Công nghệ xử lý nước thải sản xuất giấy
Ngành công nghiệp Sản xuất Giấy và bột giấy đã có những bước phát triển vượt bậc, đóng góp một phần trong tổng giá trị sản xuất quốc gia. Bên cạnh những lợi ích mà ngành Sản xuất Giấy và bột giấy mang lại, thì ngành Sản xuất Giấy và bột giấy cũng là một ngành phát sinh lượng nước thải lớn, với nhiều thành phần ô nhiễm khác nhau do sử dụng nhiều nước và hoá chất (hồ, phủ, chất độn, và phụ gia) trong quá trình sản xuất. Nguồn nước thải này có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường nếu như không được xử lý phù hợp. Công nghiệp giấy và bột giấy có thể coi như hai ngành độc lập, sản xuất bột và sản xuất giấy. Do quá trình sản xuất hoàn toàn khác nhau nên nước thải cũng khác nhau cả về lưu lượng lẫn tính chất, do đó công nghệ xử lý nước thải cũng khác nhau. Đồng thời trong nhóm ngành này có thêm loại hình sản xuất thứ ba, đó là các nhà máy giấy tái chế, ở đây nguyên liệu đầu vào thường là giấy đã qua sử dụng và giấy phế liệu, các chất thải từ các xưởng đóng sách.
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
Các công nghệ bột hóa học: Bản chất của công nghệ bột hóa là sử dụng hóa chất để hòa tan các thành phần không phải sợi xellulô trong nguyên liệu, giải phóng xellulô dưới dạng bột (sợi). Có hai công nghệ bột hóa chính:
Công nghệ Kraft: là công nghệ nấu bột bằng kiềm. Kiềm đây là hỗn hợp NaOH và Na2S có chức năng hòa tan lignín và semixellulô để giải phóng sợi xellulô. Khi đó nước thải (dịch nấu chứa hóa chất nấu và các hợp chất tự nhiên có trong gỗ, nhiều nhất là lignin) sẽ chứa nhiều kiềm (pH cao) và có mùi đặc trưng của các hợp chất lưu huỳnh (các tiol và sulphua-mercaptan), chỉ số COD và độ màu (do lignin) rất cao. Về khía cạnh bột giấy nếu cần tẩy trắng nó sẽ tiêu thụ nhiều hóa chất tẩy trắng hơn so với bột nấu bằng phương pháp sulphit. Đây là công nghệ phổ biến nhất trên thế giới và cả ở Việt Nam.
Công nghệ sunphit sử dụng các muối sunphit, nấu ở môi trường axit. Công nghệ này ảnh hưởng mạnh hơn Kraft đến độ bền của sợi xellulô, sản phẩm có độ trắng cao hơn, tuy nhiên công nghệ này không phổ biến ở Việt Nam.
Các công nghệ bột bán hóa học: Bao gồm công nghệ TMP (ThermoMechanical Process) sử dụng năng lượng cơ nhiệt để tạo bột thường áp dụng sản xuất báo in và công nghệ CTMP (Chemi-Thermo-Mechanical Process) có hiệu suất bột cao, tiêu thụ ít hóa chất và nước hơn các công nghệ hóa học tuy nhiên lại sử dụng nhiều năng lượng cơ nhiệt cơ hơn.
Trong các nhà máy bột giấy hiện đại, nếu có đầy đủ hệ thống cô-đốt dịch đen thu hồi hóa chất và nhiệt thì nước thải sản xuất bột gồm ba dòng chính sau:
*Dịch tẩy trắng chứa nhiều hóa chất tẩy và COD;
*Nước từ máy xeo làm khô bột;
*Các loại dịch ngưng từ lò nấu, lò đốt thu hồi và dịch đen chảy tràn.
Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy từ nguyên liệu là giấy thải và bột giấy: công nghệ sản xuất bao gồm đánh rã, nghiền, phối chế, xeo giấy, cắt cuộn, và giấy thành phẩm.
Công nghệ sản xuất giấy vàng mã: Việt Nam có khoảng 100 nhà máy nhỏ, chủ yếu là sản xuất giấy vàng mã, chỉ nấu bột bằng kiềm, khi sử dụng nguyên liệu là tre nứa thậm chí người ta chỉ ngâm kiềm khoảng 5-6 ngày. Phương pháp này được gọi là“kiềm lạnh” được nhập từ Đài Loan và Trung Quốc.
LƯU LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI
Nước thải sản xuất bột giấy: Thành phần nước thải bột giấy phụ thuộc vào nguyên liệu và công nghệ sản xuất. Ước tính để sản xuất một tấn sản phẩm có thể phát sinh từ vài chục đến vài trăm mét khối nước thải. Nguyên liệu sản xuất bột thông thường là gỗ rừng, tuy nhiên cũng có thể là bất kể nguồn xellulô nào, ví dụ tre nứa, bã mía, đay, giấy vụn, giấy phế liệu … Bột giấy có thể là bột không tẩy hoặc tẩy trắng. Để tẩy trắng bột giấy, tùy vào công nghệ các chất oxy hóa khác nhau như hyđrôperoxit, clo, clođioxit,… sẽ được sử dụng, do đó nước thải từ công đoạn tẩy trắng thường chứa nhiều hóa chất ảnh hưởng xấu đến môi trường, nhất là khi chất tẩy là clo.
Nước thải sản xuất giấy: Giấy, bìa có thể được sản xuất từ bột giấy mới hoặc tái sinh, hoặc hỗn hợp, tẩy trắng hoặc chưa tẩy trắng. Đối với loại hình sản xuất giấy từ bột giấy nước thải phát sinh dao động trong khoảng 0,5 – 13,5 m3/tấn sản phẩm. Quá trình sản xuất giấy chủ yếu là “xeo”, khi đó huyền phù bột giấy sẽ được trộn với các chất độn, các phụ gia chức năng như cao lanh, bột đá (CaCO3), bột talc, phèn nhôm, chất tạo màu trắng TiO2, silicat … Các phụ gia hữu cơ khác như tinh bột biến tính, latex, các chất phân tán, hoạt động bề mặt … cũng được sử dụng theo yêu cầu công nghệ hoặc để đem lại cho giấy một chức năng nào đó. Hỗn hợp được phun lên băng máy xeo để ép thành “tờ” giấy dài vô tận, qua bộ phận sấy khô, cuộn lại thành sản phẩm. Do sử dụng nhiều phụ gia vô cơ, nước thải của nhà máy giấy thường đục hơn nhiều so với nước thải nấu bột. Trong phần lớn các nhà máy giấy nước thải thường được xử lý sơ bộ bằng các thiết bị tách cặn, thu hồi bột và nước, vì vậy chất lượng nước thải phụ thuộc rất nhiều vào mức độ tuần hoàn tái sử dụng nước, nước thải sẽ có độ đậm đặc cao hơn nếu tái sử dụng nhiều hơn.
Nước thải sản xuất bột giấy tái sinh: Hầu như không gặp nhà máy sử dụng giấy tái sinh chỉ để sản xuất bột, hầu hết các nhà máy sản xuất cả bột và giấy. Nước thải phát sinh dao động trong khoảng 0,06 – 50 m3/tấn sản phẩm. Thường để đảm bảo chất lượng sản phẩm giấy người ta bổ sung một phần “bột” mới khi xeo. Như vậy thành phần nước thải của các nhà máy này gần giống với nước thải nhà máy giấy hơn, tuy nhiên độ ô nhiễm cao hơn vì có quá trình tái sinh giấy đã sử dụng. Mức độ ô nhiễm của nước thải phụ thuộc vào loại hóa chất tẩy sử dụng, tẩy trắng tốt nhất và phổ biến nhất vẫn là clo hoặc các hợp chất clo (nước javen hay hypoclorơ), các nhà máy hiện đại sử dụng clo dioxit. Oxy, ôzôn cũng như hyđroperoxit cũng được sử dụng, tuy nhiên hiệu quả tẩy trắng không bằng clo.
Trong công nghệ sản xuất giấy và bột giấy thì phần nước thải từ nhà máy giấy thuần túy (không sản xuất bột) không quá ô nhiễm, chủ yếu là nước thải từ khâu xeo giấy, tạp chất cơ bản là cặn lơ lửng (thường là xơ sợi giấy, bột độn, bột màu, phụ gia…), thành phần chất hữu cơ thường không quá cao, BOD5 của nước xeo thường dao động từ 150-350 mgO2/L. Đối với các nhà máy có sản xuất bột giấy thì loại nước thải đậm đặc và khó xử lý nhất nước thải dịch đen, lượng kiềm dư có thể lên tới 20 g/L, COD dao động ở mức hàng chục ngàn tới 100.000 mg/L. Đối với các nhà máy sản xuất giấy từ giấy thải thì thành phần ô nhiễm chủ yếu là SS, COD, và BOD.
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
1. Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải giấy và bột giấy
Công nghệ xử lý nước thải sản xuất giấy và bột giấy được chia làm hai loại dựa vào nguồn nguyên liệu sử dụng:
– Nhà máy có nguồn nguyên liệu thô từ rừng và gỗ mềm, công nghệ xử lý nước thải được áp dụng phổ biến là quá trình hoá lý (keo tụ/tạo bông), sinh học (hiếu khí, và kỵ khí kết hợp hiếu khí) và xử lý bậc ba với quá trình keo tụ/tạo bông hay quá trình oxy hóa (ozon hay fenton) để đạt quy chuẩn xả thải QCVN 12 – MT: 2015/BTNMT cột B hay A.
– Nhà máy có nguồn nguyên liệu thô là giấy thải, công đoạn ban đầu của hệ thống xử lý được áp dụng là tách SS (bột giấy) khỏi nước thải với mục đích tái sử dụng nước thải và thu hồi bột giấy. Đối với những nhà máy có công suất lớn và vừa, sàng nghiêng (lọc) được áp dụng để thu hồi bột giấy. Tiếp theo quá trình tách bột giấy là quá trình tuyển nổi áp lực khí hoà tan kết hợp keo tụ hay keo tụ/tạo bông và lắng để tách triệt để phần bột giấy trong nước thải. Sau quá trình hoá lý là công đoạn xử lý sinh học bao gồm kỵ khí kết hợp hiếu khí hay chỉ có quá trình hiếu khí được áp dụng. Bể kỵ khí ba ngăn, UASB, EGSB và IC là các quá trình sinh học kỵ khí đã được áp dụng trong xử lý nước thải giấy và bột giấy. Quá trình sinh học hiếu khí được áp dụng là bùn hoạt tính lơ lửng hiếu khí và bùn hoạt tính với vật liệu dính bám. Để xử lý nước thải đạt QCVN 12- MT : 2015/BTNMT, cột A một số hệ thống xử lý đã áp dụng thêm công đoạn hóa lý sau quá trình sinh học hiếu khí và lọc áp lực nhằm xử lý triệt để các chất ô nhiễm. Đối với các nhà máy công suất nhỏ quá trình lắng (trọng lực) thường được áp dụng để thu hồi bột giấy. Các quá trình xử lý được áp dụng sau đó là keo tụ/tạo bông và lắng để tách triệt để phần bột giấy trong nước thải hay quá trình sinh học hiếu khí với bùn hoạt tính lơ lửng hiếu khí.
2. Công nghệ xử lý nước thải đề xuất
Xử lý dịch đen
Dịch đen được cô đặc đến mức đốt được, bổ sung Na2SO4 và được phun vào lò thu hồi hoạt động ở điều kiện đủ để khử sunphat thành sunphua, phần hữu cơ sẽ chát sinh nhiệt dùng để sản xuất hơi sử dụng cho nhà máy, tro-xỉ là các hợp chất Na được chuyển thành NasCO3và Na2S. Hòa tan tro xỉ này thu được dịch xanh, cho phản ứng với vôi sẽ tái sinh được dịch trắng là hỗn hợp NaOH + Na2S quay lại nấu bột.
Xử lý nước thải sản xuất
Nước thải phát sinh từ các nhà máy sản xuất giấy từ bột giấy có nồng độ ô nhiễm thấp vì thế phổ biến là xử lý sơ bộ như lắng (trọng lực) hay tuyển nổi để tách SS với mục đích thu hồi bột giấy trong nước thải và tái sử dụng nước cho qui trình sản xuất. Tuy nhiên, để đạt quy chuẩn xả thải, thường áp dụng kỹ thuật bùn hoạt tính.
Đối với công nghệ Kraft, có thể kết luận nếu nhà máy bột không có hệ cô đốt thì rất khó hoặc không thể xử lý nước thải đạt quy chuẩn với chi phí có thể chấp nhận. Với các dự án đầu tư mới, điều này đang được khắc phục. Hiện nay, hầu hết các nhà máy sản xuất bột ở Việt Nam đều gặp rất nhiều khó khăn trong việc đáp ứng quy chuẩn xả thải QCVN 12 – MT:2015/BTNMT. Công nghệ xử lý nước thải điển hình bao gồm các giai đoạn như sau:
– Tiền xử lý được sử dụng để loại bỏ chất thải rắn có kích thước lớn, trung hoà, và giảm nhiệt độ của nước thải. Song chắn rác, bể điều hoà và thiết bị thu hồi bột giấy thường là các bước được áp dụng trong quá trình tiền xử lý.
– Xử lý bậc 1: bao gồm quá trình tách cặn ra khỏi nước thải, các quá trình thường được áp dụng kết hợp keo tụ/tạo bông và tách bông cặn với áp dụng lắng (trọng lực) hay tuyển nổi.
– Xử lý bậc 2: bao gồm với các quá trình xử lý sinh học để loại bỏ hàm lượng BOD5 của nước thải. Khi nồng độ của chất hữu cơ cao, sử dụng kết hợp quá trình kỵ khí và hiếu khí hay quá trình xử lý hiếu khí kéo dài.
– Xử lý bậc 3: được áp dụng để xử lý triệt để các chất ô nhiễm. Các quá trình được áp dụng bao gồm: (1) quá trình keo tụ/tạo bông, lắng và khử trùng (bể tiếp xúc); (2) quá trình keo tụ, tuyển nổi và khử trùng; (3) có thể áp dụng oxi hóa hoặc dùng các hóa chất phụ trợ để xử lý độ màu.
Liên hệ tư vấn miễn phí
Trung tâm môi trường Enrivo – Công ty cổ phần đầu tư Kỹ Thuật Việt (Megalab)
MST: 0106842976
VPGD: 21 Phố Trạm, Phường Long biên, Quận Long biên, , Hà Nội
TP Hồ Chí Minh: 307 Phạm Văn Bạch, Phường 15, Q.Tân Bình, TP.HCM
Hotline: 0913592826
Email: sales@megalab.vn
MST: 0106842976
VPGD: 21 Phố Trạm, Phường Long biên, Quận Long biên, , Hà Nội
TP Hồ Chí Minh: 307 Phạm Văn Bạch, Phường 15, Q.Tân Bình, TP.HCM
Hotline: 0913592826
Email: sales@megalab.vn
