô lớn, từ khâu khảo sát dây chuyền sản xuất, xây dựng kế hoạch lấy mẫu 3 ca/ngày đến việc xử lý số liệu quan trắc theo các tiêu chuẩn TCVN và SMEWW.
• Kỹ sư vận hành trạm xử lý nước thải ngành giấy và bột giấy: Tham khảo sơ đồ công nghệ xử lý 3 bậc kết hợp hệ thống tháp làm mát hạ nhiệt độ (<38°C) để bảo vệ bùn vi sinh hiếu khí, quy trình tuần hoàn bùn 80 - 85% và kỹ thuật sử dụng hóa chất PFS để khử màu và giảm COD sau xử lý sinh học.
• Đơn vị quản lý nhà nước về môi trường tại địa phương: Nguồn tư liệu kiểm chứng thực tế về mức độ tuân thủ quy chuẩn xả thải QCVN 12-MT:2015/BTNMT và hiện trạng phát thải của doanh nghiệp giấy trên lưu vực sông Lô.

Câu hỏi thường gặp

1. Dây chuyền sản xuất bột giấy của Nhà máy Giấy An Hòa áp dụng công nghệ tẩy trắng nào và có ưu điểm gì về phát thải Dioxin/Furan? Nhà máy áp dụng công nghệ tẩy trắng không dùng clo nguyên tố ECF (sử dụng ClO2). Công nghệ này giúp hàm lượng PCDD và PCDF trong bùn cặn giảm từ 10 đến 20 lần so với công nghệ tẩy trắng bằng clo nguyên tố cũ, cụ thể hệ số phát thải giảm từ 4,5 mg TEQ/Adt xuống còn 0,2 mg TEQ/Adt (tương ứng giảm từ 100 mg TEQ/Tbùn xuống 10 mg TEQ/Tbùn).

2. Hệ thống xử lý nước thải bột giấy hạ nhiệt độ dòng thải bằng cách nào trước khi đưa vào bể sinh học hiếu khí? Nước thải sau khi qua bể lắng sơ cấp được bơm qua hệ thống tháp làm mát hai cấp: tháp cấp 2 giải nhiệt nước thải xuống khoảng 42°C, sau đó nước chảy tràn qua tháp cấp 1 để tiếp tục giảm nhiệt độ xuống dưới 38°C, đạt khoảng nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của vi sinh vật hiếu khí trong bể Aerotank.

3. Trong quý IV năm 2017, các thông số nào của nước thải sau xử lý có thời điểm vượt ngưỡng QCVN 12-MT:2015/BTNMT (Cột A)? Trong quý IV năm 2017, ghi nhận một số thời điểm chỉ số vượt ngưỡng hoặc không đạt chuẩn gồm:

• pH: Dưới ngưỡng 6,0 vào ngày 01/10 (22h: 5,98), ngày 07/11 (6h: 5,95; 14h: 5,97), ngày 04/12 (6h: 5,91; 22h: 5,84) và toàn bộ các ca ngày 05/12 (5,75 - 5,79).
• TSS: Vượt mức 50 mg/L vào ngày 03/10 lúc 14h và 22h (đạt 60 mg/L).
• COD: Vượt mức 100 mg/L vào ngày 04/12 lúc 6h (107 mg/L) và 14h (112 mg/L).
• Độ màu: Vượt mức 75 Pt-Co vào ngày 03/12 lúc 22h (đạt 76 Pt-Co).

4. Yếu tố nào đóng vai trò cốt lõi gây biến động chỉ số thể tích bùn (SVI) và hàm lượng chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng (MLSS) tại bể hiếu khí? Nồng độ oxy hòa tan (DO) là yếu tố chủ chốt. Khi nồng độ DO không được cung cấp đủ hoặc máy khuấy hoạt động không ổn định, vi sinh vật sẽ yếu hoặc chết, dẫn đến việc chất nền hữu cơ không được phân hủy triệt để, thể tích bùn lắng kém và làm biến động tiêu cực đến các chỉ số MLSS và SVI.

5. Bùn cặn phát sinh từ các bể lắng được thu gom và xử lý theo quy trình nào tại nhà máy? Bùn từ bể chứa được bổ sung dung dịch polymer để tăng hiệu quả tách nước, sau đó đưa qua hệ thống máy ép ly tâm trục vít (đối với bùn nước thải bột giấy) và máy ép bùn băng tải. Bùn sau khi ép đạt độ khô quy định sẽ được vận chuyển đến lò đốt động lực của nhà máy để tiêu hủy.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Hạnh đã phân tích có hệ thống quy trình công nghệ xử lý nước thải bột giấy 3 bậc và đánh giá diễn biến chất lượng dòng thải tại Công ty Cổ phần Giấy An Hòa trong quý IV năm 2017. Kết quả quan trắc thực tế chứng minh trạm xử lý vận hành tương đối ổn định với phần lớn các thông số (BOD5, COD, TSS, màu, pH) đạt quy chuẩn QCVN 12-MT:2015/BTNMT (Cột A), đồng thời làm rõ lợi ích giảm thiểu dioxin từ công nghệ tẩy ECF. Nghiên cứu cũng kịp thời phát hiện những dao động kỹ thuật cục bộ trong tháng 12 do gia tăng tải lượng sản xuất và đưa ra các đề xuất thiết thực về kiểm soát DO, chuẩn hóa tỷ lệ hóa chất keo tụ nhằm bảo vệ nguồn nước sông Lô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Công nghiệp giấy là ngành công nghiệp có vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân của Việt Nam và có tốc độ tăng trưởng khá cao trong những năm vừa qua. Sản phẩm của ngành chiếm ưu thế rất lớn trong thị trường tiêu thụ. Mặc dù hiện nay các phương tiện thông tin và liên lạc phát triển mạnh như Internet, máy tính, điện thoại… nhưng giấy vẫn luôn là sản phẩm cần thiết và không thể thiếu đối với ngành giáo dục, báo chí, in ấn, hội họa… và cả trong nhu cầu tiêu dùng hàng ngày khác của con người như khan giấy, giấy vệ sinh… Đặc biệt ngày nay, giấy còn được khuyến khích trong việc sử dụng làm bao bì, giấy gói,… để thay thế túi nilon ở một số quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên, ngành công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy cũng là một trong những ngành công nghiệp có mức độ ô nhiễm trầm trọng nhất và dễ gây tác động đến con người và môi trường xung quanh do độc tính nước thải.

Độc tính của các dòng nước thải từ các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy là do sự hiện diện một hỗn hợp phức tạp các dịch chiết trong thân cây như nhựa cây, các axit béo, lignin và một số sản phẩm phân hủy của lignin đã bị clo hóa có độc tính sinh thái cao, có nguy cơ gây ung thư và rất khó phân hủy trong môi trường. Nồng độ của một số chất từ dịch chiết có khả năng gây ức chế đối với cá. Khi xả trực tiếp nguồn nước thải này qua kênh rạch sẽ hình thành từng mảng giấy nổi lên trên mặt nước, làm cho nước có độ màu cao và hàm lượng DO trong nước hầu như bằng không. Điều này không những ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống của sinh vật nước, đến đời sống thủy sinh mà còn gián tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân trong khu vực.

Ngoài ra, nước thải ngành công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy thường có pH trung bình khoảng 9 – 11, có các chỉ số BOD, COD cao (có thể lên đến 700 mg/l đối với Thai Nguyen University – TNU 2 BOD và 2500 mg/l đối với COD). Đặc biệt, ngoài lignin, nước thải còn có cả kim loại nặng, phẩm màu, xút, chất rắn lơ lửng… Tất cả các chất này đều độc hại đối với sức khỏe con người, sinh vật và môi trường. Vì vậy, một bài toán khó đặt ra cho ngành giấy là phải xử lý tốt các chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất, mà đặc biệt quan trọng là nước thải, nhằm giảm ô nhiễm, bảo vệ môi trường và tiết kiệm tài nguyên. Ngành công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy là một trong những ngành tiêu hao lượng tài nguyên nước rất lớn và do đó lượng nước thải ra cũng rất đáng kể.

Bên cạnh đó, chất lượng nước thải của ngành này cũng là một vấn đề hết sức cấp bách do mức độ ô nhiễm cao. Việc xử lý nước thải ngành giấy đang là mối quan tâm của tất cả các doanh nghiệp sản xuất giấy trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng. Hiện nay, nước ta có gần 500 doanh nghiệp sản xuất giấy, nhưng chỉ có khoảng 10% doanh nghiệp xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép, còn hầu hết các nhà máy giấy đều chưa xây dựng hệ thống xử lý nước thải hoặc đã xây dựng nhưng vẫn xử lý không đạt tiêu chuẩn thải ra. Nguyên nhân là do công nghệ sản xuất giấy ở nước ta còn rất lạc hậu và hạn chế so với trình độ tiên tiến của các nước trên thế giới.