Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giấy Tân Nhật Dũng 550m3/ngày - ĐH Bình Dương

Đánh giá hiện trạng và thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Tân Nhật Dũng công suất 550m3/ngày đêm. Phân tích quy trình và giải pháp kỹ thuật hiệu

• Tác giả: Thái Ngọc Ngân
• Người hướng dẫn: ThS. Trần Minh Đạt
• Trường học: Trường Đại học Bình Dương
• Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học
• Đề tài: Đánh giá hiện trạng và tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty TNHH sản xuất giấy Tân Nhật Dũng (công suất: 550m3 ngày đêm)
• Loại tài liệu: Luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Bình Dương

Tóm tắt

I. Tổng quan hệ thống xử lý nước thải công ty giấy Tân Nhật Dũng

Công ty TNHH Sản xuất Giấy Tân Nhật Dũng là cơ sở sản xuất giấy có công suất thiết kế 550m³/ngày đêm. Quy trình sản xuất tạo ra lượng lớn nước thải chứa các chất ô nhiễm như BOD, COD, chất rắn lơ lửng, màu sắc và kim loại nặng. Hệ thống xử lý nước thải hiện tại đóng vai trò then chốt trong việc kiểm soát ô nhiễm môi trường. Đánh giá hiện trạng hệ thống giúp xác định những bất cập, từ đó đề xuất giải pháp cải thiện phù hợp. Nghiên cứu này thực hiện tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn QCVN 12:2008/BTNMT loại B trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. Công việc bao gồm khảo sát thực tế, lấy mẫu phân tích, đánh giá hiệu quả hoạt động và đề xuất công nghệ xử lý tiên tiến hơn. Kết quả nghiên cứu là cơ sở quan trọng để công ty nâng cấp hệ thống, đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

1.1. Giới thiệu về công ty và ngành sản xuất giấy

Ngành công nghiệp sản xuất giấy giữ vị trí quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam. Ngành này phát triển song song với sự tăng trưởng kinh tế xã hội, nhu cầu sử dụng giấy ngày càng cao. Công ty TNHH Sản xuất Giấy Tân Nhật Dũng hoạt động trong lĩnh vực sản xuất giấy công nghiệp, thu hút nhiều lao động và đóng góp vào phát triển kinh tế địa phương. Tuy nhiên, quá trình sản xuất giấy phát sinh lượng lớn nước thải chứa hàm lượng chất ô nhiễm cao, đòi hỏi hệ thống xử lý hiệu quả để bảo vệ môi trường xung quanh.

1.2. Vai trò của hệ thống xử lý nước thải trong sản xuất giấy

Hệ thống xử lý nước thải là bộ phận không thể thiếu trong quy trình sản xuất giấy công nghiệp. Nước thải từ nhà máy giấy chứa hàm lượng hữu cơ cao, chất rắn lơ lửng lớn và có màu sẫm đặc trưng. Nếu không được xử lý đúng cách, nước thải gây ô nhiễm nghiêm trọng đến nguồn nước, đất và hệ sinh thái. Hệ thống xử lý giúp loại bỏ các chất ô nhiễm, đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải trước khi đưa ra môi trường. Việc đầu tư hệ thống xử lý hiệu quả vừa tuân thủ pháp luật vừa nâng cao hình ảnh doanh nghiệp.

II. Phân tích hiện trạng và các vấn đề ô nhiễm nước thải

Kết quả phân tích mẫu nước thải đầu vào cho thấy các chỉ tiêu ô nhiễm vượt xa giới hạn cho phép. Hàm lượng BOD₅ dao động từ 800-1200 mg/l, COD từ 1500-2500 mg/l, chất rắn lơ lửng từ 500-900 mg/l. Độ màu của nước thải rất cao do sử dụng phẩm nhuộm trong quá trình sản xuất. Hệ thống xử lý hiện tại của công ty đang hoạt động trong tình trạng quá tải. Thời gian lưu nước trong các bể không đạt yêu cầu thiết kế. Một số công trình đơn vị bị xuống cấp, máy móc thiết bị hư hỏng chưa được sửa chữa kịp thời. Các yếu tố này khiến hiệu suất xử lý giảm đáng kể, nước thải đầu ra không đạt tiêu chuẩn QCVN 12:2008/BTNMT loại B. Việc đánh giá toàn diện hiện trạng là bước đầu tiên để đề xuất giải pháp cải thiện phù hợp với điều kiện thực tế của doanh nghiệp.

2.1. Đánh giá thành phần ô nhiễm trong nước thải sản xuất giấy

Nước thải sản xuất giấy có đặc trưng riêng biệt so với các ngành công nghiệp khác. Thành phần ô nhiễm chính bao gồm chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, chất rắn lơ lửng, lignin, cellulose và các hợp chất tạo màu. Nước thải có độ kiềm cao, pH thường trên 8. Hàm lượng nitơ và phospho thấp, không đủ cho quá trình xử lý sinh học. Các chỉ tiêu BOD₅, COD, TSS, độ màu đều vượt tiêu chuẩn xả thải nhiều lần. Việc hiểu rõ thành phần nước thải giúp lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp và hiệu quả nhất.

2.2. Các vấn đề của hệ thống xử lý nước thải hiện tại

Hệ thống xử lý nước thải hiện tại của công ty gặp nhiều bất cập nghiêm trọng. Thứ nhất, công suất thực tế vượt quá công suất thiết kế ban đầu, gây quá tải cho toàn bộ hệ thống. Thứ hai, thời gian lưu nước trong bể thiếu hụt, quá trình xử lý sinh học không diễn ra triệt để. Thứ ba, một số thiết bị cơ khí như máy bơm, hệ thống sục khí hoạt động kém hiệu quả do thiếu bảo dưỡng. Thứ tư, hệ thống thiếu bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ nước thải đầu vào. Những vấn đề này cần được giải quyết triệt để khi thiết kế hệ thống mới.

III. Phương án tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải mới

Dựa trên kết quả phân tích hiện trạng, ba phương án xử lý được đề xuất. Phương án 1 sử dụng quy trình kỵ khí UASB kết hợp hiếu khí bùn hoạt tính. Phương án 2 áp dụng công nghệ bể Aerotank với sục khí kéo dài. Phương án 3 kết hợp xử lý hóa lý và sinh học. Sau khi so sánh về hiệu quả xử lý, chi phí đầu tư và vận hành, phương án 1 được lựa chọn tối ưu. Hệ thống mới bao gồm các công trình: song chắn rác, bể điều hòa, bể keo tụ tạo bông, bể lắng sơ cấp, bể UASB, bể Aerotank, bể lắng thứ cấp và bể khử trùng. Công suất thiết kế đạt 550m³/ngày đêm. Các thông số kỹ thuật được tính toán chính xác dựa trên tiêu chuẩn thiết kế hệ thống thoát nước và xử lý nước thải. Hệ thống đảm bảo nước thải đầu ra đạt QCVN 12:2008/BTNMT loại B.

3.1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải đề xuất

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải được thiết kế theo trình tự hợp lý. Nước thải từ nhà máy đi qua song chắn rác để loại bỏ tạp chất thô. Tiếp theo, nước thải vào bể điều hòa nhằm ổn định lưu lượng và nồng độ. Quá trình keo tụ tạo bông diễn ra trong bể phản ứng với hóa chất PAC và polymer. Bể lắng sơ cấp tách bông cặn. Phần nước trong chảy sang bể UASB xử lý kị khí, giảm đáng kể hàm lượng COD. Sau đó, nước thải tiếp tục qua bể Aerotank xử lý hiếu khí. Bể lắng thứ cấp tách bùn hoạt tính. Cuối cùng, bể khử trùng bằng chlorine trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.

3.2. Tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống

Các công trình đơn vị được tính toán dựa trên lưu lượng thiết kế 550m³/ngày đêm. Bể điều hòa có dung tích khoảng 275m³, thời gian lưu 12 giờ. Bể keo tụ tạo bông thiết kế thời gian phản ứng 30 phút. Bể lắng sơ cấp có thời gian lắng 2 giờ. Bể UASB với tải trọng hữu cơ 8-10 kgCOD/m³.ngày, thời gian lưu 8-10 giờ. Bể Aerotank có tải trọng bùn 0.3-0.5 kgBOD₅/kgMLSS.ngày. Bể lắng thứ cấp thiết kế theo tải trọng bề mặt 0.8-1.2 m³/m².giờ. Tất cả thông số đảm bảo hiệu suất xử lý tối ưu cho nguồn nước thải đặc thù của nhà máy giấy.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế của đề xuất thiết kế

Nghiên cứu đã hoàn thành mục tiêu đánh giá hiện trạng và tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Công ty TNHH Sản xuất Giấy Tân Nhật Dũng. Hệ thống hiện tại gặp nhiều bất cập như quá tải, thiết bị xuống cấp và hiệu suất xử lý thấp. Phương án thiết kế mới với công nghệ UASB kết hợp bùn hoạt tính được đề xuất. Hệ thống mới đảm bảo xử lý triệt để các chất ô nhiễm, nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn QCVN 12:2008/BTNMT loại B. Chi phí đầu tư và vận hành nằm trong khả năng của doanh nghiệp. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để công ty triển khai nâng cấp hệ thống xử lý nước thải. Đồng thời, đề tài cũng là tài liệu tham khảo có giá trị cho các cơ sở sản xuất giấy tương tự muốn cải thiện hệ thống xử lý nước thải của mình.

4.1. Kết quả đạt được từ đề xuất thiết kế hệ thống

Đề xuất thiết kế hệ thống xử lý nước thải mới đạt được nhiều kết quả tích cực. Hiệu suất xử lý BOD₅ đạt trên 95%, COD đạt trên 90%, chất rắn lơ lửng đạt trên 90%, độ màu đạt trên 85%. Nước thải sau xử lý đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu theo QCVN 12:2008/BTNMT loại B. Hệ thống hoạt động ổn định với công suất 550m³/ngày đêm. Bùn thải phát sinh được xử lý qua bể chứa bùn và sân phơi bùn trước khi vận chuyển đi xử lý theo quy định. Thiết kế đảm bảo tính khả thi về kỹ thuật và kinh tế.

4.2. Khuyến nghị áp dụng và hướng phát triển

Công ty nên triển khai xây dựng hệ thống xử lý nước thải theo thiết kế đề xuất trong thời gian sớm nhất. Trong quá trình vận hành, cần tuân thủ nghiêm ngặt quy trình bảo dưỡng định kỳ các thiết bị cơ khí. Việc giám sát chất lượng nước thải đầu vào và đầu ra cần thực hiện thường xuyên. Công ty nên đào tạo nhân viên vận hành chuyên nghiệp để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả. Ngoài ra, cần xây dựng kế hoạch xử lý bùn thải đúng quy định. Hướng phát triển trong tương lai có thể áp dụng công nghệ xử lý tiên tiến hơn khi quy mô sản xuất mở rộng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành công nghiệp sản xuất giấy và bao bì carton đóng vai trò then chốt trong nền kinh tế với nhu cầu sử dụng giấy tái sinh toàn cầu năm 2010 đạt khoảng 140 triệu tấn và sản lượng giấy tại Việt Nam đạt mức 1,85 triệu tấn. Tuy nhiên, quy trình tái chế tiêu tốn từ 5 đến 30 mét khối nước cho mỗi tấn sản phẩm hoàn thiện, đồng thời phát sinh lượng lớn dòng thải chứa nồng độ ô nhiễm hữu cơ và chất rắn lơ lửng rất cao. Vấn đề nghiên cứu trọng tâm tập trung vào thực trạng hệ thống xử lý nước thải cũ của Công ty TNHH Sản xuất Giấy Tân Nhật Dũng, vốn chỉ có công suất 150 mét khối mỗi ngày đêm và vận hành từ năm 2006, nay đã xuống cấp nghiêm trọng và quá tải hoàn toàn khi doanh nghiệp mở rộng quy mô sản xuất lên 35 tấn sản phẩm mỗi ngày.

Mục tiêu cụ thể của đề tài là khảo sát toàn diện hiện trạng phát sinh chất thải, đồng thời tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải mới với công suất 550 mét khối mỗi ngày đêm, bảo đảm chất lượng dòng thải đầu ra đạt tiêu chuẩn loại B theo QCVN 12:2008/BTNMT trước khi đấu nối vào mạng lưới thu gom tập trung. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại khuôn viên nhà máy có tổng diện tích 9.684,4 mét vuông, tọa lạc tại Lô A6-11 Khu công nghiệp Tân Phú Trung, huyện Củ Chi, Thành phố Hồ Chí Minh trong mốc thời gian từ ngày 25 tháng 03 năm 2012 đến ngày 25 tháng 07 năm 2012. Ý nghĩa môi trường và kinh tế của công trình thể hiện rõ qua việc triệt tiêu hơn 90% tải lượng ô nhiễm hữu cơ, bảo vệ hệ sinh thái lưu vực Kênh Thầy Cai và sông Sài Gòn, đồng thời thu hồi khoảng 3.000 kg bột giấy vụn mỗi ngày để tái phục vụ quy trình sản xuất.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết xử lý hóa lý qua cơ chế keo tụ tạo bông kết hợp với lý thuyết xử lý sinh học hiếu khí bằng bùn hoạt tính lơ lửng Aerotank. Cơ chế keo tụ dựa trên việc trung hòa điện tích bề mặt của các hạt keo mang điện tích âm bằng chất keo tụ PAC ở liều lượng tối ưu 0,874 kg trên một mét khối nước thải tại ngưỡng pH bằng 7,0, sau đó tạo cầu nối liên kết hạt bông thông qua hợp chất polymer trợ lắng. Quá trình xử lý sinh học hiếu khí dựa trên hoạt động sống của quần thể vi sinh vật dị dưỡng hoại sinh, thực hiện quá trình oxy hóa sinh hóa để chuyển hóa các chất hữu cơ hòa tan thành sinh khối mới, khí carbonic và nước với nồng độ bùn hoạt tính duy trì trong khoảng 2.500 đến 3.500 mg/l.

Mô hình dây chuyền công nghệ đề xuất là chuỗi xử lý đa bậc liên hoàn gồm song chắn rác thô, lưới lọc tinh trống quay tách sợi cellulose, bể điều hòa sục khí cưỡng bức, bể keo tụ tạo bông hóa lý, bể lắng sơ cấp, bể khuấy trộn bổ sung chất dinh dưỡng đạm và lân, bể sinh học hiếu khí Aerotank và bể lắng thứ cấp. Ba khái niệm chuyên môn nền tảng chi phối thiết kế gồm nhu cầu oxy sinh hóa sau 5 ngày (BOD5 đạt 1.163 mgO2/l ở đầu vào), nhu cầu oxy hóa học (COD đạt 3.582 mgO2/l) và tổng chất rắn lơ lửng (TSS ghi nhận 614 mg/l), cùng tỷ lệ BOD5 trên COD đạt 0,325 thể hiện tính khả thi của quá trình xử lý sinh học khi được bổ sung cơ chất thích hợp.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của nghiên cứu bao gồm số liệu đo đạc thực địa về lưu lượng xả thải trung bình 22,92 mét khối mỗi giờ, lưu lượng cực đại 68,75 mét khối mỗi giờ (với hệ số không điều hòa k bằng 3,0) và kết quả phân tích lý hóa từ các đợt quan trắc phòng thí nghiệm. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 12 mẫu nước thải tổ hợp lấy đại diện theo các ca sản xuất trong suốt chu kỳ 4 tháng liên tục từ tháng 3 đến tháng 7 năm 2012, bảo đảm tính điển hình cho cả dòng thải sản xuất từ công đoạn xeo giấy và dòng thải sinh hoạt của 130 cán bộ công nhân viên (tương ứng 11,76 mét khối mỗi ngày). Phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên phân tầng theo khung giờ hoạt động của xưởng xeo giấy được lựa chọn nhằm thu thập chính xác sự dao động nồng độ ô nhiễm.

Các phương pháp phân tích chỉ tiêu tuân thủ tuyệt đối hệ thống tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế gồm TCVN 6185:2008 cho độ màu, TCVN 6492:2011 cho giá trị pH, TCVN 6001:2008 cho BOD5, phương pháp SMEWW 5220.C:2005 cho COD, TCVN 6638:2000 cho TSS và TCVN 6493:2008 cho hợp chất halogen hữu cơ hấp phụ AOX. Lý do lựa chọn các phương pháp phân tích tiêu chuẩn này nhằm đảm bảo tính pháp lý vững chắc, độ lặp lại cao và hạn chế tối đa sai số thiết kế. Việc tính toán kích thước thủy lực cho từng đơn nguyên công trình tuân thủ nghiêm ngặt theo quy chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 51:2008 và giáo trình thiết kế xử lý nước thải công nghiệp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích chất lượng nguồn thải đầu vào tại nhà máy Tân Nhật Dũng cho thấy mức độ ô nhiễm vượt xa ngưỡng tiếp nhận an toàn của môi trường. Chỉ số COD trung bình đạt 3.582 mgO2/l, cao gấp 17,9 lần so với giới hạn cột B của QCVN 12:2008/BTNMT (mức trần 200 mg/l), trong khi BOD5 ghi nhận ở mức 1.163 mgO2/l, vượt ngưỡng cho phép 50 mg/l đến 23,26 lần. Hàm lượng chất rắn lơ lửng TSS đạt 614 mg/l, cao hơn quy chuẩn 6,14 lần, và độ màu đo được là 475 Pt-Co, vượt giới hạn 100 Pt-Co khoảng 4,75 lần. Lượng halogen hữu cơ dễ hấp thụ AOX đạt 26 mg/l, vượt 1,73 lần so với tiêu chuẩn quy định 15 mg/l.

Khảo sát hiện trạng trạm xử lý cũ công suất 150 mét khối mỗi ngày đêm phát hiện tình trạng quá tải thủy lực lên tới 266,7% khi phải tiếp nhận lưu lượng thực tế 550 mét khối mỗi ngày đêm. Thời gian lưu nước thực tế tại hố thu gom chỉ đạt 5,23 phút ở lưu lượng đỉnh, giảm 47,7% so với mức yêu cầu tối thiểu 10 phút. Bể điều hòa thể tích 43,75 mét khối chỉ duy trì thời gian lưu nước 1,9 giờ, thiếu hụt tới 68,3% so với khoảng thời gian thiết kế tiêu chuẩn từ 6 đến 8 giờ. Bể Aerotank thể tích 52,5 mét khối có thời gian lưu thực tế là 2,3 giờ, thấp hơn 42,5% so với ngưỡng cận dưới 4 giờ theo TCXDVN 51:2008, khiến hiệu suất xử lý sinh học sụt giảm nghiêm trọng.

Về phương diện cơ khí và hạ tầng, hệ thống cũ ghi nhận sự xuống cấp nghiêm trọng với hiện tượng sụt lún nền móng bể điều hòa, motor cánh khuấy bể keo tụ bị tê liệt hoàn toàn, phao cảm biến định lượng hỏng hóc và hai bơm chìm công suất nhỏ phải chạy liên tục 24/24 gây nguy cơ chập cháy. Phân tích dòng dinh dưỡng xác định nước thải ngành giấy rất nghèo nitơ và photpho, đòi hỏi phải bổ sung cưỡng bức 1,2 gram phân đạm urê và 2,0 gram phân lân trên mỗi mét khối nước thải để duy trì tỷ lệ tối ưu BOD:N:P xấp xỉ 100:5:1 cho bùn hoạt tính.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân căn bản dẫn đến sự quá tải và thất bại của hệ thống xử lý hiện hữu xuất phát từ việc công ty tăng gấp 3,5 lần sản lượng carton nhưng không cải tạo hạ tầng môi trường tương xứng. Nước thải từ công đoạn xeo giấy chứa hàm lượng rất lớn sợi vụn cellulose, bột đá gia trọng, tinh bột biến tính và chất định hình làm cho độ đục và tải lượng hữu cơ tăng đột biến. Cấu trúc mạch vòng phenol phân nhánh trong dịch ngâm giấy phế liệu làm tăng tính bền vững trước sự phân hủy tự nhiên của vi sinh vật hoại sinh nếu thời gian lưu bùn không đủ lớn.

Dữ liệu quan trắc có thể được mô tả trực quan thông qua biểu đồ cột so sánh đa thông số thể hiện sự chênh lệch vượt bậc giữa nồng độ chất ô nhiễm đầu vào so với tiêu chuẩn cột B của QCVN 12:2008/BTNMT, kết hợp cùng bảng ma trận đối chiếu thời gian lưu nước thực tế và thời gian lưu nước lý thuyết của 7 hạng mục đơn nguyên. So sánh với các mô hình xử lý nước thải giấy quốc tế như Nhà máy Roemond tại Hà Lan hay mô hình xử lý giấy Eerbeek, việc kết hợp quá trình keo tụ hóa lý trước khi đi vào bể bùn hoạt tính hiếu khí giúp giảm thiểu 70% tải trọng cặn lơ lửng, ngăn ngừa hiện tượng nghẹt bùn và tăng hiệu quả oxy hóa chất hữu cơ lên thêm 35% so với phương pháp sinh học đơn thuần.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, xây dựng mới toàn diện trạm xử lý nước thải công suất 550 mét khối mỗi ngày đêm với công nghệ kết hợp Hóa lý và Sinh học hiếu khí Aerotank trên diện tích đất dự trữ 3.514,9 mét vuông của nhà máy. Chủ thể thực hiện là Ban Giám đốc phối hợp với nhà thầu kỹ thuật môi trường, mốc thời gian hoàn thành xây dựng và chạy thử nghiệm vi sinh trong vòng 6 tháng, cam kết đưa các thông số COD về dưới 200 mg/l và BOD5 về dưới 50 mg/l.

Thứ hai, lắp đặt hệ thống thu gom và tách sợi cellulose tự động gồm lưới chắn rác tinh dạng trống quay ngay sau hố thu gom nhằm giữ lại khoảng 3.000 kg bột giấy vụn mỗi ngày (tương đương 5% tổng nguyên liệu thô). Giải pháp này do Phân xưởng Xeo giấy phụ trách trong 2 tháng đầu, giúp giảm 45% tải lượng TSS và 25% COD trước khi nước thải đi vào bể điều hòa, mang lại lợi ích kinh tế trực tiếp cho doanh nghiệp.

Thứ ba, tự động hóa quy trình châm hóa chất bằng bơm định lượng điện tử, kiểm soát nghiêm ngặt liều lượng PAC 0,874 kg/m3 ở ngưỡng pH trung hòa 7,0, cùng dung dịch polymer trợ lắng 2 mg/l và hệ châm dinh dưỡng 1,2 g/m3 urê kết hợp 2,0 g/m3 phân lân. Đội ngũ kỹ sư vận hành trạm môi trường chịu trách nhiệm kiểm tra định kỳ 2 giờ một lần, duy trì nồng độ bùn hoạt tính MLSS ở mức 3.000 mg/l và chỉ số thể tích bùn SVI trong khoảng 80 đến 120 ml/g.

Thứ tư, chuẩn hóa quy trình phân loại và lưu trữ chất thải rắn phát sinh, tách riêng 50 kg rác sinh hoạt mỗi ngày, 100 kg bùn cát vô cơ và 169 kg chất thải nguy hại mỗi tháng (bao gồm 50 kg giẻ lau dính dầu, 45 kg dầu nhớt thải và 45 kg bao bì hóa chất). Bộ phận An toàn Môi trường phối hợp ký hợp đồng thu gom định kỳ với các đơn vị xử lý có chức năng pháp lý mỗi quý một lần.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm kỹ sư công nghệ môi trường và đơn vị tư vấn thiết kế trạm xử lý nước thải là đối tượng tiếp nhận trực tiếp các thông số tính toán thực tế. Dữ liệu kích thước công trình, lưu lượng tính toán cực đại 68,75 m3/h, công suất máy thổi khí và thời gian lưu thủy lực chuẩn xác cho dòng thải 550 m3/ngày đêm sẽ là cơ sở quy chuẩn để áp dụng cho các dự án xử lý nước thải công nghiệp giấy quy mô vừa.

Ban giám đốc và cán bộ quản lý kỹ thuật của các nhà máy sản xuất giấy bao bì carton tái sinh có thể khai thác tài liệu này như một cẩm nang chuyển đổi công nghệ. Nghiên cứu cung cấp bài toán cân bằng vật chất, phương án thu hồi bột giấy tiết kiệm chi phí và lộ trình cải tạo hệ thống xử lý khi nâng công suất từ 10 tấn lên 35 tấn sản phẩm mỗi ngày mà không làm gián đoạn dây chuyền sản xuất.

Giảng viên, học viên cao học và sinh viên các ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi trường và Công nghệ Sinh học có thể sử dụng luận văn làm tài liệu học thuật chuyên sâu. Bản luận văn minh họa chi tiết phương pháp đánh giá hiện trạng ô nhiễm thực địa, quy trình kiểm toán dòng thải và các bước tính toán công trình đơn nguyên từ song chắn rác đến bể lắng thứ cấp theo tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành.

Ban quản lý các khu công nghiệp tập trung và cơ quan thanh tra tài nguyên môi trường có thể tham khảo nguồn số liệu phát thải đặc thù của quy trình tái chế giấy để xây dựng tiêu chí giám sát đấu nối dòng thải cục bộ, đồng thời hoàn thiện quy hoạch phân vùng bảo vệ nguồn tiếp nhận nước mặt xung quanh lưu vực KCN Tân Phú Trung và huyện Củ Chi.

Câu hỏi thường gặp

Nước thải sản xuất giấy tái chế chứa hàm lượng chất ô nhiễm nào nguy hại nhất? Nước thải tái chế giấy có nồng độ chất rắn lơ lửng TSS lên tới 614 mg/l và COD đạt 3.582 mg/l. Các sợi vụn cellulose và lignin khó phân hủy tạo thành màng hữu cơ bền vững làm suy giảm triệt để lượng oxy hòa tan, đe dọa trực tiếp sự sống của thủy sinh vật nếu không qua xử lý.

Tại sao trạm xử lý nước thải cũ công suất 150 mét khối mỗi ngày đêm lại mất hoàn toàn khả năng làm sạch? Trạm xử lý cũ bị quá tải tới 266,7% khi lưu lượng thực tế tăng lên 550 mét khối mỗi ngày đêm. Thời gian lưu nước của bể điều hòa giảm xuống còn 1,9 giờ và bể hiếu khí còn 2,3 giờ, khiến vi sinh vật không kịp chuyển hóa cơ chất hữu cơ và làm dòng thải đầu ra vượt chuẩn.

Vai trò của hóa chất PAC và chất dinh dưỡng bổ sung trong công nghệ mới là gì? PAC với liều lượng 0,874 kg/m3 ở pH 7,0 giúp đông tụ các hạt keo màu và sợi mịn thành bông cặn lắng được. Việc bổ sung 1,2 g/m3 urê và 2,0 g/m3 lân bù đắp sự thiếu hụt nguyên tố đa lượng, giúp vi sinh vật hiếu khí duy trì hoạt tính phân hủy sinh học tối ưu.

Giải pháp thu hồi bột giấy qua lưới lọc trống quay mang lại hiệu quả kinh tế ra sao? Lưới lọc tinh trống quay tách và giữ lại khoảng 3.000 kg giấy vụn mỗi ngày, tương đương 5% tổng nguyên liệu đầu vào. Lượng sợi này được tái tuần hoàn trực tiếp về hồ khuấy bột, vừa tiết kiệm hàng trăm triệu đồng chi phí nguyên liệu vừa giảm 45% tải lượng cặn vào bể lắng.

Chất lượng nước thải sau xử lý của hệ thống thiết kế mới đạt tiêu chuẩn nào trước khi xả thải? Toàn bộ dòng thải sau khi qua bể lắng 2 đạt đầy đủ các thông số loại B theo QCVN 12:2008/BTNMT với COD dưới 200 mg/l, BOD5 dưới 50 mg/l và TSS dưới 100 mg/l. Nước thải sau đó được đấu nối an toàn vào trạm xử lý tập trung của KCN Tân Phú Trung.

Kết luận

• Công trình giải quyết triệt để bài toán quá tải môi trường cho công suất xả thải 550 mét khối mỗi ngày đêm tại nhà máy giấy Tân Nhật Dũng.
• Toàn bộ các thông số ô nhiễm cực hạn như COD 3.582 mg/l, BOD5 1.163 mg/l và TSS 614 mg/l được xử lý đạt chuẩn loại B QCVN 12:2008/BTNMT.
• Thiết lập quy trình công nghệ kết hợp keo tụ PAC tối ưu 0,874 kg/m3 và bùn hoạt tính hiếu khí Aerotank vận hành ổn định.
• Tận thu mỗi ngày 3.000 kg bột giấy tái sinh, giúp tối ưu hóa chi phí sản xuất và giảm tải cho công trình xử lý phía sau.
• Bản thiết kế cung cấp đầy đủ bảng tính thủy lực chi tiết, danh mục thiết bị và dự toán kỹ thuật sẵn sàng cho công tác thi công thực địa.

Đóng góp lớn nhất của công trình là cung cấp một giải pháp công nghệ xử lý nước thải khả thi, hiệu quả kinh tế cao và phù hợp với đặc thù quy mô sản xuất carton tại Việt Nam. Lộ trình triển khai tiếp theo cần tập trung vào việc hoàn tất thi công xây dựng trong 6 tháng, lắp đặt máy thổi khí, nuôi cấy vi sinh vật thích nghi trong 3 tuần và kiểm tra định kỳ chất lượng nước đầu ra. Các doanh nghiệp sản xuất giấy carton tái sinh đang đứng trước áp lực mở rộng công suất và kiểm soát ô nhiễm hãy áp dụng ngay mô hình công nghệ kết hợp này để đảm bảo mục tiêu phát triển bền vững và tuân thủ tuyệt đối quy định pháp luật môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Công nghiệp sản xuất giấy chiếm một vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế nƣớc ta. Công nghiệp giấy phát triển cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội, nhu cầu tạo ra sản phẩm giấy ngày càng tăng thu hút nhiều lao động tham gia cũng nhƣ kéo theo sự phát triển của một số ngành khác nhƣ lâm nghiệp, xuất nhập khẩu, vận tải,… chính vì vậy ngành công nghiệp này không thể thiếu trong cuộc sống chúng ta hiện nay. Công nghiệp sản xuất giấy ra đời vừa đáp ứng nhu cầu trong nƣớc vừa giải quyết việc làm cho một bộ phận đáng kể nhân dân. Giấy đáp ứng các nhu cầu bức thiết trong cuộc sống hàng ngày của con ngƣời để phục vụ nhiều mục đích khác nhau nhƣ giấy viết, giấy in, giấy bao bì và cả trong cuộc sống tâm linh mà ông cha đã truyền cho tới ngày nay nhƣ vàng mã,… Bột giấy đƣợc sản xuất từ nguyên liệu chủ yếu là gỗ, tre, nứa, lồ ô, giấy tái chế,… Tuy nhiên, nếu lƣợng nƣớc thải do ngành công nghiệp này thải ra mà không qua xử lý sẽ ảnh hƣởng trực tiếp đến môi trƣờng.

Khi xả trực tiếp nguồn nƣớc thải này ra kênh rạch sẽ hình thành từng mảng giấy nổi lên trên mặt nƣớc, làm cho nƣớc có độ màu khá cao và hàm lƣợng DO trong nƣớc hầu nhƣ bằng không. Điều này không những ảnh hƣởng trực tiếp đến môi trƣờng sống của sinh vật nƣớc mà còn gián tiếp ảnh hƣởng đến sức khỏe của ngƣời dân trong khu vực. Ngành công nghiệp giấy của Việt Nam là một ngành quan trọng trong lĩnh vực sản xuất hàng tiêu dùng. Mặc dù, không phải là ngành đóng góp lớn cho thu nhập quốc dân nhƣng lại cung cấp sản phẩm thiết yếu phục vụ phát triển giáo dục, văn hóa xã hội và nhiều ngành công nghiệp khác.

Mặc khác, công nghiệp sản xuất giấy đƣợc coi là một trong những ngành mũi nhọn góp phần xóa đói giảm nghèo, chuyển dịch cơ cấu kinh tế, phát triển kinh tế xã hội vùng sâu vùng xa. Bên cạnh những nhân tố tích cực mà ngành công nghiệp sản xuất giấy mang lại thì vấn đề ô nhiễm môi trƣờng do sản xuất từ ngành mang lại cũng rất đáng báo 1 động. Do đặc thù sử dụng nhiều nƣớc, hàm lƣợng các chất ô nhiễm trong nƣớc cao nên việc xử lý ô nhiễm cũng nhƣ giảm thiểu các tác động đến môi trƣờng và hệ sinh thái đang là vấn đề nang giải và tìm hƣớng giải quyết đúng đắn từ các doanh nghiệp. Hiện nay ngành công nghiệp sản xuất giấy đang phát triển mạnh mẽ ở nƣớc ta, nhiều dự án sản xuất giấy có quy mô lớn đang và sẽ hình thành.

Vì vậy, việc tính toán - thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải giấy là rất cần thiết. Công ty TNHH sản xuất giấy Tân Nhật Dũng là một cơ sở sản xuất giấy carton dùng làm bao bì, công ty đã thải ra một lƣợng nƣớc thải lớn và nếu không đƣợc xử lý đúng cách sẽ gây ảnh hƣởng đến sức khỏe cộng đồng dân cƣ, môi trƣờng sống xung quanh. Vì vậy, việc nghiên cứu hệ thống xử lý nƣớc thải cho công ty TNHH sản xuất giấy Tân Nhật Dũng là một yêu cầu cấp bách đặt ra không chỉ đối với những nhà làm công tác bảo vệ môi trƣờng mà còn cho tất cả mọi ngƣời trong xã hội.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Công ty TNHH sản xuất giấy Tân Nhật Dũng đã xây dựng hệ thống xử lý nƣớc thải vào năm 2006 với công suất 150m3/ngđ nhƣng hiện nay, hệ thống xử lý nƣớc thải bị xuống cấp trầm trọng, nƣớc thải sau khi xử lý không đạt tiêu chuẩn. Bên cạnh đó, do nhu cầu phát triển của công ty nên công ty đã mở rộng thêm quy mô sản xuất, sản phẩm tạo ra ngày càng nhiều, thu hút nhiều lao động kèm theo lƣợng nƣớc thải sinh hoạt và sản xuất ngày càng tăng nhanh đã gây ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời dân và môi trƣờng sống xung quanh.

Do vậy, lƣợng nƣớc thải sinh ra hiện nay cần đƣợc xử lý khoảng 550m3/ngđ nên hệ thống xử lý nƣớc thải hiện hữu của công ty không phù hợp với tình hình hoạt động của công ty hiện nay. Đồng thời, Công ty dự định mở rộng phân xƣởng sản xuất, mặt bằng hệ thống bắt buộc phải di dời. Chính vì vậy đề tài: “Đánh giá hiện trạng và tính toán thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải của công ty TNHH sản xuất giấy Tân Nhật Dũng” với công suất 2 550m3/ngđ để đạt tiêu chuẩn loại B – QCVN (12:2008/BTNMT) là cấp bách và cần thiết để hƣớng tới bảo vệ môi trƣờng sinh thái và sức khỏe cộng đồng.3 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI - Khảo sát hiện trạng xử lý nƣớc thải của công ty - Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải cho công ty TNHH sản xuất giấy Tân Nhật Dũng với công suất 550m3/ngđ đạt tiêu chuẩn loại B – QCVN (12:2008/BTNMT).4 PHẠM VI ĐỀ TÀI Đánh giá hiện trạng và tính toán thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải công ty TNHH sản xuất giấy Tân Nhật Dũng – Củ Chi công suất 550m3/ngđ đạt tiêu chuẩn loại B – QCVN (12:2008/BTNMT). Địa chỉ công ty: khu A, lô A6 – 11 khu công nghiệp Tân Phú Trung, huyện Củ Chi, TP.Hồ Chí Minh.5 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Ý nghĩa về mặt môi trƣờng Việc xây dựng hệ thống xử lý nƣớc thải góp phần làm giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng, tránh tác động xấu đến sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng sinh thái.

Đồng thời góp phần bảo vệ nguồn nƣớc tránh bị ô nhiễm, do đó chúng ta có thể tiết kiệm đƣợc tài nguyên nƣớc.2 Ý nghĩa về mặt xã hội Xử lý nƣớc thải trƣớc khi đƣa ra môi trƣờng tự nhiên góp phần bảo vệ nguồn nƣớc tránh bị ô nhiễm, giảm chi phí cho quá trình xử lý nƣớc sau này. Việc xử lý nƣớc thải trƣớc khi đƣa ra môi trƣờng góp phần tạo không gian sống trong lành, bảo vệ sức khỏe con ngƣời và hạn chế một số bệnh xuất hiện ở ngƣời nói riêng và sinh vật nói chung.6 TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI - Từ ngày 25/03/2012: Đi thực tập - Đến ngày 25/7/2012: Hoàn thành bài luận văn 3 CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 TỔNG QUAN, HIỆN TRẠNG VỀ NGÀNH SẢN XUẤT GIẤY 2.1 Tổng quan về ngành sản xuất giấy  Tình hình sản xuất giấy trên thế giới Hiện nay ngành sản xuất giấy carton dựa trên giấy tái sinh rất phát triển ở nhiều nƣớc trên thế giới. Nhu cầu sử dụng giấy tái sinh để sản xuất giấy carton toàn thế giới năm 2010 khoảng 140 triệu tấn (các nƣớc Tây Âu: 27%, Bắc Mỹ: 24%, Nhật Bản: 11%, Trung quốc: 8%, Hàn quốc: 4%, các nƣớc còn lại: 27%). Tình hình sử dụng giấy tái sinh trên thế giới đạt 46%.

Mục tiêu của nhiều quốc gia là đạt đƣợc 50% tái sử dụng giấy phục vụ trong sản xuất giấy in báo, carton sóng và phẳng. Điều này đặt gánh nặng lên việc sử dụng hợp lý các sản phẩm giấy và carton đã qua sử dụng, thiết kế sản phẩn hợp lý, phân loại tại nguồn, loại các tạp chất của xơ sợi đảm bảo an toàn Môi trƣờng.1: Mức độ sử dụng và thu gom giấy một số quốc gia trên thế giới Nƣớc %tái sử %thu Nƣớc %tái sử %thu dụng gom dụng gom Đan Mạch 115 49 Đài Loan 90 58 Tây Ban Nha 81 43 Hàn Quốc 75 75 Thụy Sỹ 68 65 Hà Lan 61 65 Đức 61 71 Úc 58 48 Pháp 54 44 Nhật Bản 53 54 Áo 41 62 USA 40 45 Trung Quốc 39 26 Thụy Điển 18 58 Liên Bang Nga 15 30 Phần Lan 5 - Bỉ - 43 Canada - 42 (Nguồn: http://congnghiepmoitruongcie.com/2010/11/25/cong- ngh%E1%BB%87-s%E1%BA%A3n-xu%E1%BA%A5t-gi%E1%BA%A5y-tai- ch%E1%BA%BF/)  Tình hình sản xuất giấy ở Việt Nam Công nghiệp giấy Việt Nam chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân mặc dù quy mô còn nhỏ bé so với khu vực và thế giới. Hiện nay cả nƣớc 4 có khoảng 500 doanh nghiệp sản xuất giấy, chủ yếu là những doanh nghiệp nhỏ và vừa, những đơn vị sản xuất cá thể. Sản lƣợng giấy cả năm 2010 đã tăng gần 10% so với năm 2009, ƣớc đạt 1,85 triệu tấn.

Hai tháng đầu năm 2011, sản lƣợng giấy tăng khoảng 18,1% so với cùng kỳ năm 2010; kim ngạch nhập khẩu giấy các loại ƣớc đạt 150 triệu USD, với khoảng 163.000 tấn, tăng 33,4% về lƣợng và 42,4% về kim ngạch so với cùng thời điểm năm 2010. Nhờ vào việc đầu tƣ máy móc thiết bị với công nghệ cao, chất lƣợng sản phẩm giấy Việt Nam ngày càng đƣợc cải thiện. Nhiều loại giấy nhƣ giấy công nghiệp, giấy tiêu dùng đã bắt đầu chiếm lại thị trƣờng nội địa. (Nguồn:http://www.net/tin-tuc-nganh-giay/bao-cao-nganh- giay/t%E1%BB%95ng-quan-nganh-gi%E1%BA%A5y) Tỉ lệ giấy đã qua sử dụng thu hồi trong nƣớc chỉ đạt 25% so với tổng lƣợng giấy tiêu dùng.

Do đó, Việt Nam đã nhập khẩu một lƣợng lớn giấy đã sử dụng từ nƣớc ngoài. Đây là nguồn nguyên liệu chính trong sản xuất giấy carton ở Việt Nam. Hiện tại Việt Nam nhập khẩu giấy đã qua sử dụng từ nhiều nƣớc nhƣng chủ yếu từ Mỹ, Nhật Bản, New Zealand. Các loại giấy chính đƣợc nhập khẩu gồm giấy hộp carton cũ (OCC), giấy báo cũ (ONP), tạp chí cũ (OMG), giấy lề (rẻo giấy, lề giấy – phế thải trong gia công…), giấy đứt, giấy trộn lẫn.

Nhìn chung, chất lƣợng giấy đã qua sử dụng nhập khẩu từ nƣớc ngoài cao hơn giấy đã dùng trong nƣớc. Bởi nếu nhập hàng không đạt tiêu chuẩn quy định, doanh nghiệp thƣờng gặp rắc rối trong việc xử lý lô hàng. Chẳng hạn, doanh nghiệp buộc phải chấp hành lệnh kiểm tra của hải quan và tự họ phải chịu chi phí dỡ hàng và xếp hàng vào container. Nhiều trƣờng hợp còn phải lấy mẫu đi giám định để kiểm tra lƣợng tạp chất… Để tránh bị thiệt 15%-35% giá trị lô hàng nhập khẩu, doanh nghiệp phải chọn giải pháp an toàn là nhập khẩu giấy đã qua sử dụng đạt tiêu chuẩn.2 Hiện trạng nƣớc thải ngành sản xuất giấy tái sinh Công nghệ sản xuất giấy tái chế là một trong những công nghệ sử dụng nhiều nƣớc.

Tùy theo từng công nghệ và sản phẩm, lƣợng nƣớc cần thiết để sản xuất 1 tấn 5 giấy từ giấy phế liệu dao động từ 5 – 30m3 nƣớc. Nƣớc đƣợc dùng cho các công đoạn rửa nguyên liệu, xeo giấy và sản xuất hơi nƣớc. Ngành công nghiệp tái chế giấy gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng do nƣớc thải đƣợc tái sử dụng nhiều lần nên nồng độ chất ô nhiễm cao, bên cạnh đó là sự thờ ơ của các chủ đầu tƣ do tâm lý sợ tốn kém kinh phí trong quá trình xử lý nƣớc thải. Các chỉ tiêu nhƣ COD, BOD, SS, độ màu đều vƣợt tiêu chuẩn, ảnh hƣởng lớn đến môi trƣờng.