Giấy – sản xuất bột giấy là một ngành công nghiệp đã có từ lâu, với sự phát triển vượt bậc của nhân loại thì ngành này cũng ngày càng phát triển, nhu cầu sử dụng giấy của con người cũng theo đó mà đa dạng, phong phú hơn. Tuy nhiên việc xử lý được nước thải trong quá trình sản xuất bột giấy như thế nào cho hiệu quả thì không phải là một vấn đề đơn giản!
Tổng quan
Sản xuất bột giấy từ nguyên liệu thô có nguồn gốc thực vật như gỗ, rơm, bã mía,… là quá trình làm ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và đáng quan tâm trong việc thực hiện quan trắc nước thải giấy.
+ Dòng thải từ công đoạn tẩy của nhà máy sản xuất bột giấy bằng phương pháp hóa học và bán hóa chứa các chất hữu cơ, lignin hòa tan và hợp chất tạo thành của những chất đó với chất tẩy ở dạng độc hại. Dòng này có độ màu, giá trị BOD5, COD cao.
+ Dòng thải từ các khâu rửa thiết bị, rửa sàn, dòng chảy tràn có hàm lượng các chất lơ lửng và các chất rơi vãi.
+ Dòng thải từ quá trình nghiền bột và xeo 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.
Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất bột giấy và giấy là xơ sợi thực vật, chủ yếu là:
– Gỗ;
– Các cây ngoài gỗ như gai, tre, nứa…;
– Phụ phẩm nông nghiệp như rơm, bã mía…;
– Các vật liệu tái sinh gồm giấy vụn, giấy đã qua sử dụng…
Chung quy lại, để sản xuất 1 tấn bột giấy cần phải thải ra môi trường từ 2 đến 3 tấn chất thải (chất thải loại từ gỗ và hóa chất trong quá trình xử lý). Trong sản xuất giấy – bột giấy thì nước ít được đưa vào sản xuất sản phẩm, tuy nhiên vẫn cần từ 200 – 500 m3 để sản xuất lượng 1 tấn bột giấy thì cũng thải ra từng ấy nước thải ra ngoài môi trường.
Công nghệ sản xuất giấy và nguồn phát sinh của nước thải
Công nghệ sản xuất giấy bao gồm hai quá trình cơ bản: sản xuất bột giất từ nguyên liệu thô và sản xuất giấy từ bột giấy (xeo giấy).
Có hai nguồn sản sinh ra nước thải đó là: từ quá trình xeo giấy và quá trình làm việc. Trong quá trình tạo bột của công nghiệp xeo giấy sẽ xuất hiện trong dịch thải và sẽ gây ô nhiễm nặng đối với môi trường nếu không kịp thời thu hồi được dịch đen.
Dịch đen, theo thuật ngữ của ngành giấy, bao gồm 70% chất rắn hữu cơ (có thể thu hồi để tái tạo) và sử dụng và 30% chất rắn vô cơ. Cũng vì thế, mức độ ô nhiễm từ nước thải công nghiệp xeo giấy tỷ lệ nghịch với khả năng thu hồi dịch đen.
Ngoài ra, trong quá trình tạo bột xeo giấy, để tạo nên một sản phẩm đặc thù hoặc những tính năng đặc thù cho sản phẩm, người ta còn sử dụng nhiều hóa chất và chất xúc tác. Những chất này nếu không được thu hồi hoặc xử lý mà xả thẳng ra sông ngòi sẽ làm ô nhiễm nặng nguồn nước.
Tính chất nước thải sản xuất giấy
Nước thải ngành giấy chứa một lượng lớn các chất rắn lơ lửng và xơ sợi, các hợp chất hữu cơ hòa tan ở dạng khó và dễ phân hủy sinh học, các chất tẩy rửa và hợp chất hữu cơ của chúng.
Trong nước thải của sản xuất giấy và bột giấy có hàm lượng các hợp chất cacbonhydrat cao, là những chất dễ phân hủy sinh học nhưng lại thiếu nitơ và phospho là những 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 tỉ lệ cho quá trình hiếu khí BOD5 : N : P = 100:5:1 và quá trình yếm khí BOD5 : N : P = 100:3:0,5.
Đặc tính nước thải nghành giấy thường có tỉ lệ BOD5:COD ≤ 0,55 và hàm lượng COD cao (COD > 1000 mg/l) nên trong xử lý thường kết hợp giữa phương pháp yếm khí và hiếu khí.
Thành phần nước thải của một số nhà máy sản xuất giấy và bột giấy với nguyên liệu là gỗ mềm và giấy thải
Các thiết bị của trạm quan trắc nước thải sản xuất giấy
Đầu đo COD chuyên dùng cho nước thải
-Đầu dò loại kỹ thuật số, sử dụng công nghệ Memosens, tự động kết nối với thiết bị hiển thị, ghi nhận dữ liệu CM44x (Mục 1)
-Phương pháp đo: hấp thụ quang học UV, loại gắn trực tiếp xuống nước thải
-Dãy đo: 0-1,000 mg/l
-Sai số: ±5% của dãy đo
-Giới hạn phát hiện: 0.3 mg/l COD
-Cân chỉnh tinh theo 5 cặp điểm theo phòng thí nghiệm, tăng độ chính xác cao
-Chiều dài cáp: 3 mét
-Vật liệu sensor: thép không gỉ 1.4404, cửa sổ quang học: thủy tinh Quartz
-Cấp bảo vệ: IP68, ngâm trực tiếp trong nước
-Model: Viomax CAS51D
-Nhà sản xuất: Endress+Hauser-Đức
Đầu đo TSS chuyên dùng cho nước thải
-Đầu dò loại kỹ thuật số, sử dụng công nghệ Memosens tự động kết nối với thiết bị hiển thị, ghi nhận dữ liệu CM44x (Mục 1)
-Phương pháp đo: loại quang học với 2 nguồn phát LED và 4 nguồn thu tín hiệu giúp gia tăng độ chính xác của giá trị đo
-Sensor loại digital theo công nghệ Memosens, chức năng kiểm tra sensor tự động (automatic sensorcheck)
-Dãy đo: 0 ~ 4000 mg/l
-Cáp loại cố định, chiều dài kết nối từ đầu đo đến bộ hiển thị: 3 mét
-Tích hợp đầu thổi khí nén làm sạch, 6 hoặc 8mm
-Vật liệu sensor: thép không gỉ
-Cấp bảo vệ: IP68, có thể ngâm trực tiếp trong nước
-Model: Turbimax CUS51D
-Nhà sản xuất: Endress+Hauser-Đức
Đầu đo pH tích hợp nhiệt độ chuyên dùng cho nước thải
-Đầu dò loại kỹ thuật số, sử dụng công nghệ Memosens tự động kết nối với thiết bị hiển thị, ghi nhận dữ liệu CM44x (Mục 1). Đầu dò có khả năng tháo rời khỏi dây cáp để cân chỉnh trong phòng thí nghiệm, lưu trữ dữ liệu hiệu chỉnh tại đầu đo.
-Phương pháp đo: điện cực thủy tinh, tích hợp đầu dò nhiệt độ
-Dãy đo pH, nhiệt độ: 0~14 pH, 0-110ºC
-Điện cực thủy tinh loại 23mm, điện cực guard
-Chất liệu vỏ bảo vệ: PPS, phần điện cực tiếp xúc với nước thải: thủy tinh với lớp màng không chất chì
-Cấp bảo vệ: IP68, ngâm trực tiếp trong nước
-Tích hợp đầu thổi khí nén làm sạch
-Chiều dài cáp: 3 mét
-Model: Orbipac CPF81D
-Nhà sản xuất/Xuất xứ: Endress+Hauser-Mỹ
Thiết bị hiển thị, ghi nhận dữ liệu và kết nối với các đầu đo kỹ thuật số
-Thiết bị thu nhận tín hiệu đa chức năng thiết kế module hóa theo dạng transmitter CM44x, kết nối với các đầu dò kỹ thuật số đo COD, TSS, pH, nhiệt độ
-Tự động nhận các sensor theo công nghệ Memosens, kết nối giữa dây dẫn và đầu dò bằng cuộn cảm ứng điện từ, có khả năng chống ẩm, giúp đầu dò ngâm được trong nước, thuận lợi cho việc vận hành và bảo trì
-Kết nối với 8 sensor khác nhau và có các ngõ ra analog 4-20 mA tương ứng với từng chỉ tiêu đo, giao tiếp chuẩn HART
-Kết nối với máy tính tại chỗ để giám sát vận hành trực tiếp.
-Cấp bảo vệ: IP66
-Có thẻ nhớ 1GB với dung lượng chứa dữ liệu: 150.000 giá trị mỗi kênh
-Nguồn cung cấp: 100-230 VAC (50/60Hz)
-Model: Liquiline CM44x
-Nhà sản xuất: Endress+Hauser-Đức
Thiết bị quan trắc lưu lượng nước thải
-Áp dụng cho các loại máng đo thủy lực: loại đập chắn có khe hình chữ V hoặc đập chắn cửa chữ nhật có thu dòng tự tạo hoặc máng đo Parshall hoặc xây máng bằng gạch thẻ, lót gạch men.
-Thiết bị đo lưu lượng tự động cho mương hở, đo được cho các mương hở có lưu lượng: 0~5,000 m3/ngày đêm
-Phương pháp đo: sử dụng sóng siêu âm, không tiếp xúc trực tiếp với nước
-Chiều dài cáp từ sensor đến transmitter: 10m
-Tín hiệu đầu ra là dòng điện ra analog (0/4~20mA),
-Màn hình LCD, hiển thị lưu lượng tức thời và lưu lượng tổng
-Nguồn cấp: 90-253VAC
-Có ngõ ra relay để điều khiển
-Model: Prosonic S FMU90+Prosonic S FDU90
-Nhà sản xuất: Endress+Hauser-Đức
Máy lấy mẫu tự động nước thải
-Dạng lắp đặt cố định.
-Thu thập mẫu : dạng bơm nhu động.
-Chiều cao hút mẫu : tối thiểu 8 mét, chiều dài tối đa 30 mét.
-Vật liệu: Plastic hoặc thép không gỉ 1.4301 (tùy chọn)
-Có tích hợp sensor nhiệt độ trong buồng giữ mẫu.
-Số lượng chai lấy mẫu : 12 chai x 3 lít hoặc 24 chai x 1 lít (tùy chọn)
-Có thể lập trình theo 5 cách lấy mẫu khác nhau : theo biểu đồ, theo thời gian, lấy mẫu theo lưu lượng tức thời, lấy mẫu theo lưu lượng tổng và lấy mẫu theo sự kiện.
-Có thể tuỳ chọn cấu hình, điều khiển, lấy dữ liệu, chuẩn đoán tình trạng máy lấy mẫu qua internet, Web.
-Nguồn cung cấp cho máy lấy mẫu 100-230VAC, 50/60 Hz.
-Máy nén lạnh sử dụng nguồn 24VDC, tránh bị dao động điện nguồn làm hỏng máy nén.
-Có tích hợp ít nhất 2 ngõ vào số để điều khiển lấy mẫu.
-Có thẻ nhớ SD card 1GB đi kèm.
-Dung tích bơm nhu động: 10-10000 ml;
-Độ chính xác về thể tích của bơm: ±5ml hoặc 5% giá trị cài đặt.
-Nhiệt độ buồng lưu mẫu: 4 độ C, có hệ thống tự động xả tuyết.
-Tuân thủ theo tiêu chuẩn điện từ EMC EN61326-1:2006
-Model: CSF48
-Nhà sản xuất: Endress+Hauser-Đức
Bộ thiết bị xử lý và truyền tín hiệu cáp quang
-Bộ vi xử lý (CPU): Versamax Micro 20 point PLC
-Module đầu vào analog: 4 Analog inputs, 2 Analog outputs, tương ứng với các chỉ tiêu quan trắc
-Module Ethernet: Micro Plus 20/40/64 Ethernet module.
-Nhà sản xuất: GE-Nhật/China (CO/CQ: Singapore)
Tủ điện và các phụ kiện lắp đặt trạm quan trắc đầu ra
-Tủ điện lắp đặt ngoài trời là loại tủ 2 lớp, sơn tĩnh điện, có mái che, thông gió bằng quạt và cách điện tốt. Kích thước tủ: 2000x900x600 mm hoặc tương đương
-Kết nối máy tính của Qúy Khách hàng thông qua cổng Ethernet Modbus TCP/IP hoặc Modbus RJ45 để hiển thị tất cả thông số: COD, TSS, pH và lưu lượng kênh hở
-Có chống sét lan truyền nguồn bằng biến áp cách ly
-Bơm chìm hút mẫu
-Bồn inox chứa mẫu
-Tích hợp máy thổi khí làm sạch cho các đầu đo
-Các phụ kiện khác như: CB, domino, đầu cos, nguồn DC, ống nhựa, đầu nối…