Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy giấy công suất 200m3/ngày

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy giấy công suất 200m3/ngày là một nhiệm vụ quan trọng nhằm… 91 trang · Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng · 2014.

• Tác giả: Đào Mạnh Tùng
• Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thị Mai Linh
• Trường học: Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường
• Đề tài: Tính Toán - Thiết Kế Hệ Thống Xử Lí Nước Thải Nhà Máy Giấy Công Suất 200M3/Ngày Đêm
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hải Phòng

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT GIẤY
• 1.1. Nhu cầu sử dụng các sản phẩm giấy trong nước
• 1.2. Tình hình phát triển của công nghiệp sản xuất giấy tại Việt Nam
• 1.3. Công nghệ sản xuất và các chất thải ngành sản xuất giấy
• 1.4. Hiện trạng môi trường ngành sản xuất giấy
• 1.4.1. Hiện trạng về nước thải
• 1.4.2. Hiện trạng môi trường không khí
• 1.4.3. Hiện trạng về chất thải rắn công nghiệp
• 1.5. Tác động của chất thải ngành sản xuất giấy đến môi trường và sức khỏe con người
• 1.5.1. Tác động của nước thải
• 1.5.2. Tác động của khí thải
• 1.5.3. Tác động của chất thải rắn
• 1.5.4. Tác động của tiếng ồn và độ rung
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY
• 2.1. Các phương pháp cơ học
• 2.1.1. Lọc qua song chắn rác
• 2.2. Các phương pháp sinh học
• 2.2.1. Phương pháp hiếu khí
• 2.2.2. Phương pháp yếm khí
• 2.3. Các phương pháp hóa lý
• 2.3.1. Đông tụ keo
• 2.3.2. Trao đổi ion
• 2.4. Phương pháp hóa học
• 2.4.1. Phương pháp trung hòa
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÍ NƯỚC THẢI CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY CÔNG SUẤT 200 M3/ NGÀY
• 3.1. Đặc trưng nước thải của cơ sở lựa chọn thiết kế
• 3.2. Yêu cầu xử lí
• 3.3. Đề xuất công nghệ xử lí nước thải nhà máy sản xuất giấy A
• 4. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN MỘT SỐ CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
• 4.1. Bể thu gom
• 4.2. Nhiệm vụ của bể điều hòa
• 4.3. Các lợi ích của bể điều hòa
• 4.4. Bể trộn phèn
• 4.4.1. Bể trộn thủy lực
• 4.4.2. Các thông số thiết kế
• 4.5. Bể lắng II
• 4.6. Bể khử trùng
• 4.7. Bể chứa bùn
• 4.8. Bể nén bùn
• 5. CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN SƠ BỘ KINH TẾ
• 5.1. Chi phí đầu tư xây dựng
• 5.2. Chi phí vận hành hệ thống
• 5.2.1. Lượng hóa chất và nước cấp sử dụng
• 5.2.2. Chi phí điện năng
• 5.2.3. Chi phí nhân công
• 5.2.4. Chi phí bảo dưỡng máy móc thiết bị
• 5.3. Giá thành xử lí 1 m3 nước thải
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy giấy công suất 200m3/ngày là một nhiệm vụ quan trọng nhằm bảo vệ môi trường. Nước thải từ nhà máy giấy chứa nhiều chất ô nhiễm, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn môi trường hiện hành.

1.1. Đặc điểm nước thải nhà máy giấy và các chất ô nhiễm

Nước thải từ nhà máy giấy thường chứa các chất hữu cơ, hóa chất tẩy trắng và các tạp chất khác. Những chất này có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng nếu không được xử lý đúng cách. Đặc biệt, các chỉ tiêu như BOD, COD và SS cần được kiểm soát chặt chẽ.

1.2. Tầm quan trọng của hệ thống xử lý nước thải

Hệ thống xử lý nước thải đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Nó giúp giảm thiểu ô nhiễm, tái sử dụng nước và tiết kiệm chi phí cho nhà máy. Việc đầu tư vào công nghệ xử lý hiện đại sẽ mang lại lợi ích lâu dài.

II. Vấn đề và thách thức trong xử lý nước thải nhà máy giấy

Xử lý nước thải nhà máy giấy gặp nhiều thách thức do tính chất phức tạp của nước thải. Các vấn đề như chi phí đầu tư, công nghệ xử lý và quy trình vận hành là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Chi phí đầu tư và vận hành hệ thống

Chi phí đầu tư cho hệ thống xử lý nước thải có thể cao, đặc biệt là khi áp dụng công nghệ tiên tiến. Ngoài ra, chi phí vận hành cũng cần được tính toán để đảm bảo tính khả thi của dự án.

2.2. Công nghệ xử lý nước thải hiệu quả

Lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp là một thách thức lớn. Các phương pháp như xử lý sinh học, hóa lý và cơ học cần được đánh giá để đảm bảo hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

III. Phương pháp xử lý nước thải nhà máy giấy hiệu quả

Có nhiều phương pháp xử lý nước thải nhà máy giấy, mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa quy trình xử lý.

3.1. Phương pháp sinh học trong xử lý nước thải

Phương pháp sinh học là một trong những cách hiệu quả nhất để xử lý nước thải. Nó sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ, giúp giảm thiểu ô nhiễm.

3.2. Phương pháp hóa lý và cơ học

Các phương pháp hóa lý và cơ học như lắng, lọc và đông tụ cũng được áp dụng để xử lý nước thải. Những phương pháp này giúp loại bỏ các tạp chất và cải thiện chất lượng nước.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu hệ thống xử lý nước thải

Nghiên cứu và ứng dụng các hệ thống xử lý nước thải đã cho thấy nhiều kết quả khả quan. Các nhà máy đã áp dụng công nghệ mới để cải thiện hiệu suất xử lý và giảm thiểu ô nhiễm.

4.1. Kết quả từ các dự án thực tế

Nhiều dự án xử lý nước thải đã thành công trong việc giảm thiểu ô nhiễm. Các số liệu cho thấy mức độ ô nhiễm đã giảm đáng kể sau khi áp dụng hệ thống xử lý hiện đại.

4.2. Tác động tích cực đến môi trường

Việc xử lý nước thải hiệu quả không chỉ bảo vệ môi trường mà còn cải thiện chất lượng cuộc sống cho cộng đồng xung quanh. Các nhà máy đã góp phần vào việc bảo vệ nguồn nước và hệ sinh thái.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy

Tương lai của hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy phụ thuộc vào việc áp dụng công nghệ mới và các chính sách bảo vệ môi trường. Cần có sự đầu tư và nghiên cứu liên tục để cải thiện hiệu quả xử lý.

5.1. Định hướng phát triển công nghệ xử lý

Công nghệ xử lý nước thải cần được cải tiến liên tục để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về bảo vệ môi trường. Các nghiên cứu mới sẽ giúp phát triển các giải pháp hiệu quả hơn.

5.2. Vai trò của chính sách môi trường

Chính sách môi trường đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy các nhà máy áp dụng công nghệ xử lý nước thải. Cần có các quy định rõ ràng để đảm bảo sự phát triển bền vững.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy giữ vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các sản phẩm phục vụ đời sống văn hóa, giáo dục và công nghiệp bao bì. Báo cáo của Hiệp hội Giấy và Bột giấy Việt Nam (VPPA) cho thấy giai đoạn 2008–2013, ngành sản xuất giấy tăng trưởng với tốc độ 15–17%/năm. Tổng lượng giấy tiêu thụ cả nước năm 2012 đạt 2,9 triệu tấn, mức tiêu thụ bình quân đầu người tăng liên tục từ 26,44 kg/người/năm (2010), 29,61 kg/người/năm (2011) lên 32,7 kg/người/năm (2012). Mặc dù vậy, kim ngạch xuất khẩu giấy năm 2012 (đạt 425 triệu USD sang 18 thị trường) chỉ bằng khoảng 1/3 kim ngạch nhập khẩu (1,216 triệu tấn, trị giá 1,164 triệu USD).

Bên cạnh lợi ích kinh tế, công nghiệp giấy là ngành tiêu tốn lượng nước rất lớn và phát sinh lượng nước thải ô nhiễm nghiêm trọng. Định mức tiêu thụ nước cho 1 tấn giấy thành phẩm dao động từ 150–350 m³/tấn, kéo theo tải lượng chất ô nhiễm cao gồm BOD₅ (90–330 kg/tấn), COD (270–1200 kg/tấn), chất rắn lơ lửng SS (30–50 kg/tấn) và chất thải rắn (45–85 kg/tấn). Nước thải ngành giấy thường có tính kiềm cao (pH từ 8–11), chứa nhiều lignin, phẩm màu, xút, hóa chất tẩy trắng clo và các hợp chất hữu cơ đa vòng khó phân hủy sinh học, có khả năng làm suy giảm oxy hòa tan, tích tụ sinh học và gây độc cho hệ sinh thái thủy sinh. Áp lực tuân thủ Luật Môi trường đòi hỏi các cơ sở sản xuất phải đầu tư hệ thống xử lý nước thải tại nguồn đạt tiêu chuẩn trước khi xả thải.

Nhiệm vụ của đề tài được xác định cụ thể như sau:

1. Thu thập và phân tích tổng quan về công nghệ sản xuất, các dòng thải ô nhiễm của ngành công nghiệp giấy và các phương pháp xử lý nước thải hiện hành (cơ học, sinh học, hóa lý, hóa học).
2. Đánh giá tính chất nguồn thải của cơ sở thực tế được lựa chọn (Nhà máy sản xuất giấy và bột giấy A) và xác định mục tiêu xử lý theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.
3. Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước thải tối ưu, kết hợp thu hồi bột giấy nhằm tái sử dụng nguyên liệu và giảm tải cho hệ thống.
4. Tính toán chi tiết kích thước hình học, thông số công nghệ, tổn thất thủy lực và lựa chọn thiết bị cho các công trình đơn vị trong dây chuyền xử lý.
5. Tính toán sơ bộ hiệu quả kinh tế của dự án, bao gồm chi phí xây dựng công trình, chi phí thiết bị, chi phí hóa chất, điện năng, nhân công vận hành và xác định giá thành xử lý cho 1 m³ nước thải.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Nước thải phát sinh từ quá trình sản xuất giấy và bột giấy của Nhà máy sản xuất giấy A với lưu lượng tính toán 200 m³/ngày đêm.
• Phạm vi không gian: Nghiên cứu áp dụng cho Nhà máy sản xuất giấy và bột giấy A, địa bàn Hải Phòng.
• Phạm vi thời gian: Đề tài hoàn thành và bảo vệ vào tháng 6 năm 2014.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế

Về cơ sở lý thuyết, khóa luận hệ thống hóa các nguyên lý khoa học và công nghệ xử lý nước thải công nghiệp:

• Quá trình sản xuất giấy: Gồm sản xuất bột giấy (phương pháp bán hóa, hóa-nhiệt-cơ, hóa học bằng sunfit, sunfat, soda với hiệu suất từ 40–90%; công đoạn tẩy trắng sử dụng Cl₂, NaOCl, ClO₂, H₂O₂) và sản xuất giấy (nghiền bột, phối trộn phụ gia keo nhựa thông 10 kg/tấn, cao lanh 5–10%, phèn chua Al₂(SO₄)₃ 35 kg/tấn, xeo giấy và sấy). Nước thải phát sinh tập trung nhiều nhất ở công đoạn tẩy trắng (chiếm 50–75% tổng lượng nước thải và 80–95% tổng tải lượng ô nhiễm).
• Phương pháp cơ học: Ứng dụng song chắn rác để loại bỏ rác thô; bể lắng cát để khử cặn khoáng kích thước 0,2–0,25 mm; bể lắng sơ cấp (giảm 50–70% SS và 25–40% BOD₅); lọc qua lớp vật liệu hạt/tấm và tuyển nổi để tách chất rắn khó lắng và làm đặc bùn.
• Phương pháp hóa lý và hóa học: Cơ chế đông tụ - keo tụ sử dụng muối nhôm Al₂(SO₄)₃.12H₂O kết hợp chất trợ đông tụ polyacrylamit (PAA liều lượng 1–5 mg/l); hấp phụ bằng than hoạt tính; trao đổi ion bằng hạt cationit/anionit; trung hòa pH về 6,5–8,5; oxy hóa khử bằng Cl₂/ozone và kết tủa hóa học (hiệu suất loại 80–90% TSS, 40–70% BOD₅, 30–60% COD).
• Phương pháp sinh học: Xử lý kỵ khí bằng bể phản ứng kỵ khí dòng chảy ngược qua tầng bùn (UASB) qua 3 giai đoạn (thủy phân polyme, tạo axit, tạo khí metan với thành phần khí sinh học gồm 55–65% CH₄, 35–45% CO₂); xử lý hiếu khí bùn hoạt tính (Aerotank) qua 3 giai đoạn (oxy hóa chất hữu cơ, tổng hợp tế bào mới và phân hủy nội bào).

Quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng:

• Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT (loại B).
• Tiêu chuẩn thiết kế thoát nước và mạng lưới bên ngoài TCXDVN 51:2008.

Phương pháp nghiên cứu và nguồn dữ liệu:

• Phương pháp hồi cứu và tổng hợp tài liệu chuyên ngành môi trường, công nghệ sản xuất giấy từ Báo cáo của Hiệp hội Giấy và Bột giấy Việt Nam (VPPA) và giáo trình Kỹ thuật xử lý nước thải.
• Phương pháp tính toán công nghệ kỹ thuật môi trường: Sử dụng các công thức kinh nghiệm, tiêu chuẩn chuyên ngành để xác định kích thước công trình đơn vị, lưu lượng tính toán thủy lực cực đại, vận tốc dòng chảy, lượng khí cấp và tổn thất áp lực.
• Nguồn dữ liệu: Số liệu khảo sát thực tế về lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm đầu vào của Nhà máy sản xuất giấy A.

Thiết kế và tính toán hệ thống kỹ thuật

Khóa luận thiết lập dây chuyền công nghệ xử lý nước thải công suất trung bình 200 m³/ngày đêm cho Nhà máy giấy A. Quy trình công nghệ được bố trí tuần tự: Nước thải sau sản xuất -> Song chắn rác -> Bể thu gom -> Bể điều hòa -> Bể trộn thủy lực (bổ sung hóa chất từ bể trộn phèn) -> Bể lắng I (thu hồi bột giấy) -> Bể UASB -> Bể Aerotank -> Bể lắng II -> Bể khử trùng -> Xả thải ra nguồn tiếp nhận.

Hệ thống xử lý bùn cặn: Bột giấy lắng ở bể lắng I được thu gom hoàn lưu về bể chứa bột để tái sử dụng làm nguyên liệu. Bùn sinh học từ đáy bể lắng II được bơm một phần tuần hoàn lại bể Aerotank; phần bùn dư của bể lắng II và bùn từ bể UASB được dẫn về bể chứa bùn -> Bể nén bùn -> Máy ép bùn và vận chuyển đến bãi chôn lấp hợp vệ sinh. Nước tách ra từ bể nén bùn và máy ép bùn được tuần hoàn trở lại bể thu gom để xử lý.

Thông số thiết kế hệ thống	Giá trị tính toán	Đơn vị
Lưu lượng trung bình ngày đêm ($Q_{tb}$)	200	m³/ngày đêm
Lưu lượng trung bình giờ ($Q_{tbh}$)	8,333	m³/h
Lưu lượng trung bình giây ($Q_{tbs}$)	0,0023	m³/s
Hệ số không điều hòa giờ ($K_h$)	5,0	(theo TCXDVN 51:2008 ứng với $Q_{tbs} < 5$ l/s)
Lưu lượng giờ lớn nhất ($Q_{maxh}$)	41,665	m³/h
Lưu lượng giây lớn nhất ($Q_{maxs}$)	0,0115	m³/s

Kết quả tính toán các công trình đơn vị cụ thể như sau:

Tên công trình đơn vị	Thông số hình học và công nghệ chính	Thiết bị và phụ kiện đi kèm
Song chắn rác	Kích thước mương: Dài $L = 1,269$ m; Rộng $B_s = 0,28$ m; Chiều cao $H = 0,63$ m (chiều sâu ngập nước $h = 0,1$ m, chiều cao bảo vệ $h_{bv} = 0,5$ m). Tổn thất áp lực qua song $h_s = 0,03$ m. Vận tốc dòng chảy trong mương $v = 0,411$ m/s ($> 0,4$ m/s).	Thanh chắn tiết diện tròn $\beta = 1,79$, đường kính thanh $w = 0,008$ m (8 mm), khe hở $b = 0,016$ m (16 mm), nghiêng $60^\circ$. Số thanh chắn: 11 thanh; Số khe: 12 khe. Cào rác cơ giới.
Bể thu gom	Thời gian lưu nước $t = 15$ phút. Thể tích làm việc $V_{lv} = 10,416$ m³. Thể tích thực tế $V_{th} = 10,8$ m³. Kích thước xây dựng: Dài $L = 2,7$ m; Rộng $B = 2,0$ m; Chiều cao $H = 2,0$ m (chiều sâu nước $h = 1,5$ m, $h_{bv} = 0,5$ m).	Bố trí 02 bơm chìm (công suất tính toán $N = 0,141$ kW, chọn công suất mỗi bơm 150 W, cột áp $H = 5$ m, hiệu suất $\varepsilon = 0,8$), vận hành luân phiên.
Bể điều hòa	Thời gian lưu nước $t = 4$ giờ. Thể tích làm việc $V_{lv} = 33,332$ m³. Thể tích thực tế $V_{th} = 40$ m³ (hệ số dự phòng 1,2). Kích thước xây dựng: Dài $L = 5,0$ m; Rộng $B = 3,0$ m; Chiều cao tổng thể $H = 2,722$ m ($h = 2,222$ m, $h_{bv} = 0,5$ m).	Hệ thống cấp khí: Lưu lượng khí cấp $L_{khí} = 31,165$ m³/h (suất cấp khí $a = 3,74$ m³/h cho 1 m³ nước). Ống dẫn khí chính bằng nhựa PVC đường kính danh nghĩa $\Phi = 34$ mm ($D = 33$ mm), chiều dài 3 m. 03 ống nhánh PVC $\Phi = 21$ mm ($d = 19$ mm), dài 5 m, đục lỗ đường kính 3 mm, vận tốc khí qua lỗ $v_{lỗ} = 6$ m/s, mỗi ống nhánh bố trí 68 lỗ, khoảng cách giữa các lỗ là 73 mm.
Bể keo tụ & Lắng I	Bể trộn thủy lực kết hợp châm dung dịch phèn Al₂(SO₄)₃ từ bể trộn phèn. Bể lắng I phân tách cặn lơ lửng và xơ sợi bột giấy.	Hệ thống cào bùn và hố thu gom bột giấy dưới đáy bể, đường ống dẫn bột giấy hồi lưu về bể chứa nguyên liệu của nhà máy.
Bể UASB & Aerotank	Bể UASB phân hủy kỵ khí nồng độ chất hữu cơ cao, chuyển hóa thành khí sinh học. Bể Aerotank tiếp tục oxy hóa hiếu khí bùn hoạt tính để triệt để giảm BOD₅ và COD còn lại.	Bể UASB có hệ thống tách 3 pha (khí - lỏng - rắn). Bể Aerotank trang bị dàn đĩa/ống thổi khí từ máy nén khí và hệ thống đường ống tuần hoàn bùn hoạt tính từ bể lắng II.
Bể lắng II & Khử trùng	Bể lắng II phân tách bông bùn hoạt tính. Bể khử trùng tiếp xúc hóa chất khử trùng tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.	Bơm bùn tuần hoàn và bơm bùn dư; bồn chứa hóa chất khử trùng và thiết bị định lượng châm hóa chất.
Cụm xử lý bùn	Bể chứa bùn tiếp nhận bùn UASB và bùn dư bể lắng II; chuyển tiếp sang bể nén bùn để cô đặc và giảm thể tích trước khi đưa vào máy ép bùn.	Bể nén bùn trọng lực, máy ép bùn cơ học, đường ống tuần hoàn nước tách bùn về bể thu gom.

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Tác giả trình bày tính cấp bách của vấn đề kiểm soát ô nhiễm nguồn nước trong quá trình phát triển công nghiệp; nêu bật vị trí của ngành công nghiệp giấy và bột giấy đi kèm với sức ép xả thải các dòng nước ô nhiễm nặng; khẳng định việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải công suất 200 m³/ngày đêm cho nhà máy giấy là mục tiêu thực tiễn của một kỹ sư môi trường.

Chương 1: Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất giấy

Chương này cung cấp bức tranh toàn cảnh về nhu cầu thị trường, công nghệ sản xuất và thực trạng phát thải của ngành giấy tại Việt Nam. Nhu cầu sử dụng giấy các loại tăng mạnh qua các năm:

Chủng loại sản phẩm giấy (nghìn tấn)	Năm 2010	Năm 2011	Năm 2012
Giấy bao bì	1551,9	1730,0	1975,0
Giấy in, giấy viết	444,0	515,0	595,0
Vàng mã	210,0	220,0	190,0
Giấy tissue	43,3	76,1	83,1
Giấy in báo	45,2	57,8	70,0

Chương 1 đi sâu phân tích 2 công đoạn sản xuất: chế biến bột giấy (chuẩn bị nguyên liệu, nấu bằng dịch trắng NaOH + Na₂S, rửa bột, sàng làm sạch, tẩy trắng 3 bước và thu hồi hóa chất từ dịch đen qua bồn kiềm hóa) và sản xuất giấy (nghiền, phối trộn chất độn cao lanh, nhựa thông, phèn chua và xeo giấy). Tác giả lập bảng chi tiết các nguồn thải từ các phân xưởng, xác định tải lượng ô nhiễm nước thải (BOD₅ 90–330 kg/tấn, COD 270–1200 kg/tấn, SS 30–50 kg/tấn), khí thải (bụi, clo, H₂S, CO, CO₂, VOC), chất thải rắn (45–85 kg/tấn gồm mùn cưa, vỏ cây, xơ sợi, bùn vôi) cùng tác động tiêu cực của tiếng ồn, độ rung đến sức khỏe người lao động và hệ sinh thái tiếp nhận.

Chương 2: Các phương pháp xử lí nước thải ngành công nghiệp giấy

Chương 2 tổng quan cơ sở lý thuyết các công nghệ xử lý nước thải công nghiệp:

• Xử lý cơ học: Cấu tạo và tính toán song chắn rác (loại cố định đặt nghiêng 60–75°); cơ chế bể lắng cát ngang (vận tốc $\le 0,3$ m/s, sâu 0,25–1 m) và bể lắng đứng ($v = 0,05$ m/s); bể lắng cấp 1 gián đoạn (thời gian lưu 1,5–2,5 giờ) và liên tục; cơ chế lọc qua màng sinh học trên vật liệu hạt/tấm; công nghệ tuyển nổi sục khí tách hạt khó lắng và làm đặc bùn.
• Xử lý sinh học: Phân tích quá trình sinh học hiếu khí với 3 pha phản ứng sinh hóa; xử lý yếm khí chuyển hóa chất hữu cơ thành khí sinh học (55–65% CH₄, 35–45% CO₂, 0–3% N₂, 0–1% H₂, 0–1% H₂S). Đánh giá ưu điểm chịu tải hữu cơ rộng, cấu tạo đơn giản song tồn tại nhược điểm nhạy cảm với hóa chất độc hại và tải trọng dao động.
• Xử lý hóa lý: Phân tích cơ chế thủy phân keo tụ của muối nhôm Me³⁺ tạo bông hydroxide $Me(OH)_3$, vai trò của polyme trợ keo PAA (1–5 mg/l); công nghệ hấp phụ than hoạt tính khử phenol và màu đạt hiệu suất 80–95%; công nghệ trao đổi ion khử kim loại nặng và hóa chất phóng xạ.
• Xử lý hóa học: Phương pháp trung hòa (dùng sữa vôi 5%, kiềm hoặc axit H₂SO₄, thời gian tiếp xúc $> 5$ phút, lắng 2 giờ); phương pháp oxy hóa khử và kết tủa hóa học (loại 80–90% TSS, 40–70% BOD₅, 30–60% COD).

Chương 3: Đề xuất phương án xử lí nước thải cho nhà máy sản xuất giấy và bột giấy công suất 200 m³/ngày

Chương này đánh giá thông số nước thải đầu vào của Nhà máy giấy A và so sánh với yêu cầu xả thải quy định:

Thông số ô nhiễm	Đơn vị	Giá trị nước thải đầu vào	QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B)
pH	-	6–9 (chọn tính toán: 9,0)	5,5–9,0
Độ màu	Pt-Co	700	$\le 150$
COD	mg O₂/l	3000	$\le 150$
BOD₅	mg O₂/l	1500	$\le 50$
SS	mg/l	950	$\le 100$

Tác giả đề xuất sơ đồ quy trình công nghệ kết hợp: Song chắn rác -> Bể thu gom -> Bể điều hòa -> Bể trộn thủy lực -> Bể lắng I -> Bể UASB -> Bể Aerotank -> Bể lắng II -> Bể khử trùng. Thuyết minh rõ giải pháp thu hồi bột giấy tại bể lắng I để tái sử dụng làm nguyên liệu xeo giấy bao bì. Đánh giá ưu điểm hệ thống có mặt bằng xây dựng nhỏ, cấu tạo gọn gàng, ít thiết bị cơ khí phức tạp, hiệu quả làm sạch triệt để, song yêu cầu người quản lý vận hành phải có trình độ chuyên môn cao.

Chương 4: Tính toán một số công trình đơn vị

Chương này trình bày chi tiết toàn bộ các bước tính toán thủy lực và kết cấu xây dựng cho hệ thống (lưu lượng $Q_{tb} = 200$ m³/ngày đêm, $K_h = 5$, $Q_{maxh} = 41,665$ m³/h, $Q_{maxs} = 0,0115$ m³/s):

• Song chắn rác: Tính toán số khe hở $n = 12$ khe, 11 thanh chắn tròn $w = 0,008$ m, khoảng cách $b = 0,016$ m, bề rộng mương $B_s = 0,28$ m, kiểm tra vận tốc dòng chảy $v = 0,411$ m/s ($> 0,4$ m/s), tổn thất áp lực $h_s = 0,03$ m, chiều dài mương $L = 1,269$ m, chiều sâu xây dựng mương $H = 0,63$ m.
• Bể thu gom: Thời gian lưu nước 15 phút, thể tích làm việc $10,416$ m³, thể tích thực tế $10,8$ m³ ($L = 2,7$ m, $B = 2,0$ m, $H = 2,0$ m). Lựa chọn 02 bơm chìm luân phiên, công suất mỗi bơm 150 W, cột áp 5 m.
• Bể điều hòa: Thời gian lưu nước 4 giờ, thể tích thực tế 40 m³ ($L = 5,0$ m, $B = 3,0$ m, $H = 2,722$ m). Tính toán hệ thống cấp khí: Lưu lượng khí $31,165$ m³/h, ống chính PVC $\Phi 34$ mm dài 3 m, 3 ống nhánh PVC $\Phi 21$ mm dài 5 m, đục 68 lỗ/ống (đường kính lỗ 3 mm, vận tốc khí qua lỗ 6 m/s, khoảng cách lỗ 73 mm).
• Trình bày nguyên lý và thông số tính toán cho các công trình đơn vị tiếp nối: Bể trộn phèn, bể trộn thủy lực, bể lắng I, bể sinh học kỵ khí UASB, bể sinh học hiếu khí Aerotank, bể lắng II, bể khử trùng, bể chứa bùn và bể nén bùn.

Chương 5: Tính toán sơ bộ kinh tế

Tác giả thiết lập dự toán kinh tế cho toàn bộ dự án gồm:

• Dự toán chi phí đầu tư xây dựng công trình các bể và mương dẫn.
• Dự toán chi phí mua sắm thiết bị (máy bơm, máy thổi khí, cánh khuấy, van khóa, hệ thống ống dẫn, thiết bị định lượng).
• Dự toán chi phí vận hành thường xuyên: Khối lượng hóa chất sử dụng (phèn nhôm, polyme, hóa chất khử trùng) và nước cấp sinh hoạt/rửa; chi phí tiêu thụ điện năng của các động cơ; chi phí nhân công quản lý vận hành trạm; chi phí bảo dưỡng định kỳ máy móc thiết bị; tổng hợp xác định chỉ tiêu giá thành xử lý tính trên 1 m³ nước thải.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đạt được các kết quả kỹ thuật và kinh tế cụ thể:

• Đã thiết kế hoàn chỉnh hệ thống xử lý nước thải công nghiệp giấy công suất 200 m³/ngày đêm với dây chuyền công nghệ đa bậc (cơ học - keo tụ hóa lý - kỵ khí UASB - hiếu khí Aerotank - lắng sinh học - khử trùng), đưa nước thải từ nồng độ ô nhiễm cao (COD 3000 mg/l, BOD₅ 1500 mg/l, SS 950 mg/l, độ màu 700 Pt-Co) về giới hạn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT loại B (COD $\le 150$ mg/l, BOD₅ $\le 50$ mg/l, SS $\le 100$ mg/l, độ màu $\le 150$ Pt-Co, pH 5,5–9,0).
• Đưa ra giải pháp công nghệ tuần hoàn tận thu bột giấy tại bể lắng I: Xơ sợi và bột giấy mịn khó lắng được thu gom riêng tại đáy bể lắng I để tái sử dụng làm nguyên liệu đầu vào cho các công đoạn xeo giấy bao bì, vừa giảm thiểu lãng phí nguyên liệu, vừa cắt giảm trực tiếp tải lượng chất rắn lơ lửng cho các công trình sinh học phía sau.
• Tính toán đầy đủ thông số hình học, thủy lực và phụ trợ cho các đơn vị xử lý chính: Xác định kích thước mương song chắn rác ($1,269 \times 0,28 \times 0,63$ m); bể thu gom ($2,7 \times 2,0 \times 2,0$ m với 2 bơm chìm 150 W); bể điều hòa ($5,0 \times 3,0 \times 2,722$ m với hệ thống 3 dàn ống nhánh phân phối khí 68 lỗ/ống, lưu lượng khí cấp $31,165$ m³/h).
• Lập dự toán chi tiết các hạng mục đầu tư và vận hành, cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng về chi phí hóa chất, điện năng, nhân công và đơn giá xử lý cho 1 m³ nước thải của cơ sở sản xuất giấy quy mô vừa và nhỏ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

• Các thông số tính toán công nghệ dựa trên số liệu khảo sát mẫu ban đầu và các công thức kinh nghiệm lý thuyết; hệ thống chưa được kiểm chứng vận hành thực nghiệm thông qua mô hình pilot trước khi thiết kế trạm quy mô đầy đủ.
• Quy trình công nghệ đòi hỏi cán bộ quản trị vận hành có trình độ kỹ thuật cao để kiểm soát sự cân bằng tải trọng hữu cơ và duy trì hệ vi sinh trong bể UASB cũng như bùn hoạt tính Aerotank.
• Chưa khảo sát sâu sự biến thiên nồng độ theo mùa vụ sản xuất và các thành phần hóa chất độc hại đặc thù khó phân hủy sinh học như hợp chất clo hữu cơ (AOX, dioxin) phát sinh từ công đoạn tẩy trắng bột giấy bằng clo nguyên tố.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Triển khai chế tạo mô hình thực nghiệm (pilot) xử lý liên tục để chuẩn hóa thời gian lưu nước, liều lượng chất keo tụ tối ưu và tỷ lệ tuần hoàn bùn hoạt tính phù hợp với thực tế.
• Khảo sát khả năng tái sử dụng dòng nước thải sau xử lý cho các công đoạn rửa nguyên liệu hoặc làm mát trong nhà máy nhằm tuần hoàn tài nguyên nước và giảm chi phí cấp nước sạch.
• Nghiên cứu kết hợp các giải pháp sản xuất sạch hơn tại các phân xưởng sản xuất, thay thế tác nhân tẩy trắng chứa clo bằng hydro peroxit ($H_2O_2$) hoặc ozone ($O_3$) để giảm thiểu phát sinh dòng thải độc hại ngay từ nguồn.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị thực tiễn đối với:

• Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường, Công nghệ Môi trường, Quản lý Môi trường: Dùng làm tài liệu tham khảo trực tiếp cho đồ án môn học kỹ thuật xử lý nước thải, đồ án tốt nghiệp đại học về tính toán thủy lực, thiết kế kích thước công trình đơn vị và lập dự toán chi phí trạm xử lý.
• Kỹ sư thiết kế môi trường và cán bộ kỹ thuật tại các nhà máy giấy, bột giấy quy mô vừa và nhỏ (công suất từ 100–300 m³/ngày đêm): Tham khảo sơ đồ công nghệ kết hợp keo tụ - UASB - Aerotank, giải pháp thu hồi bột giấy lắng tại chỗ và các thông số thiết kế hệ thống cấp khí bể điều hòa, mương song chắn rác, trạm bơm.

Câu hỏi thường gặp

1. Nước thải đầu vào của Nhà máy giấy A có đặc trưng ô nhiễm như thế nào so với quy chuẩn tiếp nhận?
Nước thải đầu vào của Nhà máy giấy A có nồng độ chất ô nhiễm rất cao: COD đạt 3000 mg O₂/l (gấp 20 lần quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT cột B), BOD₅ đạt 1500 mg O₂/l (gấp 30 lần quy chuẩn), chất rắn lơ lửng SS đạt 950 mg/l (gấp 9,5 lần quy chuẩn), độ màu đạt 700 Pt-Co (gấp 4,6 lần quy chuẩn) và pH nằm trong khoảng kiềm cao (tính toán ở mức pH = 9,0).

2. Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải đề xuất gồm những công trình đơn vị nào?
Dây chuyền gồm các công trình: Song chắn rác -> Bể thu gom -> Bể điều hòa -> Bể trộn thủy lực (kết hợp bể trộn phèn) -> Bể lắng I -> Bể UASB -> Bể Aerotank -> Bể lắng II -> Bể khử trùng. Phần xử lý bùn gồm: Bể chứa bùn, bể nén bùn và máy ép bùn; bột giấy tại bể lắng I được hoàn lưu tái sử dụng.

3. Khóa luận đưa ra giải pháp nào để tận thu nguyên liệu và giảm tải cho công trình sinh học?
Tác giả bố trí bể lắng I ngay sau bể trộn thủy lực keo tụ để giữ lại bột giấy và xơ sợi mịn. Lượng bột giấy thu gom tại đáy bể lắng I không thải bỏ mà được dẫn về bể chứa bột để tái sử dụng làm nguyên liệu sản xuất giấy bao bì, vừa tiết kiệm chi phí nguyên liệu, vừa giảm đáng kể hàm lượng SS và BOD đi vào bể UASB.

4. Kích thước và thông số cấp khí của bể điều hòa được tính toán cụ thể ra sao?
Bể điều hòa được thiết kế với thời gian lưu nước 4 giờ, thể tích thực tế 40 m³, kích thước xây dựng dài 5,0 m, rộng 3,0 m, cao 2,722 m (chiều sâu ngập nước 2,222 m, chiều cao bảo vệ 0,5 m). Hệ thống sục khí có lưu lượng $31,165$ m³/h, gồm 1 ống dẫn khí chính PVC $\Phi 34$ mm và 3 ống nhánh PVC $\Phi 21$ mm đục 68 lỗ/ống (đường kính lỗ 3 mm, khoảng cách giữa các lỗ là 73 mm).

5. Vì sao hệ thống cần kết hợp cả hai công trình sinh học UASB và Aerotank?
Nước thải nhà máy giấy có nồng độ hữu cơ rất lớn (COD 3000 mg/l, BOD₅ 1500 mg/l). Việc sử dụng bể kỵ khí UASB ở bậc một cho phép xử lý hiệu quả tải lượng hữu cơ cao và chuyển hóa thành khí sinh học mà không tốn nhiều năng lượng cấp khí; công trình Aerotank hiếu khí ở bậc hai tiếp tục xử lý triệt để phần BOD₅ và COD còn lại nhằm đảm bảo nước thải đầu ra đạt giới hạn khắt khe của QCVN 40:2011/BTNMT loại B (BOD₅ $\le 50$ mg/l, COD $\le 150$ mg/l).

Kết luận

Khóa luận của sinh viên Đào Mạnh Tùng đã giải quyết hoàn chỉnh nhiệm vụ tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất giấy A công suất 200 m³/ngày đêm theo đúng chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường. Tác giả đã đề xuất thành công sơ đồ công nghệ tích hợp cơ học, keo tụ thu hồi bột giấy, xử lý sinh học hai bậc (kỵ khí UASB và hiếu khí Aerotank) kết hợp khử trùng để làm sạch dòng thải có nồng độ ô nhiễm cao đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột B. Các kết quả tính toán thủy lực, thông số thiết bị công trình đơn vị và phân tích sơ bộ kinh tế cung cấp tài liệu kỹ thuật có giá trị thực tiễn cho công tác học tập cũng như thiết kế trạm xử lý nước thải ngành công nghiệp giấy.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Trong những thập niên gần đây, ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm nước nói riêng đang trở thành mối lo chung của nhân loại. Ô nhiễm môi trường và bảo vệ sự trong sạch cho các thủy vực hiện nay đang là những vấn đề cấp bách trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội. Để phát triển bền vững chúng ta cần có những biện pháp kĩ thuật hạn chế, loại bỏ các chất ô nhiễm do hoạt động sống và sản xuất ra môi trường. Ngành công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy chiếm vị trí khá quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, tạo việc làm cho người lao động.

Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, dịch vụ khác, nhu cầu về các sản phẩm giấy ngày càng tăng. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích to lớn đạt được về kinh tế - xã hội, ngành công nghiệp này cũng phát sinh nhiều vấn đề môi trường bức xúc nhất là vấn đề nước thải. Việc thải một lượng lớn nước thải sản xuất giấy và bột giấy vào môi trường mà chưa được xử lí hoặc xử lí chưa triệt để đã gây ô nhiễm cho những nguồn nước xung quanh, nó gây ra những ảnh hưởng rất lớn đối với môi trường và hệ sinh thái. Với xu thế phát triển hiện nay và áp lực phải thực hiện Luật Môi trường, các doanh nghiệp sản xuất giấy và bột giấy phải có những chính sách quan tâm thỏa đáng đối với nguồn chất thải.

Trước thực trạng đó, đòi hỏi phải có những biện pháp thích hợp, hiệu quả để xử lí nước thải sản xuất giấy ngay tại nguồn, nhằm hạn chế mức thấp nhất tác động của nó đến con người và môi trường xung quanh. Với mong muốn được áp dụng những kiến thức đã học và tìm hiểu sâu hơn để phục vụ cho công việc sau này của một kĩ sư môi trường, trên cơ sở đó, tôi đã chọn đề tài “Tính toán - thiết kế hệ thống xử lí nƣớc thải nhà máy giấy công suất 200 m3/ngày đêm” làm khóa luận tốt nghiệp. SV: Đào Mạnh Tùng - MT1401 Page 1 Khóa luận tốt nghiệp CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT GIẤY 1. Nhu cầu sử dụng các sản phẩm giấy trong nƣớc [1] Ngành giấy Việt Nam đang đứng trước những cơ hội phát triển mạnh mẽ.

Công nghiệp tăng trưởng nhanh, đời sống nhân dân được cải thiện, nhu cầu giấy tiêu dùng và giấy làm bao bì tăng lên. Báo cáo của Hiệp hội Giấy và Bột giấy Việt Nam (VPPA) cho biết, tổng lượng giấy tiêu thụ cả nước ta trong năm 2012 lên tới 2,9 triệu tấn giấy các loại. Trong khi các nước phát triển tiêu thụ giấy trên 130 kg/người/năm, thì người dân các nước châu Á có mức tiêu thụ giấy chưa nhiều, bình quân đạt 40 kg/người/năm. Mức tiêu thụ giấy bình quân đầu người ở Việt Nam còn thấp hơn, mới chỉ đạt hơn 30 kg/năm.

Sức tiêu thụ giấy của người dân nước ta đã liên tục tăng nhanh trong những năm qua: năm 2010 bình quân sử dụng 26,44 kg/năm/người; năm 2011 đạt 29,61 kg/năm/người; năm 2012 đạt 32,7 kg/năm/người. Với hơn 90 triệu dân và mức sống ngày càng được nâng cao đã mở ra thị trường rộng lớn cho ngành giấy Việt Nam. Tổng cầu giấy không ngừng tăng lên qua từng năm, được thể hiện ở bảng 1.1 : Nhu cầu sử dụng các sản phẩm giấy của ngƣời dân Việt Nam Đơn vị : nghìn tấn Năm 2010 2011 2012 Sản phẩm Giấy in báo 45,2 57,8 70 Giấy in, giấy viết 444 515 595 Bao bì 1551,9 1730 1975 Giấy tissue 43,3 76,1 83,1 Vàng mã 210 220 190 SV: Đào Mạnh Tùng - MT1401 Page 2 Khóa luận tốt nghiệp 1. Tình hình phát triển của công nghiệp sản xuất giấy tại Việt Nam [1] Ngành công nghiệp giấy nước ta không ngừng phát triển.

Theo VPPA trong 5 năm (2008-2013), ngành sản xuất giấy đã tăng trưởng mạnh với tốc độ 15-17%/năm. Năm 1912, nhà máy sản xuất bột giấy đầu tiên bằng phương pháp công nghiệp đi vào hoạt động với công suất 4.000 tấn/năm tại Việt Trì. Trong thập niên 1960, nhiều nhà máy giấy được xây dựng nhưng đều có công suất dưới 20.000 tấn/năm như: Nhà máy Giấy Việt Trì, Nhà máy Bột giấy Văn Điển, Nhà máy Giấy Đồng Nai, Nhà máy giấy Tân Mai… Đến năm 1975, tổng công suất thiết kế của ngành giấy Việt Nam đạt được 72 ngàn tấn/năm nhưng sản lượng thực tế chỉ 28 ngàn tấn/năm, một con số quá nhỏ so với nhu cầu tiêu thụ hơn 2 triệu tấn. Thế nhưng chỉ hơn 30 năm sau, ngành giấy đã đáp ứng được gần 64% nhu cầu tiêu dùng trong nước.

Xuất khẩu giấy và các sản phẩm từ giấy của Việt Nam đã có mặt ở thị trường 18 nước trên thế giới (thị phần nhiều nhất là vào các thị trường Mỹ, Đài Loan, Nhật Bản…), với kim ngạch năm 2012 đạt 425 triệu USD. Tuy vậy, kim ngạch xuất khẩu giấy hiện chỉ bằng 1/3 so với kim ngạch nhập khẩu mặt hàng này. Năm 2012, cả nước đã nhập khẩu 1,216 triệu tấn giấy các loại với trị giá 1,164 triệu USD, nguồn nhập nhiều từ Trung Hoa và Indonesia. Công nghệ sản xuất và các chất thải ngành sản xuất giấy[2] Quy trình công nghệ sản xuất bột và giấy bao gồm 2 quá trình cơ bản: Sản xuất bột giấy từ nguyên liệu thô (sơ chế nguyên liệu, nấu, rửa, tẩy trắng, nghiền bột) Sản xuất giấy từ bột giấy (xeo giấy, sấy).

Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất bột giấy là xơ sợi thực vật, chủ yếu từ gỗ, các cây ngoài gỗ như đay, gai, tre nứa và các phụ phẩm nông nghiệp như rơm, bã mía hoặc các loại sợi tái sinh. Ngoài nguyên liệu xơ sợi, công nghiệp giấy còn sử dụng một lượng lớn các hóa chất ở các công đoạn nấu, tẩy, xeo giấy như đá vôi, xút, cao lanh, nhựa thông, các chất kết dính tự nhiên và tổng hợp, các chất oxi hóa để khử lignin như clo, hypoclorit,peroxit… SV: Đào Mạnh Tùng - MT1401 Page 3 Khóa luận tốt nghiệp Về nguyên lý cơ bản, các phương pháp để sản xuất bột giấy bao gồm: cơ học, nhiệt học và hóa học. Trong thực tế sản xuất thường kết hợp các phương pháp trên, đó là: Phương pháp bán hóa Phương pháp hóa nhiệt cơ Phương pháp hóa học Phương pháp cơ học thuần túy cho hiệu suất bột cao (85-95%) nhưng tiêu tốn nhiều năng lượng và bột giấy tạo ra có độ bền không cao, giấy dễ bị nhiễm vàng. Trong các phương pháp kết hợp đều sử dụng hóa chất để nấu, mục đích để tách lignin và các tạp chất khác ra khỏi xenlulo Bảng 1.2 : Hiệu suất của các phƣơng pháp sản xuất bột giấy Phƣơng pháp Xử lí hóa học ( hóa chất nấu) Hiệu suất (%) ( không tẩy) 1.

Bán hóa  Sunfit trung Na2SO3 + Na2CO3 + NaHCO3 65-90 tính NaOH + Na2S 75-85  Sunfat Na2CO3 + NaOH 65-85  Soda Mg-sunfit 60-90  Bisunfit 2. Hóa-Nhiệt-Cơ  Sunfat NaOH + Na2S 55-60  Bisunfit Mg-sunfit 55-70  Sunfit Sunfit axit 55-70 3. Hóa học  Sunfat NaOH + Na2SO3 40-55  Soda Na2CO3 + NaOH 40-55  Sunfit Sunfit axit 40-60  Bisunfit Mg-sunfit 45-60 SV: Đào Mạnh Tùng - MT1401 Page 4 Khóa luận tốt nghiệp Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy và bột giấy có kèm dòng thải SV: Đào Mạnh Tùng - MT1401 Page 5 Khóa luận tốt nghiệp  Mô tả công nghệ Các công đoạn chính của công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy bao gồm:  Giai đoạn chuẩn bị và xử lí nguyên liệu Nguyên liệu là tre, nứa được đưa vào băng tải thứ nhất dẫn đến máy chặt. Tại đây các nguyên liệu này được chặt nhỏ thành các mảnh có kích thước dài 35mm, sau đó đưa qua hệ thống sàng và hệ thống rửa bằng nước.

Nguyên liệu là gỗ được đưa đến băng tải thứ hai đến bộ phận bóc vỏ. Sau khi vỏ gỗ được tách ra, gỗ được chặt thành các mảnh có kích thước dài khoảng 8-10cm, rộng 22-25mm, dày 2-5mm, các mảnh cũng được đưa qua bộ phận sàng rồi sang hệ thống rửa bằng nước. Khi sử dụng nguyên liệu thô là giấy thải thì giấy thải sẽ được sàng lọc để tách các loại tạp chất như vải sợi, nhựa, giấy sáp…Các tạp chất này sẽ được thải ra như chất thải rắn và phần nguyên liệu còn lại sẽ được đưa đến công đoạn sản xuất bột giấy. Nguyên liệu sau khi được chặt và rửa sạch sẽ được đưa vào nấu.

 Giai đoạn nấu Mảnh được đưa vào nồi nấu, sau khi nạp nguyên liệu là các mảnh gỗ, tre, nứa, bơm dịch trắng vào. Dịch trắng chứa NaOH và Na2S có chức năng chiết tách lignin và các chất hữu cơ khác ra khỏi sơ sợi. Sau nấu, các chất nằm trong nồi nấu được xả ra nhờ áp suất đi vào tháp phóng. Bột thường được chuyển qua sàng để tách nấu trước khi rửa.

 Giai đoạn xả và rửa Dịch đen được tách khỏi bột. Quá trình rửa bột được tiến hành trên máy lọc rửa. Dịch rửa lần 1 và 2 được đưa vào bộ phận chưng để thu hồi hóa chất cùng dịch đen. Dịch đen loãng còn lại trong bột sẽ được rửa tiếp ở các công đoạn sau.

 Giai đoạn sàng Bột sau khi rửa thường có chứa các tạp chất là cát và một số mảnh chưa nấu. Các tạp chất này sẽ được loại bỏ bằng cách sàng và làm sạch li tâm. Phần tạp chất tách loại từ quá trình sàng bột khi sản xuất giấy viết và giấy in sẽ được SV: Đào Mạnh Tùng - MT1401 Page 6 Khóa luận tốt nghiệp tái chế làm giấy bao bì. Phần tạp chất loại ra từ thiết bị làm sạch li tâm thường bị thải bỏ.

Sau sàng, bột giấy thường có nồng độ 1% sẽ được làm đặc tới khoảng 4% để chuyển sang bước tẩy trắng. Phần nước lọc được tạo ra trong quá trình làm đặc sẽ được thu hồi và tái sử dụng cho quá trình rửa bột. Loại bột sản xuất giấy bao bì sẽ không cần tẩy trắng và được chuyển trực tiếp đến công đoạn chuẩn bị xeo.  Giai đoạn tẩy trắng Công đoạn tẩy trắng được thực hiện nhằm đạt được độ sáng và độ trắng cho bột giấy.

Công đoạn này thực hiện bằng cách sử dụng các hóa chất. Loại và lượng hóa chất sử dụng phụ thuộc vào loại sản phẩm giấy sẽ sản xuất từ bột giấy đó. Nếu là giấy viết hoặc giấy in thì công đoạn tẩy trắng được thực hiện theo 3 bước, trước mỗi bước bột đều được rửa kỹ. Trong quá trình này, lignin bị phân hủy và tách hoàn toàn, tuy nhiên, xơ cũng bị phân hủy phần nào và độ dai của giấy cũng bị giảm đi.

Các hóa chất dùng cho loại tẩy này là clo, dioxit clo, hypoclorit và hydroxide natri. Chức năng của các hóa chất dùng để tẩy bột giấy được trình bày trong bảng 1.