Tài liệu Nghiên cứu xử lý nước thải từ sản xuất giấy tái chế tại công ty bình minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ----------------------------VŨ MINH KHÔI XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẤY TÁI CHẾ TẠI CÔNG TY SẢN XUẤT GIẤY BÌNH MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học TS. VŨ PHƯƠNG ANH HÀ NỘI – 2009 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ Lời mở đầu Trong những năm gần đây nghề sản xuất giấy xã Phong Khê, huyện Yên Phong và xã Phú Lâm - Tiên Du, tỉnh Bắc Ninh phát triển rất nhanh (khoảng 60 cơ sở năm 1997, đến nay đã có hơn 100 cơ sở. Trong đó thôn Dương Ổ: 77 cơ sở, Thôn Đào xá: 24 cơ sở, thôn Châm Khê: 5 cơ sở, cụm Công nghiệp Phú Lâm 14 cơ sở). Do nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao, các cơ sở sản xuất giấy thi nhau đầu tư, cải tiến dây chuyền sản xuất hiện đại nhằm tăng sản lượng, công suất từ vài tạ lên hàng tấn/cơ sở/ngày. Để tạo thành nhiều loại sản phẩm: giấy bao bì, giấy vệ sinh, giấy vàng mã… các cơ sở dùng nguyên liệu chủ yếu từ giấy phế thải và các loại hoá chất để nghiền, tẩy, xeo giấy. Nước thải chưa xử lý triệt để trong quá trình sản xuất giấy gồm hỗn hợp nhiều thành phần khác nhau, song chủ yếu là hồ tinh bột được đổ thẳng vào dòng chảy của các con sông gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Nhiều công trình nghiên cứu hiện đại đã được thực hiện và áp dụng song hiệu quả không cao mà chi phí quá lớn. Vấn đề đặt ra là cần xử lý triệt để chất thải ngay tại cửa thải của từng cơ sở trước khi thải ra môi trường khu vực. Vì vậy một mô hình xử lý nước thải đơn giản, dễ điều khiển, chí phí thấp sẽ là thích hợp cho mỗi cơ sở và mỗi hộ dân. Chính vì vậy việc “Nghiên cứu mô hình xử lý nước thải nhà máy giấy” để bảo vệ môi trường, phù hợp với điều kiên thực tế đối với các cơ sở tư nhân là vấn đề thiết thực và cấp bách hiện nay và đó là nội dung chính của đề tài. 1 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH GIẤY Những ký hiệu ngôn ngữ đầu tiên của loài người tìm thấy trong hang động được viết trên đá, xương, sau đó là gỗ, kim loại và thạch cao. - Người Acập đã dùng loại cây Papyrus bên dòng sông Nile đập dẹp, đan lại thành miếng làm giấy. - Vào năm 105 sau Công nguyên, một người Trung quốc đã phát minh ra cách làm giấy tờ từ giẻ rách, lưới đánh cá cũ nghiền nhỏ, xeo thành tờ. - Vào thế kỷ thứ 7, giấy đã được phổ biến ở Nhật Bản. - Vào năm 751, một trận chiến ở Samarcande, người Trung quốc thua trận và bí quyết làm giấy đã lan truyền đến các nước Ả rập, rồi đến Andalucia (Tây ban Nha). - Nhà máy giấy đầu tiên trên thế giới xuất hiện ở Châu Âu gần Cordoba, sau đó là Seville - Nhà máy đầu tiên ở Ý được xây dựng gần Fabriano khoảng năm 1250. - Vào khoảng thế kỷ 13, xuất hiện loại giấy nghệ thuật tại Pháp, nhưng phải đến năm 1348 tại Troyes mới có Nhà máy giấy, sau đó là Essones. - Năm 1445, Gutenberg (Đức) phát minh ra máy in. - Tháng Giêng năm 1799, Louis-Nicolas Robert (1761 – 1828), một đốc công trẻ của Nhà máy ở Essones cùng cha đã phát minh ra máy xeo giấy liên tục. Đây là mốc lịch sử quan trọng vì từ đây giấy được sản xuất nhanh hơn nhiều hơn và rẻ hơn. 2 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ - Năm 1825, sản lượng giấy khổng lồ đã đạt được tại Châu Âu, Mỹ. Riêng năm 1850, có hơn 300 máy xeo giấy tại Anh và Pháp. - Cùng thời gian này, sử dụng giấy và bao bì carton bắt đầu phát triển mạnh. Năm 1850, đã xuất hiện nhiều máy xeo giấy carton nhiều lớp. Năm 1856, Edward C.Haley, một kỹ sư người Anh đã phát minh ra loại giấy bồi (undulated) dùng để làm mũ cối. Nhà máy sản xuất giấy bồi đầu tiên tại Mỹ là năm 1871, tại Pháp là vào năm 1888 ở vùng Limousin. - Năm 1857, một người Mỹ, Jojeph Coyetty đã phát minh ra giấy toilet. Nó chỉ được phổ biến tại Pháp vào đầu thế kỷ 20, vì trong suốt thời gian dài, người ta cho đó là sản phẩm xa xỉ. Nó được sử dụng rộng rãi chỉ vào những năm thập niên 60 của thế kỷ 20. - Ngày nay, công nghệ sản xuất giấy vẫn tiếp tục phát triển cùng với sự phát triển ngành công nghiệp giấy, sự lan tỏa về kiến thức và tiêu dùng sản phẩm giấy bao gói. 1.2 HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT GIẤY TẠI CƠ SỞ SẢN XUẤT GIẤY BÌNH MINH 1. 2.1 Thông tin chung  Sản phẩm của cơ sở Hiện nay, sản phẩm chính của cơ sở là các loại giấy chất lượng thấp như giấy bao gói, giấy bìa, … với các tên gọi và định lượng như sau: - Giấy vàng 1 : 170 ÷ 180 g/m3 - Giấy vàng 2 : 170 ÷ 180 g/m3 - Giấy mộc :  170 ÷ 180 g/m3 Nhu cầu nguyên, nhiên liệu, hoá chất của cơ sở a/ Nguyên liệu chính: 3 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ - Giấy thải : 2000 ÷ 2500 T/ năm b/ hoá chất: Tên hoá chất Đơn vị (T/năm) Xút 8 ÷ 12 nhựa thông 50 ÷ 60 Phèn 60 ÷ 80 phẩm màu 5÷8 c/ Nhu cầu về nước: Cơ sở bơm nước trực tiếp từ sông Ngũ Huyện Khuê, cách chừng 100 mét để cung cấp nước cho sản xuất. Gồm có 2 máy bơm hút nước từ sông, mỗi bơm có công suất 4,5KWh. Một ngày lượng nước sử dụng trung bình là 200 m3. Bố trí lao động  Hiện nay có hơn 10 công nhân làm việc tại cơ sở với chế độ làm việc 8h/ngày. Các máy móc thiết bị chính của cơ sở  Tên thiết bị số lượng Các thông số kỹ thuật Máy xeo loại nhỏ 01 O,8 – 1 T/ ngày đêm Máy xeo loại vừa 01 2,5 – 3 T/ngày đêm Máy xeo loại to 01 3 – 3,5 T/ngày đêm Lò hơi 02 1 Tấn hơi/giờ Máy nghiền xay 01 Q = 22 KWh n = 350 vòng/ phút Máy nghiền xay 01 Q = 37 kWh n = 490 vòng/ phút Bảng 1.1: Liệt kê các máy móc chính của cơ sở 4 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ  Lợi ích kinh tế từ hoạt động sản xuất của cơ sở Các hoạt động tái chế giấy tại cơ sở sản xuất Bình Mình đã mang lại những lợi ích thiết thực sau: - Giải quyết được vấn đề việc làm cho không chỉ người trong làng mà cho cả vùng lân cận. - Tăng thêm thu nhập, nâng cao mức sống của người dân, xây dựng cơ sở hạ tầng trong xã. - Việc sản xuất với nguyên liệu là giấy thải làm giảm lượng rác cần xử lý, tiết kiệm hoá chất, năng lượng, hạn chế việc chặt phá rừng làm nguyên liệ sản xuất, hướng tới sự phát triển bền vững. Ngoài ra, khi lượng giấy nhập khẩu được thay thế bằng nguồn giấy trogn nước sẽ tiết kiệm được ngoại tệ nhập khẩu giấy. 1.2.2 Công nghệ sản xuất. Sản phẩm chính của cơ sở sản xuất giấy Bình Minh là các loại giấy không tẩy trắng như giấy carton, … đi từ nguyên liệu là các loại giấy tận dụng bìa thải. Công nghệ sử dụng để tái chế giấy tại đây là công nghệ kiềm lạnh. Đây là loại hình công nghệ đơn giản, dễ thực hiện nhưng thường áp dụng ở quy mô nhỏ và với loại sản phẩm không yêu cầu có chất lượng cao, phù hợp với trình độ kỹ thuật của người dân ở nông thôn. Bảng 1.2: Nguyên liệu để sản xuất 1 tấn giấy - công ty giấy Bình Minh Tên xút nhựa thông Phèn phẩm màu Than điện năng nước lượng 5 ÷ 6 kg 30 ÷ 40 kg 40 ÷ 50 kg 5 ÷ 7 kg 50 kg 200,3 k Wh 50 m3 5 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ Giấy loại Làm sạch sơ bộ nưnhựa n thông nước phèn phẩm màu Nghiền, rửa CTR Nước thải Bể chứa nước Pha loãng Nước Xeo Hơi nước Nước thải cuộn Bụi Giấy loại Nước Sản phẩm Hình 1.1: Quy trình công nghệ sản xuất giấy của cơ sở 6 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ Nguyên liệu giấy loại được tập hợp từ các nơi như Hà Nội, Thanh Hoá, Từ Sơn và các vùng lân cận được đưa về cơ sở tập trung thành từng bãi. Mỗi ngày nhà máy nhập từ 2-3 tấn nguyên liệu. Tại đây có khoảng 3 công nhân làm công việc phân loại, loại bỏ sơ bộ các băng dính, nilon, đinh ghim… và các nguyên liệu không thể tái chế được như giấy nến, đất, đá, sắt,… Nguyên liệu được cho vào bin nghiền và máy nghiền thủy lực để tạo thành bột giấy. Tại đây, nguyên liệu được nghiền nhỏ thành các sợi bột cung cấp vào máy nghiền bột giấy mặt trái. Tuỳ theo chất lượng sản phẩm mà trong quá trình nghiền người ta cho thêm một số hoá chất như nhựa thông, phèn, phẩm. Thời gian nghiền thường kéo dài từ 1- 2 giờ/mẻ tuỳ theo sản phẩm giấy. Sau khi nghiền xong, bột giấy được máy bơm hút vào hai máy nghiền đĩa ( máy xay) có công suất khác nhau. Sau đó được bơm vào các bể chứa có thể tích 23 m3 . Tuỳ thuộc vào chất lượng sản phẩm và giấy mặt phải hay trái mà bột giấy được nghiền qua hai máy nghiền một hay nhiều lần. Số lần nghiền của bột giấy đối với từng loại sản phẩm như sau: + Đôí với mặt phải: Vàng 1 : nghiền 5- 6 lần Vàng 2 : nghiền 3 - 4 lần Mộc : nghiền 2 – 3 lần + Đối với mặt trái : Vàng 1 : nghiền 2 lần Vàng 2 : nghiền 1 lần Mộc : nghiền 1 lần Sau khi qua máy nghiền, sản phẩm bột giấy được hút vào bể chứa có cánh khuấy để làm tơi. Lượng bột được cấp vào các bể chứa đủ để sản xuất trong một ngày. Lượng bột sau khi đã đánh tơi được cấp vào bể pha, tại đây nước được đưa cấp vào để pha loãng bột theo một tỷ lệ nhất định rổi được đưa 7 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ vào bể khuấy theo cửa tháo. Tại bể khuấy, bột và nước được tiếp tục khuấy đảo làm cho bột hào tan hoàn toàn với nước sau đó bột chảy qua máng chảy vào bể chứa bột ở khu vực xeo nhờ các cánh múc. Tiếp đó, bột được bơm qua hòm điều tiết rồi qua dàn lắng để tách các cặn bẩn còn lại trong bột và được đưa qua các lô dưới. Giấy được tạo hình và đựơc đi qua các lô ép và lô sấy tạo thành sản phẩm. Giấy sau khi ra khỏi ò làm sạch được đưa tới máy cuộn và máy cắt tạo thành sản phẩm theo yêu cầu tiêu dung. Sau cùng giấy được cân và đưa về kho thành phẩm và mang đi tiêu thụ. 1.2.2.1 Công đoạn nghiền bột giấy Các loại giấy lề, vỏ hộp carton, nề, … được đưa vào bể nghiền và máy nghiền thủy lực để tạo bột giấy bằng phương pháp nghiền cơ học. Các sợi celluluza được cắt theo yêu cầu công nghệ và các chỉ tiêu kỹ thuật do cơ sở quy định Cơ sở hiện có hai bin nghiền để tạo bột giấy mặt phải và hai máy nghiền thủy lực để tạo bột giấy mặt trái. - Tại bể nghiền Nước được cho vào khoảng 2/3 bể nghiền, sau đó cho bìa carton, giấy vụn hay tre, nứa vào bin nghiền . Trong bể nghiền bột được phân chia thành những sợi nhỏ, mịn, có độ nhuyễn nhất định, được phân tơ chổi hoá do chịu tác dụng của các lực cơ giới khi bột đi qua khe hở giữa các hai dao như cắt, mài, ép, ma sát. Giấy nguyên liệu cho vào bể nghiền từ 2 – 3 tạ/ mẻ. Một ngày cơ sở chạy được từ 9 – 10 mẻ. Trong quá trình nghiền, người ta keo nhựa thông ( chứa axit nhựa C19H29COOH ) để làm tăng độ liên kết, kết dính của các xơ sợi xelluloza với nhau. Khi pha chế keo nhựa thông, xảy ra phản ứng: C19H29COOH + NaOH → C19H29COONa + H2O 8 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ Sau đó để kết tủa keo nhựa thông lên xơ sợi celluloza người ta sử dụng phèn nhôm Al2(SO4)3 .nH2O. Khi phản ứng xảy ra thì ( C19H29COO)3Al tạo thành sẽ kết tủa và bám lên sơ sợi, dính sít nhau tạo cho giấy sau này có độ bền và có tính chất cần thiết khác như không thấm nước và không bị nhoè mực. 6C18H29COONa + Al2(SO4)3 → 2 (C19H29COO)3Al ↓ + 3 Na2SO4 Nếu bột giấy sau đó được sử dụng để sản xuất giấy vàng 1 hoặc vàng 2 thì tiếp tục cho thêm phẩm màu vào với định lượng theo yêu cầu công nghệ. Nhựa thông, Phèn, kg/tấn sàn Phẩm màu, kg/tấn kg/tấn sản phẩm phẩm sản phẩm Giấy vàng 1 40 ÷ 50 50 ÷ 60 6,5 ÷ 7 Giấy vàng 2 30 ÷ 40 40 ÷ 50 4,5 ÷ 5 Bảng 1.3: Định lượng hoá chất đối với từng loại sản phẩm - Tại máy nghiền thuỷ lực Nguyên vật liệu được cho đầy vào máy nghiền thuỷ lực, cấp nước, sau đó vận hành máy. Trong quá trình hoạt động, giấy được nghiền nhỏ nhờ cánh quạt nghiền, vật liệu được nghiền đi nghiền lại cho đến khi đạt tiêu chuẩn lọt qua lỗ đĩa sàng đi ra bể chứa nhờ bơm hút. Còn vật liệu to tiếp tục bị cánh quạt nghiền nhỏ. Trong quá trình nghiền người ta cho khoảng 10 – 15 kg phèn để tạo độ cứng cho sản phẩm. 1.2.2.2 Công đoạn nghiền xay Bột giấy sau khi đã được nghiền ở bể nghiền được bơm hút đi qua 02 máy nghiền xay, tại đó bột giấy được tiếp tục nghiền nhỏ sao cho đạt yêu cầu chất lượng của sản phẩm. 9 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ Sản phẩm sau khi đã nghiền xay đạt tiêu chuẩn được bơm lên bể chứa có các cánh khuấy để đánh tơi. 1.2.2.3 Công đoạn xeo giấy Bột giấy sau khi nghiền đạt tiêu chuẩn được bơm vào bể pha loãng bột. Tiếp đó, bột được bơm qua hòm điều tiết rồi qua dàn lắng để tách các cặn bẩn còn lại trong bột và được đưa tới lô ướt của máy xeo. Tại đây giấy được tạo hình trên lưới nhờ có sự chênh lệch áp suất bên trong và bên ngoài lô lưới. Bột giấy đi qua lô lưới mặt ( lưới 1) để tạo giấy mặt phải cho sản phẩm, sau đó bột đi qua hai lô ép lưới mặt trái để tạo giấy mặt trái để tạo giấy mặt trái cho sản phẩm nhờ băng chuyển vải ( nỉ) . Tiếp đó được chuyển qua hòm hút chân không nhờ các máy hút chân không và ép lỏng có tác dụng hút nước từ tấm giấy ướt trên băng tải và cuối cùng được đi qua ép ngược và ép trung gian để ép lên lô sấy một và hai tạo sản phẩm cuối cùng. Lô sấy một có tác dụng làm khô giấy. Ở lô sấy một lượng hơi nước cấp vào luông đạt từ 2 ÷ 2,5 kg/ cm2 và có nhiệt độ khoảng 1250C, lượng hơi nước vào lô hai từ 1 ÷ 1,5 kg/cm2 với nhiệt độ 80 ÷ 90oC. Ra khỏi lô sấy giấy đạt độ khô từ 85 ÷ 90%. Ngoài ra cấu tạo máy xeo còn có bể áp nằm hai bên hòm phun có tác dụng cân bằng lượng bột hai bên làm cho sản phẩm giấy được đồng đều không bị chỗ đầy chỗ mỏng. 1.2.2.4 Công đoạn tạo sản phẩm Giấy sau khi ra khỏi lô được đưa tới máy cắt và máy cuộn. Tuỳ theo quy cách và yêu cầu của khách hàng mà có độ rộng khác nhau. Nhưng thường độ rộng là 0,6 m – 1,3 m. Sau khi đã được cắt và cuộn thành thành phẩm giấy được đem cân và đưa vào kho thành phẩm. 10 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ 1.2.2.5 Nước thải Nước thải sản xuất của cơ sở chủ yếu là phát sinh từ các công đoạn nấu, rửa, nghiền, và xeo giấy. Ngoài ra, một lượng lớn nước chảy lãng phí từ các van vòi để chảy tự do cũng góp phần làm tăng tổng lượng nước thải tại cơ sở. Công đoạn Ra, m3/ngày Vào, m3 Tuần hoàn lại Thải bỏ Nghiền 15 - 3 Pha loãng 10 - - Máy xeo giấy 40 32 8 Hơi vào máy xeo 10 - Tổng 75 Bảng 1. 4: Cân bằng nước của các công đoạn sản xuất Các hoạt động Lượng nước, m3/ngày Máy xeo 8 Nước sinh hoạt 2 Nước thất thoát do không đóng van 2 hoặc các van bị rò rỉ. Tổng 12 Bảng 1. 5: Tổng lượng nước thải của cơ sở 11 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ Sau khi khảo sát hiện trạng nhà máy có thể rút ra một số nhận xét về thực trạng sử dụng nước tại cơ sở như sau: - Lượng nước tính trên 1 tấn sản phẩm khoảng 50m3. - Cơ sở chủ yếu sản xuất giấy tái sinh. Trung bình một tháng cơ sở chỉ sản xuất 30 - 50 tấn sản phẩm, hơn nữa cơ sở hiện cũng đã có ý thức tuần hoàn được khoảng 85 % nước thải, nên nước thải ra môi trường là trung bình từ 10 - 20 m3/ ngày đêm. - Máy nghiền bột là máy nghiền Hà Lan kiểu đã cũ, cho giấy thải trực tiếp vào nghiền, không qua giai đoạn ngâm, tạo thành một lượng lớn bột mịn dễ thất thoát theo nước thải. - Hiện tại cơ sở đã tuần hoàn được khoảng 80% nước trắng dưới lưới cho công đoạn pha loãng. - Kết quả đo đạc chất lượng nước thải sau máy xeo của cơ sở cho thấy hàm lượng SS dao động trong khoảng 400 ÷ 600 mg/l . Mỗi ngày lượng nước thải sau máy xeo ước tính khoảng 32 m3. Như vậy tính bình quân một ngày lượng bột mịn bị thất thoát ra ngoài môi trường khoảng 16 kg. 1.3. ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA SẢN XUẤT TỚI MÔI TRƯỜNG 1.3.1 Tác động tới môi trường đất Hoạt động của cơ sở giấy Bình Minh đã thải vào môi trường một lượng chất thải rắn. Các chất thải rắn tạo ra trong quá trình phân loại giấy nguyên liệu cũng là vấn đề đáng quan tâm. Chỉ tính riêng tại cơ sở Bình Minh, trung bình một ngày khoảng 20 ÷ 30 kg nilon, đinh nghim, băng dính, giấy nến các loại được loại bỏ ra. Trong đó chủ yếu là nilon và băng dính. Nói chung đây là loại được loại chất thải không phân huỷ sinh học được. Các chất thải này được đổ đống ra một khu đất phía sau xưởng sản xuất, trên bờ sông Ngũ Huyện Khuê. Hiện nay, chất thải rắn cũng đang là một trong những vấn đề 12 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ nan giải của không riêng cơ sở Bình Mình mà của cả 13 cơ sở khác trong vùng. Lý do là hiện nay toàn xã không có một quy hoạch bãi rác nào để các cơ sở sản xuất có thể thu gom rác lại và đổ hợp vệ sinh. Giải pháp duy nhất hiện nay của các cơ sở đối với loại chất thải rắn này là đổ đống để đốt, tạo nên mùi rất khó chịu, ảnh hưởng đến môi trường không khí, tác động xấu tới sức khoẻ con người. 1.3.2 Tác động môi trường nước Cho tới nay toàn bộ lượng nước thải sản xuất tại cơ sở được thu gom bơm lên bể lắng cát và khoảng 85% quay tuần hoàn trở lại sản xuất và phần còn lại thải ra sông Ngũ Huyện Khuê. Nước thải của cơ sở sản xuất giấy Bình Minh chủ yếu là nước thải bộ phận xeo giấy và một phần tại công đoạn nghiền. Kết quả phân tích nước thải tại cơ sở Binh Minh cho thấy, hàm lượng COD, BOD, SS, PH, trong nước thải ở các bộ phận sản xuất đểu vượt TCCP. Bảng 1. 6: Chất lượng môi trường nước tại cơ sở sản xuất giấy Bình Minh TT COD BOD §é ®ôc ∑N ∑ P §é mÇu mg/l mg/l NTU mg/l mg/l (Co - Pt) 7 2.085 1.420 750 67 7 794 6,8 2.160 1.440 725 79,8 8,9 860 5,5 -9 80 50 - 30 6 50 Ký hiÖu pH 1. N1 2. N2 TCVN 5945-2005 (kÕt qu¶ ph©n tÝch ®­îc thùc hiÖn t¹i ViÖn Hãa häc c«ng nghiÖp, thêi gian lÊy mÉu 18/2/2009 vµ 25/08/2009) 13 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ 1.4 CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC Mỗi quốc gia đều đưa ra những tiêu chuẩn chất lượng môi trường thông qua giới hạn và nồng độ cho phép của các chỉ tiêu về chất lượng nước để có thể kiểm soát và đánh giá chất lượng nguồn nước và nước thải. Tiêu chuẩn chất lượng mặt nước để xây dựng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước mặt(ao, hồ, sông, biển). Đối với tiêu chuẩn này, một số các tiêu chí được quan tâm như: • Các chỉ tiêu vật lý: Nhiệt độ, độ đục, độ màu, độ phóng xạ, hàm lượng chất rắn, độ dẫn điện ,mùi vị. • Các chỉ tiêu hoá học: DO, BOD, COD, độ cứng của nước, độ pH, các kim loại nặng trong nước. • Các chỉ tiêu vi sinh 1.4.1 CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ 1.4.1.1 Nhiệt độ Nhiệt độ là đại lượng phụ thuộc vào môi trường và khí hậu. Nhiệt độ có ảnh hưởng không nhỏ đến quá trinh xử lý nhu cầu tiêu thụ nước. Nước mặn thường có nhiệt độ thay đổi theo môi trường và giao động rất lờn từ 40C – 400C, nước ngầm có nhiệt độ tương đối ổn định từ 170C-270 C còn nước thải chỉ phụ thuộc vào nguồn phát sinh ra nó 1.4.1.2 Độ đục Độ đục của nước gây ra bởi sự có mặt của các chất không tan. Các chất không tan có nguồn gốc hữu cơ, vô cơ và thực vật, vi sinh, có kích thước thông thường từ 0.1-10 µ . Có thể đo độ đục bằng nhiều phương pháp khác nhau. Phương pháp quan sát là bằng dụng cụ thích hợp xác định độ sâu của lớp nước, tại đó có thể quan sát được. Độ đục càng thấp chiều sâu của lớp nước nhìn thấy được càng lớn. Nó chỉ có tính chất định tính. 14 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ Phương pháp đo quang dựa trên hiện tượng ánh sáng tán xạ khi gặp các hạt huyền phù trên đường đi,độ đục càng lớn thì ánh sáng tán xạ càng cao. Trên cơ sở so sánh với nồng độ chất chuẩn là polime fomazin có thể xác định được độ đục, đơn vị đo là NTU hay FTU [5]. Nước được gọi là trong khi mức độ nhìn sâu tới lớp nước lớn hơn 1m hay độ đục lớn hơn 1m, hay đục nhỏ hơn 10NTU, nước đục không nhìn sâu hơn được 10cm, hay độ đục lớn hơn 10NTU. Đơn vị đo độ hiển thị qua thang Silic: một đơn vị độ đục bằng 1mg SiO2 /1lít nước[13]. Đơn vị đo độ đục là mg SiO2 /1lit, NTU (nephelometric turbidity units) Chiều sâu lớp nước Độ đục theo thang Ghi chú (cm) Silic(mg/l) 2 1000 Nhanh tắc bể lọc 4 360 Nhanh tắc bể lọc 6 190 Nhanh tắc bể lọc 8 130 Nhanh tắc bể lọc 10 100 Nhanh tắc bể lọc 15 65 Vận hành để lọc khó khăn 30 30 Vận hành để lọc có điều kiện 45 18 Vận hành riêng 80 10 Giowis hạn trên của nước đi vào Bảng 1.7: Độ đục theo thang Silic và theo chiều cao lớp nước nhìn thấy được [13] 15 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ 1.4.1.3 Độ màu của nước Nước nguyên chất không màu. Màu sắc của nước là do chất bẩn trong nước gây nên. Màu sắc của nước có ảnh hưởng nhiều tới thẩm mỹ khi sử dụng Làm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm khi sử dụng nước có màu trong sản xuất. Ví dụ: các hơp chất nước không hoà tan làm cho nước có màu lâu đỏ; các chất humic làm cho nước có màu vàng; các loại thuỷ sinh tạo cho nước có màu xanh lá cây; nước thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt lại có màu đen hoặc xám do các chất hữu cơ bị phân huỷ,thối rữa… Dựa vào tính chất màu này người ta đưa ra thang màu chuẩn Co và nước đạt chỉ tiêu là nước sạch khi có độ màu <5 độ Co. Đơn vị đomàu thường dùng là độ theo thang màu Platin-Coban.Nước tự nhiên thường có độ màu thấp hơn Nước tự nhiên thường có độ màu thấp hơn 200 độ (Pt-Co) 1.4.1.4 Độ phóng xạ của nước Là do sự phóng xạ phân huỷ trong nước,thường có nguồn gốc từ các nguồn nước thải phóng xạ gây ra. Chất phóng xạ huỷ hoại cơ thể sống bởi nó khơi mào các phản ứng hoá học độc hại với các mô tế bào.Ví dụ: các liên kết trong các cấu trúc cao phân tử sẽ bị bẻ gẫy; trong các trường hợp ngộ độc phóng xạ cấp tính thì tuỷ sống, nơi tạo ra các hồng cầu máu bị huỷ hoại và dẫn đến số lượng hồng cầu trong máu bị giảm sút…Như vậy chất phóng xạ có nhiều ảnh hưởng nguy hại cho cuộc sống nên độ phóng xạ trong nước là một trong những chỉ tiêu quan trọng đánh giá chất lượng nước. 1.4.1.5 Hàm lượng chất rắn trong nước Hàm nước chất rắn trong nước gồm có chất rắn vô cơ(các muối hoà tan,chất rắn không tan như huyền phù, đất cát…), các chất rắn hữu cơ gồm các vi sinh vật, vi khuẩn động vật nguyên sinh, các chất hữu cơ vô sinh như 16 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ phân , rác, chất thải công nghiệp…), trong xử lí nước khi nói đến hàm lượng chất rắn người ta thường đưa ra các khái niệm sau: Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng TSS (total suspended solid):là trọng lượng khô tính bằng mg của phần còn lại khi làm bay hơi 1lit mẫu nước trên nồi cách thuỷ rồi sấy khô ở 103 độ C cho tới khi trọng lượng không đổi (mg/l).Hàm lượng các chất rắn lắng được là những hạt rắn sẽ lắng xuống đáy bình hình côn(gọi là phễu Imhop) trong 60 phút (ml/g) • Lượng chất rắn lơ lửng SS(suspended solid):là trọng lượng khô của phần chât rắn còn lại trên giấy lọc sợi thuỷ tinh khi lọc 1 lít mẫu nước qua phễu lọc rồi sấy khô ở 103-1050C cho tới khi trọng lượng không đổi (mg/l). Để xác định hàm lượng chất rắn lơ lửng thường dùng giấy lọc Whatman GF/C, có kích thước lỗ khoảng 1,2µm. • Lượng chất hoà tan DS (Disolved Solid): là hiệu giữa tổng hàm lượng chất rắn và hàm lượng chất rắn lơ lửng DS =TSS – SS • Lượng chất rắn bay hơi VS (Volatile Solid): là trọng lượng mất đi khi nung lượng chất rắn lơ lửng ở 5500 C đến trọng lượng không đổi (mg/l) 1.4.1.6 Độ dẫn điện Nước có tính chất dẫn điện kém. Nước ở 20oC có độ dẫn điện là 4,2µS/cm (tương ứng với điện trở 23.8Ω/cm). Độ dẫn điện của nước tăng theo hàm lượng các chất khoáng, các chất điện li hòa tan trong nước, thường dùng đánh giá tổng hàm lượng các chất khoáng hòa tan trong nước. 1.4.1.7 Mùi vị của nước • Các chất khí và chất hòa tan trong nước làm cho nước có mùi và vị. Nước thiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối hoặc mùi đặc trưng của các hóa chất hòa tan trong nó như mùi Amoniac, H2S..., nước có thể có vị mặn, chát, ngọt…tùy theo thành phần và hàm lượng muối hòa tan trọng nước. Các chất gây mùi, vị trong nước có thể chia làm ba nhóm: 17 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ Các chất gây mùi có nguồn gốc vô vơ như NaCl, MgSO4 gây vị mặn; muối đồng gây vị tanh, mùi trứng thối của H2S … • Các chất gây mùi vị có nguồn gốc hữu cơ trong chất thải công nghiệp, chất thải dầu mạ, phenol, dầu mỡ… • Các chất gây mùi từ quá trình sinh hóa, các hoạt động của vi khuẩn, rong tảo…[3] 1.4.2 Các chỉ tiêu hóa học 1.4.2.1 Độ pH Độ pH dùng để đánh giá tính kiềm hay axit của một mẫu nước. Đại lượng có giá trị định nghĩa như sau: pH = -lg[H+] Tính chất của nước được xác định theo các giá trị khác nhau của pH. Khi pH =7 ta có nước trung tính, khi pH >7 nước có tính kiềm còn pH < 7 nước cóa tính axit. Độ pH có thể được xác định bằng giấy chỉ thị mầu hoặc bằng dụng cụ đo pH điện cực thủy tinh (dùng khi khong cần xác định chính xác độ pH). Việc xác định các mẫu nước được tiến hành thuận tiện với dụng cụ đo độ pH điện tử hiện số: pH-metre HANNA và pH-metre Mettler Delta-320 1.4.2.2 Hàm lượng oxy hòa tan DO (Disolve Oxygen) DO là lượng oxy (mg) có trong 1ml nước tại điều kiệ nhất định về nhiệt độ, áp suất… Đây là một trong các chỉ tiêu quan trọng nhất của nước vì oxy không thể thiếu được đối với tất cả sinh vật sống dưới nước. Để xác định nồng độ oxy hòa tan trong nước, người ta thường dùng phương pháp Iôt (hay còn gọi là phương pháp Winkler). Phương pháp phân tich này dựa vào quá trình oxy hóa Mn2+ thành Mn4+ trong môi trường kiềm và Mn4+ lại có khả năng oxy hóa I- thành I2 tự do trong môi trường axit, vậy lượng I2 giải phóng tương đương với lượng oxy hòa tan có trong nước. Lượng 18 LuËn v¨n tèt nghiÖp Th¹c sü - chuyªn ngµnh Qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ Iốt này được xác định bằng phương pháp chuẩn độ với dung dịch Natrithiosunfat Na2S2O3. 1.4.2.3 Nhu cầu oxy hóa sinh học BOD (biochemical Oxygen Demand). Nhu cầu oxy hóa là chỉ tiêu thông dụng nhất để xác định mức độ ô nhiễm của nước thải đô thị và chất thải trong nước thải công nghiệp. BOD là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn phân hủy các hợp chất hữu cơ ở điều kiện hiếu khí. Điều kiện hiếu khí là quá trình cung cấp đầy đủ các khí cần thiết cho vi khuẩn. Vi khuẩn Hợp chất hữu cơ + O2 → CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm BOD biểu thị các chất hữu cơ trong nước có thể bị phân hủy bằng các vi sinh vật. Trong kỹ thuật môi trường, chỉ tiêu BOD được sử dụng rộng rãi. 1.4.2.4 Nhu cầu oxy hóa hóa học COD (chemical Oxygen Demand) COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hóa học tất cả các hợp chất hữu cơ trong nước tạo thành CO2 và H2O. Lượng oxy này tương đương với hàm lượng chất hữu cơ có thể bị oxy hóa, được xác định khi sử dụng một tác nhân oxy hóa hóa học mạnh trong môi trường axit. Chỉ số COD biểu thị cả lượng chất hữu cơ không thể bị oxy hóa bằng vi sinh vật, do đó nó có giá trị cao hơn BOD. Phép phân tích COD có ưu điểm là cho kết quả nhanh (hết khoảng 3h) nên đã khắc phục được nhược điểm của phép đo BOD. Đối với nhiệu loại chất thải, giữa chỉ số COD và BOD có mối tương quan nhất định với nhau. COD vận hành kiểm soát hoạt động của các nhà máy xử lý nước thải. 1.4.2.5 Độ cứng của nước Nước cứng là do trong nước có chứa các cation Mg2+ hoặc Ca2+. Khi phân loại nước cứng theo các anion kết hợp ta có: 19