Đồ án Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm

80 trang thiennha21 13/04/2022 8690

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

do_an_danh_gia_hien_trang_moi_truong_nganh_cong_nghiep_giay.pdf

Nội dung text: Đồ án Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH VIỆN KỸ THUẬT HUTECH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm Ngành: Kỹ Thuật Môi Trường Giảng viên hướng dẫn : GS.TS. HOÀNG HƯNG Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Hiếu MSSV : 1411090222 Lớp : 14DMT02 TP. Hồ Chí Minh, 2018
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình của riêng tôi và được sự hướng dẫn từ thầy GS.TS HOÀNG HƯNG. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực. Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, đánh giá, nhận xét được chính tác giả thu thập được từ các nguồn tài liệu khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo. Ngoài ra trong đồ án tốt nghiệp còn sử dụng một số kết quả nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có chú thích và trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kì phát hiện nào tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về đồ án tốt nghiệp của mình. TP Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2018 Chữ ký sinh viên Nguyễn Thị Hiếu SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU ii
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập tại Trường Đại học Công Nghệ thành phố Hồ Chí Minh, quý Thầy Cô đã tận tình truyền đạt kiến thức cho em, giúp em hình thành nghề nghiệp cho bản thân. Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học tập không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu hoàn thành đồ án tốt nghiệp mà còn là hành trang qúy báu để em bước vào đời một cách vững chắc và tự tin. Em xin chân thân thành cảm ơn Ban lãnh đạo nhà trường, cùng toàn thể quý Thầy Cô trong trường, đặc biệt là Viện Khoa Học Ứng Dụng đã giúp đỡ em trong suốt thời gian qua. Em xin cám ơn thầy GS.TS HOÀNG HƯNG, người đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp. Cuối cùng em xin kính chúc quý Thầy, Cô dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp cao quý. Đồng kính chúc các Cô, Chú, Anh, Chị trong Trung tâm Khoa học và Công nghệ Môi trường luôn dồi dào sức khỏe, đạt được nhiều thành công tốt đẹp trong công việc. TP Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2018 Chữ ký sinh viên Nguyễn Thị Hiếu SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU iii
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii LỜI MỞ ĐẦU 9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY 12 1.1. Vài nét về ngành công nghiệp giấy 12 1.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển 12 1.1.2. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ giấy 12 1.1.3. Xu thế phát triển công nghệ sản xuất ngành công nghiệp giấy 15 1.2. Sản phẩm của ngành công nghiệp giấy 16 1.2.1. Bột giấy 16 1.2.2. Giấy 17 1.3. Quy trình sản xuất bột giấy và giấy 17 1.3.1. Chuẩn bị nguyên liệu thô 17 1.3.2. Sản xuất bột 20 1.3.3. Chuẩn bị phối liệu bột 21 1.3.4. Xeo giấy 21 1.3.5. Khu phụ trợ 22 1.3.6. Thu hồi hóa chất 23 1.4. Vấn đề môi trường phát sinh và phương pháp xử lý trong ngành công nghiệp giấy 23 1.4.1. Vấn đề môi trường 23 1.4.2. Phương pháp dùng trong xử lý ô nhiễm môi trường trong ngành giấy.24 CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CỦA CÁC NHÀ MÁY GIẤY TẠI ĐỒNG NAI 29 2.1. Điều kiện môi trường tự nhiên và kinh tế xã hội khu vực tỉnh Đồng Nai 29 SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU iv
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. 2.1.1. Điều kiện môi tường tự nhiên 29 2.1.2. Hiện trạng chất lượng môi trường ở Đồng Nai 33 2.1.3. Một số biện pháp khắc phục tại tỉnh 34 2.2. Triển vọng ngành giấy ở tỉnh Đồng Nai: 34 2.3. Công nghệ sản xuất của các nhà máy giấy lựa chọn khảo sát 35 2.3.1. Tổng quan về nhà mấy giấy Tân Mai 35 2.3.2. Hiện trạng môi trường: 41 2.4. Các phương pháp áp dụng trong xử lý nước thải: 42 2.4.1. Xử lý cơ học 42 2.4.2. Các phương pháp hóa lý 44 2.4.3. Các phương pháp hóa học 47 2.4.4. Phương pháp sinh học 48 2.5. Hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy 55 2.5.1. Hiện trạng môi trường nước 57 2.5.2. Hiện trạng môi trường không khí 61 2.5.3. Hiện trạng môi trường đất và chất thải rắn 62 2.6. Nguyên nhân tình trạng ô nhiễm môi trường trong ngành giấy 64 2.6.1. Do bản chất công nghệ sản xuất 64 2.6.2. Do quy mô nhỏ 64 2.6.3. Do yếu tố con người và công tác quản lý môi trường 65 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC Ô NHIỄM TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY 66 3.1. Triển khai áp dụng các giải pháp sản xuất sạch hơn trong ngành giấy 66 3.2. Sản xuất giấy tái chế 70 3.3. Xử lý nước thải công nghiệp giấy bằng công nghệ chảy ngược qua lớp bùn yếm khí (UASB) 75 3.4. Biện pháp quản lý 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU v
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Các nguồn nước thải từ các bộ phận và thiết bị khác nhau 58 Bảng 2.2: Đặc tính nước thải sản xuất nhà máy giấy 60 Bảng 2.3: Đặc điểm nước thải các công đoạn sản xuất chính 60 Bảng 2.4: Đặc điểm nước thải khu vệ sinh công nhân trong các nhà máy giấy 60 Bảng 2.5: Lượng khí và bụi phát thải ở các phân xưởng 61 Bảng 2.6: Kết quả phân tích khói lò hơi động lực đốt than 62 Bảng 2.7: Hàm lượng kim loại nặng có trong xỉ than tính theo % trọng lượng khô 63 Bảng 2.8: Hàm lượng kim loại nặng có trong bã bùn vôi tính theo % trọng lượng khô 63 Bảng 3.1: Kỹ thuật SXSH cho ngành công nghiệp bột giấy và giấy 67 SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU vi
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Cơ cấu thị trường xuất khẩu giấy và sản phẩm từ giấy 2017 14 Hình 1.2: Cơ cấu thị trường nhập khẩu giấy các loại năm 2017 15 Hình 1.3: Sơ đồ quy trình tổng quát quá trình sản xuất giấy. 19 Hình 1.4: Sơ đồ công nghệ xử lí nước thải giấy bằng phương pháp keo tụ – lắng – lọc kết hợp với xử lí sinh học thoáng khí 25 Hình 2.1 Cơ cấu tổ chức 36 Hình 2.2: sơ đồ sản xuất dăm mảnh 39 Hình 2.3: Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy máy xeo 40 Hình 2.4 Bể aerotank thông thường 52 SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU vii
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BOD : Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu ôxy sinh hóa, mgO2/L COD : Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu ôxy hóa học, mgO2/L DO : Dissolved Oxygen – Ôxy hòa tan, mgO2/L MLSS : Mixed Liquor Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng, mg/L QCVN: Quy chuẩn Việt Nam SS : Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng, mg/L SXSH : Sản xuất sạch hơn SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU viii
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. LỜI MỞ ĐẦU 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 lưu trữ và liên lạc phát triển mạnh và có mặt ở hầu hết các quốc gia như mạng internet, máy tính, điện thoại nhưng giấy vẫn luôn là sản phẩm không thể thay thế được ở bất kỳ quốc gia nào. Giấy là sản phẩm cần thiết và không thể thiếu đối với ngành giáo dục, báo chí, in ấn, hội họa và cả trong nhiều nhu cầu tiêu dùng hàng ngày khác của con người như khăn giấy, giấy vệ sinh, thùng chứa Đặc biệt ngày nay giấy còn được khuyến khích trong việc sử dụng làm bao bì, giấy gói để thay thế cho 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. 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 ra 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 (Trần Hữu Quế, 2009). 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 – 11g gây mùi hôi ảnh hưởng đến người dân, có các chỉ số BOD, COD cao (có thể lên đến 700 mg/l đối với BOD và 2.500 mg/l đối với COD). Đặc biệt, ngoài lignin, nước thải còn có cả kim loại nặng, phẩm màu, xút, chất rắn lơ lửng (Trần Hồng Phượng, 2007). Tất cả các chất này đều độc hại đối với sức khỏe con người, sinh vật, và môi trường. Với sự phát triển của công nghệ in ấn và khai thác gỗ hàng loạt, giấy có giá ngày càng rẻ, khiến lượng tiêu thụ tăng chóng mặt và tất nhiên, cũng gây ra lượng phế thải nhiều không kém. Tất cả tạo nên một hiện tượng gọi là Ô Nhiễm Giấy. Ngành công nghiệp sản xuất giấy có vô số ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường: • 40% lượng gỗ bị đốn hạ phục vụ mục đích thương mại được sử dụng để sản xuất giấy. • Các nhà máy bột giấy đe dọa đến môi trường sinh thái. • Hơn 30 triệu héc-ta rừng bị tàn phá mỗi năm. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 9
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. • Ngành công nghiệp bột giấy và giấy là một trong những thủ phạm lớn gây ra nạn phá rừng và sự tuyệt chủng của nhiều loài sống nơi đó. • Vòng đời của giấy, từ đầu đến cuối, đều gây hại cho môi trường. Khởi đầu là cây gỗ bị đốn hạ và kết thúc là giấy bị đốt cháy, thải khí CO2 ra khí quyển. • Sản xuất giấy tốn rất nhiều nước. Chỉ một tờ A4 đã cần đến tận 10 lít nước. • Phần lớn bãi rác thải đều là giấy. Khi phân hủy, giấy thoát ra khí methane – một loại khí gây hiệu ứng nhà kính. Khi bị đốt hay ủ phân thì nó lại thải ra CO2. • Nước thải từ các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy chứa đầy các chất rắn, chất hữu cơ phân hủy có tên lignin – một loại cồn, các chất vô cơ như cholates hay các hợp chất kim loại chlorinead. Tất cả những chất này đều gây ra ô nhiễm đất và nước. • Công nghiệp giấy là ngành tiêu tốn năng lượng thứ 5 trên thế giới (4%). Để sản xuất 1 tấn giấy trắng, ước tính cần phải sử dụng hơn 956 lít xăng dầu. (Tạp chí Công Thương số 8, tháng 7+8/2015) 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 1000 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 nguồn tiếp nhận (Trần Hồng Phượng, 2007). 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. Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về việc áp dụng các giải pháp SXSH cho ngành sản xuất bột giấy và giấy nhằm giảm thiểu những tác động xấu cho môi trường, tiết kiệm được lượng nước đầu vào và giảm tải lượng ô nhiễm Ngành sản xuất bột giấy và giấy có nhiều thuận lợi trong việc áp dụng các giải pháp SXSH, do khâu sản xuất bột giấy – khâu gây ô nhiễm nhiều nhất (chiếm khoảng 80% tải lượng ô nhiễm) – có nhiều cơ hội trong việc thay đổi nguyên liệu thô, cải tiến công nghệ và SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 10
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. tuần hoàn nước. Ước tính có thể giảm chi phí từ 9 – 18,5 USD/tấn giấy thành phẩm nếu các doanh nghiệp thực hiện SXSH bằng các giải pháp sau: • Thực hiện tốt các giải pháp quản lý nội vi, • Thay đổi công nghệ, • Giảm 1% hóa chất sử dụng, • Tiết kiệm khoảng 20 – 60m3 nước, • Giảm năng lượng hơi từ 0,2 – 0,6 tấn, • Giảm lượng hóa chất tẩy trắng 2 – 10kg • Tăng năng suất bột giấy 5 – 7% (Trần Hữu Quế, 2009) Như vậy kết quả cho thấy vừa đạt lợi ích kinh tế (tiết kiệm nước, năng lượng, chi phí ), vừa đạt lợi ích môi trường (giảm được lượng nước thải, giảm lượng hóa chất độc hại trong nước thải đầu ra ) Việt Nam tính đến nay đã có một số công trình nghiên cứu về áp dụng SXSH cho ngành giấy, tuy nhiên phạm vi áp dụng còn nhỏ hẹp và có nhiều hạn chế do trình độ kỹ thuật Nếu áp dụng các biện pháp SXSH một cách đúng đắn, có hệ thống thì chi phí tiết kiệm được là rất lớn, ngoài ra còn những lợi ích to lớn về môi trường nhờ việc giảm tiêu hao các nguồn tài nguyên. Đồng Nai nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, gần thị trường tiêu thụ lớn của cả nước về giấy in, giấy viết và bao bì giấy, Đồng Nai sản xuất và cung ứng một khối lượng giấy chiếm trên 30% thị phần cả nước, nhất là loại giấy in báo, giấy in. Nhưng đi kèm với tốc độ phát triển đó là những tiêu cực về mặt môi trường do nước thải gây ra, trong đó đặc biệt đáng lưu tâm là nước thải ngành giấy và dệt nhuộm. Việc đưa ra những giải pháp hợp lý nhằm tiết kiệm nước và giảm thiểu ô nhiễm do nước thải ngành giấy là vấn đề đáng quan tâm của tỉnh Đồng Nai hiện nay. Để ngành giấy trên địa bàn tỉnh có thể sản xuất bền vững thì cần phải có một cách tiếp cận tốt hơn, đó là khai thác các cơ hội SXSH để giảm thiểu ô nhiễm tại nguồn. Cách tiếp cận này không chỉ mang lại hiệu quả về nguồn lực, giảm chi phí sản xuất, mà còn góp phần giảm một lượng đáng kể nước thải, từ đó giảm thiểu được chi phí xử lý. Vì vậy, trong khuôn khổ khóa luận của mình tôi lựa chọn đề tài " Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm” nhằm góp một phần nhỏ bé của mình vào công tác BVMT ngành công nghiệp giấy. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 11
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY 1.1. Vài nét về ngành công nghiệp giấy 1.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển Ngành giấy là một trong những ngành được hình thành từ rất sớm tại Việt Nam, khoảng năm 284. Từ giai đoạn này đến đầu thế kỷ 20, giấy được làm bằng phương pháp thủ công để phục vụ cho việc ghi chép, làm tranh dân gian, vàng mã 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 giấy/năm tại Việt Trì. Trong thập niên 1960, nhiều nhà máy giấy được đầu tư xây dựng nhưng hầu hết đều có công suất nhỏ (dưới 20.000 tấn/năm) như Nhà máy giấy Việt Trì; Nhà máy bột giấy Vạn Điểm; Nhà máy giấy Đồng Nai; Nhà máy giấy Tân Mai Năm 1975, tổng công suất thiết kế của ngành giấy Việt Nam là 72.000 tấn/năm nhưng do ảnh hưởng của chiến tranh và mất cân đối giữa sản lượng bột giấy và giấy nên sản lượng thực tế chỉ đạt 28.000 tấn/năm. Năm 1982, Nhà máy giấy Bãi Bằng do Chính phủ Thụy Điển tài trợ đã đi vào sản xuất với công suất thiết kế là 53.000 tấn bột giấy/năm và 55.000 tấn giấy/năm, dây chuyền sản xuất khép kín, sử dụng công nghệ cơ-lý và tự động hóa. Nhà máy cũng xây dựng được vùng nguyên liệu, cơ sở hạ tầng, cơ sở phụ trợ như điện, hóa chất và trường đào tạo nghề phục vụ cho hoạt động sản xuất. Ở Việt Nam công nghiệp giấy còn rất nhỏ bé. Năng lực sản xuất bột giấy đạt khoảng 150 – 170 ngàn tấn/năm, năng suất thiết kế của các cơ sơ sản xuất giấy vào khoảng 250 ngàn tấn/năm. Gần đây sản lượng giấy trong nước đạt khoảng 200 – 250 ngàn tấn/năm, trong đó bột giấy khoảng 120 – 150 ngàn tấn. Lượng bột giấy thiếu hụt được bù đắp bằng việc xử lý giấy cũ và bột nhập khẩu. 1.1.2. Hiện trạng sản xuất và tiêu thụ giấy • Sản xuất Về sản phẩm, ngành đã sản xuất được các loại giấy chủ yếu là : giấy in báo, giấy in, giấy viết, giấy vệ sinh – sinh hoạt, giấy bao bì, giấy vàng mã nội địa và xuất khẩu. Chất lượng giấy nói chung chỉ đạt mức trung bình hoặc dưới trung bình so với khu vực và trên thế giới. Những loại giấy khác (giấy bao bì chất lượng cao, giấy kỹ thuật như : các loại giấy lọc, giấy cách điện, ) được nhập khẩu. Trung bình những năm qua, nước ta nhập khoảng trên dưới 100 SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 12
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. ngàn tấn giấy các loại mỗi năm. Tính về số giấy sản xuất trong nước thì Việt Nam mỗi năm tiêu thụ gần 300 ngàn, tính theo đầu người đạt xấp xỉ 4 kg/năm. Đây là chỉ số rất quan trọng trong việc đánh giá mức độ phát triển văn hóa. Theo chỉ số này Việt Nam đứng cuối cùng trong khu vực và thuộc loại thấp nhất thế giới. Các nước phát triển có mức sử dụng giấy tính theo đầu người là 200 – 300 kg /năm, các nước Đông Nam Á cũng đạt 30 – 100 kg/năm. Đặc điểm nổi bật của ngành giấy Việt Nam là rất phân tán. Với tổng sản lượng (trên 200 ngàn tấn/năm) tương đương một xí nghiệp trung bình ở các nước phát triển, ngành giấy Việt Nam có tới hơn 100 cơ sở sản xuất. Qui mô vô cùng đa dạng và phân bố khắp ba miền Bắc, Trung, Nam. Ngoài ba cơ sở Bãi Bằng, Tân Mai, Đồng Nai có qui mô sản xuất trên 10 ngàn tấn / năm đến 50 ngàn tấn / năm, các cơ sở còn lại có qui mô rất nhỏ, từ vài trăm tấn đến 5000 – 7000 tấn/năm. Số liệu thống kê từ TCTK, chỉ số sản xuất giấy và sản phẩm từ giấy 2017 tăng 6,3% so với tháng 2016 và tăng 14,5% so với tháng 4/2015. Tính chung chỉ số sản xuất giấy và sản phẩm từ giấy tăng 14,2% so với cùng kỳ năm 2016. • Xuất khẩu Số liệu thống kê sơ bộ từ TCHQ Việt Nam, năm 2017 Việt Nam đã xuất khẩu 161,7 triệu USD giấy và sản phẩm từ giấy, tăng 7,1% so với cùng kỳ. Giấy và sản phẩm từ giấy của Việt Nam đã có mặt tại 17 quốc gia trên thế giới, trong đó Hoa Kỳ là thị trường chủ yếu, chiếm 24%, kế đến là Nhật Bản và Đài Loan chiếm 18% và các thị trường khác chiếm 23%. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 13
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. Hoa Kỳ 24% các nước khác 23% Singapore 8% Nhật Bản 18% Campuchia 9% Đài Loan 18% Hình 1.1: Cơ cấu thị trường xuất khẩu giấy và sản phẩm từ giấy 2017 Nguồn: Phòng Thông tin kinh tế quốc tế-VITIC/TCHQ • Nhu cầu sử dụng các sản phẩm giấy trong nước: Theo số liệu từ TCTK, chỉ số sử dụng lao động của doanh nghiệp công nghiệp trong sản xuất giấy và sản phẩm từ giấy thời điểm 2017 so với cùng thời điểm tháng trước tăng 4,2% và so với cùng thời điểm năm 2016 tăng 4,4%. Lượng tiêu thụ bột giấy ở nước ta hàng năm rất lớn nhưng sản xuất bột giấy trong nước chỉ đáp ứng được 37% nhu cầu, còn lại vẫn phải nhập khẩu. Hiện cả nước còn khoảng 35% doanh nghiệp sản xuất giấy nhỏ lẻ, công nghệ lạc hậu, tiêu hao nhiều năng lượng và nước, gây ô nhiễm môi trường. Số liệu thống kê sơ bộ từ TCHQ, năm 2017 Việt Nam đã nhập khẩu 569,2 nghìn tấn giấy các loại, trị giá 456,8 triệu USD, tăng 11,4% về lượng và tăng 6,2% về trị giá so với cùng kỳ năm trước. Ba thị trường chính cung cấp giấy cho Việt Nam gồm có Nga, Trung Quốc và Đài Loan, trong đó Nga là thị trường chủ lực chiếm 30%, kế đến là Trung Quốc 17% và Đài Loan chiếm 12%. Ngoài ra, còn nhập khẩu từ các thị trường khác, chiếm 21%. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 14
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. Nga 30% Các nước khác 21% Hàn Quốc 9% Indonesia Trung Quốc 11% 17% Đài Loan 12% Hình 1.2: Cơ cấu thị trường nhập khẩu giấy các loại năm 2017 Nguồn: Phòng Thông tin kinh tế quốc tế-VITIC/TCHQ • Tình hình phát triển và vai trò của ngành giấy đối với nền kinh tế Việt Nam Ngành giấy Việt Nam chuyên sản xuất giấy in báo, in viết, giấy làm bao bì, giấy gia dụng và giấy vàng mã. Hiện tại, sản xuất giấy in báo đã ngưng hoạt động do vấn đề tài chính và khả năng cạnh tranh kém. Về giấy in viết vẫn tăng trưởng nhưng chậm hơn trước đây, do chúng ta có nhiều phương tiện truyền thông khác. Tăng trưởng mạnh nhất là giấy bao bì và giấy gia dụng. Nguyên nhân là do phục vụ xuất khẩu và nhu cầu của người tiêu dùng ngày càng cao. Trong năm 2017, toàn ngành giấy sẽ phát triển tốt với tốc độ tăng trưởng khoảng 8% so với năm 2016. Về xuất khẩu, sản lượng của ngành được dự kiến vẫn như năm trước không có sự tăng trưởng đột biến. Tuy nhiên, ngành giấy xuất khẩu cũng có những điểm mới trong năm 2018 khi bên cạnh các sản phẩm giấy gia dụng, giấy in viết thì nay đã xuất khẩu giấy bao bì. 1.1.3. Xu thế phát triển công nghệ sản xuất ngành công nghiệp giấy Xu thế phát triển công nghệ chủ yếu hiện nay tập trung vào việc hạ giá thành và nâng cao chất lượng bột giấy và giấy. Sử dụng rộng rãi các chất trợ bảo lưu xơ sợi và phụ gia, các chất kết dính tổng hợp rẻ và hiệu quả cao. Công nghệ xeo giấy trong môi trường kiềm nhẹ cùng với việc thay thế cao lanh bằng cacbonat canxi đang được ứng dụng rộng rãi và có hiệu SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 15
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. quả kinh tế rõ rệt, góp phần nâng cao chất lượng giấy và giảm ăn mòn thiết bị, chăn xeo, lưới xeo. Tiết kiệm vật tư năng lượng, nâng cao chất lượng và sản lượng, đa dạng hoá sản phẩm, giảm thiểu chất thải. Phát triển công nghệ sản xuất giấy sử dụng nguyên liệu giấy loại, nâng cao chất lượng bột giấy, tăng tỷ trọng thành phần và mặt hàng sản phẩm sản xuất từ giấy loại, giảm chi phí sản xuất, tiết kiệm tài nguyên. Tập trung hoá việc sản xuất bột giấy ở các nhà máy lớn ở từng khu vực để có điều kiện đầu tư cho hệ thống xử lý chất thải, nâng cao chất lượng bột giấy, hạ giá thành sản phẩm. Các nhà máy nhỏ gần đó có thể sử dụng bột của nhà máy lớn mà không tự sản xuất bột để sản xuất ra các mặt hàng giấy với số lượng không lớn. Ứng dụng và phát triển công nghệ thông tin tự động hoá điều khiển qúa trình công nghệ, vận hành thiết bị, công nghệ sinh học, vật lý chất thải, giám sát chất lượng và quản lí qúa trình sản xuất. Với tốc độ phát triển khá cao của nền kinh tế nước nhà nhu cầu tiêu thụ giấy ngày càng cao và tiếp tục phát triển mạnh định hướng những năm tiếp theo đến năm 2025. 1.2. Sản phẩm của ngành công nghiệp giấy Tùy theo mục đích sử dụng khác nhau sản phâm giấy được chia thành 4 nhóm: - Nhóm 1: Giấy dùng cho in, viết (giấy in báo, giấy in và viết - Nhóm 2: Giấy dùng trong công nghiệp (giấy bao bì, giấy chứa chất lỏng ) - Nhóm 3: Giấy dùng trong gia đình (giấy ăn, giấy vệ sinh ) - Nhóm 4: Giấy dùng cho văn phòng (giấy fax, giấy in hóa đơn ) Hiện nay ở Việt Nam chỉ sản xuất được các loại sản phẩm như giấy in, giấy in báo, giấy bao bì công nghiệp thông thường, giấy vàng mã, giấy vệ sinh chất lượng thấp, giấy tissue chất lượng trung bình còn các loại giấy và các tông kỹ thuật như giấy kỹ thuật điện-điện tử, giấy sản xuất thuốc lá, giấy in tiền, giấy in tài liệu bảo mật vẫn chưa sản xuất được. 1.2.1. Bột giấy Bột giấy là vật liệu dạng xơ sợi, được chế biến từ các loại nguyên liệu thực vật, với mục đích chủ yếu nhằm sản xuất giấy. Bột giấy được dùng để sản xuất những loại sản phẩm khác nhau như giấy viết, giấy bao bì, bìa các- tông, v.v , Bột giấy đã tẩy trắng sẽ được trộn với các loại bột khác từ giấy phế liệu hoặc bột nhập khẩu. Sự pha trộn phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu và loại giấy cần sản xuất. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 16
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. 1.2.2. Giấy Giấy là một sản phẩm của ngành công nghiêp giấy - là một loại vật liệu được làm từ chất xơ dày từ vài mm cho đến vài cm, thường có nguồn gốc thực vật, và được tạo thành mạng lưới bởi lực liên kết hiđrô không có chất kết dính. Thông thường giấy được sử dụng dưới dạng những lớp mỏng nhưng cũng có thể dùng để tạo hình các vật lớn. Trên nguyên tắc giấy được sản xuất từ bột gỗ hay bột giấy. Thành phần chính của giấy là xenluloza, một loại polyme mạch thẳng và dài có trong gỗ, bông và các loại cây khác. Trong gỗ, xenlulo bị bao quanh bởi một mạng lignin cũng là polyme. Để tách xenluloza ra khỏi mạng polyme đó người ta phải sử dụng phương pháp nghiền cơ học hoặc xử lý hóa học. 1.3. Quy trình sản xuất bột giấy và giấy Bột giấy có thể được sản xuất từ gỗ, sợi bông (dính hột), giấy tái sinh, vải và rơm, rạ, cỏ, lanh, gai, đay, bã mía , có thể được sản xuất bằng phương pháp cơ học, phương pháp hóa học và phương pháp nửa hóa học. Bột giấy từ gỗ: gỗ được bóc vỏ, rửa, chặt thành từng mảnh trong máy băm, lọc qua máy sàng rồi phân loại mảnh dăm theo kích cỡ đồng đều. Dăm gỗ sau đó có thể được xử lý mài, nghiền, nấu (phương pháp cơ học) hoặc bằng hóa chất (phương pháp hóa học) tạo thành bột giấy thô (chưa tẩy). Sau đó bột này mời được đưa đi tẩy trắng với mức độ tùy theo yêu cầu, rồi pha loãng để đưa qua máy xeo cán thành giấy cuộn. Sản xuất giấy là quá trình sử dụng nhiều năng lượng và nước. Các nguồn năng lượng chính là nhiên liệu (than, các sản phẩm dầu khí) để chạy nồi hơi, điện và dầu diesel cho máy phát điện. 1.3.1. Chuẩn bị nguyên liệu thô Người ta có thể sản xuất giấy từ nguồn nguyên liệu mới là gỗ, hoặc cũng có thể sử dụng giấy đã sử dụng làm nguyên liệu. Trong sản xuất mới, nguyên liệu chính để làm giấy là sợi cellulose từ gỗ hoặc rơm rạ. Ngoài ra còn cần dùng đến keo và các chất độn. Độ dài của các sợi cellulose thay đổi tùy theo nguyên liệu làm giấy và có ảnh hưởng lớn đến chất lượng và độ bền về thời gian của giấy. Không phải loại gỗ nào cũng có thể dùng làm giấy trong công nghiệp được. Gỗ từ các loại cây trong bảng dưới đây được coi là thích hợp để dùng làm giấy: SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 17
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. Cây lá kim (Cây gỗ mềm): Cây lá rộng (Cây gỗ cứng): • Vân sam • Sồi • Linh sam • Dương • Thông • Cáng lò (Cây bulô) • Thông rụng lá • Bạch đàn Điều kiện ở địa phương và số lượng có sẵn quyết định loại gỗ nào được sử dụng làm nguyên liệu nguyên thuỷ. Các loại cây tăng trưởng nhanh thí dụ như cây dương đáp ứng được nhu cầu lớn của công nghiệp. Trên nguyên tắc tất cả các loại có cellulose đều có khả năng được sử dụng để sản xuất giấy. Giấy cũ ngày càng được sử dụng nhiều hơn để làm nguyên liệu. Tại Đức, giấy cũ chiếm gần 50% các nguyên liệu được sử dụng để làm các loại giấy, bìa cứng và các tông. Ở châu Âu và châu Mỹ người ta còn sử dụng cây lúa mì và cây lúa mạch đen để lấy sợi, ở Bắc Phi một số loại cỏ, tại Nhật cho tới ngày nay rơm từ cây lúa vẫn được sử dụng và ở Ấn Độ là cây tre. Việc dùng giấy đã qua sử dụng làm nguyên liệu sản xuất giấy hiện là phương hướng đang phát triển của công nghiệp giấy. - Ưu điểm: việc sử dụng giấy phế liệu làm bột giấy chỉ cần đánh tơi và nghiền với thời gian ngắn hơn sử dụng gỗ (28 phút so với 45 phút); góp phần giải quyết các vấn đề về môi trường - Nhược điểm: bột giấy loại này có độ bụi * Chất độn. Ngoài sợi cellulose ra bột giấy còn được trộn thêm đến 30% các chất độn: • Cao lanh • Tinh bột • Blanc fixe • Điôxít titan Các chất độn làm đầy phần không gian giữa các sợi giấy và làm cho giấy mềm mại và có bề mặt láng hơn. Thành phần các chất độn sẽ quuết định độ trong suốt hay độ mờ đục của giấy. Để chống không lem mực phải cần đến keo. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 18
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU Nguyên liệu thô tre, nứa, gỗ mềm Chất thải rắn, tiếng ồn Chặt, băm, cắt Nấu Thu hồi Nước dịch đen hóa chất Rửa Tạp chất bẩn vô cơ Sàng Làm sạch Hóa chất (hydroclo, clo, Tẩy trắng Hóa chất, nước thải, clo dư dioxitclo, hidroxidenattri) Nước Rửa Nước thải Hóa Chất, Bột giấy, Nghiền phối liệu Tiếng ồn, chất thải rắn nước, điện Nước Làm sạch ly tâm Nước thải Hơi nước, điện, Chất phụ gia Xeo giấy Nước thải, khí thải nồi hơi, tiếng ồn Sản phẩm Hình 1.3: Sơ đồ quy trình tổng quát quá trình sản xuất giấy. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 19
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. 1.3.2. Sản xuất bột Nấu: Gỗ thường gồm 50% xơ, 20-30% đường không chứa xơ, và 20-30% lignin. Lignin là một hợp chất hóa học liên kết các xơ với nhau. Các xơ được tách ra khỏi lignin bằng cách nấu với hóa chất ở nhiệt độ và áp suất cao trong nồi nấu. Quá trình nấu được thực hiện theo mẻ với kiềm (NaOH) và hơi nước Lượng NaOH được sử dụng khoảng 10-14% của nguyên liệu thô .Một mẻ nấu được hoàn tất sau khoảng 8 giờ và trong khoảng thời gian đó các loại khí được xả ra khỏi nồi nấu. Trong quá trình nấu phải duy trì tỉ lệ rắn /lỏng nằm trong khoảng 1:3 đến 1:4. Sau nấu, các chất nằm trong nồi nấu được xả ra nhờ áp suất đi vào tháp phóng. Bột thường được chuyển qua các sàng để tách mấu trước khi rửa. Rửa: Trong quá trình rửa, bột từ tháp phóng và sàng mấu được rửa bằng nước. Dịch đen loãng từ bột được loại bỏ trong quá trình rửa và được chuyển đến quá trình thu hồi hóa chất. Bột được tiếp tục rửa trong các bể rửa. Quá trình rửa này kéo dài khoảng 5-6 giờ. Sàng: Bột sau khi rửa thường có chứa tạp chất là cát và một số mảnh chưa được nấu. Tạp chất này 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 tái chế làm giấy bao bì (không tẩy trắng). 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 tiếp theo là 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 dùng sản xuất giấy bao bì sẽ không cần tẩy trắng và được chuyển trực tiếp đến công đoạn chuẩn bị xeo. Tẩy trắng: Công đoạn tẩy trắng được thực hiện nhằm đạt được độ sáng và độ trắng cho bột giấy. Công đoạn này được thực hiện bằng cách sử dụng các hóa chất. Loại và lượng hóa chất sử dụng phụ thuộc vào loại sản phẩm sẽ được sản xuất từ bột giấy đó. Trường hợp sản phẩm 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 ra hoàn toàn, tuy nhiên, xơ SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 20
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. cũng bị phân hủy phần nào và độ dai của giấy cũng giảm đi. Các hóa chất dùng cho loại tẩy này là clo, dioxit clo, hypoclo và hydroxide natri. 3 bước tẩy trắng bột truyền thống là: Bước 1: Clo hóa bột giấy bằng khí clo, khí này sẽ phản ứng với lignin để tạo ra các hợp chất tan trong nước hoặc tan trong môi trường kiềm Bước 2: Lignin đã oxi hóa được loại bỏ bằng cách hòa tan trong dung dịch kiềm. Bước 3: Đây là giai đoạn tẩy trắng thực sự khi bột được tẩy trắng bằng dung dịch hypochlorite. Sau tẩy trắng, bột sẽ được rửa bằng nước sạch và nước trắng (thu hồi từ máy xeo). Nước rửa từ quá trình tẩy trắng có chứa chlorolignates và clo dư và, do vậy, không thể tái sử dụng trực tiếp được. Vì thế nước này sẽ được trộn với nước tuần hoàn từ các công đoạn khác và tái sử dụng cho quá trình rửa bột giấy. Hiện nay, việc nghiên cứu số bước tẩy trắng, kết hợp sử dụng các hóa chất tẩy trắng thân thiện với môi trường như peroxide đã được triển khai áp dụng thành công tại một số doanh nghiệp trong nước. 1.3.3. Chuẩn bị phối liệu bột Bột giấy đã tẩy trắng sẽ được trộn với các loại bột khác từ giấy phế liệu hoặc bột nhập khẩu. Sự pha trộn phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu và loại giấy cần sản xuất. Hỗn hợp bột được trộn với chất phụ gia và chất độn trong bồn trộn. Thông thường, các hóa chất dùng để trộn là nhựa thông, phèn, bột đá, thuốc nhuộm (tùy chọn), chất tăng trắng quang học và chất kết dính gồm các bước sau: • Trộn bột giấy và chất phụ gia để tạo ra dịch bột đồng nhất và liên tục • Nghiền đĩa để tạo ra được chất lượng mong muốn cho loại giấy cần sản xuất. • Hồ (để cải thiện cảm giác và khả năng in cho giấy) và tạo màu (thêm pigments, chất màu và chất độn) để đạt được thông số chất lượng như mong muốn. 1.3.4. Xeo giấy Bột giấy đã trộn lại được làm sạch bằng phương pháp ly tâm để loại bỏ chất phụ gia thừa và tạp chất, được cấp vào máy xeo thông qua hộp đầu. Máy xeo tiến hành theo 3 bước: • Bước tách nước trọng lực và chân không (phần lưới) • Bước tách nước cơ học (phần cuốn ép) • Bước sấy bằng nhiệt (các máy sấy hơi gián tiếp) SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 21
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. Ở phần lưới của máy xeo, quá trình tách nước khỏi bột diễn ra do tác dụng của trọng lực và chân không. Nước từ mắt lưới được thu vào hố thu bằng máy bơm cánh quạt và liên tục được tuần hoàn để pha loãng bột tại máy rửa ly tâm. Ở một số máy xeo, lưới được rửa liên tục bằng cách phun nước sạch. Nước được thu gom và xơ được thu hồi từ đó nhờ biện pháp tuyển nổi khí (DAF). Nước trong từ quá trình tuyển nổi khí DAF, còn gọi là nước trắng, được tuần hoàn cho nhiều điểm tiêu thụ khác nhau. Các nhà máy không có DAF thì sẽ hoặc thải bỏ nước rửa lưới ra cống thải hoặc tuần hoàn một phần sử dụng cho quá trình rửa bột. Sau phần lưới là phần cắt biên để có được độ rộng như ý. Phần biên cắt đi của tấm bột giấy rơi xuống một hố dài dưới lưới và được tuần hoàn vào bể trước máy xeo. Ở cuối của phần lưới máy xeo, độ đồng đều của bột tăng đến khoảng 20%. Người ta tiếp tục tách nước bằng cuộn ép để tăng độ đồng đều lên khoảng 50%. Cuối cùng, giấy được làm khô bằng máy sấy hơi gián tiếp đạt khoảng 94% độ cứng và được cuốn thành từng cuộn thành phẩm. 1.3.5. Khu phụ trợ Khu vực phụ trợ bao gồm cấp nước, cấp điện, nồi hơi, hệ thống khí nén, và mạng phân phối hơi nước. Ngành công nghiệp giấy và bột giấy là một ngành sử dụng nhiều nước và việc cấp nước được đảm bảo bằng cách lấy nước từ mạng cấp nước địa phương hoặc bằng các giếng khoan của công ty. Có một số trường hợp các công ty lấy nước trực tiếp từ sông thì khi đó nước cần phải được xử lý trước khi sử dụng vào sản xuất. Mặc dù vây, nước sử dụng cho nồi hơi phải được xử lý kỹ lưỡng để đảm bảo đáp ứng các yêu cầu. Nồi hơi của Việt Nam thường có công suất 3-10 tấn/giờ. Các nồi hơi sử dụng than đá hoặc dầu làm nhiên liệu. Áp suất hơi nước tối đa là 10kg/cm2 . Hơi nước được dùng trong các máy sấy và máy xeo có áp suất khoảng 3- 4kg/cm2 và trong các nồi nấu là 6-8kg/cm2 . Để sản xuất 1tấn giấy cần từ 150-300 m 3 nước. Trong các nhà máy giấy và bột giấy, khí nén được dùng cho vận hành máy xeo, các thiết bị đo, các khâu rửa phun Các máy nén thường là yếu tố góp phần làm giảm hiệu quả sử dụng năng lượng. Hệ thống phân phối hơi trong các nhà máy giấy thường khá phức tạp. Khói thải từ nồi hơi được thải ra thông qua một quạt gió đẩy vào ống khói. Hệ thống kiểm soát khói thải như cyclon đa bậc, túi lọc, và ESP có thể được sử dụng để kiểm soát phát thải hạt lơ lửng. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 22
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. Một số nhà máy có các bộ phát điện dùng diesel để đảm bảo các yêu cầu về điện năng, đề phòng trường hợp mất điện từ lưới điện quốc gia. 1.3.6. Thu hồi hóa chất Dịch đen thải ra sau quá trình nấu có chứa lignin, ligno sulphates, và các hóa chất khác. Các hóa chất này được thu hồi tại khu vực thu hồi hoá chất và được tái sử dụng cho quá trình sản xuất bột giấy. Đầu tiên, dịch đen được cô đặc bằng phương pháp bay hơi. Tiếp đó, dịch đen đã cô đặc được dùng làm nhiên liệu đốt trong nồi hơi thu hồi. Các chất vô cơ còn lại sau khi đốt sẽ ở dạng dịch nấu chảy trên sàn lò. Dich nấu chảy chứa chủ yếu là muối carbonate chảy xuống từ trên sàn lò và được giữ bằng nước; chất này gọi là dịch xanh. Dịch xanh này được mang đến bồn phản ứng (bồn kiềm hóa) để phản ứng với vôi Ca(OH)2 tạo thành natri hydroxide và calcium carbonate lắng xuống. Phần chất lỏng sẽ được dùng cho quá trình sản xuất bột giấy, còn calcium carbonate được làm khô và cho vào lò vôi để chuyển thành calcium oxide bằng cách gia nhiệt. Calcium oxide lại được trộn với nước để hóa vôi. 1.4. Vấn đề môi trường phát sinh và phương pháp xử lý trong ngành công nghiệp giấy 1.4.1. Vấn đề môi trường Ngành sản xuất bột giấy và giấy được liệt vào ngành sản xuất gây ô nhiễm môi trường đáng kể cả trực tiếp cũng như gián tiếp. ➢ Trực tiếp - Nước thải có lưu lượng, tải lượng cũng như độc tính của các chất ô nhiễm cao, các chất ô nhiễm hữu cơ (dịch chiết từ thân cây, các axit béo, một số sản phẩm phân hủy của lignin, và các dẫn xuất của ligin đã bị Clo hóa) phát sinh từ ngành giấy là nguồn tiềm tàng gây ô nhiễm môi trường nước mặt, đất và nước ngầm nếu được thải thẳng ra ngoài không qua xử lý. Đặc biệt là dịch đen thải ra từ quá trình nghiền bột bằng phương pháp hóa học - Khí thải từ quá trình đốt nhiên liệu sản xuất hơi nước bão hòa. Ngoài ra, trong quá trình nghiền bột giấy hóa học các khí nặng mùi như hydro sulphite, mercaptan, - Dioxin xuất phát từ quá trình tẩy trắng bột giấy bằng chlorine. ➢ Gián tiếp - Góp phần làm cạn kiết nguồn tài nguyên nước. - Góp phần làm cạn kiệt nguồn tài nguyên rừng. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 23
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. - Gây hiệu ứng nhà kính thông qua việc sử dụng năng lượng điện và mất thảm thực vật. 1.4.2. Phương pháp dùng trong xử lý ô nhiễm môi trường trong ngành giấy. a) Giải pháp cải thiện môi trường nước • Đối với dịch đen Lượng dịch đen trong các nhà máy sản xuất bột giấy chiếm một tỷ lệ thấp trong tổng lượng nước thải ( Bapaco 50 – 60 m3 / tấn sản phẩm, thế giới 30 m3/ tấn sản phẩm, kiềm nguội Việt Nam 5 – 7 m3 / tấn sản phẩm) nhưng lại chứa 50 – 80% tổng tải lượng ô nhiễm hữu cơ (gía trị COD thường khoảng 50.000 – 100.000 mg O2/l) xử lý tốt lượng dịch đen là đã giảm tác động của nước thải giấy một cách đáng kể. Ngoài phương pháp cô đốt áp dụng cho các nhà máy lớn hoặc phương pháp sinh học yếm khí thì phương pháp keo tụ, hấp phụ là phương pháp có khả năng áp dụng để xử lý tốt dịch đen trong điều kiện của Việt Nam hiện nay. Bản chất của phương pháp này là dựa trên khả năng kết tủa của các hợp chất hữu cơ (chủ yếu là lignin, nhựa và các axit béo) có trong nước thải giấy ở pH thấp thích hợp). Nước thải sau kết tủa ở pH thấp có thể giảm được 50 – 70% lượng SS, 40 – 50% COD và BOD, màu giảm đáng kể. Sau đó dùng than hoạt tính (tận thu được từ việc đốt bùn từ công đoạn lắng, lọc, ép rồi than hóa) để hấp phụ bớt các chất hữu cơ tan và chất màu. Các biện pháp này chỉ được coi như tiền xử lý trước khi xử lý sinh học. Một kĩ thuật mới đang được nhiều người quan tâm là oxy hoá dịch đen bằng xúc tác. • Đối với dịch trắng Thực chất của việc xử lý dịch trắng là xử lý nước thải tổng hợp (phần thải còn lại sau xử lý dịch đen, nước rửa của tách cellulo – dịch đen loãng, nước thải từ tẩy trắng và phần dịch xeo). Loại nước thải này thường được xử lý bằng keo tụ lắng gạn kết hợp với xử lý sinh học. Các kĩ thuật xử lý sinh học trong xử lý nứơc thải giấy: bùn hoạt tính, hồ sục khí, lọc nhỏ giọt hoặc lọc nhỏ giọt kết hợp với bựn hoạt tính và các phương pháp lọc yếm khí Các công nghệ này sẽ đạt hiệu quả cao hơn nếu có thêm các xúc tác. Kĩ thuật này có thể giảm COD, BOD xuống còn 10 – 20% giá trị ban đầu, giảm màu và mùi rõ rệt. Mặt khác, với quy trình xử lý kiểu này, chi phí xây dựng cũng như chi phí vận hành có thể chấp nhận được đối với loại cơ sở sản xuất vừa và nhỏ. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 24
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. Tránh rơi vãi, tổn thất hóa chất trong khi sử dụng. • Biện pháp xử lý nước thải sản xuất Nước thải ngành giấy chứa một lượng lớn chất rắn lơ lửng và xơ sợi, các hóa chất hữu cơ hòa tan ở dạng khó và dễ phân hủy sinh học, các chất tẩy và hợp chất hữu cơ của chúng. Các phương pháp xử lý loại bỏ các chất ô nhiễm nước của ngành giấy bao gồm lắng, đông keo tụ hóa học và phương pháp sinh học. Trên cơ sở phân tích đặc tính nguồn thải, các nhà máy giấy ở Việt Nam đề xuất công nghệ xử lý nước thải sản xuất bằng phương pháp nào với công suất bao nhiêu m 3 /ngày. Sau đó, đăng ký sơ đồ xử lý đủ tiêu chuẩn được cấp phép và phù hợp với từng nhà máy. Một trong những công nghệ xử lý nước thải ngành giấy là: Chất keo tụ không khí nén nước thải Bơm nước thải Bể điều Bể Bể Bể hòa trộn lắng làm thoán g Loại nước Bùn thải Hình 1.4: Sơ đồ công nghệ xử lí nước thải giấy bằng phương pháp keo tụ – lắng – lọc kết hợp với xử lí sinh học thoáng khí Thuyết minh sơ đồ: - Các dòng nước thải được thu gom về 1 bể điều hoà. Bể này có thể cho 1 hộ sản xuất hoặc 1 cụm. Tại đây các dòng thải trung hoà lẫn nhau, trong trường hợp đặc biệt mới cần điều chỉnh pH về giá trị phù hợp. - Từ bể điều hoà, nước thải được bơm qua thùng trộn với chất tạo keo rồi chảy xuống bể keo tụ, lắng. Trong trường hợp cần thiết có thể có bể lắng thứ cấp. - Nước thải tiếp tục được làm thóang trong khoảng 3 – 4 giờ sau đó được kiểm tra và cho chảy tràn ra mương dẫn. - Bùn định kỳ được tháo ra cho vào bể tự thấm hoặc lọc theo phương pháp tự nén trọng lực. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 25
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. Đối với nước thải sinh hoạt các cơ sở sản xuất bột giấy và giấy sẽ xây dựng các nhà vệ sinh xử lý chất thải bằng bể tự hoại, có thể tích được thiết kế phù hợp với lượng chất thải đã tính toán trên. Nước thải sau khi đã được xử lý sơ bộ qua bể phốt, sẽ được hòa vào dòng nước thải từ các nhà tắm và tập trung về bể xử lý thứ cấp bằng phương pháp lọc yếm khí nhằm xử lý triệt để các chất dinh dưỡng (N và P) đảm bảo đạt tiêu chuẩn xả thải QCVN 08:2008 trước khi thải ra môi trường. Thể tích của bể, thời gian lưu, và sử dụng vật liệu lọc tùy thuộc vào lưu lượng nước thải. • Biện pháp thu gom tiêu thoát nước mưa Theo thiết kế cơ sở, nước mưa mái công trình và đường giao thông nội bộ được thu gom qua hệ thống ga thu, ga lắng cặn, lắng rác rồi theo tuyến đường ống được xây xung quanh các xưởng, nhà kho và đặt dưới hè đường nội bộ, sau đó chảy trực tiếp vào sông hồ xả thải. Rác và cặn lắng từ các hố ga được định kỳ nạo vét và đưa đi xử lý cùng rác sinh hoạt. b)Giải pháp cải thiện môi trường không khí • Biện pháp giảm thiểu và xử lý ô nhiễm bụi, khí thải ➢ Biện pháp giảm thiểu chung - Xây dựng và bố trí hợp lý hệ thống cây xanh trên các con đường nội bộ nhằm cải thiện cảnh quan môi trường và vi khí hậu tại khu vực dự án. - Áp dụng các biện pháp an toàn phòng chống sự cố (cháy, nổ, rò rỉ hoá chất, nhiên liệu ) tại các khu vực có khả năng xảy ra cháy nổ (khu chứa nhiên liệu, hoá chất dễ cháy ) - Đối với các động cơ sử dụng nhiên liệu, xây dựng kế hoạch định kỳ kiểm tra, bảo dưỡng, thay thế, hoặc đổi mới các máy móc thiết bị nhằm tránh gây rò rỉ các chất ô nhiễm, độc hại ra môi trường, hạn chế các nguy cơ gây cháy nổ. - Sử dụng hệ thống phun nước tự động nhằm làm sạch bụi trên các tuyến giao thông nội bộ, bảo đảm độ ẩm và cải thiện điều kiện vi khí hậu tại khu vực - Sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật nằm theo quy đinh chăm sóc cây xanh, thảm cỏ. - Tuân thủ các yêu cầu về kiểm tra an toàn và vệ sinh môi trường đối với các phương tiện vận tải của nhà máy. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 26
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. ➢ Giảm thiểu bụi trong quá trình vận chuyển và tập kết nguyên, nhiên liệu - Các phương tiện vận chuyển nhiên liệu phải có bạt che kín - Tập kết vật liệu đúng nơi quy định, không để bay bụi gây ảnh hưởng đến giao thông hoặc sinh hoạt cũng như lao động sản xuất của nhân dân trong khu vực. - Khi bốc xếp nguyên nhiên liệu, công nhân sẽ được trang bị bảo hộ lao động cá nhân: quần áo, giày, găng tay, khẩu trang, để giảm thiểu ảnh hưởng của bụi tới sức khoẻ. - Phun nước khi đổ than, xỉ than để tránh gây bụi. ➢ Giảm thiểu bụi, mùi hóa chất phát sinh trong khu vực nghiền bột liệu. - Trang bị bảo hộ lao động và bố trí thời gian làm việc hợp lý cho công nhân. - Thường xuyên kiểm tra hệ thống máy móc để tránh sự cố có thể xảy ra. - Có bảng quy định và hướng dẫn kỹ thuật vận hành tại khu vực cấp hóa chất và phụ gia cho quá trình xeo giấy. ➢ Giảm thiểu tác động của tiếng ồn - Các thiết bị có mức ồn trên 80dBA sẽ được lắp đặt thiết bị giảm thanh - Công nhân làm việc ở các vị trí có mức ồn và độ rung lớn đều được cấp phát đầy đủ trang thiết bị bảo hộ lao động chuyên dung: quần áo bảo hộ, nút tai chống ồn - Trồng cây xung quanh khu vực nhà máy với mật độ tán che lớn để giảm phát tán tiếng ồn ra xung quanh. ➢ Giảm thiểu tác động của nguồn nhiệt dư - Kết cấu nhà xưởng đảm bảo thông gió tốt kết hợp với thông gió tự nhiên và hệ thống quạt thông gió. - Lắp đặt hệ thống quạt hút hỗ trợ cho thông gió. - Trang bị đầy đủ bảo hộ lao động chuyên dụng cho công nhân. c) Giải pháp cải thiện môi trường đất • Biện pháp thu gom và xử lý chất thải rắn Chất thải rắn của nhà máy gồm có chất thải sản xuất và rác sinh hoạt. Chất thải sản xuất sẽ được thu gom và quản lý tập trung tại bãi chứa. Thành phần chính của các loại chất thải này là các chất vô cơ, có dạng tồn tại bền vững về hoá học, ít gây ảnh hưởng đến môi trường nên có thể tiến hành san lấp hợp lý. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 27
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. Rác thải sinh hoạt được công nhân vệ sinh môi trường của công ty thu gom hàng ngày và xử lý theo đúng quy định, đảm bảo vệ sinh môi trường. • Thu gom và xử lý chất thải nguy hại Từng công ty, khu công nghiệp sẽ đăng ký chủ nguồn thải nguy hại với cơ quan quản lý nhà nước theo đúng thông tư số 12/2006/TT-BTNMT ngày 26/12/2006 của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Việc xử lý chất thải được nhà máy ký hợp đồng với các công ty, các đơn vị có đủ chức năng thu gom và xử lý CTNH, có xác nhận của Sở Tài nguyên và Môi trường . SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 28
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CỦA CÁC NHÀ MÁY GIẤY TẠI ĐỒNG NAI 2.1. Điều kiện môi trường tự nhiên và kinh tế xã hội khu vực tỉnh Đồng Nai 2.1.1. Điều kiện môi tường tự nhiên 1. Vị trí địa lý: Đồng Nai là tỉnh nằm trong khu vực miền Đông Nam Bộ của Việt Nam, vùng đất nối liền giữa Nam Bộ, cực nam Trung Bộ và nam Tây Nguyên. Tỉnh Đồng Nai nằm ở cực bắc miền Đông Nam Bộ, có toạ độ địa lý từ 10030’03 đến 11034’57’’vĩ độ Bắc và từ 106045’30 đến 107035’00 kinh độ Đông. Đồng Nai có diện tích 5.862,37 km2, bằng 1,76% diện tích tự nhiên của cả nước và 25,5% diện tích tự nhiên vùng Đông Nam Bộ, giữ vị trí quan trọng trong vùng phát triển kinh tế trọng điểm phía Nam của đất nước. Đồng Nai giáp các tỉnh: phía Đông giáp tỉnh Bình Thuận; phía Tây giáp Thành phố Hồ Chí Minh; phía Tây Bắc giáp tỉnh Bình Dương, Bình Phước; phía Nam giáp tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu; phía Bắc giáp tỉnh Lâm Đồng. Hiện nay, tỉnh Đồng Nai có 173 phường, xã, thị trấn. Trong đó: - Thành phố Biên Hoà có 23 phường, 07 xã. - Thị xã Long Khánh có: 06 phường, 09 xã. - Huyện Tân Phú có: 01 thị trấn, 17 xã. - Huyện Định Quán có: 01 thị trấn, 13 xã - Huyện Xuân Lộc có: 01 thị trấn, 14 xã. - Huyện Cẩm Mỹ có: 13 xã. - Huyện Long Thành có: 01 thị trấn, 18 xã. - Huyện Nhơn Trạch có: 12 xã. - Huyện Thống Nhất có: 10 xã. - Huyện Trảng Bom có: 01 thị trấn, 16 xã. - Huyện Vĩnh Cửu có: 01 thị trấn, 09 xã. Kết quả Tổng điều tra dân số và nhà ở năm 2009, dân số tỉnh Đồng Nai có 2.483.211 người; trong đó có 1.232.182 nam, 1.252.029 nữ. Như vậy, tỉnh Đồng Nai có dân số đông SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 29
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. hàng thứ 5 của Việt Nam, đứng hàng thứ hai trong số các tỉnh thành miền Đông Nam bộ. Mật độ dân số theo tỉ lệ 421 người/ km2 . Có trên 30 thành phần dân tộc sinh sống. Đồng Nai có vị trí hết sức quan trọng, là cửa ngõ phía đông thành phố Hồ Chí Minh - một trung tâm kinh tế lớn của cả phía Nam, nối Nam Trung Bộ, Nam Tây Nguyên với toàn bộ vùng Đông Nam Bộ bởi các tuyến giao thông huyết mạch như quốc lộ 1A, quốc lộ 51 và tuyến đường sắt Thống Nhất Vì thế, Đồng Nai được coi như là “bản lề chiến lược” giữa bốn vùng của các tỉnh phía Nam. Nó không chỉ có vai trò trọng yếu trong phát triển kinh tế, mà còn có ý nghĩa đặc biệt về kinh tế kết hợp an ninh quốc phòng và môi trường của vùng kinh tế trọng điểm phía Nam. 2. Địa hình: Tỉnh Đồng Nai có địa hình vùng đồng bằng và bình nguyên với những núi sót rải rác, có xu hướng thấp dần theo hướng bắc nam. Có thể phân biệt các dạng địa hình chính như sau: - Địa hình đồng bằng gồm 2 dạng chính: Các bậc thềm sông có độ cao từ 5 đến 10m hoặc có nơi chỉ cao từ 2 đến 5m dọc theo các sông và tạo thành từng dải hẹp có chiều rộng thay đổi từ vài chục mét đến vài km. Đất trên địa hình này chủ yếu là các aluvi hiện đại. - Địa hình trũng trên trầm tích đầm lầy biển: là những vùng đất trũng trên địa bàn tỉnh Đồng Nai với độ cao dao động từ 0,3 đến 2m, có chỗ thấp hơn mực nước biển, thường xuyên ngập triều, mạng lưới sông rạch chằng chịt, có rừng ngập mặn bao phủ. Vật liệu không đồng nhất, có nhiều sét và vật chất hữu cơ lắng đọng. - Dạng địa đồi lượn sóng: Độ cao từ 20 đến 200m. Bao gồm các đồi bazan, Bề mặt địa hình rất phẳng, thoải, độ dốc từ 30 đến 80. Loại địa hình này chiếm diện tích rất lớn so với các dạng địa hình khác bao trùm hầu hết các khối bazan, phù sa cổ. Đất phân bổ trên địa hình này gồm nhóm đất đỏ vàng và đất xám. - Dạng địa hình núi thấp: Bao gồm các núi sót rải rác và là phần cuối cùng của dãy Trường Sơn với độ cao thay đổi từ 200 – 800m. Địa hình này phân bố chủ yếu ở phía bắc của tỉnh thuộc ranh giới giữa huyện Tân Phú với tỉnh Lâm Đồng và một vài núi sót ở huyện Định Quán, Xuân Lộc. Tất cả các núi này đều có độ cao (20–300), đá mẹ lộ thiên thành cụm với các đá chủ yếu là granit, đá phiến sét. Nhìn chung đất của Đồng Nai đều có địa hình tương đối bằng phẳng, có 82,09% đất có độ dốc 15o chiếm khoảng 8%. Trong đó: SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 30
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. Đất phù sa, đất gley và đất cát có địa hình bằng phẳng, nhiều nơi trũng ngập nước quanh năm. Đất đen, nâu, xám hầu hết có độ dốc<8o, đất đỏ hầu hết<15o. Riêng đất tầng mỏng và đá bọt có độ dốc cao. 3. Các loại đất đai: Tỉnh Đồng Nai có quỹ đất phong phú và phì nhiêu. Có 10 nhóm đất chính. Tuy nhiên theo nguồn gốc và chất lượng đất có thể chia thành 3 nhóm chung sau: - Các loại đất hình thành trên đá bazan: Gồm đất đá bọt, đất đen, đất đỏ có độ phì nhiêu cao, chiếm 39,1% diện tích tự nhiên (229.416 ha), phân bố ở phía bắc và đông bắc của tỉnh. Các loại đất này thích hợp cho các cây công nghiệp ngắn và dài ngày như: cao su, cà phê, tiêu - Các loại đất hình thành trên phù sa cổ và trên đá phiến sét: gồm đất xám, nâu xám, loang lổ chiếm 41,9% diện tích tự nhiên (246.380 ha), phân bố ở phí nam, đông nam của tỉnh (huyện Vĩnh Cửu, Thống Nhất, Biên Hoà, Long Thành, Nhơn Trạch). Các loại đất này thường có độ phì nhiêu kém, thích hợp cho các loại cây ngắn ngày như đậu, đỗ một số cây ăn trái và cây công nghiệp dài ngày như cây điều - Các loại đất hình thành trên phù sa mới, gồm: đất phù sa, đất cát. Phân bố chủ yếu ven các sông như sông Đồng Nai, La Ngà. Chất lượng đất tốt, thích hợp với nhiều loại cây trồng như cây lương thực, hoa màu, rau quả 4. Khí hậu: Khí hậu Đồng Nai là khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, có hai mùa tương phản nhau (mùa khô và mùa mưa). Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 3 hoặc tháng 4 năm sau (khoảng 5 – 6 tháng), mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 (khoảng 6 – 7 tháng). Khoảng kết thúc mùa mưa dao động từ đầu tháng 10 đến tháng 12. Nhiệt độ không khí trung bình hằng năm từ 25,7 – 26,70C. Mức độ chênh nhau giữa các năm không lớn. Chênh lệch nhiệt độ cao nhất giữa tháng nóng nhất và lạnh nhất là 4,20C. Nhiệt độ trung bình mùa khô từ 25,4 – 26,70C, chênh lệch giữa tháng cao nhất và tháng thấp nhất là 4,80C. Nhiệt độ trung bình mùa mưa từ 26 – 26,80C. So với mùa khô, mức dao động không lớn, khoảng 0,80C. Lượng mưa tương đối lớn và phân bố theo vùng và theo vụ. Địa bàn huyện Tân Phú, phía bắc huyện Định Quán, huyện Vĩnh Cửu có lượng mưa lớn nhất, trên 2.500mm/năm. Mùa SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 31
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. khô, tổng lượng mưa chỉ từ 210 – 370 mm chiếm 12 – 145 lượng mưa của năm. Mùa mưa, lượng mưa từ 1.500 – 2.400 mm, chiếm 86 – 88% lượng mưa của năm. Phân bố lượng mưa giảm dần từ phía Bắc xuống phía Nam và từ giữa ra hai phía Đông và Tây của Đồng Nai. 5. Dân số và thành phần dân cư ở Đồng Nai: Tỉnh Đồng Nai là địa bàn có thành phần dân tộc cộng cư khá đông đảo. Theo số liệu thống kê, có trên 30 dân tộc sinh sống ở đây qua nhiều thời kỳ lịch sử. Trước năm 1698, người Việt và người Hoa đã đến vùng đất Biên Hòa – Đồng Nai sinh sống nhưng không nhiều. Các cư dân được xem là bản địa là Chơro, Mạ, Kơho, Xtiêng. Từ sau khi Thống suất Nguyễn Hữu Cảnh vâng lệnh chúa Nguyễn, kinh lược đến Nam Bộ năm 1698, ông đã sắp đặt bộ máy quản lý hành chánh trên vùng đất này và chiêu mộ người dân từ miền Trung vào đây khai khẩn. Dân số Đồng Nai có sự phát triển ngày càng tăng với mức độ đẩy mạnh chính sách khai phá Nam Bộ của nhà Nguyễn, thể hiện qua việc tăng số làng, thôn, ấp và nâng cấp các đơn vị hành chánh cấp tổng, huyện. Từ năm 1698 đến nay, có 5 đợt nhập cư lớn của các nguồn di dân đến Đồng Nai làm tăng dân số và thành phần dân cư. Đó là cuộc di dân từ các tỉnh miền Trung (vùng Ngũ Quảng) đến Đồng Nai theo chính sách khai khẩn của thời nhà Nguyễn; đợt mộ dân các tỉnh miền Bắc, miền Trung vào làm phu tại các đồn điền cao su trên địa bàn Đồng Nai những thập niên 30, 40 thế kỷ XX; đợt di dân đồng bào Công giáo miền Bắc sau Hiệp định Giơ – ne – vơ năm 1954; đợt di dân từ các vùng thành thị ở miền Nam xây dựng vùng kinh tế mới tại Đồng Nai sau năm 1975; các đợt đồng bào các tỉnh phía Bắc theo kế hoạch nhà nước đến Đồng Nai xây dựng cuộc sống mới những thập niên cuối thế kỷ XX. Ngoài ra các cuộc chuyển cư lớn trên, trong từng giai đoạn lịch sử, có một số trường hợp một bộ phân dân cư cũng khá đông đảo tìm đến Đồng Nai sinh sống với nhiều lý do, hoàn cảnh khác nhau như tránh sự khủng bố của chính quyền Mỹ - Diệm, hoặc chuyển theo chế độ chuyển đi của binh sĩ thời Mỹ Diệm (1954 – 1975); và nhiều trường hợp những nhóm cộng đồng dân cư chuyển đến tự do Mỗi đợt di dân làm dân số ở Đồng Nai từng thời kỳ tăng đột biến; số di dân lên con số trên hàng vạn người mỗi đợt. Một số tóm lược sau trong các nguồn tư liệu cho thấy tình hình phát triển dân số trên địa bàn Đồng Nai qua các mốc lịch sử: Huyện Phước Long (đất Biên Hòa xưa) có 5.532 người; năm 1808, trấn Biên Hòa, phủ Phước Long có 10.600 người; năm 1832 có 20.841 SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 32
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. người; năm 1863 tỉnh Biên Hòa có 31.381 người; năm 1873 có 59.568 người; năm 1901 có 102.941 người, năm 1923 có 132.165 người; năm 1946 có 202.570 người, năm 1948 có 221.000 người; năm 1956 có 335.700 người, năm 1963 có 487.178 người, năm 1972 có 650.435 người; năm 1976 có 1.261 người; năm 1996 có 1.936.055 người và năm 2005 có 2.218.900 người. Tỉ lệ tính từ năm 2005 cho thấy 30,8% dân số sống đô thị, người Kinh chiếm 91,4% dân số; kế đến là người Hoa và các dân tộc khác. Dân tộc Chơro, Mạ, Xtiêng, Kơho được xem là các cư dân bản địa. Dân số của tỉnh Đồng Nai năm 2009 là: 2.483.211 người. Hiện nay, tỉnh Đồng Nai có các dân tộc sinh sống xếp theo dân số từ cao đến thấp là: Việt (chiếm số đông đảo nhất), kế đến là người Hoa, Nùng, Tày, Chơro, Dao, Mường, Khơme, Chăm, Mạ, Stiêng, Thái, Kơho, Sán Dìu, Thổ và một số dân tộc khác như Hmông, Giarai, Ngái, Êđê, Bana, Hrê, Raglai, Bru Vân kiều, Giáy, Cơtu, GíeTriêng, Tà Ôi, Kháng, Xinh Mun, Chu ru, Lào, La Chí, La Ha, Phù Lá, Mảng, Bố Y, Si la, Pu péo nhưng số lượng không đáng kể. 2.1.2. Hiện trạng chất lượng môi trường ở Đồng Nai Theo kết quả quan trắc mới đây cho thấy, các mẫu thu nhận từ các nguồn thải của các khu công nghiệp và khu vực các bãi chôn lấp chất thải thì nguồn đất ở Đồng Nai: đã bị ô nhiễm kim loại nặng như đồng, kẽm, asen Các kim loại nặng có trong đất đều vượt ngưỡng cho phép tác động trực tiếp đến việc ô nhiễm đất. Cụ thể, tại 19 khu công nghiệp được quan trắc về chất lượng nguồn đất, kết quả cho thấy có 2 khu công nghiệp có nguy cơ ô nhiễm bởi các tác nhân đồng và kẽm trong đất cao. Cụ thể, tại khu công nghiệp Hố Nai, huyện Trảng Bom có các hàm lượng Cu (đồng) vượt gần 2 lần, hàm lượng Zn (kẽm) vượt 4,16 lần so với quy chuẩn cho phép của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Kết quả quan trắc cũng cho thấy, tại những vùng phụ cận các bãi chôn lấp chất thải rắn ở phường Trảng Dài (thành phố Biên Hòa), bãi chôn lấp xã Vĩnh Tân (huyện Vĩnh Cửu), bãi chôn lấp xã Túc Trưng (huyện Định Quán) và bãi chôn lấp xã Quang Trung (huyện Thống Nhất) phát hiện hàm lượng đồng (Cu) cao hơn mức cho phép từ 1,3 đến 4,5 lần ở cả 3 tầng lấy mẫu. Khu vực đất tại bãi chôn lấp chất thải rắn ấp Tân Cang, xã Phước Tân (thành phố Biên Hòa), các chỉ tiêu kim loại nặng như Cu và Zn cao hơn tiêu chuẩn cho phép từ 1 đến 2 SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 33
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. lần. Riêng tại vùng phụ cận bãi rác Quang Trung, các chỉ số kim loại nặng như niken và crom trong đất có hàm lượng khá cao so với tiêu chuẩn cho phép. 2.1.3. Một số biện pháp khắc phục tại tỉnh Đồng Nai đang tiến hành khắc phục các hậu quả về ô nhiễm môi trường đất. Các khu công nghiệp cần xử lý rác thải có hiệu quả nên liên kết với các khu tái chế để giảm thiểu tình trạng ô nhiễm. Xây dựng các hệ thống xử lý chất thải hút hầm cầu Đồng Nai trước khi đổ ra môi trường và thông cống nghẹt Đồng Nai. Ở các bãi rác nên chôn lấp đúng theo quy định không nên chôn một cách bừa bãi thiếu khoa học. Công ty môi trường nên có các biện pháp xử lý thu gom rác để giúp giảm bớt lượng rác một cách có hiệu quả. Để giải quyết tất cả các tình trạng ô nhiễm về môi trường đất cần rất nhiều thời gian từ khâu quản lý đến xử lý các hậu quả. Đồng Nai cần tích cực hơn nữa trong công tác bảo vệ môi trường. 2.2. Triển vọng ngành giấy ở tỉnh Đồng Nai: Đồng Nai nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, gần thị trường tiêu thụ lớn của cả nước về giấy in, giấy viết và bao bì giấy Sản xuất giấy là ngành đòi hỏi đầu tư lớn, thu hồi vốn chậm nên không hấp dẫn các nhà đầu tư nước ngoài, do đó ngành công nghiệp giấy trong nước vẫn là sân chơi của các doanh nghiệp Việt Nam. Tại Đồng Nai, Công ty Cổ phần Tập đoàn giấy Tân Mai là một trong những doanh nghiệp có quy mô sản xuất giấy lớn nhất cả nước. Cùng một số doanh nghiệp khác như Nhà máy giấy Đồng Nai, Công ty TNHH giấy Hưng Long, Công ty cổ phần bao bì Biên Hòa, DNTN Khải Phàm Đồng Nai sản xuất và cung ứng một khối lượng giấy chiếm trên 30% thị phần cả nước, nhất là loại giấy in báo, giấy in. Tuy nhiên, giá trị sản xuất công nghiệp ngành giấy trên địa bàn tỉnh năm 2016 chỉ đạt 2.340 tỷ đồng, tốc độ tăng trưởng bình quân của ngành giai đoạn 2016-2018 là 12,1%/năm, bằng 2,3% giá trị sản xuất toàn ngành công nghiệp. Sản lượng giấy thành phẩm giảm mạnh qua các năm. Định hướng phát triển của ngành giấy Đồng Nai Định hướng phát triển của ngành giấy Đồng Nai trong thời gian tới là duy trì và cải tiến các sản phẩm đã có thương hiệu, phát triển thêm các sản phẩm giấy cao cấp như couche SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 34
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. tăng mức chủ động về nguồn nguyên liệu, liên doanh, liên kết, mở rộng quy mô sản xuất, đáp ứng nhu cầu thị trường; tiếp tục đầu tư chiều sâu, đa dạng hóa và nâng cao chất lượng sản phẩm; duy trì năng lực sản xuất ở mức độ cao để đáp ứng nhu cầu trong nước; tập trung đầu tư dứt điểm các dự án đã được phê duyệt để huy động kịp thời năng lực sản xuất; đầu tư nâng cấp chất lượng các mặt hàng đang giữ thị phần hiện để nâng cao tính cạnh tranh với hàng nhập khẩu; nghiên cứu sử dụng đa dạng nguyên liệu, đặc biệt là cây thân thảo, phế liệu nông nghiệp, giấy thải các loại; ưu tiên đưa vào sử dụng giải pháp công nghệ sạch, giải quyết tồn tại về ô nhiễm, giảm thiểu chất thải môi trường; đẩy mạnh hoạt động nghiên cứu và phát triển đối với các lĩnh vực tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, xác định thêm các loài, giống cây có năng suất và chất lượng bột giấy cao để sản xuất giấy đạt hiệu quả cao nhất. 2.3. Công nghệ sản xuất của các nhà máy giấy lựa chọn khảo sát 2.3.1. Tổng quan về nhà mấy giấy Tân Mai Vị trí Công ty giấy Tân Mai thuộc địa phận phường Thống Nhất, thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai. Lịch sử phát triển Năm 1959 : Thành lập Công ty công nghiệp giấy Việt Nam (COGIVINA) Năm 1963 : Khởi động máy xeo giấy 1 và nhà máy sản xuất bột giấy Năm 1969 : Khởi động máy xeo giấy 2 Năm 1980 : Tiến hành xây dựng dự án mở rộng Công ty giấy Tân Mai Năm 1987 : Khởi động nhà máy nghiền dăm. Năm 1990 : Khởi động máy xeo giấy 3 Năm 1992 : Nâng sản lượng giấy đạt 20.100 tấn giấy/năm Năm 1994 : Nâng công suất lên 30.500 tấn giấy/năm (tăng 37% so với năm 1993) Năm 1995 : Nâng công suất lên 42.000 tấn giấy/năm. Tiến hành sản xuất bột giấy theo quy trình CTMP SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 35
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. CƠ CẤU TỔ CHỨC Tổng giám đốc GĐ. Quản lý và GĐ. Kinh doanh GĐ. Kỹ thuật và Phòng tài chính nhân sự sản phẩm kế toán Phòng bảo vệ GĐ. Quản lý Phòng quản lý nhân sự Phòng nhân sự và đào tạo Phòng kinh doanh GĐ. Kinh doanh Phòng bán hàng Hình 2.1 Cơ cấu tổ chức SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 36
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. Xưởng xeo giấy Xưởng bột giấy CTMP Trạm xử lý nước lò hơi Phòng kỹ thuật Phòng cơ và sản phẩm Phòng điện Phòng kỹ thuật Phòng quy trình sản xuất Năng lực sản xuất và sản phẩm Công ty giấy Tân Mai là Công ty sản xuất bột giấy và giấy lớn nhất miền Nam và đứng thứ hai cả nước (sau Nhà máy giấy Bãi Bằng) - Sản lượng bột giấy : 45.000 tấn/năm - Sản lượng giấy : 48.000 tấn/năm Các sản phẩm giấy chính của Công ty bao gồm : - Giấy in - Giấy viết - Giấy gói - Giấy bao ximăng - Giấy xếp Thiết bị chính Về năng lượng : 02 máy biến thế - 20 MVA 66/15 KV - 25 MVA 66/15 KV SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 37
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. Về hơi nước : 02 nồi hơi - Nồi hơi 1 : hơi bão hòa 17 bar, 28 tấn/giờ - Nồi hơi 2 : hơi quá nhiệt 17 bar, 31 tấn/giờ Hóa chất sử dụng Xút Kaolin Al2SO3.2SiO2.2H2O CÔNG Nhựa thông rắn TALC Mg3Si4O10(OH)2 NGHỆ SẢN XUẤT Phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O H2O2 BỘT GIẤY Silicate Na2SiO2 CaCO3 VÀ GIẤY Vôi CaO Dioxide titan TiO2 Bột mì (C6H10O5)n Phẩm màu H2SO4 98%, HNO3 65% Nhựa thông cường chế Nguyên liệu - Gỗ thông 3 lá nội địa - Dăm mảnh - Bột CTMP tự sản xuất - Bột nhập : TMP (Norway), CTMP (Canada), CTMP (Newzealand), DIP (Germany, Canada, France, USA), - Bột tre - Giấy vụn Công đoạn sản xuất bột giấy Công đoạn này bao gồm quá trình sản xuất dăm mảnh và công đoạn sản xuất bột giấy CTMP từ dăm mảnh. Ngoài ra, còn có công đoạn sản xuất bột giấy từ giấy vụn. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 38
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. Công đoạn sản xuất dăm mảnh Mâm phân phối Tang quay bóc vỏ Băng tải xích Gỗ chưa sạch vỏ Băng tải xích Băng tải cao su Băng tải con lăn Gỗ có từ tính Băng tải cao su Băng tải cao su Băng tải cao su Hình 2.2: sơ đồ sản xuất dăm mảnh SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 39
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. Bột giấy vụn, bột tre địa phương, bột nhập Màu, silicate Hồ quậy Nước thải Bể chứa Nhựa Dàn nghiền Phèn Bể chứa Thùng trộn nước thải Thùng điều tiết Lọc ly tâm Sàng tròn Nước thải Dàn ép Thùng đầu Dàn lưới Dàn sấy Ép quang Cắt cuộn Kho thành phẩm Hình 2.3: Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy máy xeo SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 40
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. 2.3.2. Hiện trạng môi trường: Nước thải phát sinh do công nhân tắm rửa, vệ sinh, với lưu lượng không cao và được thải vào hệ thống thoát nước sinh họat chung của thành phố. Do bột giấy được sản xuất theo phương pháp cơ nên nước thải từ công đoạn sản xuất bột không phải là dịch đen. Tuy nhiên, do có chứa nhiều lignin nên nước thải vẫn có màu nâu và có độ màu rất cao. Đồng thời hàm lượng SS trong nước thải từ công đoạn này cũng rất cao. Hiện nay, hầu như toàn bộ nước thải từ công đoạn sản xuất bột CTMP được thải trực tiếp ra sông, làm cho nước sông có màu đục và có rất nhiều những thể lơ lửng. Điều này không chỉ có thể gây hủy diệt các loài thủy sinh trong khu vực mà còn gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của cộng đồng dân cư sống chung quanh và làm mất đi vẽ mỹ quan đô thị. Sau đây là một số chỉ tiêu chất lượng nước thải : TB 3 - Qngày = 2.500 m /ngày max 3 - Qgiờ = 138 m /giờ - BOD5 = 833 mg/L - COD = 3724 mg/L - Độ màu = 3040 Pt – Co - N – NH = 0,553 mg/L 3- - P – PO4 = 2,34 mg/L - SS = 935 mg/L - pH = 5,86 – 6,4 - Nhiệt độ = 300C Nước thải công đoạn xeo giấy Công ty có 03 máy xeo hoạt động liên tục. Nước thải từ công đoạn này hầu như có rất ít lignin, độ màu không cao và chứa nhiều bột giấy nên nước có màu trắng đục. Hiện nay,nước thải từ công đoạn xeo được công ty đưa qua bể lắng để xử lý đồng thời thu hồi lại bột giấy. Tuy nhiên, nước thải đầu ra vẫn không đạt tiêu chuẩn môi trường mà cần phải được xử lý tiếp trước khi thải ra ngoài. Một số chỉ tiêu nước thải từ công đoạn xeo giấy : SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 41
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. TB 3 - Qngày = 7.500 m /ngày max 3 - Qgiờ = 420 m /giờ - BOD5 = 671 mg/L - COD = 1489,6 mg/L - Độ màu = 450 Pt – Co - N – NH3 = 1,15 mg/L 3- - P – PO4 = 1,21 mg/L - SS = 653,33 mg/L - pH = 6,3 – 7,2 - Nhiệt độ = 300C 2.4. Các phương pháp áp dụng trong xử lý nước thải: 2.4.1. Xử lý cơ học Xử lý cơ học nhằm mục đích: - Tách các chất không hòa tan, những vật chất lơ lửng có kích thước lớn (rác, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi ) ra khỏi nước thải. - Loại bỏ cặn nặng như sỏi, cát, mảnh kim loại, thuỷ tinh.v.v - Điều hoà lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải. - Xử lý cơ học là giai đoạn chuẩn bị và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý hoá lý và sinh học . Song chắn rác hoặc thiết bị nghiền rác Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý nước trước hết phải qua song chắn rác hoặc thiết bị nghiền rác. Tại đây, các thành phần rác có kích thước lớn như : vải vụn, vỏ đồ hộp, lá cây, bao nilông, đá cuội, được giữ lại. Nhờ đó tránh làm tắt bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải. Song chắn rác thường được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn. Tùy theo kích thước khe hở, song chắn rác được phân thành loại thô, trung bình và mịn. Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm và song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25 mm. Rác có thể lấy bằng phương pháp thủ công hoặc thiết bị cào rác cơ SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 42
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. khí. Thiết bị nghiền rác có thể thay thế song chắn rác, được dùng để nghiền, cắt vụn rác ra các mảnh nhỏ hơn và có kích thước đều hơn, không cần tách rác ra khỏi dòng chảy. Rác vụn này được giữ lại ở công trình phía sau như bể lắng cát, bể lắng đợt 1. Thiết bị này có bất lợi khi rác nghiền chủ yếu là vải vụn vì có thể gây nguy hại đến cánh khuấy, tắc nghẽn ống dẫn bùn, hoặc dính chặt trên các ống khuếch tán khí trogn xử lý sinh học. Bể lắng cát Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ cát, cuội, xỉ lò hoặc các loại tạp chất vô cơ khác có kích thước từ 0,2 – 2 mm ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bào mòn, tránh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến công trình sinh học phía sau. Bể lắng cát thường có 03 loại : (1) lắng cát ngang; (2) lắng cát thổi khí; (3) lắng cát xoáy. Trong bể lắng cát ngang dòng chảy theo hướng ngang với vận tốc không vượt quá 0,3 m/s . Trong bể lắng cát thổi khí, khí nén được đưa vào một cạnh theo chiều dài tạo dòng chảy xoắn ốc, cát lắng xuống đáy dưới tác dụng trọng lực. Bể lắng cát xoáy có dạng trụ tròn, nước thải được đưa vào theo phương tiếp tuyến tạo nên dòng chảy xoáy, cát tách khỏi nước lắng xuống đáy dưới tác dụng của trọng lực và lực ly tâm. Bể lắng Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải, cặn hình thành trong quá trình keo tụ tạo bông (bể lắng đợt 1) hoặc cặn sinh ra trong quá trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2). Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành : bể lắng ngang và bể lắng đứng. Trong bể lắng ngang, dòng nước chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lưu nước từ 1,5 – 2,5 giờ. Đối với bể lắng đứng, nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc 0,5 – 0,6 m/s và thời gian lưu nước trong bể dao động trong khoảng 0,75 – 2 giờ. Quá trình lọc Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất có kích thước nhỏ khi không thể loại được bằng phương pháp lắng. Quá trình lọc ít khi sử dụng trong xử lý nước thải, thường chỉ sử dụng trong trường hợp nước sau xử lý đòi hỏi có chất lượng cao. Trong các hệ thống xử lý nước thải công suất lớn không sử dụng các thiết bị lọc áp suất SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 43
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. cao mà dùng các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt. Vật liệu lọc thông dụng nhất là cát. Kích thước hiệu quả của hạt cát thường dao động trong khoảng 0,15 mm đến vài mm, kích thước lỗ rỗng thường có giá trị nằm trong khoảng 10 – 100 m. Kích thước này lớn hơn nhiều so với kích thước của nhiều hạt cặn nhỏ cần tách loại, ví dụ như vi khuẩn (0,5 – 5m) hoặc vi rút (0,05m). Do đó, những hạt này có thể chuyển động xuyên qua lớp vật liệu lọc. Trong quá trình lọc, các cặn bẩn được tách khỏi nước nhờ tương tác giữa các hạt cặn và vật liệu lọc theo cơ chế sau : - Sàng lọc : Xảy ra ở bề mặt lớp vật liệu lọc khi nước cần xử lý chứa các hạt cặn có kích thước quá lớn, không thể xuyên qua lớp vật liệu lọc. - Lắng : Những hạt cặn lơ lửng có kích thước khoảng 5m và khối lượng riêng đủ lớn hơn khối lượng riêng của nước được tách loại theo cơ chế lắng trong các khe rỗng của lớp vật liệu lọc. Tuy nhiên, quá trình lắng không có khả năng khử các hạt keo mịn có kích thước khoảng 0,001 – 1m - Hấp phụ : Các hạt keo được tách loại theo cơ chế hấp phụ. Quá trình này xảy ra theo hai giai đoạn : vận chuyển các hạt trong nước đến bề mặt vật liệu lọc và sau đó kết dính các hạt vào bề mặt hạt vật liệu lọc. Quá trình này chịu ảnh hưởng của lực hút (hoặc lực đẩy) giữa vật liệu lọc và các hạt cần tách loại, lực hút quan trọng nhất là lực Van der Waals và lực hút tĩnh điện. - Chuyển hóa sinh học : Hoạt tính sinh học của các thiết bị lọc có khả năng dẫn đến sự ôxy hóa các chất hữu cơ. Quá trình chuyển hóa sinh học hoàn toàn xảy ra khi nhiệt độ và thời gian lưu nước trong thiết bị lọc được duy trì thích hợp. Do đó, trong thiết bị lọc chậm, hoạt tính sinh học đóng vai trò quan trọng hơn trong thiết bị lọc nhanh. - Chuyển hóa hóa học : Các vật liệu lọc còn có khả năng chuyển hóa hóa học một số chất có trong nước thải như NH4 + , sắt, mangan, 2.4.2. Các phương pháp hóa lý Keo tụ Các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn 10-4 mm thường không thể tự lắng được mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng biện pháp xử lý cơ học kết hợp với biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xử lý các chất phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng trong nước, tạo SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 44
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể. Do đó, các bông cặn mới tạo thành dễ dàng lắng xuống ở bể lắng. Để thực hiện quá trình keo tụ, người ta cho vào trong nước các chất keo tụ thích hợp như : phèn nhôm Al2 (SO4) 3, phèn sắt loại FeSO4, Fe2(SO4)3 hoặc loại FeCl3. Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan. Dùng phèn nhôm : Khi cho phèn nhôm vào nước chúng phân li thành các ion Al3+, sau đó các ion này bị thủy phân thành Al(OH)3 + + Al3 + 3H2O = Al(OH)3 + 3H Fe(OH)2 vừa tạo thành vẫn còn độ hòa tan trong nước lớn, khi trong nước có ôxy hòa tan, Fe(OH)2 sẽ bị ôxy hóa thành Fe(OH)3 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 Quá trình ôxy hóa chỉ diễn ra tốt khi pH của nước đạt được trị số từ 8 – 9 và nước phải có độ kiềm cao. Vì vậy, thường dùng loại phèn này khi cần kết hợp vôi làm mềm nước. Dùng phèn sắt (III) : Phèn sắt (III) loại FeCl3 hoặc Fe2(SO4)3 khi cho vào nước phân ly thành Fe3+ và bị thủy phân thành Fe(OH)3 3+ 3 + Fe + 3H2O = Fe(OH) + 3H Vì phèn sắt (III) không bị ôxy hóa nên không cần nâng cao pH của nước như sắt (II). Phản ứng thủy phân xảy ra khi pH > 3,5 và quá trình kết tủa sẽ hình thành nhanh chóng khi pH = 5,5 – 6,5. Tuyển nổi Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha lỏng. Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn. Khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lên bề mặt. Tùy theo phương thức cấp không khí vào nước, quá trình tuyển nổi bao gồm các dạng sau : • Tuyển nổi bằng khí phân tán (Dispersed Air Flotation) : Khí nén được thổi trực tiếp vào bể tuyển nổi để tạo thành các bọt khí có kích thước từ 0,1 – 1mm, gây xáo trộn hỗn hợp khí – nước chứa cặn. Cặn tiếp xúc với bọt khí, kết dính và nổi lên bề mặt. • Tuyển nổi chân không (Vacuum Flotation) : Bão hòa không khí ở áp suất khí quyển, sau đó thoát khí ra khỏi nước ở áp suất chân không. Hệ thống này ít sử dụng trong thực tế vì khó vận hành và chi phí cao. • Tuyển nổi bằng khí hòa tan (Dissolved Air Flotation) : Sục không khí vào nước ở áp SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 45
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. suất cao (2 – 4 at), sau đó giảm áp giải phóng khí. Không khí thoát ra sẽ tạo thành bọt khí có m.kích thước 20 – 100m Hấp phụ Phương pháp hấp phụ được ứng dụng rộng rãi để làm sạch nước thải triệt để khỏi các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học, cũng như khi nồng độ của chúng không cao và chúng không bị phân hủy bởi vi sinh vật hay chúng rất độc. Hấp phụ được ứng dụng để khử độc nước thải khỏi thuốc diệt cỏ, trừ sâu, thuốc sát trùng, phenol, các chất hoạt động bề mặt Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả cao (80 – 95%), có khả năng xử lý nhiều chất trong nước thải và đồng thời có khả năng thu hồi các chất này. Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc hai pha không hòa tan là pha rắn (chất hấp phụ) với pha khí hoặc pha lỏng. Dung chất (chất bị hấp thụ) sẽ đi từ pha lỏng (pha khí) đến pha rắn cho đến khi nồng độ dung chất trong dung dịch đạt cân bằng. Các chất hấp phụ thường sử dụng : • Than hoạt tính. • Tro, xỉ, mạt cưa • Silicagen, keo nhôm. Trao đổi ion Phương pháp này có thể khử tương đối triệt để các tạp chất ở trạng thái ion trong nước như Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Mn cũng như các hợp chất của asen, photpho, xyanua, chất phóng xạ. Người ta thường sử dụng nhựa trao đổi ion nhằm hai mục đích : khử cứng và khử khoáng. Khử cứng : Cho nước cần xử lý chảy qua cột nhựa Cation ở dạng RNa 2RNa + CaSO4 → R2Ca + Na2SO4 2RNa + MgSO4 → R2Mg + Na2SO4 Khi lớp nhựa Cation mất hiệu lực, người ta tái sinh bằng dung dịch muối ăn NaCl. 2RNa + CaCl2→ R2Ca + 2NaCl 2RNa + MgCl2→ R2Mg + 2NaCl Khử khoáng : Cho nước cần xử lý chảy qua từng cột nhựa Cation và nhựa Anion riêng rẽ hay qua một cột kết hợp cả nhựa Cation và nhựa Anion SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 46
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. RSO3Na + HCl→ RSO3H + NaCl 2RSO3Na + H2SO4→2RSO3H + Na2SO4 RSO3Na + CO2 + H2O → RSO3H + NaHCO3 2 RSO3Na + CO2 + H2O → RSO3H + Na2CO3 RCl + H2O →ROH + HCl R2SO4 + H2O →2ROH + H2SO4 Khi lớp nhựa Cation và Anion mất hiệu lực người ta tái sinh bằng dung dịch axít HCl và dung dịch xút NaOH như sau : RSO3H + NaCl→ RSO3Na + HCl ROH + NaCl→RCl + NaOH 2.4.3. Các phương pháp hóa học Phương pháp trung hòa Nhằm trung hòa nước thải có pH quá cao hoặc quá thấp, tạo điều kiện cho các quá trình xử lý hóa lý và sinh học : + - H + OH → H2O Mặt dù quá trình rất đơn giản về mặt nguyên lý, nhưng vẫn có thể gây ra một số vấn đề trong thực tế như : giải phóng các chất ô nhiễm dễ bay hơi, sinh nhiệt, làm sét rỉ thiết bị máy móc, Vôi (Ca(OH)2) thường được sử dụng rộng rãi như một bazơ để xử lý các nước thải có tính axit, trong khi axit sulfuric (H2SO4) là một chất tương đối rẻ tiền dùng trong xử lý nước thải có tính bazơ. Phương pháp oxy hóa – khử Phương pháp này được dùng để : - Khử trùng nước. - Chuyển một nguyên tố hòa tan sang kết tủa hoặc một nguyên tố hòa tan sang thể khí. - Biến đổi một chất không phân hủy sinh học thành nhiều chất đơn giản hơn, có khả năng đồng hóa bằng vi khuẩn. - Loại bỏ các kim loại nặng như Cu, Pb, Zn, Cr, Ni, As và một số chất độc như cyanua. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 47
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. Các chất oxy hóa thông dụng : - Ozon (O3). - Chlorine (Cl2). - Hydro peroxide (H2O2). - Kali permanganate (KMnO4). Quá trình này thường phụ thuộc rõ rệt vào pH và sự hiện diện của chất xúc tác. Kết tủa hóa học Kết tủa hóa học thường được sử dụng để loại trừ các kim loại nặng trong nước. Phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để kết tủa các kim loại là tạo thành các hydroxide, ví dụ : 3+ - Cr + 3OH → Cr(OH)3 3+ - Fe + 3OH → Fe(OH)3 Phương pháp kết tủa hóa học hay được sử dụng nhất là phương pháp tạo các kết tủa với vôi. Soda cũng có thể được sử dụng để kết tủa các kim loại dưới dạng hydroxide (Fe(OH)3), carbonate (CaCO3), Anion carbonate tạo ra hydroxide do phản ứng thủy phân với nước : 2- - - CO3 + H2O → HCO3 + OH 2.4.4. Phương pháp sinh học Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải cũng như một số chất vô như : H 2S, sulfide, ammonia, dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển. Một cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh học có thể phân thành 2 loại : ❖ Phương pháp kỵ khí : Sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện không có ôxy. Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phương trình phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau : Vi sinh vật Chất hữu cơ CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 48
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. Một cách tổng quát, quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 04 giai đoạn : - Giai đoạn 1 : Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử. - Giai đoạn 2 : Acid hóa. - Giai đoạn 3 : Acetate hóa. - Giai đoạn 4 : Methane hóa. Các chất thải hữu cơ chứa các nhiều hợp chất cao phân tử như protein, chất béo, carbohydrate, cellulose, lignin, trong giai đoạn thủy phân sẽ cắt mạch tạo thành các phân tử đơn giản hơn, dễ thủy phân hơn. Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành amino acid, carbohydrate thành đường đơn và chất béo thành các acid béo. Trong giai đoạn acid hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục chuyển hóa thành acetic acid, H2 và CO2 . Vi khuẩn methane chỉ có thể phân hủy một số loại cơ chất nhất định như CO2 + H2 , formate, acetate, methanol, methylamine và CO. Các phương trình phản ứng xảy ra như sau : 4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O 4HCOOH → CH4 + 3CO2 + 2H2O CH3COOH → CH4 + CO2 4CH3OH → 3CH4 + CO2 + H2O 4(CH3)3N + H2O → 9CH4 + 3CO2 + 6H2O + 4NH3 ❖ Phương pháp hiếu khí : Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp ôxy liên tục. Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí gồm 03 giai đoạn sau : - Ôxy hóa các chất hữu cơ - Tổng hợp tế bào mới - Phân hủy nội bào Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp kỵ khí và hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các công trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều kiện tối ưu cho quá trình ôxy sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn xử lý sinh học tự nhiên. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 49
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. ❖ Phương pháp sinh học nhân tạo Quá trình kỵ khí Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng • Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc Quá trình phân hủy xảy ra trong bể kín với bùn tuần hoàn. Hỗn hợp bùn và nước thải trong bể được khuấy trộn hoàn toàn, sau khi phân hủy hỗn hợp được đưa sang bể lắng hoặc bể tuyển nổi để tách riêng bùn và nước. Bùn tuần hoàn trở lại bể kỵ khí, lượng bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật khá chậm. • Bể xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB) Đây là một trong những quá trình kỵ khí ứng dụng rộng rãi nhất trên thế do hai đặc điểm chính sau : - Cả ba quá trình phân hủy – lắng bùn – tách khí được lắp đặt trong cùng một công trình. - Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng Bên cạnh đó, quá trình xử lý sinh học kỵ khí UASB còn có những ưu điểm so với quá trình bùn hoạt tính hiếu khí như : - Ít tiêu tốn năng lượng vận hành. - Ít bùn dư nên giảm chi phí xử lý bùn. - Bùn sinh ra dễ tách nước. - Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm chi phí bổ sung dinh dưỡng. - Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí Methane. Vận tốc nước thải đưa vào bể UASB được duy trì trong khoảng 0,6 – 0,9 m/h, pH thích hợp cho quá trình phân hủy kỵ khí dao động trong khoảng 6,6 – 7,6. Do đó cần cung cấp đủ độ kiềm (1000 – 5000 mg/L) để đảm bảo pH của nước luôn lớn hơn 6,2 vì ở pH < 6,2 vi sinh vật chuyển hóa Methane không hoạt động được. Cần lưu ý rằng chu kì sinh trưởng của vi sinh vật acid hóa ngắn hơn rất nhiều so với vi sinh vật acetate hóa (2 – 3 giờ ở 350C so với 2 – 3 ngày ở điều kiện tối ưu). Do đó, trong quá trình vận hành ban đầu tải trọng chất hữu cơ không được quá cao vì vi sinh vật acid hóa sẽ tạo ra acid béo dễ bay hơi với tốc độ nhanh hơn rất SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 50
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. nhiều lần so với tốc độ chuyển hóa các acid này thành acetate dưới tác dụng của vi sinh vật acetate hóa. Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám • Bể lọc khí Bể lọc kỵ khí là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa carbon trong nước thải. Nước thải được dẫn vào bể từ dưới lên hoặc từ trên xuống, tiếp xúc với lớp vật liệu trên đó có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển. Vì vi sinh vật được giữ trên bề mặt vật liệu tiếp xúc và không bị rửa trôi theo nước sau xử lý nên thời gian lưu của tế bào sinh vật rất cao (khoảng 100 ngày). • Bể phản ứng có dòng nước đi qua lớp cặn lơ lửng và lọc tiếp qua lớp vật liệu lọc cố định Là dạng kết hợp giữa quá trình xử lý kỵ khí lơ lửng và dính bám. ❖ Quá trình hiếu khí Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng Trong quá trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan chuyển hóa thành bông bùn sinh học – quần thể vi sinh vật hiếu khí – có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực. Nước chảy liên tục vào bể aeroten, trong đó khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính cung cấp ôxy cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ. Dưới điều kiện như thế, vi sinh vật sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bông bùn. Hỗn hợp bùn và nước thải chảy đến bể lắng đợt 2 và tại đây bùn hoạt tính lắng xuống đáy. Lượng lớn bùn hoạt tính (25 – 75% lưu lượng) tuần hoàn về bể aeroten để giữ ổn định mật độ vi khuẩn, tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ. Lượng sinh khối dư mỗi ngày cùng với lượng bùn tươi từ bể lắng 1 được dẫn tiếp tục đến công trình xử lý bùn. Để thiết kế và vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí một cách hiệu quả cần phải hiểu rõ vai trò quan trọng của quần thể vi sinh vật. Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, chỉ một phần chất - 2- hữu cơ bị ôxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3 , SO4 , Một cách tổng quát, vi sinh vật tồn tại trong hệ thống bùn hoạt tính bao gồm : Pseudomonas, Zoogloea, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium, và hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas, Nitrobacter. Yêu cầu chung khi vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí là nước thải đưa SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 51
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. vào hệ thống cần có hàm lượng SS không vượt quá 50 mg/L, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ không quá 25 mg/L, pH từ 6,5 – 8,5 và nhiệt độ từ 6 – 370 C. Một số dạng bể ứng dụng quá trình bùn hoạt tính lơ lửng như : Bể aeroten thông thường, bể aeroten xáo trộn hoàn chỉnh, mương ôxy hóa, bể hoạt động gián đoạn, bể aeroten mở rộng, Bể aeroten thông thường Đòi hỏi chế độ dòng chảy nút (plug – flow), khi đó chiều dài bể rất lớn so với chiều rộng. Trong bể này nước thải vào có thể phân bố ở nhiều điểm theo chiều dài, bùn hoạt tính tuần hoàn đưa vào đầu bể. Ở chế độ dòng chảy nút, bông bùn có đặc tính tốt hơn, dễ lắng. Tốc độ sục khí giảm dần theo chiều dài bể. Quá trình phân hủy nội bào xảy ra ở cuối bể 3 (ECKENFELDER W.W.,1989). Tải trọng thích hợp vào khoảng 0,3 – 0,6 kg BOD5/m ngày với hàm lượng MLSS 1.500 – 3.000 mg/L, thời gian lưu nước từ 4 – 8 giờ, tỷ số F/M = 0,2 – 0,4, thời gian lưu bùn từ 5 – 15 ngày. Hình 2.4 Bể aerotank thông thường • Bể aeroten xáo trộn hoàn toàn Đòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp. Thiết bị sục khí cơ khí (motour và cánh khuấy) hoặc thiết bị khuếch tán khí thường được sử dụng. Bể này thường có dạng tròn hoặc vuông, hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu ôxy đồng nhất trong toàn bộ thể tích bể. Bể này có ưu điểm chịu được quá tải rất tốt. METCALF and EDDY (1991) đưa ra tải 3 trọng thiết kế khoảng 0,8 – 2,0 kg BOD5/m ngày với hàm lượng bùn 2.500 – 4.000 mg/L, tỷ số F/M = 0,2 –0,6. • Bể aeroten mở rộng Hạn chế lượng bùn dư sinh ra, khi đó tốc độ sinh trưởng thấp, sản lượng bùn thấp và chất lượng nước ra cao hơn. Thời gian lưu bùn cao hơn so với các bể khác (20 – 30 ngày). Hàm lượng bùn thích hợp trong khoảng 3.000 – 6.000 mg/L. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 52
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. • Mương ôxy hóa Là mương dẫn dạng vòng có sục khí để tạo dòng chảy trong mương có vận tốc đủ xáo trộn bùn hoạt tính. Vận tốc trong mương thường được thiết kế lớn hơn 3 m/s để tránh cặn lắng. Mương ôxy hóa có thể kết hợp quá trình xử lý nitơ. METCALF and EDDY (1991) đề 3 nghị tải trọng thiết kế 0,10 – 0,25 kg BOD5/m ngày, thời gian lưu nước 8 – 16 giờ, hàm lượng MLSS khoảng 3.000 – 6.000 mg/L, thời gian lưu bùn từ 10 – 30 ngày là thích hợp. • Bể hoạt động gián đoạn (SBR) Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cạn. Quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục, chỉ có điều tất cả quá trình xảy ra trong cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo các bước : (1) làm đầy, (2) phản ứng, (3) lắng, (4) xả cạn, (5) ngưng. ❖ Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám • Bể lọc sinh học Bể lọc sinh học chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. Vật liệu tiếp xúc thường là đá có đường kính trung bình 25 – 100 mm, hoặc vật liệu nhựa có hình dạng khác nhau, có chiều cao từ 4 – 12 m. Nước thải được phân bố đều trên mặt lớp vật liệu bằng hệ thống quay hoặc vòi phun. Quần thể vi sinh vật sống bám trên giá thể tạo nên màng nhầy sinh học có khả năng hấp phụ và phân hủy chất hữu cơ chứa trong nước thải. Quần thể vi sinh vật này có thể bao gồm vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí và tùy tiện, nấm, tảo, và các động vật nguyên sinh, trong đó vi khuẩn tùy tiện chiếm ưu thế. Phần bên ngoài lớp màng nhầy (khoảng 0,1 – 0,2 mm) là loại vi sinh hiếu khí. Khi vi sinh phát triển, chiều dày lớp màng ngày càng tăng, vi sinh lớp ngoài tiêu thụ hết lượng ôxy khuếch tán trước khi ôxy thấm vào bên trong. Vì vậy, gần sát bề mặt giá thể môi trường kỵ khí hình thành. Khi lớp màng dày, chất hữu cơ bị phân hủy hoàn toàn ở lớp ngoài, vi sinh sống gần bề mặt giá thể thiếu nguồn cơ chất, chất dinh dưỡng dẫn đến tình trạng phân hủy nội bào và mất đi khả năng bám dính. Nước thải sau xử lý được thu qua hệ thống thu nước đặt bên dưới. Hệ thống thu nước này có cấu trúc rỗ để tạo điều kiện không khí lưu thông trong bể. Sau khi ra khỏi bể, nước thải vào bể lắng đợt hai để loại bỏ màng vi sinh tách khỏi giá thể. Nước sau xử lý có thể tuần hoàn để pha loãng nước thải đầu vào bể lọc sinh học, đồng thời duy trì độ ẩm cho màng nhầy. SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 53
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. • Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC) RBC bao gồm các đĩa tròn polystyren hoặc polyvinyl chloride đặt gần sát nhau. Đĩa nhúng chìm một phần trong nước thải và quay ở tốc độ chậm. Tương tự như bể lọc sinh học, màng vi sinh hình thành và bám trên bề mặt đĩa. Khi đĩa quay, mang sinh khối trên đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và sau đó tiếp xúc với ôxy. Đĩa quay tạo điều kiện chuyển hóa ôxy và luôn giữ sinh khối trong điều kiện hiếu khí. Đồng thời, khi đĩa quay tạo nên lực cắt loại bỏ các màng vi sinh không còn khả năng bám dính và giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa sang bể lắng đợt hai. Trục RBC phải tính toán đủ đỡ vật liệu nhựa và lực quay. Chiều dài tối đa của trục thường 8m. Vật liệu nhựa tiếp xúc thường có hình dạng khác nhau tùy thuộc vào nhà chế tạo. Diện tích bề mặt trung bình khoảng 9.300 – 16.700 m2/trục dài 8m. Thể tích bể thích hợp khoảng 5 L/m2 diện tích vật liệu (METCALF and EDDY, 1991) Phương pháp sinh học tự nhiên Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nguồn nước. Việc xử lý nước thải được thực hiện trên các công trình : - Cánh đồng tưới Dẫn nước thải theo hệ thống mương đất trên cánh đồng tưới, dùng bơm và ống phân phối phun nước thải lên mặt đất. Một phần nước bốc hơi, phần còn lại thấm vào đất để tạo độ ẩm và cung cấp một phần chất dinh dưỡng cho cây cỏ sinh trưởng. Phương pháp này chỉ được dùng hạn chế ở những nơi có khối lượng nước thải nhỏ, vùng đất khô cằn xa khu dân cư, độ bốc hơi cao và đất luôn thiếu độ ẩm. Ở cánh đồng tưới không được trồng rau xanh và cây thực phẩm vì vi khuẩn, virút gây bệnh và kim loại nặng trong nước thải chưa được loại bỏ sẽ gây tác hại cho sức khỏe của người sử dụng các loại rau và cây thực phẩm này. - Xả nước thải vào ao, hồ, sông suối Nước thải được xả vào những nơi vận chuyển và chứa nước có sẵn trong tự nhiên để pha loãng chúng và tận dụng khả năng tự làm sạch của các nguồn nước tự nhiên. Khi xả nước thải vào nguồn tiếp nhận, nước của nguồn tiếp nhận sẽ bị nhiễm bẩn. Mức độ nhiễm bẩn phụ thộc vào : lưu lượng và chất lượng nước thải, khối lượng và chất lượng nước có sẵn trong nguồn, mức độ khuấy trộn để pha loãng. Khi lưu lượng và tổng hàm lượng chất bẩn trong nước thải nhỏ so với lượng nước của nguồn tiếp nhận, ôxy hòa tan có trong SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 54
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. nước đủ để cấp cho quá trình làm sạch hiếu khí các chất hữu cơ. Tuy nhiên, các chất lơ lửng, vi trùng gây bệnh và kim loại nặng, nếu không loại bỏ trước vẫn đe dọa đến sức khỏe và sinh hoạt cộng đồng thông qua hoạt động của các loài cá, chim và các loài sinh vật có ích khác. 2.5. Hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy Theo thống kê, cả nước có gần 1000 doanh nghiệp sản xuất giấy, trong đó chỉ có khoảng 10% doanh nghiệp đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép về nước thải, khí thải và chất thải rắn, trong đó vấn đề ô nhiễm môi trường nước được đặt lên hàng đầu. Hầu hết các cơ sở sản xuất giấy đều không có hệ thống xử lý nước thải hoặc có nhưng chưa đạt yêu cầu, vì thế tình trạng ô nhiễm môi trường do sản xuất giấy đang là vấn đề rất được quan tâm. So với nhiều ngành công nghiệp khác, môi trường ngành công nghiệp giấy có mức độ ô nhiễm cao và dễ gây tác động xấu đến con người và môi trường xung quanh do ô nhiễm từ nguồn nước thải xử lý không đạt yêu cầu. Về nguyên liệu, ngành sản xuất giấy Việt Nam sử dụng hai loại nguyên liệu chủ yếu là tre nứa và gỗ lá rộng mọc nhanh (bồ đề, mỡ, keo, bạch đàn, khuynh diệp, ). Một vài cơ sở sử dụng bả mía nhưng không đáng kể. Để sản xuất khoảng 130 – 150 ngàn tấn bột giấy một năm như hiện nay, ngành giấy sử dụng khoảng 700 ngàn tấn nguyên liệu qui chuẩn (độ ẩm 50%). Nếu tính sinh khối rừng nguyên liệu tăng trưởng mỗi năm khoảng 12 – 15 tấn và sản lượng rừng nguyên liệu giấy đến kỳ khai thác của Việt Nam dưới 100 tấn/ha, thì diện tích rừng bị khai thác cho ngành giấy không phải nhỏ. Lượng giấy cũ sử dụng để tái sinh trong sản xuất ở nước ta còn thấp, tuy chưa có thống kê chính xác nhưng được đánh giá khoảng 10 – 15% so với tổng lượng bột giấy sử dụng. Đó là con số quá khiêm tốn vì ở nhiều nước trên thế giới chỉ số này đạt trên dưới 50%. Nhiều vùng trong khu vực (Hàn Quốc, Đài Loan) nhập khẩu rất nhiều giấy cũ để chế biến và tái sử dụng rất có hiệu quả vì vừa không phải khai thác rừng tự nhiên, lại vừa không phải tổ chức sản xuất bột giấy vừa tốn kém, vừa ô nhiễm môi trường. Về công nghệ, ngành giấy Việt Nam còn lạc hậu và ở trình độ rất thấp. Sản xuất bột giấy là khâu có ảnh hưởng mạnh nhất tới môi trường. Bột giấy ở nước ta được sản xuất chủ yếu ở Bãi Bằng bằng phương pháp nấu kiềm. Công ty giấy Bãi Bằng có sản lượng bột giấy chiếm 20 – 30% sản lượng bột giấy toàn ngành. Bột giấy ở đây được nấu từ gỗ bồ đề, mỡ, bạch đàn, SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 55
Đồ án tốt nghiệp GVHD: GS.TS HOÀNG HƯNG Đánh giá hiện trạng môi trường ngành công nghiệp giấy ở khu vực tỉnh Đồng Nai và đề xuất giải pháp khắc phục ô nhiễm. keo, (khoảng 50%) và tre nứa (khoảng 50%), theo phương pháp sulphate (dịch nấu là hỗn hợp các dung dịch NaOH và Na2S). Dịch đen sau nấu được thu hồi, cô đặc và đốt. Khoảng 55% sinh khối nguyên liệu hòa tan vào dịch đen biến thành CO2 khi đốt. Hóa chất nấu được bổ sung ở dạng sulphate natri (nên gọi là phương pháp sulphate) và được thu hồi để dùng lại. Bởi vậy, ô nhiễm sinh ra ở khu này chủ yếu là khí có mùi, chất hữu cơ, hóa chất kiềm tính rò rỉ và khói lò đốt thu hồi. Tổng lượng Clo dùng cho tẩy trắng khoảng 100 kg (Cl2 hoạt tính) cho một tấn bột. Lượng xút là khoảng 30 kg/tấn bột. Nếu tính mỗi ngày ở đây người ta sản xuất khoảng 150 tấn bột giấy tẩy trắng thì riêng ở khâu tẩy người ta đã sử dụng và thải ra khoảng 15 tấn Clo và các hợp chất của nó, 40 – 50 tấn xút. Thêm vào đó là khoảng 15 tấn hợp chất hữu cơ bị hòa tan trong quá trình tẩy trắng và đi ra theo nước thải. Như vậy, có thể thấy được mức độ tác động tới môi trường ở công đoạn này là rất đáng kể. Công đoạn sản xuất giấy bao gồm nghiền bột, pha chế với các chất phụ gia, xeo giấy và hoàn thiện sản phẩm. Tải trọng môi trường ở giai đoạn này không lớn vì nước sản xuất được quay vòng sử dụng theo chu trình khép kín, nước thải chỉ đem theo một lượng nhỏ hóa chất không độc hại, có pH thường là 5,5 – 6,0 và một tỷ lệ rất nhỏ sơ sợi vụn, ngắn thoát qua lưới xeo. Việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong sử dụng quay vòng nước trắng (nước trong chu trình) như sử dụng chất tuyển nổi thu hồi xơ sợi và chất phụ gia, tận thu xơ sợi trên tuyến nước thải như ở công ty giấy Bãi Bằng đã làm giảm đáng kể tình trạng ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, điều đáng nói là ngoài công ty giấy Bãi Bằng có thiết kế công nghệ và trang thiết bị khá hoàn chỉnh, nhiều xí nghiệp giấy khác sản xuất theo phương pháp công nghệ rất “không môi trường”. Đó là công nghệ nấu bột giấy từ những loại nguyên liệu khác nhau bằng dung dịch xút (NaOH) ở nhiệt độ cao (130 – 1700 C), không có thu hồi hóa chất. Toàn bộ dịch đen sau nấu (hỗn hợp của các hóa chất và các thành phần nguyên liệu đã hòa tan) được thải ra môi trường. Các xí nghiệp sản xuất giấy theo công nghệ như vậy có nước thải với hàm lượng BOD và COD rất cao, vượt xa tiêu chuẩn cho phép. Có thể nêu ở đây các cơ sở sản xuất có qui mô không nhỏ lắm như Công ty giấy Đồng Nai. Một số nhà máy giấy gần đây tổ chức sản xuất giấy vàng mã xuất khẩu Các cơ sở này sử dụng tre nứa ngâm với dung dịch xút và dịch ngâm được thải ra môi trường có độ ô nhiễm SVTH: NGUYỄN THỊ HIẾU 56