Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, ngành công nghiệp sản xuất giấy đóng vai trò thiết yếu đối với nền kinh tế nhưng đồng thời cũng là nguồn phát sinh lượng nước thải lớn có nguy cơ gây ô nhiễm cao. Nước thải ngành giấy thường chứa hàm lượng lớn chất rắn lơ lửng, các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học, độ màu cao và các hóa chất phát sinh từ công đoạn xeo, nghiền bột. Tại tỉnh Thái Nguyên, mạng lưới sông suối khá dày đặc với sông Cầu là nguồn cấp nước trọng điểm; tuy nhiên, chất lượng nước mặt tại nhiều khu vực quan trắc (như Cầu Gia Bảy, đập Thác Huống, Cầu Mây) đã ghi nhận dấu hiệu ô nhiễm với các chỉ số BOD₅ vượt từ 1,08 đến 9,5 lần, COD vượt từ 1,2 đến 5,8 lần và NH₄⁺ vượt từ 1,34 đến 20 lần so với quy chuẩn cho phép.
Công ty Cổ phần Giấy Hoàng Văn Thụ (địa chỉ tại Tổ 6, Phường Quán Triều, Thành phố Thái Nguyên) là một trong những đơn vị sản xuất giấy chính trên địa bàn tỉnh. Hoạt động của nhà máy đóng góp tích cực vào kinh tế địa phương song cũng tạo áp lực đáng kể lên môi trường nước mặt sông Cầu - nơi tiếp nhận trực tiếp nguồn nước thải sau xử lý của công ty. Trước thực trạng đó, đề tài "Đánh giá thực trạng chất lượng nước thải Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ" được thực hiện nhằm kiểm tra mức độ đáp ứng quy chuẩn xả thải và xác định mức độ tác động của nguồn thải đến nguồn tiếp nhận.
Mục tiêu của đề tài được xác định cụ thể:
- Đánh giá thực trạng chất lượng nước thải của Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ, từ đó xác định mức độ ô nhiễm và nguồn gây ô nhiễm nguồn nước thải.
- Đề xuất một số biện pháp xử lý và định hướng quản lý nhằm giảm thiểu ô nhiễm đối với môi trường nước tiếp nhận.
Nhiệm vụ và yêu cầu nghiên cứu:
- Thu thập thông tin, số liệu thứ cấp và sơ cấp trung thực, khách quan về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội địa phương và thực trạng sản xuất của nhà máy.
- Thiết kế vị trí lấy mẫu khoa học, mang tính đại diện cho khu vực nghiên cứu; phân tích đầy đủ các thông số lý - hóa - sinh và kim loại nặng theo phương pháp tiêu chuẩn.
- So sánh kết quả phân tích với Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia (QCVN) hiện hành.
- Đề xuất các giải pháp khả thi, phù hợp với điều kiện vận hành thực tế của nhà máy.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Chất lượng nước thải (nước thải sản xuất, nước thải sinh hoạt, nước mưa chảy tràn) và bùn thải phát sinh từ hệ thống xử lý của Công ty Cổ phần Giấy Hoàng Văn Thụ.
- Phạm vi không gian: Khuôn viên nhà máy tại Tổ 6, Phường Quán Triều, TP. Thái Nguyên và đoạn sông Cầu tiếp nhận nước thải (khu vực thượng lưu và hạ lưu điểm xả thải).
- Phạm vi thời gian: Nghiên cứu và khảo sát thực địa được thực hiện từ ngày 20/01/2014 đến ngày 30/04/2014.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khóa luận xây dựng trên hệ thống khái niệm chuyên ngành khoa học môi trường và các cơ sở pháp lý, quy chuẩn quản lý chất lượng môi trường nước:
- Khái niệm cơ bản: Môi trường, ô nhiễm môi trường, tiêu chuẩn môi trường (theo Luật Bảo vệ môi trường năm 2005); khái niệm ô nhiễm nước (theo Hiến chương Châu Âu về nước); tài nguyên nước mặt, nước dưới đất và suy thoái cạn kiệt nguồn nước.
- Các thông số chất lượng nước: Các chỉ tiêu vật lý (nhiệt độ, độ màu, độ đục, mùi vị); chỉ tiêu hóa học phản ánh độ nhiễm bẩn hữu cơ (BOD, COD, DO), độ kiềm/axit (pH), tổng chất rắn lơ lửng (TSS), các anion dinh dưỡng ($NO_3^-$, $PO_4^{3-}$, $SO_4^{2-}$), các kim loại nặng độc hại ($As$, $Cd$, $Pb$, $Hg$, $Zn$); và thông số vi sinh vật (Coliform).
- Khung văn bản pháp luật áp dụng: Luật Bảo vệ Môi trường năm 2005; Luật Tài nguyên nước năm 2005; Luật Khoáng sản số 60/2010/QH12; Luật Đa dạng sinh học số 20/2008/QH12; Nghị định 29/2011/NĐ-CP về ĐTM; Nghị định 117/2009/NĐ-CP về xử lý vi phạm bảo vệ môi trường; Nghị định 25/2013/NĐ-CP về phí bảo vệ môi trường đối với nước thải; Thông tư 12/2011/TT-BTNMT về quản lý chất thải nguy hại.
- Tiêu chuẩn và quy chuẩn so sánh:
QCVN 12:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp giấy và bột giấy.QCVN 08:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt.QCVN 24:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp.QCVN 07:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại (đối với bùn thải).TCVN 5945:2005: Nước thải công nghiệp - Tiêu chuẩn thải.TCVN 6772:2000: Chất lượng nước - Nước thải sinh hoạt giới hạn ô nhiễm cho phép.
Phương pháp nghiên cứu thực tế được triển khai đồng bộ:
- Phương pháp kế thừa: Tổng hợp tài liệu khí tượng thủy văn, điều kiện kinh tế - xã hội phường Quán Triều, các báo cáo ĐTM và số liệu quan trắc của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thái Nguyên.
- Phương pháp điều tra thu thập thông tin thứ cấp: Khai thác hồ sơ kỹ thuật, giấy phép khai thác nước mặt số 09/GP-STNMT (ngày 08/07/2006, thời hạn 20 năm, lưu lượng cấp phép $320\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$), giấy phép xả thải (hạn mức tối đa $960\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$), sơ đồ công nghệ sản xuất và bản vẽ thiết kế hệ thống xử lý nước thải do Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) - Đại học Bách Khoa Hà Nội lập.
- Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp: Điều tra xã hội học thông qua bộ phiếu phỏng vấn trực tiếp 30 hộ dân sinh sống xung quanh khu vực nhà máy để đánh giá mức độ ảnh hưởng của nước thải tới đời sống và nguồn nước sông Cầu.
- Phương pháp lấy mẫu hiện trường: Tuân thủ kỹ thuật theo TCVN 5992:1995 (ISO 5667-2:1991) và TCVN 5993:1995 (ISO 5667-3:1985). Mẫu được thu thập vào buổi sáng bằng dụng cụ chai, lọ nhựa PE hoặc thủy tinh đã được khử trùng, bảo quản lạnh trước khi chuyển về phòng thí nghiệm. Bố trí lấy mẫu tại 4 vị trí:
- Mẫu nước mặt thượng lưu sông Cầu (cách điểm tiếp nhận nước thải $50\text{ m}$ về phía thượng lưu; tọa độ $21^\circ37.573'\text{N}$, $105^\circ\text{E}$).
- Mẫu nước mặt hạ lưu sông Cầu (cách điểm tiếp nhận nước thải $150\text{ m}$ về phía hạ lưu; tọa độ $21^\circ36.732'\text{N}$, $105^\circ\text{E}$).
- Mẫu nước thải sau hệ thống xử lý trước khi xả ra môi trường (cửa xả tọa độ $21^\circ37.462'\text{N}$, $105^\circ\text{E}$; tọa độ xả thải trong hồ sơ X: 2391378325, Y: 428211420).
- Mẫu bùn thải tại bể chứa bùn của hệ thống xử lý nước thải (tọa độ $21^\circ37.181'\text{N}$, $105^\circ\text{E}$).
- Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm: Sử dụng các tiêu chuẩn phân tích chuẩn mực quốc gia và quốc tế theo bảng tổng hợp:
| STT |
Tên chỉ tiêu |
Phương pháp phân tích |
Tiêu chuẩn so sánh |
| 1 |
$\text{pH}$ |
TCVN 6492:2011 |
QCVN 12:2008/BTNMT, QCVN 08:2008/BTNMT |
| 2 |
Độ màu |
TCVN 6185:2008 |
QCVN 12:2008/BTNMT |
| 3 |
$\text{BOD}_5$ |
SMEWW 5210B:2005 |
QCVN 12:2008/BTNMT, QCVN 08:2008/BTNMT |
| 4 |
$\text{COD}$ |
SMEWW 5220D:2005 |
QCVN 12:2008/BTNMT, QCVN 08:2008/BTNMT |
| 5 |
$\text{TSS}$ |
SMEWW 2540D:2005 |
QCVN 12:2008/BTNMT, QCVN 08:2008/BTNMT |
| 6 |
Asen ($\text{As}$) |
SMEWW 3113:2005 |
QCVN 07:2009/BTNMT |
| 7 |
Cadimi ($\text{Cd}$) |
SMEWW 3113:2005 |
QCVN 07:2009/BTNMT |
| 8 |
Chì ($\text{Pb}$) |
SMEWW 3113:2005 |
QCVN 07:2009/BTNMT |
| 9 |
Thủy ngân ($\text{Hg}$) |
SMEWW 3112B:2005 |
QCVN 07:2009/BTNMT |
| 10 |
Kẽm ($\text{Zn}$) |
SMEWW 3111B:2005 |
QCVN 07:2009/BTNMT |
- Phương pháp tính toán và xử lý số liệu: Thống kê mô tả, tính toán cân bằng vật liệu, tính toán lưu lượng nước mưa chảy tràn theo công thức thực nghiệm:
$$Q = 2,78 \times 10^{-7} \times \Psi \times F \times h \quad (\text{m}^3/\text{s})$$
(trong đó $\Psi$ là hệ số dòng chảy theo đặc điểm mặt phủ theo TCXDVN 51:2006, $F$ là diện tích lưu vực thu nước, $h$ là lượng mưa).
Nội dung chính theo từng chương
Phần 1: Mở đầu
Trình bày tính cấp thiết của việc bảo vệ môi trường nước trong bối cảnh công nghiệp hóa, đô thị hóa tại Thái Nguyên. Xác lập mục tiêu nghiên cứu nhằm xác định thực trạng chất lượng nước thải của Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ, đánh giá mức độ ô nhiễm đối với sông Cầu và đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm. Nêu rõ ý nghĩa học thuật trong việc rèn luyện phương pháp nghiên cứu quan trắc môi trường và ý nghĩa thực tiễn trong việc nâng cao trách nhiệm quản lý môi trường tại doanh nghiệp.
Phần 2: Tổng quan tài liệu
Hệ thống hóa cơ sở khoa học về tài nguyên nước và các thông số đặc trưng đánh giá mức độ ô nhiễm. Tổng thuật khung văn bản quy phạm pháp luật và hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn môi trường hiện hành của Việt Nam liên quan đến nước thải công nghiệp giấy và chất lượng nước mặt. Trình bày thực trạng tài nguyên nước mặt và nước dưới đất tại Việt Nam và tỉnh Thái Nguyên, chỉ rõ áp lực xả thải công nghiệp lên lưu vực sông Cầu.
Chương này đi sâu phân tích hiện trạng sử dụng nước và cân bằng vật liệu cho dây chuyền sản xuất giấy xi măng ($1.000\text{ kg}$ sản phẩm cần $70\text{ m}^3$ nước theo lý thuyết; khi áp dụng tuần hoàn nội vi giảm xuống còn $20\text{ m}^3/\text{tấn}$). Trình bày cấu trúc các nguồn phát thải gồm nước thải sinh hoạt ($22,88\text{ m}^3/\text{ngày}$ từ 286 lao động), nước thải sản xuất và nước mưa chảy tràn.
Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Xác định cụ thể đối tượng, phạm vi không gian tại nhà máy và sông Cầu lân cận, thời gian thực hiện đề tài ($20/01/2014 - 30/04/2014$). Trình bày chi tiết 4 nội dung nghiên cứu chính. Thuyết minh các phương pháp nghiên cứu bao gồm: phương pháp kế thừa số liệu; phương pháp điều tra thứ cấp; phương pháp điều tra sơ cấp (30 phiếu khảo sát cộng đồng); kỹ thuật lấy mẫu tại 4 điểm định vị tọa độ GPS; phương pháp phân tích phòng thí nghiệm theo TCVN và SMEWW; phương pháp xử lý số liệu và so sánh quy chuẩn môi trường.
Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Đánh giá chi tiết các điều kiện tự nhiên (nhiệt độ trung bình $23,6^\circ\text{C}$, lượng mưa $2.007\text{ mm}$, độ ẩm $82%$), đặc điểm kinh tế - xã hội phường Quán Triều ($7.489$ nhân khẩu, $2.141$ hộ, $3.150$ lao động). Phân tích chi tiết công nghệ sản xuất hiện hành của nhà máy:
- Dây chuyền xeo IV: công suất $15.000\text{ tấn/năm}$ sản xuất giấy bao gói xi măng từ bột Kraft không tẩy.
- Dây chuyền dăm mảnh: công suất $4.000\text{ tấn/tháng}$.
- Dây chuyền xeo VI (Duplex): công suất $10.000\text{ tấn/năm}$ sử dụng nguyên liệu bìa carton cũ.
- Dây chuyền xeo V (tận thu bột thải): công suất $6.000\text{ tấn/năm}$ tận thu bột từ hệ thống xử lý nước thải để sản xuất giấy hòm hộp.
- Hệ thống lò hơi sinh khối (Biomass): công suất $12,5\text{ tấn hơi/h}$ tận dụng vỏ cây, mùn cưa.
Chương này mô tả chi tiết hạ tầng cấp thoát nước và quy trình công nghệ của hệ thống xử lý nước thải:
- Nước thải sinh hoạt: xử lý qua 4 cụm bể tự hoại 3 ngăn (mỗi bể $10\text{ m}^3$) đặt tại khu văn phòng, khu xưởng giấy, khu dăm mảnh và khu lò hơi; chu kỳ lưu bùn 6 - 8 tháng.
- Nước mưa chảy tràn: thu gom bằng hệ thống mương xây gạch có nắp đan dài $1\text{ km}$ ($0,6\text{ m} \times 0,4\text{ m}$), bố trí 7 hố ga lắng cặn cách nhau $40 - 50\text{ m}$, nạo vét định kỳ 1 tháng/lần.
- Nước thải sản xuất: trạm xử lý sinh học hiếu khí Aeroten công suất $1.300\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ do INEST thiết kế, bao gồm các hạng mục: Bể lắng cát $\rightarrow$ Bể điều hòa 2 ngăn $\rightarrow$ Hố bơm $\rightarrow$ Bể phản ứng $\rightarrow$ Bể trộn $\rightarrow$ Bể Aeroten $\rightarrow$ Bể lắng $\rightarrow$ Hồ sinh học $\rightarrow$ Xả ra sông Cầu (kết hợp cấp bột sang máy xeo thủ công, sân phơi bùn và sân phơi bột giấy).
Chương 4 tổng hợp kết quả đo đạc, phân tích mẫu nước thải sau xử lý, mẫu nước mặt sông Cầu (trước và sau điểm tiếp nhận), phân tích kim loại nặng trong bùn thải; phân tích nguyên nhân ô nhiễm; đánh giá kết quả điều tra 30 hộ dân; và đề xuất các nhóm giải pháp giảm thiểu ô nhiễm.
Phần 5: Kết luận và đề nghị
Đưa ra kết luận tổng hợp về công tác quản lý và vận hành hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy; nêu rõ mức độ đáp ứng quy chuẩn môi trường của nguồn thải và các kiến nghị đối với cơ quan quản lý và doanh nghiệp nhằm kiểm soát ô nhiễm nước sông Cầu.
Kết quả và đóng góp
1. Dữ liệu cân bằng vật liệu và tính toán tải lượng nước thải
Khóa luận đã trích xuất chi tiết bảng cân bằng vật liệu cho dây chuyền sản xuất $1.000\text{ kg}$ sản phẩm giấy xi măng, phản ánh sự dịch chuyển của dòng vật chất và dòng nước qua 11 công đoạn:
| Công đoạn sản xuất |
Vật liệu đầu vào (kg / $\text{m}^3$) |
Vật liệu đầu ra (kg / $\text{m}^3$) |
Dòng nước thải phát sinh |
| Phân loại nguyên liệu |
Giấy lề: $1.250\text{ kg}$ |
Giấy lề đã phân loại: $1.230\text{ kg}$; Giấy phế liệu: $35\text{ kg}$ |
Không phát sinh |
| Nghiền thủy lực |
Bột sau phân loại; Nước trắng: $30\text{ m}^3$ |
Bột sau nghiền: $1.260\text{ kg}$; Nước sau nghiền: $35\text{ m}^3$ |
- |
| Bể chứa |
Bột: $1.272\text{ kg}$; Nước sau nghiền: $35\text{ m}^3$ |
Bột: $1.272\text{ kg}$; Nước sau nghiền: $35\text{ m}^3$ |
- |
| Nghiền đĩa |
Bột: $1.272\text{ kg}$; Phèn: $18,6\text{ kg}$; Nhựa thông: $1,4\text{ kg}$; Nước: $35\text{ m}^3$ |
Bột sau nghiền đĩa: $1.292\text{ kg}$; Nước sau nghiền: $35\text{ m}^3$ |
- |
| Bể chứa |
Bột: $1.292\text{ kg}$; Nước sau nghiền: $35\text{ m}^3$ |
Bột: $1.292\text{ kg}$; Nước sau nghiền: $35\text{ m}^3$ |
- |
| Bể pha loãng |
Bột: $1.292\text{ kg}$; Nước sau nghiền: $35\text{ m}^3$; Nước trắng: $35\text{ m}^3$ |
Bột đã pha loãng: $1.292\text{ kg}$; Nước sau bể: $70\text{ m}^3$ |
- |
| Hòm lưới |
Bột trước xeo: $1.292\text{ kg}$; Nước trước xeo: $70\text{ m}^3$ |
Bột lên lưới: $1.033\text{ kg}$; Nước lên lưới: $70\text{ m}^3$ |
Nước trắng: $50\text{ m}^3$ |
| Lưới |
Bột lên lưới: $1.033\text{ kg}$; Nước lên lưới: $70\text{ m}^3$ |
Giấy sau lưới: $1.000\text{ kg}$; Nước sau lưới: $20\text{ m}^3$ |
Nước trắng: $10\text{ m}^3$ |
| Hút chân không |
Giấy sau lưới: $1.000\text{ kg}$; Nước lên lưới: $20\text{ m}^3$ |
Giấy sau hút: $980\text{ kg}$; Nước sau hút chân không: $10\text{ m}^3$ |
Nước trắng: $10\text{ m}^3$ |
| Ép |
Giấy sau hút: $980\text{ kg}$; Nước sau hút: $10\text{ m}^3$ |
Giấy sau ép trung gian/ngực: $945\text{ kg}$; Nước sau ép ngực: $0,72\text{ m}^3$ |
Nước trắng sau ép trung gian: $9\text{ m}^3$; Nước trắng sau ép ngực: $0,1\text{ m}^3$ |
| Sấy, cuộn, đóng gói |
Giấy sau ép: $945\text{ kg}$; Hơi nước bão hòa: $0,4\text{ m}^3$; Phụ liệu (Dây đai $0,5\text{ kg}$, Lõi giấy $1\text{ kg}$) |
Giấy thành phẩm xuất xưởng: $920\text{ kg}$; Nước trong sản phẩm: $0,08\text{ m}^3$ |
Nước bay hơi: $0,32\text{ m}^3$; Nước sau sấy 1: $0,4\text{ m}^3$; Nước sau sấy 2: $0,08\text{ m}^3$ |
Dựa trên cân bằng vật liệu, các thông số dòng thải và tải lượng thực tế của nhà máy được xác lập:
- Định mức nước cấp lý thuyết: $70\text{ m}^3/\text{tấn}$ sản phẩm. Với công suất thiết kế $31.000\text{ tấn/năm}$, lượng nước thải phát sinh lý thuyết là $2.170.000\text{ m}^3/\text{năm}$.
- Thực tế nhờ các biện pháp tuần hoàn nội vi, lượng nước thải thực tế giảm xuống còn khoảng $20\text{ m}^3/\text{tấn}$.
- Công suất hoạt động thực tế đạt $19.000\text{ tấn giấy/năm}$ (do thiết bị cũ), do đó lượng nước thải sản xuất phát sinh thực tế là:
$$\frac{20 \times 19.000}{300 \text{ ngày}} = 1.131\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$$
- Hệ thống xử lý nước thải có công suất thiết kế $1.300\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, hoàn toàn đủ dung lượng tiếp nhận dòng thải.
- Căn cứ theo giấy phép xả thải cho phép xả tối đa $960\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ ra sông Cầu, lượng nước sau xử lý bắt buộc phải bơm hồi lưu tái sử dụng cho dây chuyền sản xuất là:
$$1.131 - 960 = 171\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$$
2. Các giải pháp và định hướng tác giả đề xuất
- Định hướng trong công tác quản lý:
- Hoàn thiện hồ sơ quản lý môi trường, duy trì việc giám sát định kỳ chất lượng nước thải theo quy định.
- Nâng cao ý thức vận hành của cán bộ, công nhân viên; kiểm soát chặt chẽ quy trình thu gom chất thải rắn, vỏ cây, tro xỉ trong khuôn viên nhà máy nhằm tránh rửa trôi theo nước mưa.
- Thiết lập nhật ký vận hành trạm xử lý nước thải và định kỳ nạo vét hệ thống mương thoát nước mưa (tần suất 1 tháng/lần).
- Định hướng trong sản xuất:
- Đầu tư cải tiến công nghệ, thay thế dần các máy móc cũ đã qua sử dụng bằng dây chuyền hiện đại nhằm giảm định mức tiêu hao nước trên một đơn vị sản phẩm.
- Tối ưu hóa dây chuyền xeo V (tận thu bột thải) nhằm thu hồi triệt để lượng xơ sợi bột giấy trôi theo dòng thải, vừa giảm thiểu tải lượng ô nhiễm hữu cơ và chất rắn lơ lửng đi vào trạm xử lý, vừa gia tăng hiệu quả kinh tế.
- Định hướng trong xử lý nước thải:
- Đảm bảo vận hành ổn định hệ thống sinh học hiếu khí Aeroten, kiểm soát chặt chẽ chế độ cấp khí và tuần hoàn bùn hoạt tính.
- Nâng cao hiệu quả lắng cặn và khử trùng tại hồ sinh học trước khi xả ra sông Cầu.
- Đẩy mạnh tỷ lệ tái sử dụng nước tuần hoàn vượt mức tối thiểu $171\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ để giảm thiểu lưu lượng nước khai thác từ sông Cầu và lưu lượng xả thải ra môi trường tiếp nhận.
3. Đóng góp của đề tài
Tác giả đã lượng hóa chi tiết cân bằng dòng vào - ra của nước và nguyên liệu trong quy trình sản xuất giấy xi măng tại cơ sở thực tế; phân định rõ ràng các nguồn thải (nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất, nước mưa chảy tràn); đồng thời cung cấp sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải sinh học hiếu khí Aeroten kết hợp tận thu bột thải thực tế tại nhà máy.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế:
- Thời gian nghiên cứu tập trung trong giai đoạn 3 tháng (từ ngày 20/01/2014 đến ngày 30/04/2014), chủ yếu rơi vào mùa khô và thời điểm chuyển mùa, chưa theo dõi được sự biến động chất lượng nước thải và chất lượng nước mặt sông Cầu theo đầy đủ chu kỳ mùa mưa - mùa kiệt trong năm.
- Quy mô khảo sát xã hội học còn hạn chế với cỡ mẫu 30 phiếu điều tra, tập trung tại khu vực dân cư lân cận nhà máy thuộc phường Quán Triều.
- Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở công nghệ sản xuất giấy từ bột Kraft không tẩy và nguyên liệu giấy tái chế (bìa carton, giấy lề), chưa mở rộng sang các công nghệ sản xuất bột giấy tẩy trắng hóa học có phát sinh hợp chất Clo hữu cơ phức tạp.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Thực hiện chương trình quan trắc môi trường định kỳ liên tục trong cả mùa mưa và mùa khô để đánh giá toàn diện khả năng tự làm sạch và sức chịu tải của đoạn sông Cầu tiếp nhận nước thải.
- Nghiên cứu sâu hơn về hiệu quả xử lý kim loại nặng và độc tính sinh thái của bùn thải từ bể lắng và sân phơi bùn trước khi tái sử dụng hoặc chôn lấp.
- Đánh giá khả thi về mặt kỹ thuật - kinh tế nhằm nâng cao tỷ lệ nước thải tuần hoàn khép kín trong dây chuyền xeo Duplex và xeo bao gói xi măng.
Giá trị tham khảo
Khóa luận là nguồn tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Tài nguyên và Môi trường:
- Phương pháp luận cân bằng vật chất: Cung cấp tài liệu thực tế về cách lập bảng cân bằng vật liệu chi tiết cho dây chuyền sản xuất giấy bao gói, cách chuyển đổi giữa định mức lý thuyết ($70\text{ m}^3/\text{tấn}$) và định mức thực tế có áp dụng tuần hoàn nội vi ($20\text{ m}^3/\text{tấn}$).
- Thiết kế vị trí quan trắc và kỹ thuật lấy mẫu: Phục vụ cho các đề tài nghiên cứu đánh giá tác động của nguồn thải điểm công nghiệp tới nguồn tiếp nhận nước mặt với đầy đủ tọa độ định vị GPS và phương pháp phân tích phòng thí nghiệm chuẩn theo TCVN, SMEWW.
- Mô hình công nghệ xử lý nước thải thực tế: Cung cấp sơ đồ công nghệ kết hợp giữa xử lý sinh học Aeroten, hồ sinh học và dây chuyền tận thu bột thải (dây chuyền xeo V công suất $6.000\text{ tấn/năm}$) - một giải pháp kỹ thuật có tính ứng dụng cao cho các nhà máy sản xuất giấy tái chế quy mô vừa và nhỏ.
Câu hỏi thường gặp
1. Định mức sử dụng nước và lưu lượng nước thải sản xuất thực tế tại Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ là bao nhiêu?
Trả lời: Theo tính toán cân bằng vật liệu, định mức nước cấp lý thuyết cho dây chuyền sản xuất giấy xi măng là $70\text{ m}^3/\text{tấn}$ sản phẩm. Nhờ áp dụng tuần hoàn nội vi, định mức nước thải thực tế giảm còn $20\text{ m}^3/\text{tấn}$. Với công suất sản xuất thực tế đạt $19.000\text{ tấn/năm}$, lưu lượng nước thải sản xuất phát sinh thực tế khoảng $1.131\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$.
2. Trạm xử lý nước thải sản xuất của nhà máy có công suất bao nhiêu và áp dụng công nghệ xử lý gì?
Trả lời: Trạm xử lý nước thải sản xuất của công ty có công suất thiết kế $1.300\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, do Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) - Đại học Bách Khoa Hà Nội tư vấn thiết kế, cải tạo và vận hành từ đầu năm 2010. Hệ thống áp dụng công nghệ xử lý sinh học hiếu khí bùn hoạt tính (Aeroten) kết hợp bể lắng cát, bể điều hòa, bể phản ứng, bể trộn, bể lắng và hồ sinh học trước khi xả ra sông Cầu.
3. Nhà máy đã thực hiện biện pháp gì để thu hồi bột giấy thải từ hệ thống xử lý nước thải?
Trả lời: Công ty đã đầu tư xây dựng dây chuyền xeo V (công nghệ Thiên Tân - Trung Quốc) với công suất $6.000\text{ tấn/năm}$. Dây chuyền này sử dụng nguyên liệu chính là bột thu hồi từ bể xử lý nước thải sản xuất kết hợp với lề tạp, sau đó bổ sung dầu thông, phẩm màu và muối cacbonat để sản xuất ra giấy bìa hòm hộp carton thành phẩm.
4. Quy định về hạn mức xả thải và lượng nước bắt buộc phải tuần hoàn tái sử dụng tại nhà máy như thế nào?
Trả lời: Theo giấy phép xả thải được cấp, nhà máy chỉ được phép xả tối đa $960\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ ra sông Cầu. Do lượng nước thải sản xuất thực tế phát sinh là $1.131\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, lượng nước sau xử lý bắt buộc phải bơm hồi lưu tái sử dụng cho quá trình sản xuất là $171\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ ($1.131 - 960 = 171\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$).
5. Nước thải sinh hoạt và nước mưa chảy tràn tại nhà máy được thu gom và xử lý như thế nào?
Trả lời: Nước thải sinh hoạt phát sinh khoảng $22,88\text{ m}^3/\text{ngày}$ (từ 286 cán bộ công nhân viên) được xử lý qua 4 cụm bể tự hoại 3 ngăn có thể tích $10\text{ m}^3/\text{bể}$ (đặt tại khu văn phòng, xưởng sản xuất, khu dăm mảnh và lò hơi) với thời gian lưu bùn $6 - 8\text{ tháng}$. Nước mưa chảy tràn được thu gom qua hệ thống mương rãnh xây gạch dài $1\text{ km}$ ($0,6\text{ m} \times 0,4\text{ m}$) có nắp đan bê tông và 7 hố ga lắng cặn cách nhau $40 - 50\text{ m}$, được nạo vét định kỳ 1 tháng/lần.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Phạm Thị Giang đã phân tích toàn diện thực trạng phát sinh, thu gom và xử lý nước thải tại Công ty Cổ phần Giấy Hoàng Văn Thụ, đồng thời đánh giá tương quan tải lượng ô nhiễm đối với lưu vực sông Cầu. Thông qua phương pháp cân bằng vật liệu và quan trắc thực nghiệm, nghiên cứu đã làm rõ đặc tính của các dòng thải, xác định lưu lượng xả thải thực tế ($1.131\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$) và hạn ngạch tuần hoàn bắt buộc ($171\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$). Các giải pháp đề xuất về tối ưu hóa công nghệ xeo tận thu bột thải và duy trì hiệu quả trạm xử lý Aeroten $1.300\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ mang tính thực tiễn cao, đóng góp cơ sở dữ liệu quan trọng cho công tác quản trị môi trường doanh nghiệp và kiểm soát ô nhiễm nguồn nước mặt tại địa phương.
