Quy trình công nghệ sản xuất giấy và bột giấy

Quy trình sản xuất giấy

Thông số ô nhiễm của nước thải sản xuất bột giấy

Nguyên nhân phát sinh nước thải

Các dòng thải chính của nhà máy sản xuất bột và giấy bao gồm:
- Dòng thải rửa nguyên liệu chứa các chất hòa tan, đất đá, thuốc bảo vệ thực vật, vỏ cây…
- Dòng thải của quá trình nấu và rửa nấu chứa phần lớn các chất hữu cơ hòa tan, các chất nấu có phần xơ sợi. Dòng thải có màu tối nên thường được gọi là dịch đen. Dịch đen có nồng độ chất khô khoảng 25 – 35% tỉ lệ giữa chất hữu cơ và vô cơ là 70:30.
- Dòng thải từ công đoạn tẩy của các nhà máy sản xuất giấy bằng phương pháp hóa học với bán hóa học chứa các hợp chất hữu cơ, lignin hòa tan và hợp chất tạo thành của những chất đó với chất tẩy ở dạng độc hại, có khả năng tích tụ sinh học trong cơ thể sống như các hợp chất Clo hữu cơ, làm tăng AOX trong nước thải. Dòng thải này có độ màu, giá trị BOD và COD cao.
- Dòng thải từ quá trình nghiền bột và xén giấy chủ yếu chứa xơ sợi mịn, bột giấy ở dạng lơ lửng và các chất phụ gia như nhựa thông, phẩm màu, cao lanh.
- Nước ngưng ở quá trình cô đặc trong hệ thống xử lý, thu hồi hóa chất từ dịch đen. Mức độ ô nhiễm của nước phụ thuộc vào loại gỗ, công nghệ sản xuất.
- Dòng chảy từ công nghệ xeo giấy chủ yếu là bột giấy và các chất phụ gia. Nước này được tách ra từ các bộ phận cưa máy xeo giấy như khử nước, ép giấy. Tùy theo từng công nghệ và sản phẩm lượng nước thải tính trên sản phẩm giấy có thể từ 200 đến 500 m3/ 1 tấn giấy. Trong các nhà máy hầu như tất cả lượng nước thải mang theo các tạp chất, hóa chất, bột giấy, các chất ô nhiễm dạng hữu cơ và vô cơ.

Giải pháp giảm thiểu phát sinh nước thải tiết kiệm chi phí xử lý.

Các biện pháp làm giảm lượng nước thải:
- Bảo quản và làm sạch nguyên liệu đầu vào bằng phương pháp khô sẽ giảm được lượng nước rửa.
- Dùng súng phun tia để rửa máy móc, thiết bị, sàn…sẽ giảm được lượng nước đáng kể so với rửa bằng vôi.
- Thay đổi công nghệ tách dịch đen ra khỏi bột ở thiết bị hình trống thông thường bằng ép vít thải, ép hai dây hay lọc chân không để giảm thể tích dòng thải.
- Bảo toàn hơi và nước, tránh thất thoát, chảy tràn nước.
- Phân luồng các dòng thải để tuần hoàn sử dụng lại các nguồn nước ô ít ô nhiễm.

Các biện pháp làm giảm tải lượng chất ô nhiễm trong nước thải:
- Tách dịch đen đậm đặc ban đầu từ lưới gạn bột giấy và tuần hoàn chúng lại nồi nấu đến khả năng có thể giảm lượng kiềm trong dòng thải.
- Thu hồi hóa chất từ dịch đen bằng công nghệ cô đặc – đốt – xút hóa sẽ giảm lượng ô nhiễm COD tới 85%.
- Xử lý dịch đen bằng phương pháp kỵ khí sẽ giảm tải lượng ô nhiễm hữu cơ từ 30 – 40%.
- Thay thế hóa chất tẩy thông thường là Clo và hợp chất Clo bằng H2O2 và O3 để hạn chế Clo tự do không tạo ra AOX trong dòng thải.
- Thu hồi bột giấy và xơ từ các dòng thải để sử dụng lại như nguồn nguyên liệu ban đầu, đặc biệt đối với dòng thải từ công đoạn nghiền và xeo giấy.
- Tránh rơi vãi, tổn thất hóa chất trong khi pha trộn và sử dụng.

Một số quy trình công nghệ xử lý nước thải sản xuất giấy

1. Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp giấy

Các phương pháp xử lý loại bỏ chất ô nhiễm bẩn nước thải của ngành giấy bao gồm lắng, đông tụ hóa học và xử lý sinh học.

Phương pháp lắng: Phương pháp lắng nhằm để tách các chất rắn dạng bột hay dạng xơ sợi, trước hết nước thải từ công đoạn nghiền và xeo giấy. Với mục đích thu hồi lại xơ sợi, bột giấy, người ta thường dùng thiết bị lắng hình phễu. Trong quá trình lắng cần phải tính toán thời gian lưu thích hợp vì thời gian lưu dài dễ có hiện tượng phân hủy kỵ khí khi bùn lắng không được lấy ra thường xuyên. Để nước thải loại này lắng được tốt và tạo điều kiện các hạt liên kết với nhau tạo thành bong cặn dễ lắng, người ta thường tính toán với tải trọng bề mặt từ 1 – 2m3/m2h ( lưu lượng dòng thải tính cho 1 đơn vị bề mặt bể lắng trong thời gian ). Để giảm thời gian lưu trong bể lắng, nâng cao hiệu suất lắng có thể thổi khí nén (áp suất từ 4 – 6 bar) vào bể lắng. Loại bể lắng- tuyển nổi này thường có tải lượng bề mặt 5 – 10m3/m2h.

Phương pháp đông tụ hóa học: Phương pháp này dùng để xử lý các hạt rắn ở dạng lơ lửng, một phần chất hữu cơ hòa tan, hợp chất photpho, một số các chất độc và khử màu. Phương pháp đông tụ có thể tiến hành trước hoặc sau khi xử lý sinh học. Các chất keo tụ thường là phèn sắt, phèn nhôm và vôi. Các chất polymer dùng để trợ keo và tăng quá trình lắng. Đối với mỗi loại phèn để cân chỉnh pH nước thải ở giá trị thích hợp, chẳng hạn như phèn nhôm pH từ 5 – 7, phèn sắt pH từ 5 – 11 và dùng vôi thì pH > 11.

Phương pháp sinh học: Dùng để xử lý các hợp chất hữu cơ ở dạng tan. Nước thải của công nghiệp giấy và bột giấy có tải lượng ô nhiễm chất hữu cơ cao, đặc biệt có chứa hàm lượng các chất lignin cao ở dòng thải của xí nghiệp. Các hợp chất lignin là những chất không có khả năng phân hủy hiếu khí và đối với phân hủy kỵ khí cũng xảy ra rất chậm. Do đó, trước khi đưa nước thải vào xử lý sinh học thì dịch đen của quá trình sản xuất bột giấy cần được xử lý cục bộ để tách lignin. Trong nước thải của sản xuất giấy và bột giấy có hàm lượng các chất cacbonhydrat cao, là những chất dễ phân hủy sinh học nhưng lại thiếu nitơ và photpho là chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật phát triển. Do đó, trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học cần bổ sung các chất dinh dưỡng, đảm bảo tỷ lệ cho quá trình yếm khí BOD5:N:P = 100:5:1, đối với quá trình kỵ khí BOD5:N:P = 100:3:0,5.

Đặc tính của nước thải ngành giấy thường có tỷ lệ BOD5:COD = 0,55 và hàm lượng COD cao (>100mg/l) nên trong xử lý thường kết hợp giữa phương pháp kỵ khí và hiếu khí. Nước thải trước khi đưa vào bể sinh học UASB được bổ sung đủ chất dinh dưỡng N và P. Thiết bị để xử lý sinh học kỵ khí có thể dùng hồ kỵ khí hay các loại thiết bị kỵ khí cao tốc như UASB. Xử lý nước thải công nghiệp giấy bằng phương pháp hiếu khí thường gặp hiện tượng tạo bùn dạng sợi rất khó lắng. Nguyên nhân chủ yếu là do nước thải ngành này có hàm lượng các chất cacbonhydrat cao, các hợp chất này là những chất dễ phân hủy sinh học, mặt khác nước thải có hàm lượng sunfit cao, kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật. Ngoài ra còn do trong nước thải nhiều chất dinh dưỡng nitơ và photpho. Trong nhiều trường hợp, để bùn hoạt tính trong xử lý nước thải cần vận hành với chỉ số thể tích bùn cao khoảng từ 2 – 4 g/l và tải trọng bề mặt của bể lắng thứ cấp là 0,3 – 0,4 m3/m2h. Chọn phương án xử lý thích hợp cho từng cơ sở sản xuất cần phải nghiên cứu khảo sát xem cơ sở có xử lý dịch đen hay không, tỷ lệ nước tuần hoàn như thế nào và các đặc tính của dòng thải. Xử lý nước thải ngành giấy có thể thực hiện xử lý cục bộ từng dòng sau đó xử lý tập trung với các dòng khác trong bộ cơ sở hay xử lý tập trung với các dòng khác trong nội bộ cơ sở hay xử lý tập trung nước thải sinh.

2. Quy trình công nghệ xử lý nước thải công nghiệp giấy

A. Xử lý sơ bộ nước thải từ công đoạn xeo giấy:

- Nước thải từ công đoạn xeo giấy được tách riêng đưa qua hệ thống xử lý sơ bộ.
- Nước thải chảy qua song chắn rác (SCR) đến bể tiếp nhận. SCR có nhiệm vụ giữ lại các tạp chất kích thước lớn.
- Nước thải sau tiếp tục được bơm qua bể diều hòa lưu lượng và nồng độ. Từ đây nước thải được bơm qua bể lắng để lắng cặn (chủ yếu là bột giấy).
- Sau đó nước thải được đưa đến hệ thống xử lý chung.

B. Xử lý sơ bộ nước thải từ công đoạn sản xuất bột giấy

- Nước thải từ công đoạn sản xuất bột giấy được tách riêng đưa qua hệ thống xử lý sơ bộ. - Nước thải chảy qua SCR (song chắn rác) đến bể tiếp nhận. SCR có nhiệm vụ giữ lại các tạp chất kích thước lớn.
- Nước thải tiếp tục được bơm qua bể điều hòa để điều hòa lưu lượng và nồng độ. Từ đây nước thải được bổ sung NaOH và phèn.
- Nước thải được cho qua bể keo tụ kết hợp với bể lắng nhằm mục đích tạo phản ứng keo tụ và lắng cặn (chủ yếu là bột giấy)
- Sau đó nước thải được đưa đến hệ thống xử lý chung.

C. Hệ thống xử lý chung sau khi hòa trộn hai nguồn nước thải đã qua xử lý sơ bộ:

- Sau khi một số bước xử lý sơ bộ nước thải từ cả hai công đoạn sản xuất được hòa trộn với nhau và được điều chỉnh về khoảng pH thích hợp cho hoạt động của vi sinh vật (pH = 6,5 – 7,5) tại bể trung hòa.
- Nước thải tiếp tục được cho qua bể lọc sinh học hiếu nhằm xử lý BOD5, COD, mùi hôi trong nước thải…
- Sau khi xử lý ở bể lọc sinh học hiếu khí, nước thải tiếp tục chảy qua bể lắng 2 để loại bỏ bùn hoạt tính. Lượng bùn này được rút khỏi bể lắng bằng hệ thống bơm bùn và tuần hoàn về bể lọc sinh học để duy trì mật độ của vi sinh vật, bùn dư được dẫn về bể nén bùn.
- Nước thải ở bể lắng 2 tiếp tục chảy qua bể khử trùng nhằm tiêu diệt vi trùng và mầm bệnh. Sauk hi ra khỏi bể nước thải sẽ đạt tiêu chuẩn QCVN : 12:2008 loại A, B rồi thải ra nguồn tiếp nhận.