BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY GIẤY VIỆT NAM CÔNG TY TNHH VIỆN CÔNG NGHIỆP GIẤY VÀ XENLUYLÔ ************************ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP BỘ NĂM 2012 NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT HĨA NHIỆT CƠ TẨY TRẮNG TỪ NGUYÊN LIỆU GỖ TRÀM NAM BỘ VÀ HỖN HỢP GỖ TRÀM VỚI GỖ KEO LAI KHU VỰC MIỀN NAM – VIỆT NAM Cơ quan chủ quản: Bộ Cơng Thương Cơ quan chủ trì: Cơng ty TNHH Viện Công nghiệp Giấy Xenluylô TS Cao Văn Sơn Chủ nhiệm đề tài : 9587 Hà nội 12/2012 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT GIẤY CƠ HỌC TẨY TRẮNG Trang 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ P-RC-APMP 1.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI CHẤT LƯỢNG BỘT PEROXYT –KIỀM 13 1.2.1 Ảnh hưởng chất lượng nguyên liệu tới chất lượng bột peroxyt- kiềm 13 1.2.2 Ảnh hưởng giai đoạn xông tới chất lượng bột peroxyt- kiềm 15 1.2.3 Ảnh hưởng giai đoạn thẩm thấu hóa chất tới chất lượng bột peroxyt- 15 kiềm 1.2.4 Ảnh hưởng trình nghiền tới chất lượng bột giấy học 22 1.2.5 Tẩy trắng bột giấy học 25 1.2.5.1 Tẩy trắng bột giấy học đithionit (Na2S2O4) 26 1.2.5.2 Tẩy trắng bột giấy học peroxyt 29 1.3 NGUYÊN LIỆU TRÀM CỪ VÀ KEO LAI KHU VỰC MIỀN NAM 36 1.3.1 Nguyên liệu gỗ Tràm khu vực Nam Bộ 35 1.3.2 Nguyên liệu gỗ Keo lai khu vực Nam 39 CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 42 2.2 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 42 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 3.1.1 3.1.2 THÀNH PHẦN HÓA LÝ CỦA NGUYÊN LIỆU TRÀM VÀ KEO LAI Tính chất vật lý gỗ Tràm Keo lai Thành phần hóa học gỗ Tràm Keo lai 50 50 50 52 3.2 NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT P-RC-APMP 55 TỪ NGUYÊN LIỆU GỖ TRÀM VÀ KEO LAI 3.2.1 Xác lập quy trình sản xuất bột P-RC-APMP từ gỗ Tràm Nam 55 3.2.2 Xác lập quy trình sản xuất bột P-RC-APMP từ gỗ Keo lai Nam 63 3.3 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT P-RC-APMP TỪ HỖN HỢP 70 NGUYÊN LIỆU GỖ TRÀM VÀ KEO LAI 3.3.1 Ảnh hưởng tỷ lệ gỗ tràm cừ keo lai 70 3.3.2 Ảnh hưởng mức dùng NaOH tới chất lượng bột từ hỗn hợp nguyên 72 liệu tràm cừ keo lai 3.3.3 Ảnh hưởng thời gian thẩm thấu tới chất lượng bột từ hỗn hợp 72 nguyên liệu Tràm cừ Keo lai 3.3.4 Chi phí sơ ngun liệu hóa chất sản xuất bột P-RC-APMP từ hỗn 73 hợp gỗ Tràm cừ - Keo lai Nam 3.4 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỘT P-RC-APMP TỪ HỖN HỢP NGUYÊN LIỆU TRÀM CỪ VÀ KEO LAI CHO SẢN XUẤT GIẤY IN 3.5 NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BỘT GIẤY P-RC-APMP TỪ HỖN HỢP GỖ TRÀM VÀ GỖ KEO LAI 3.5.1 Đặc tính nước thải 3.5.2 Xử lý nước thải theo phương pháp hóa lý 3.5.3 Xử lý nước thải theo phương pháp sinh học kỵ khí 3.5.4 Xử lý sinh học hiếu khí 3.5.5 Xử lý cấp 3.5.6 Đề xuất sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy sản xuất bột P-RCAPMP từ nguyên liệu gỗ Tràm gỗ Keo lai KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 79 79 81 83 85 87 89 93 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT APMP Alkaline Peroxide Mechanical Pulping Công nghệ bột học peroxyt – kiềm P-RC-APMP Pre-conditioning Refiner Chemical Alkaline Peroxide Mechanical Pulping : Cơng nghệ bột học peroxyt – kiềm có sử dụng hóa chất q trình nghiền UHKP Unbleached hardwood kraft pulp, Bột kraft gỗ cứng chưa tẩy trắng USKP Unbleached softwood kraft pulp Bột kraft gỗ mềm chưa tẩy trắng BHKP Bleached hardwood kraft pulp Bột kraft gỗ cứng tẩy trắng BSKP Unbleached softwood kraft pulp Bột kraft gỗ mềm tẩy trắng CTMP Chemical Thermo- Mechenical Pulp Bột hóa nhiệt BCTMP Bleaching Chemical Thermo- Mechenical Pulp Bột hóa nhiệt tẩy trắng ĐBSCL Đồng sơng Cửu Long DTPA Diethylene triamine pentaacetic acid COD Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học BOD Biochemical oxygen Demand- nhu cầu oxy sinh hoá TSS Total Suspended Solids - Tổng chất rắn lơ lửng DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ thiết bị dây chuyền sản xuất bột P-RC-APMP Andritz Hinh 1.2 Ảnh hưởng mức dùng kiềm (TA) tới tỷ trọng bột giấy học Hình 1.3 Ảnh hưởng mức dùng kiềm (TA) tới độ tán xạ ánh sáng Hình 1.4 Ảnh hưởng mức dùng kiềm (TA) tới độ nghiền, điện tiêu thụ Hình 1.5 Ảnh hưởng mức dùng kiềm (TA) tới độ bền kéo bột P-RC-APMP Hình 1.6 Ảnh hưởng mức dùng kiềm (TA) tới số xé bột P-RC-APMP Hình 1.7 Mối tương quan số độ bền kéo số xécủa bột P-RC-APMP Hình 1.8 Ảnh hưởng pH đến phân ly H2O2 Hình 1.9 Ảnh hưởng mức dùng Na2SiO3 tới độ trắng, lượng cặn dư H2O2 bột học từ gỗ thông Hình 1.10 Ảnh hưởng mức dùng tác nhân chelat hố khả loại Mn Hình 1.11 Ảnh hưởng nhiệt độ chelat hoá tới khả loại Mn Hình 1.12 Ảnh hưởng thời gian chelat hố tới khả loại Mn Hình 1.13 Ảnh hưởng nồng độ bột tới độ trắng bột SGW sau tẩy từ nguyên liệu gỗ vân sam Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy P-RC-APMP DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh số thông số kỹ thuật công nghệ APMP BCTMP từ gỗ Dương Bảng 1.2 So sánh chất lượng bột hóa nhiệt tẩy trắng từ gỗ Dương Bảng 1.3 Tính chất lý bột P-RC-APMP từ số loại bạch đàn Nam Mỹ Bảng 1.4 Tính chất lý bột giấy từ nguyên liệu gỗ Dương (Aspen) sản xuất theo công nghệ BCTMP APMP Bảng 1.5 Ảnh hưởng tốc độ nghiền tới chất lượng bột học Bảng 1.6 Ảnh hưởng nồng độ nghiền, tốc độ nghiền tới thời gian lưu nguyên liệu Bảng 1.7 Độ bền học bột giấy từ số loại Keo Bảng 3.1 Kích thước trọng lượng Tràm cừ, Tràm Úc Keo lai độ tuổi Bảng 3.2 Tỷ trọng Tràm cừ, Tràm Úc Keo lai độ tuổi khác Bảng 3.3 Thành phần hóa học Tràm cừ, Tràm Úc độ tuổi khác gỗ Keo lai Bảng 3.4 Thành phần chất tan dung môi Tràm cừ, Tràm Úc độ tuổi khác gỗ Keo lai Bảng 3.5 Ảnh hưởng độ tuổi khai thác Tràm tới tính chất bột P-RC-APMP Bảng 3.6 Ảnh hưởng thời gian mức dùng NaOH giai đoạn thẩm thấu tới tính chất lý bột Bảng 3.7 Ảnh hưởng mức dùng H2O2 giai đoạn thẩm thấu tới tính chất lý bột Bảng 3.8 Mã hóa biến thí nghiệm thực nghiệm Bảng 3.9 Kết mẫu thực nghiệm Bảng 3.10 Các số liệu thực nghiệm mơ hình Bảng 3.11 Các số liệu tính tốn mơ hình Bảng 3.12 Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên Bảng 3.13 Ảnh hưởng tỷ lệ dăm mảnh Keo lai, Tràm cừ tới chất lượng bột P-RC-APMP Bảng 3.14 Ảnh hưởng mức dùng NaOH tới chất lượng bột P-RC-APMP từ hỗn hợp Tràm cừ Keo lai Bảng 3.15 Ảnh hưởng thời gian thẩm thấu tới chất lượng bột P-RC-APMP Bảng 3.16 từ hỗn hợp Tràm cừ Keo lai Ảnh hưởng tỷ lệ bột giấy P-RC-APMP tới tính chất mẫu giấy Bảng 3.17 Các số nước thải bột giấy sản xuất từ gỗ tràm, keo lai hỗn hợp hai loại nguyên liệu Bảng 3.18 Ảnh hưởng mức dùng PAC đến hiệu trình keo tụ Bảng 3.19 Ảnh hưởng thời gian lưu tới hiệu khử COD giai đoạn xử lý kỵ khí Bảng 3.20 Các số nước thải sau xử lý kỵ khí Bảng 3.21 Ảnh hưởng thời gian xử lý tới hiệu khử COD giai đoạn xử lý hiếu khí Bảng 3.22 Các số nước thải sau giai đoạn xử lý hiếu khí Bảng 3.23 Ảnh hưởng mức dùng phèn nhôm tới số COD độ màu Bảng 3.24 nước thải giai đoạn xử lý cấp Các số nước thải sau xử lý cấp MỞ ĐẦU Hiện đứng trước sức ép bảo vệ môi trường, hạn chế biến đổi khí hậu tồn cầu, hầu hết quốc gia hạn chế khai thác rừng phịng hộ, tích cực trồng rừng, phủ xanh đất trống đồi trọc…Đứng trước xu hướng trên, ngành công nghiệp bột giấy giấy giới có định hướng định: tăng cường sử dụng nguyên liệu giấy loại bột giấy hiệu suất cao Với thực tế trên, bột giấy hóa nhiệt tẩy trắng sử dụng ngày nhiều trình sản xuất giấy in báo, sản phẩm giấy in cao cấp thành phần thiếu giấy tráng Ngoài yếu tố quan trọng chi phí sản xuất thấp, tiết kiệm ngun liệu thơ, bột học cịn góp phần tạo nên tiêu chất lượng quan trọng sản phẩm giấy như: độ đục, độ nhẵn cao, khả in ấn vượt trội Trong vài năm trở lại đây, bột học nhiều nhà đầu tư Việt Nam quan tâm đầu tư như: Cơng ty cổ phần Tập đồn Tân Mai với 03 dây chuyền BCTMP Kon tum, Quảng Ngãi, Lâm Đồng với công suất lên tới 390.000 tấn/năm từ nguyên liệu gỗ cứng; dây chuyền bột P-RC-APMP Cơng ty cổ phần giấy Thanh hóa cơng suất 130.000 tấn/năm phục vụ cho dây chuyền sản xuất giấy làm bộp cao cấp (FB) đặc biệt dây chuyền P-RC-APMP nhà máy Phương Nam công suất 100.000 tấn/năm từ nguyên liệu đay Nhà máy bột giấy Phương Nam công ty TRACODI Ltd, Co., làm chủ đầu tư với công suất 100.000 bột học tẩy trắng/năm, dự án bột giấy học sử dụng nguyên liệu Đay Việt Nam Công nghệ sản xuất nhà máy công nghệ P-RC APMP (Pre-conditioning Refiner Chemical Alkaline Peroxide Mechanical Pulping ) với thiết bị tiên tiến đồng hãng Andritz cung cấp Tuy nhiên ảnh hưởng khủng hoảng kinh tế toàn cầu năm 2008 – 2009, chủ đầu tư gặp nhiều khó khăn q trình xây lắp, vùng nguyên liệu có nguy tiến độ chậm nên mua hết đay nguyên liệu dân Người trồng đay khơng có đầu nên có xu hướng chuyển qua trồng loại khác Trước thực trạng đó, Chính phủ định chuyển dự án sang cho Tổng công ty Giấy Việt Nam làm chủ đầu tư, với mong muốn dự án tiếp tục triển khai sớm vào hoạt động Kể từ tiếp nhận, chủ đầu tư tích cực triển khai hạng mục cơng trình Tính tới thời điểm thiết bị, nhà xưởng nhà máy lắp đặt tương đối hồn thiện, hồn thiện q trình chạy đơn động giai đoạn chạy thử nghiệm công nghệ với nguyên liệu đay Các kết nghiên cứu nước khẳng định, nguyên liệu đay hoàn toàn phù hợp cho sản xuất bột P-RC-APMP chất lương cao dùng cho sản xuất giấy in, giấy viết giấy tráng cao cấp Tuy nhiên khó khăn lớn nhà máy nguồn cung cấp nguyên liệu Niên vụ đay năm 2012, công ty ký hợp đồng với người dân để bao tiêu toàn sản lượng đay nên diện tích đay trồng khu vực tăng lên đáng kể, sản lượng thu mua nhà máy đạt 25.000 tấn, song giá thu mua cao, 800.000 đồng/tấn đay tươi Với tình hình này, khơng có biện pháp quy hoạch lại vùng nguyên liệu, lựa chọn giống đay cao sản nhằm hạ giá nguyên liệu, đồng thời nâng cao hợp tác, khuyến khích, động viên người dân trồng Đay thì nguy nhà máy chắn bị thiếu nguyên liệu Đứng trước nguy trên, việc tìm nguồn nguyên liệu đủ số lượng, đảm bảo chất lượng phù hợp với công nghệ sản phẩm nhà máy điều sống nhà máy Để hỗ trợ cho dự án, từ năm 2011 Bộ Công thương giao cho Viện CN Giấy Xenluylơ thực đề tài: “Nghiên cứu quy trình cơng nghệ sản xuất bột giấy hóa nhiệt tẩy trắng từ nguyên liệu gỗ Tràm hỗn hợp với gỗ Keo lai khu vực miền Nam – Việt Nam ” năm 2011 – 2012 với mục tiêu xác lập tính khả thi kỹ thuật cơng nghệ sản xuất bột P-RC-APMP từ loại nguyên liệu có đáp ứng yêu cầu cho sản xuất giấy in, giấy viết hay không Mục tiêu đề tài: Bột giấy P-RC-APMP từ gỗ Tràm cừ gỗ Keo lai + Hiệu suất bột sau tẩy, %: ≥ 82 + Độ trắng bột, %ISO: ≥ 76 + Chiều dài đứt,km: ≥ 3,4 + Chỉ số độ bền xé: mN.m /g: ≥ 4,0 + Chỉ số bục kPa.m2/g: 1,5 – 2,0 Nghiên cứu ứng dụng bột P-RC-APMP từ hỗn hợp gỗ Tràm cừ gỗ keo lai cho sản xuất giấy in, viết Nghiên cứu sơ công nghệ xử lý nước thải từ q trình sản xuất bột P-RCAPMP, đề xuất cơng nghệ xử lý quy trình chọn phần Quá trình tạo lập hệ vi sinh vật kỵ khí tiến hành nhiệt độ 28 – 32 oC, nồng độ bùn 10% theo thể tích (bùn có độ ẩm 70%), thời gian 10 ngày Bùn sau tạo lập bảo quản lạnh đông Trước sử dụng bùn hoạt hóa trở lại Trong trình hoạt hóa, nước thải pha lỗng nước máy ngưỡng COD 500mg/l, sau tăng dần lên mức ô nhiễm thực tế để tránh tượng sốc cho vi sinh vật Mức bổ sung dinh dưỡng trì theo hàm lượng BOD5: N : P = 100: : 0,5 Nguồn nitơ thêm vào dạng muối amon clorua; nguồn phopho thêm vào dạng muối photphat b Phương pháp xử lý sinh học kỵ khí Cho bùn kỵ khí hoạt hóa vào chai nhựa dung tích lít với thể tích khoảng 18 – 20% Cho nước thải qua xử lý hóa lý vào đầy chai (khơng để có chỗ trống, tránh dư thừa tối đa khơng khí làm ảnh hưởng tới hệ vi sinh vật kỵ khí Bổ sung dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD5 : N : P = 100 : : 0,5 Đậy nắp chai lại, lắc trộn Các thí nghiệm tiến hành nhiệt độ phòng (28 – 32 oC) Lấy mẫu thời gian khác để xác định số COD Thời gian lưu yếu tố quan trọng, định hiệu suất xử lý nước thải Nếu thời gian lưu ngắn suất xử lý không cao, thời gian lưu dài chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống xử lý lớn Nước thải sau xử lý hóa lý có số COD lớn, thời gian lưu nghiên cứu khoảng: giờ, 12 giờ, 16 giờ, 20 24 Kết xác định COD thời xử lý khác bảng 3.19 84 Bảng 3.19 Ảnh hưởng thời gian lưu tới hiệu khử COD giai đoạn xử lý kỵ khí Mẫu Thời gian lưu, Kết khử COD (mg/l)của nước thải Tràm Keo lai 50% tràm+ 50% keo lai Trước Sau 40% Tràm + 60% keo lai Trước Sau Trước Sau Sau 12 Sau 16 Sau 20 Sau 24 Trước Sau XL Sau XL XL XL XL XL XL XL 5795 5795 5795 5795 5795 3941 3593 2608 2550 2376 5700 5700 5700 5700 5700 3851 3421 2511 2478 2300 5768 5768 5768 5768 5768 3900 3532 2567 2501 2311 5790 5790 5790 5790 5790 3831 3541 2589 2508 2332 Kết thí nghiệm cho thấy thời gian xử lý tăng hiệu suất xử lý tăng Sau xử lý hiệu khử COD mẫu nước thải đạt 30% sau 12 đạt gần 40%, tăng thời gian xử lý lên 16 đạt 55%, tiếp tục tăng thời gian xử lý mức độ khử COD tăng không nhiều sau 24 đạt xấp xỉ 60% Do thời gian lưu q trình xử lý kỵ khí lựa chọn 16 Cả bốn loại nước thải có mức giảm COD sau thời gian xử lý tương tự Các số nước thải sau xử lý hóa lý 16 bảng 3.20 Nước thải sau trình xử lý kỵ khí có số COD giảm cao nhất, đạt 55%, BOD5 đạt khoảng 45%, TSS giảm 30%, độ màu giảm khoảng 30% Nước thải sau giai đoạn xử lý kị khí có mùi khó chịu Bảng 3.20 Các số nước thải sau xử lý kỵ khí Mẫu Nước thải từ Các số nước thải pH Tràm 7,7 TSS, mg/l 268 COD, mg/l 2608 BOD5, mg/l 1365 Màu, Pt-Co 536 Keo lai 7,6 251 2511 1311 500 50% tràm + 50% keo lai 7,7 274 2567 1339 521 40% tràm + 60% keo lai 7,7 266 2589 1321 511 85 3.5.4 Xử lý sinh học hiếu khí Nước thải sau q trình xử lý sinh học kỵ khí có số nhiễm lớn nhiều so với quy chuẩn Việt Nam cho nước thải ngành giấy Do phải tiếp tục qua trình xử lý sinh học hiếu khí Bùn hoạt tính hiếu khí lấy bể hoạt hóa bùn hệ thống xử lý nước thải Tổng công ty Giấy Việt Nam Bùn bảo quản lạnh trước sử dụng hoạt hóa trở lại Nước thải sau q trình xử lý kỵ khí cho vào ống đong thủy tinh dung tích lít Sau bổ sung bùn hoạt tính mức 30% theo thể tích Dinh dưỡng bổ sung theo tỷ lệ COD : N : P = 100 : : Sử dụng máy sục khí nhỏ để sục khí Sau thời gian xử lý mẫu để lắng lấy mẫu để xác định số nước thải Thời gian xử lý tiến hành khoảng : giờ, 10 12 Kết xác định số COD nước thải sau thời gian xử lý đưa bảng 3.21 Sau xử lý hiếu khí COD giảm khoảng 73%, tăng thời gian xử lý lên 10 mức giảm COD cao hằn, đạt 85%, tiếp tục tăng thời gian xử lý lên 12 giờ, giá trị COD lại tăng lên Giá trị COD tăng sinh khối vi sinh vật bắt đầu bị phân hủy làm cho nước bị ô nhiễm lại (ô nhiễm thứ cấp) Như thời gian xử lý hiếu khí thích hợp 10 Bảng 3.21 Ảnh hưởng thời gian xử lý tới hiệu khử COD giai đoạn hiếu khí Mẫu Thời gian lưu, Kết khử COD (mg/l)của nước thải Tràm Keo lai 50% tràm+ 50% keo lai Trước Sau Trước Sau Trước Sau 40% Tràm + 60% keo lai Trước Sau XL XL XL XL XL XL XL XL Sau 2608 730 2511 678 2567 693 2589 700 Sau 10 2608 391 2511 377 2567 386 2589 390 Sau 12 2608 418 2511 406 2567 410 2589 414 86 Các số nước thải sau giai đoạn xử lý hiếu khí bảng 3.22 Bảng 3.22 Các số nước thải sau giai đoạn xử lý hiếu khí Các số nước thải Mẫu Nước thải từ Tràm Keo lai 50% tràm + 50% keo lai 40% tràm + 60% keo lai pH 8,4 8,3 8,4 8,4 TSS, mg/l 150 134 141 140 COD, mg/l 391 377 386 390 BOD5, mg/l 86 78 80 80 Màu, Pt-Co 547 500 512 507 Sau giai đoạn xử lý hiếu khí số BOD5 nước thải giảm cao đạt gần 95%, đạt với mức cấp B quy chuẩn Quốc gia quy định cho nhà máy bột giấy mới, số độ màu lại tăng, không đáng kể Nước thải sau q trình xử lý hiếu khí khơng có mùi khó chịu Sau q trình xử lý hóa lý, xử lý sinh học theo phương pháp sinh học kỵ khí hiếu khí, số nhiễm COD, TSS đặc biệt độ màu chưa đạt theo quy định quy chuẩn quốc gia cho nước thải ngành giấy Bởi vậy, cần thiết phải có giai đoạn xử lý tiếp trước thải vào nguồn tiếp nhận 3.5.5 Xử lý cấp Nước thải sau xử lý sinh học thường số chất hữu hòa tan mang màu khơng bị phân hủy Ngồi cịn chứa hợp chất vô : muối phopho nito dư có khả gây phù dưỡng nguồn nước tiếp nhận Vì vậy, cần phải loại bỏ tạp chất khỏi nước thải phương pháp xử lý cấp Các phương pháp xử lý nước thải cấp chia thành hai loại: phương pháp phục hồi phương pháp phân hủy Nhiều trường hợp, hệ thống xử lý nước thải người ta dùng quy trình cơng nghệ tổng hợp gồm phương pháp học, hóa lý, sinh học Đối với nước thải ngành giấy phương án xử lý nước thải cấp ba thích hợp áp dụng phương pháp hóa lý thuộc loại phân hủy Hóa chất lựa chọn 87 cho nghiên cứu phèn nhôm Phèn nhôm cho hiệu xử lý cao, nước thải sau xử lý có màu sáng a Mơ tả thí nghiệm Lấy 200 ml nước thải sau q trình xử lý sinh học hiếu khí cho vào cốc thủy tinh dung tích 400 ml, đặt lên máy khuấy từ Bổ sung dung dịch phèn nhôm với mức dùng khác nhau, khuấy khút sau bổ sung chất trợ keo tụ PAA (C) với mức dùng 0,002g/l, khuấy tiếp phút, sau để lắng lấy phần nước để xác định số COD màu Kết xử lý nước thải phèn nhôm với mức dùng khác bảng 3.23 Bảng 3.23 Ảnh hưởng mức dùng phèn nhôm tới số COD độ màu nước thải giai đoạn xử lý cấp Mức dùng phèn Các số Mẫu nhôm, g/l COD, mg/l Độ màu, Pt-Co Trước XL Sau XL Trước XL Sau XL Nước thải trình sản xuất bột giấy từ tràm M1 0,010 391 231 547 191 M2 0,015 391 172 547 164 M3 0,020 391 161 547 149 Nước thải trình sản xuất bột giấy từ keo lai M1 0,010 377 227 500 185 M2 0,015 377 165 500 153 M3 0,020 377 153 500 140 Nước thải trình sản xuất bột giấy từ hỗ hợp 50% tràm + 50% keo lai M1 0,010 386 235 512 192 M2 0,015 386 170 512 161 M3 0,020 386 161 512 150 Nước thải trình sản xuất bột giất từ hỗn hợp 40% tràm + 60 % keo lai M1 0,010 390 230 507 189 M2 0,015 390 169 507 157 M3 0,020 390 160 507 150 88 Các thí nghiệm cho thấy với mức dùng phèn 0,015g/l giá trị COD giảm khoảng 55%, đạt mức quy định Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia (QCVN 12: 2008/BTNMT) cho nước thải ngành giấy Giá trị độ màu giảm 70%, không đạt mức quy định (100 Pt-Co) Muốn giảm độ màu phải tăng mức dùng phèn, làm chi phí xử lý nước thải tăng cao, lại làm giảm độ pH nước thải xuống Sử dụng than hoạt tính ozon để khử màu cho hiệu cao, với đặc thù ngành giấy, lượng nước thải lớn, xử lý theo phương pháp khó thực chi phí cao Các số nước thải sau xử lý cấp bảng 3.24 Các kết bảng 3.24 cho thấy sau xử lý cấp bốn loại nước thải có số pH TSS, COD, BOD5 đạt với mức đề Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia (QCVN 12: 2008/BTNMT) cho nước thải ngành giấy, trừ số độ màu Trong thực tế, để xử lý độ màu đạt mức quy định QCVN 12: 2008/BTNMT, mà cho hiệu kinh tế vấn đề khó khăn khơng sở sản xuất bột giấy nước mà với cở sở sản xuất bột giấy giới Bảng 3.24 Các số nước thải sau xử lý cấp Mẫu Nước thải từ nguyên liệu Tràm Keo lai 50% tràm + 50% keo lai 40% tràm + 60% keo lai Theo QCVN12: 2008/BTNMT, B2 pH 7,3 7,2 7,2 7,3 5,5-9 Các số nước thải TSS, COD, BOD5, mg/l mg/l mg/l 50 172 77 34 165 68 41 170 71 40 169 75 100 200 100 Màu, Pt-Co 164 153 161 150 100 3.5.6 Đề xuất sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy sản xuất bột P-RCAPMP từ nguyên liệu gỗ Tràm gỗ Keo lai 89 Giai đoạn xông Tái sử dụng Thẩm thấu nghiền Hóa chất Giai đoạn tẩy Tuyển khử độc Bể tập chung Thu hồi bột Dinh dưỡng Xử lý kỵ khí Xử lý hiếu khí Thiết bị sục khí Tuần hồn Bể lắng Xử lý cấp (xử lý hóa học ) Bể lắng Bùn làm phân bón Nước thải mơi trường Hình 3.1 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải nhà máy P-RC-APMP Thuyết minh sơ đồ công nghệ: - Hệ thống xử lý cấp 1: Sơ đồ áp dụng cho nhà máy có cơng suất lớn Sau xử lý hóa lý, sử dụng thiết bị tuyển để tách loại TSS Hiệu loại TSS lên đến 90 90 95% Mặc dù đầu tư cho phương pháp tuyển ban đầu lớn song hiệu thu hồi bột loại TSS cao - Hệ thống xử lý cấp 2: Sau trình tuyển nổi, tiến hành khử độc điều chỉnh pH giới hạn pH = 6,5 - 7,5, pH cao thấp hơn, phải trung hịa nước thải trước bơm vào hệ thống xử lý kỵ khí, đưa nước thải sang bể hiếu khí Trong q trình chất hữu nước thải bị chuyển hóa thành metan cacbon đioxit Q trình tiến hành nhờ nhóm vi sinh vật khác mơi trường khơng có oxy Tốc độ sinh bùn thấp so với q trình hiếu khí Tốc độ tổng hợp tế bào thường chậm cần thời gian lưu dài để giảm BOD, COD Bổ sung dinh dưỡng thấp với tỷ lệ khoảng BOD5 : N :P = 100 : 3: 0,5 Lượng bùn dư dao động 0,05 - 0,5 kg chất khô/kg COD tách Nếu tốc độ sinh khí metan lớn tốc độ sinh bùn chậm ngược lại Nhiệt độ tối ưu thường 370C Hệ thống xử lý tiêu thụ lượng điện Giai đoạn khởi động thường dài bùn thích nghi lưu giữ thời gian dài bắt đầu lại cách nhanh chóng Hệ thống xử lý hồ kỵ khí thiết bị phản ứng tốc độ cao khác Với hệ thống hồ kỵ khí, nồng độ oxy hịa tan phải thấp Chiều sâu hồ ảnh hưởng lớn đến độ oxy hòa tan, chiều sâu tối thiểu 2,5 m Hệ thống kỵ khí tiếp xúc gồm bể khuấy lắng để tách chất rắn lơ lửng tuần hoàn trở lại hệ thống Hệ thống nhạy cảm với nồng độ chất rắn lơ lửng cao dòng vào thay đổi nhiệt độ Hiện hệ thống xử lý kỵ khí ngược dịng (UASB) ứng dụng rộng rãi nhất, cần lắp thêm thiết bị tách khí, lỏng bùn riêng cho hệ thống Sau q trình kỵ khí, nước thải tiến hành xử lý hệ thống hiếu khí tiếp tục xử lý cấp - Hệ thống xử lý cấp 3: Sau q trình hiếu khí, nước thải bị hồi màu trở lại q trình tạo phức hợp chất lignin có phân tử thấp với hợp chất vô khác sinh q trình kỵ khí hiếu khí CO2, CH3,… hình thành hợp chất mang màu : nhóm cacbonyl, nhóm etylic, vịng thơm khác Để đạt nước thải theo QCVN 12: 2008/BTNMT, nước thải tiếp tục xử lý hệ thống xử lý cấp Ở 91 giai đoạn xử lý cấp lựa chọn phương pháp xử lý hóa lý sử dụng dung dịch PAA (C) Sau keo tụ nước thải lắng theo phương pháp lắng trọng lực thơng thường phương pháp lắng bùn hiếu khí, bùn thải q trình sử dụng làm phân bón 92 KẾT LUẬN Đề tài nghiên cứu tổng quan công nghệ sản xuất bột giấy APMP nói chung ưu điểm cơng nghệ sản xuất bột P-RC-APMP Đề tài nghiên cứu cách tổng quan ảnh hưởng độ tuổi khai thác Tràm cừ Tràm úc tới tính chất vật lý thành phần hóa học nguyên liệu Kết cho thấy hàm lượng xenluloza gỗ Tràm tương đối cao, tương đương với gỗ Keo Bạch đàn Các hợp chất tan, trích ly dung mơi tương đương với gỗ Keo Bạch đàn Tỷ trọng gỗ Tràm cao, sinh khối Tràm úc cao Tràm cừ độ tuổi Nguyên liệu gỗ Keo lai Nam có tính chất lý – hóa khơng khác nhiều so với gỗ Keo lai thuộc tỉnh miền Bắc Qua kết nghiên cứu ảnh hưởng độ tuổi khai thác gỗ Tràm tới chất lượng bột cho thấy, độ trắng mẫu bột cao (>80%ISO) song độ bền lý bột P-RC-APMP lại tương đối thấp bột từ Tràm cừ nhỉnh so với Tràm úc, tăng độ tuổi khai thác chất lượng bột có xu hướng giảm Độ tuổi khai thác Tràm nên giai đoạn – tuổi Các nghiên cứu ảnh hưởng hóa chất tới chất bột P-RC-APMP từ gỗ Tràm cừ cho thấy, gỗ Tràm cừ cứng, chặt xoắn nên trình tách sợi khó rễ bị gẫy vụn nên tính chất lý bột thấp Để hài hòa chất lượng bột, chi phí sản xuất gần với mục tiêu đề tài mức dùng NaOH 4,5% thời gian thẩm thấu 30 phút, tổng mức dùng H2O2 7,5% Chất lượng bột đạt 78,5%ISO; chiều dài đứt 3470m; số bục 2,02kPa.m2/g; số xé 2,3mN.m2/g) Đề tài nghiên cứu lựa chọn điều kiện công nghệ phù hợp cho sản xuất bột P-RC-APMP từ nguyên liệu gỗ Keo lai: với mức dùng NaOH 2,15%, thời gian thẩm thấu 20 phút, tổng mức dùng H2O2 8% chất lượng bột thu cao (80,2%ISO; chiều dài đứt 4330m; số bục 2,0kPa.m2/g; số xé 4,18mN.m2/g) tương đương với bột học nhập từ gỗ cứng (78,2%ISO; chiều dài đứt 4320m; số bục 1,98kPa.m2/g; số xé 6,28mN.m2/g) 93 Đề tài nghiên cứu lựa chọn điều kiện công nghệ phù hợp hỗn hợp nguyên liệu gỗ tràm cừ gỗ keo lai: tỷ lệ phối trộn tràm cừ/keo lai = 50/50; với mức dùng NaOH 3,325%, thời gian thẩm thấu 25 phút, tổng mức dùng H2O2 8% chất lượng bột thu đạt mức trung bình: chiều dài đứt 4020m; số bục 1,95kPa.m2/g; số xé 4,00mN.m2/g) Đề tài nghiên cứu với tỷ lệ thay bột BHKP P-RCAPMP từ hỗn hợp gỗ tràm keo lai ≤20% đáp ứng tiêu lý giấy in, viết cấp A theo tiêu chuẩn TCVN 6886:2001 TCVN 5899:2001 cấp B ≤50% Đề tài nghiên cứu sơ khả xử lý nước thải trình sản xuất bột P-RC-APMP từ hỗn hợp gỗ tràm cừ keo lai Kết cho thấy cần phải kết hợp: xử lý cấp I (xử lý hóa lý); xử lý cấp II (xử lý kỵ khí hiếu khí); xử lý cấp III (xử lý hóa lý) Chất lượng nước thải đáp ứng cột B2 theo QCVN 12: 2008/BTNMT, ngoại trừ số màu: TSS 41mg/l; COD 170mg/l; BOD5 71mg/l; màu Pt-Co 161 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lê Chí Ái (2007) Bột giấy Peroxyt – Kiềm www.vppa.com.vn [2] Vũ Quốc Bảo (2009) Nghiên cứu công nghệ dây chuyền thiết bị sản xuất bột giấy hiệu suất cao từ nguồn nguyên liệu nước đạt tiêu chuẩn xuất Đề tài cấp nhà nước KC.06.08/06-10 [3] Tracodi Lt, Co , (2003) Báo cáo nghiên cứu khả thi dự án nhà máy bột giấy Phương Nam [4] Bộ Nông nghiệp & PTNT (132-QĐ/BNN-KHCN) Cơng nhận dịng keo lai vơ tính BV10, BV16, BV32, BV33 giống rừng thức đưa vào sản xuất Hà nội [5] Bộ Nông nghiệp & PTNT (14/2005/QĐ-BNN) Danh mục giống lâm nghiệp phép sản xuất kinh doanh Hà nội [6] Bộ Nông nghiệp & PTNT (16/2005/QĐ-BNN) Danh mục loài trồng rừng sản xuất theo vùng sinh thái lâm nghiệp Hà nội [7] Bộ Nông nghiệp & PTNT (1998-QĐ/BNN-KHCN) Quản lý danh mục giống Hà nội [8] Trần Thị Duyên (2008) Nghiên cứu ảnh hưởng số biện pháp kỹ thuật trồng rừng thâm canh đến suất chất lượng gỗ keo lai huyện Đồng Hỷ tỉnh Thái Nguyên Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp, Đại học Thái Nguyên – Trường Đại học Nông nghiệp, Thái Nguyên [9] Phạm Thu Hà (2008) Chọn lọc dịng vơ tính Keo tràm (Acacia auricalifomis)có suất, chất lượng cao cho trồng rừng số tỉnh phía Bắc Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp, Đại học Thái Nguyên – Trường Đại học Nơng nghiệp, Thái Ngun [10] Lê Đình Khả, Lê Quang Phúc (1995) Tiềm bột giấy Keo lai Tạp chí Lâm nghiệp, (3), tr 6-7 [11] Lê Đình Khả (1999) Nghiên cứu sử dụng giống lai tự nhiên Keo tai tượng Keo tràm Việt Nam Nhà xuất Nông nghiệp, tr 39 - 155 [12] Lê Đình Khả, Lê Quang Phúc (2000) Tiềm bột giấy dòng Keo lai chọn qua khảo nghiệm dịng vơ tính Tạp chí Cơng nghiệp giấy (3/2000), tr 20 – 24 [13] Lê Đình Khả (2003) Chọn tạo giống cho số loại trồng rừng chủ yếu Việt Nam Nhà xuất Nông nghiệp, tr 44-62 [14] Hoàng Quốc Lâm (1995) Cơ chế phản ứng hydro peroxyt trình tẩy trắng bột gỗ Tạp chí Cơng nghiệp giấy (11/1995), tr 12 – 13 [15] Phạm Tiến Ngọc (2001) Một số điểm lưu ý trồng rừng Keo lai giâm hom Tạp chí Công nghiệp giấy (3/2001), tr 15 – 17 [16] Cao Văn Sơn (2004) Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột hóa nhiệt tẩy trắng từ gỗ cứng (Keo lai) Đề tài cấp -2004 (Bộ Công Thương), Hà nội [17] Cao Văn Sơn (2010) Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột giấy APMP từ Đay Việt Nam (Kenaf) Đề tài cấp -2010 (Bộ Công Thương), Hà nội [18] Đào Sỹ Sành (2005) Nghiên cứu sử dụng hợp lý hiệu nguồn nguyên liệu xơ sợi thực vật Việt Nam dùng cho sản xuất bột giấy Đề tài cấp -2005 (Bộ Công Thương), Hà nội [19] Lưu Đức Thống (2006) Một số suy nghĩ trồng rừng Keo tai tượng Keo lai Tạp chí Cơng nghiệp giấy (1/2006), tr 16 – 18 [20] Tổng công ty Giấy Việt Nam (2005) Quy hoạch điều chỉnh phát triển ngành giấy Việt Nam tới năm 2010 – tầm nhìn 2020 Hà nội [21] Hồ Sỹ Tráng (2003) Cơ sở hóa học gỗ xenluloza Tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [22] Nguyễn Minh Tuyển, Phạm Văn Thiêm (2005) Kỹ thuật hệ thống Cơng nghệ Hóa học Tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Tiếng Anh [23] A.D Armstrong Bleaching mechanical Pulp, pp 191 – 209 [24] C.W.Dence and S.Omori (1986) A survey of Hydrogen Peroxide Bleaching of Mechanical and Chemimechanical Pulp – Factors affecting Bringtness TAPPI Journal, 10/1986, pp.120-125 [25] Christophej Bierman (1995) Handbook of Pulping and Papermaking The United States of America, pp 68 [26] Carlton W Dence (1996) Pulping Bleaching – Principlice, TAPPI, pp 459 – 473 [27] D Lanchenal, M.Dubreuil and Bourson (1990) Reactivation of Residual H2O2 in High – Yield Pulp Bleaching as a Way to Reach High Brightness TAPPI Journal 10/1990, pp 195-199 [28] Dinesh Chand Mohta (2001) Refiner Mechanical Pulping of Kenaf The degree of Doctor of philosophy, University of Toronto, Canada [29] Emil I Germer (1995) Production of Bleachable Pulp through Catalytic Oxygen – Alkaline Delignification of High Yield Mechanical Pulp TAPPI Journal, 11/1995, pp.123-124 [30] Eric C Xu, Marc Sabourin and J Brad Cort (1999) Evalution of APMP and BCTMP for Market Pulp from South American Eucalyptus, TAPPI Journal, 10/1999, pp.75 – 82 [31] Eric C Xu (2003) Chemical Mechanical Pulp from Kenaf & jule for Paper Industry, Andritz Inc R&D Lab Springfield, OH USA [32] Eric Chao Xu (2004) Multi-stage AP Mechanical Pulping with Refiner blow Line Treatment, Patent No.US 2004/0069427 A1 [33] Eric C Xu and Yajun Zhou (2007) Synergistic effects between chemical mechanical pulps and chemical pulp from hardwoods TAPPI Journal, 11/2007, pp 77 -84 [34] Gary A Swook (1999) Hand book of Pulp and Paper Technologists Canada, pp 58 [35] Gerald W.Kutney and Timothy D Evan (1985) Peroxide Bleaching of Mechanical Pulp, Part I: Alkali darkening – the effect of caustic soda, Svensk Paperstidning, No6/1985, pp 78-82 [36] Gerald W.Kutney and Timothy D Evan (1985) Peroxide Bleaching of Mechanical Pulp, Part II: Alkali darkening – hydrogen decomposition, Svensk Paperstidning, No9/1985, pp 85-89 [37] G Panglos (1997) A Critical Comparison of PRP and PP Brightening of Low – Freenes CTMP Pulp and Paper Canada, Vol 98:6 (1997), pp 40-45 [38] G.X Pan (2001) An insight into the behavior of Aspen CTMP in peroxide bleaching Pulp and Paper Canada, Vol 102:11 (2001), pp 41-45 [39] G.X Pan (2003) Pulp yield loss in alkaline peroxide bleaching of aspen CTMP, Part 1: Estimation and impacts Solution, Vol 86(9), 9/2009, pp 43-45 [40] Juan Ramos, Florentina Davalos and Jorge Sandoval (1996) High - Brightness CMP Eucalyptus Globulus Using a Nitric acid Pretreatment TAPPI Journal, 79(12), 12/1996, pp 169-176 [41] J.T Burton, L.L Cambell and G.P Donnini (1987) Improving Hydrogon Peroxide Bleaching of Mechanical Pulp: The effect of Silicate dose and Otheradditives Pulp and Paper Canada, Vol 88:6 (1987), pp 144 – 147 [42] J.Virtapohja (1998) Determination of Chelating agents (ETDA and DTPA) in Bleach liquors Pulp and Paper Canada, Vol 99:10 (1998), pp 33 – 35 [43] J Prasakis, M Sain and Danneault (1996) Metal management improves peroxide bleaching of TMP TAPPI Journal, 79(10), 11/1996, pp 161-166 [44] Koren Paper Manufacturera Association (10/2010) The 2nd Asian Pulp and Paper Industry Conference [45] Martin Herkel (2004) Four stage Alkaline Peroxide Mechanical Pulping Patent No.US2004/0200586 A1 [46] Philippe Meyrant and Mike Dodson (1990) High Consistency Bleaching: A Must for High Brightness Target TAPPI Journal, 1/1990, pp.109-114 [47] Papermaking seience and technology Vol 5: Mechanical Pulping -1998, pp 40-41, 330 -332 [48] Papermaking Science and Technology (2000) Book 6A: Chemical Pulping, A23, A27 Finland [49] Patrick E Sharpe and Samuel Rothenberg (1988) Refiner Hydrogen Peroxide Bleaching of Thermomechanical Pulp TAPPI Journal 5/1988, pp.109-112 [50] Ray A Leask, Dr Michael and J Kocuerk (1987) Pulp and Paper manufacture TAPPI, Vol 2: Mechanical Pulping [51] Shushuai, David Tomberlin, Joseph Buongiorno (1998) Global Forest Products Consumption, Production, Trade and Prices: Global Forest Products model Projection to 2010 Working Paper No GFPOS/WP/01, Rome - 12/1998 [52] S Janknecht, G Michaud, M.C Barbe…(1997) Optimum CTMP/CMP pulp for board production Pulp and Paper Canada, Vol 98:5 (1997), pp 49 – 56 [53] Yonghao Ni, Qian Jiang and Zhiqing Li (2000) Bleaching of Maple CTMP Pulp to High Brightness Using PN2 Proces Appita Journal, Vol 53 (5), 9/2000, pp 404-406 [54] Yonghao Ni, and Zhiqing Qiu (2003) Methods to decrease manganese – induced decomposition of peroxide Appita Journal, Vol 53 (5), 9/2000, pp 404-406 ... lập quy trình sản xuất bột P-RC-APMP từ gỗ Keo lai Nam 63 3.3 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT P-RC-APMP TỪ HỖN HỢP 70 NGUYÊN LIỆU GỖ TRÀM VÀ KEO LAI 3.3.1 Ảnh hưởng tỷ lệ gỗ tràm cừ keo lai. .. hóa học gỗ Tràm Keo lai 50 50 50 52 3.2 NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT P-RC-APMP 55 TỪ NGUYÊN LIỆU GỖ TRÀM VÀ KEO LAI 3.2.1 Xác lập quy trình sản xuất bột P-RC-APMP từ gỗ Tràm Nam 55... từ hỗn 73 hợp gỗ Tràm cừ - Keo lai Nam 3.4 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỘT P-RC-APMP TỪ HỖN HỢP NGUYÊN LIỆU TRÀM CỪ VÀ KEO LAI CHO SẢN XUẤT GIẤY IN 3.5 NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT