ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ CHẤT THẢI
GVHD: TS Vũ Trần Mai Anh - TS Bùi Xuân Thành SVTH: Lê Thế Sơn

Thiết kế bể Aerotank cho hệ thống xử lý nước thải ngành giấy và bột giấy, công suất 3000 m3/ngày.đêm
Page 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG
NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
-----o0o-----

ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ CHẤT THẢI

ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ BỂ AEROTANK CHO HỆ THỐNG
XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH GIẤY – BỘT GIẤY
CÔNG SUẤT 3000 M
3
/NGÀY.ĐÊM
GVHD: TS. VŨ TRẦN MAI ANH
TS. BÙI XUÂN THÀNH
SVTH : LÊ THẾ SƠN
MSSV : 90604339


Na
2
SO
4
), ngoài ra còn có NaOH, Na
2
S, Na
2
CO
3
và lignin cùng các sản phẩm thủy phân
hydratcacbon và axit hữu cơ.

1.1.2 Tạo hình giấy từ bột giấy (Xeo giấy)
Bột giấy sau khi được tẩy trắng sẽ được đưa tiếp sang công đoạn làm giấy ở trong
cùng một nhà máy hoặc có thể nhà máy khác. Công đoạn này là tạo hình sản phẩm trên
lưới và thoát nước để giảm độ ẩm của giấy. Nguyên liệu của quá trình này là bột
giấy,giấy cũ…
1.2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY
Là một trong những công nghệ dùng nhiều nước. Tùy theo công nghệ và sản phẩm
mà lượng nước tiêu tốn cần thiết dao động trong khoảng 80 – 450 m
3
. Nước dùng cho các
công đoạn rửa nguyên liệu, nấu, tẩy, xeo giấy và sản xuất hơi nước. Hẩu hết lượng nước
đưa vào sử dụng cuối cùng đều trở thành nước thải và mang theo các tạp chất, hóa
chất,bột giấy, các chất ô nhiễm dạng vô cơ và hữu cơ. ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ CHẤT THẢI
GVHD: TS Vũ Trần Mai Anh - TS Bùi Xuân Thành SVTH: Lê Thế Sơn

Nguyên liệu thô (gỗ, tre, nứa…)
Gia công nguyên liệu
thô
Nấu
Rửa
Nước thải chứa tạp
chất
Nghiền bột
Tẩy trắng

Xeo giấy
Hơi nước
Nước thải có độ màu,
BOD
5
, COD cao
Sấy
Sản phẩm
Chất độn, phụ gia
Cô đặc – đốt – xút hóa
Nước rửa
Hóa chất nấu
Hơi nước
Nước rửa
Nước rửa có SS,
BOD
5
, COD cao
Nước rửa có SS,
BOD

đen chứa nồng độ chất khô khoảng 25-35%, tỷ lệ chất hữu cơ và vô cơ vào khoảng 70-30.
Thành phần hữu cơ là lignin hòa tan vào dung dịch kiềm, sản phẩm phân hủy
hydratcacbon, axit hữu cơ. Thành phần vô cơ gồm những hóa chất nấu, một phần nhỏ
NaOH, Na
2
S tự do, Na
2
SO
4
, Na
2
CO
3
, còn phần nhiều là kiềm natrisulfat liên kết với các
chất hữu cơ trong kiềm.

1.2.4 Tẩy trắng
Quá trình này nhằm tách lignin và một số thành phần còn tồn dư trong bột giấy. Để
khử lignin người ta dùng các chất oxi hóa như: clo, hyppoclorit, ozon…Theo truyền
thống, quá trình tẩy trắng gồm 3 giai đoạn chính:
_Giai đoạn clo hóa: oxy hóa môi trường axit để phân hủy phần lớn lignin còn sót lại
trong bột giấy.
_Giai đoạn thủy phân kiềm: sản phẩm lignin hòa tan trong kiềm nóng được tách ra
khỏi bột giấy.
_Giai đoạn tẩy oxy hóa: thay đổi cấu trúc mang màu còn sót lại trong bột giấy.
Dòng thải từ quá trình tẩy trắng này thường 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 (AOX: Adsorbable Organic
Halogens), làm tăng AOX trong nước thải.
Dòng thải này có độ màu, giá trị BOD và COD cao.

1.3. CÁC NGUỒN GÂY RA NƯỚC THẢI SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY
Ở đây ta chỉ xét nguồn gây tác động đến môi trường nước.
1.3.1 Nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt phát sinh từ quá trình sinh hoạt trong sản xuất của công nhân
viên nhà máy. Nước thải sinh hoạt mang theo các chất hữu cơ nên nhu cầu oxy sinh hóa
thường dao động trong khoảng 180-250 mg/l. Ngoài ra nó còn có chứa một lượng lớn các
loại vi khuẩn (E. coli, vi rút các loại…) sẽ là nguyên nhân gây ô nhiễm nước thải nguồn
tiếp nhận. Nước thải sinh hoạt nhờ hệ thống thoát nước chung qua bể phốt nên lượng
BOD đã giảm đi nhiều. Ngoài ra nước thải sinh hoạt còn chứa NH
4
+
, PO
4
-
,là nguyên nhân
gây phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận nước thải. Tuy nhiên nước thải sinh hoạt sẽ được xử
lý cùng nước thải sản xuất của nhà máy.

1.3.2 Nước thải công nghiệp
a) Nước thải rửa mảnh:
Gỗ bạch đàn và keo các loại được bóc vỏ rồi chặt mảnh, các mảnh sau khi được
làm đều thì cho vào silô. Mảnh từ silô được băng tải đưa đến tháp xông hơi, sau đó xả
vào máy rửa mảnh để loại bỏ mảnh vụn rồi được bơm tới thiết bị thoát nước và xả sang
tháp mảnh thứ hai. Nước rửa từ thiết bị thoát nước được tách cát trong bể lắng và được sử
ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ CHẤT THẢI
GVHD: TS Vũ Trần Mai Anh - TS Bùi Xuân Thành SVTH: Lê Thế Sơn

Thiết kế bể Aerotank cho hệ thống xử lý nước thải ngành giấy và bột giấy, công suất 3000 m3/ngày.đêm
Page 6


/ngày đêm) và đầu ra
STT Thành phần Nồng độ đầu vào
(mg/l)
Nồng độ đầu ra (mg/l)
1 TSS 1800 100
2
BOD
5
467 50
3 COD 752 80

1.4. TÁC HẠI ĐẾN MÔI TRƯỜNG
1.4.1 Nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt chứa một lượng lớn các loại vi khuẩn (E. coli, vi rút các loại…)
sẽ là nguyên nhân gây ô nhiễm nước thải nguồn tiếp nhận. Nước thải sinh hoạt nhờ hệ
thống thoát nước chung qua bể phốt nên lượng BOD đã giảm đi nhiều. Ngoài ra nước thải
sinh hoạt còn chứa NH
4
+
, PO
4
-
,là nguyên nhân gây phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận nước
thải.
Tuy nhiên nước thải sinh hoạt sẽ được xử lý cùng nước thải sản xuất của nhà máy. ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ CHẤT THẢI
GVHD: TS Vũ Trần Mai Anh - TS Bùi Xuân Thành SVTH: Lê Thế Sơn


ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ CHẤT THẢI
GVHD: TS Vũ Trần Mai Anh - TS Bùi Xuân Thành SVTH: Lê Thế Sơn

Thiết kế bể Aerotank cho hệ thống xử lý nước thải ngành giấy và bột giấy, công suất 3000 m3/ngày.đêm
Page 8

CHƯƠNG II

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP VÀ
NƯỚC THẢI NGÀNH GIẤY

2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP
Nước thải nói chung có chứa nhiều chất ô nhiễm có tính chất khác nhau: từ các
loại chất rắn không tan, đến những loại chất rắn khó tan và những hợp chất không tan
trong nước. Do đó, để có thể loại bỏ được chúng thì chúng ta cần dựa vào đặc điểm của
từng loại tạp chất mà lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp. Các phương pháp xử lý
nước thải được chia thành các nhóm sau:
- Phương pháp xử lý cơ học,

khoảng 0,8 ÷ 1 m/s nhằm tránh lắng cát.
Song chắn rác: thường làm bằng kim loại, có tiết diện tròn hoặc vuông được đặt ở
cửa vào mương dẫn. Tùy theo kích thước khe hở, song chắn rác được phân ra thành các
loại: thô, trung bình và mịn. Khoảng cách giữa các thanh đối với song chắn rác thô từ 60
÷ 100 mm, đối với song chắn rác mịn từ 10 ÷ 25 mm. Rác bị giữ lại có thể được lấy ra
theo phương pháp thủ công hoặc dùng thiết bị cào rác cơ khí.
Lưới chắn rác: được chia thành lưới chắn rác trung bình và lưới chắn rác mịn, tùy
thuộc vào kích thước mắt lưới. Lưới chắn rác trung bình được chế tạo từ một tấm thép
khoan lỗ với kích thước lỗ từ 5 ÷ 25 mm dùng để khử cặn và có thể đặt sau song chắn rác
thô. Lưới chắn rác di động mịn dùng để lọc hoặc thu nhặt tảo với kích thước mắt lưới từ
15 ÷ 64 µm.
Thiết bị nghiền rác: có thể thay thế cho song chắn rác, được dùng để nghiền, cắt vụn
rác ra các mảnh nhỏ hơn và có kích thước đều hơn, không cần tách rác ra khỏi dòng chảy.
Rác vụn này sẽ được giữ lại ở công trình phía sau như bể lắng cát, bể lắng đợt một. Thiết
bị này có bất lợi khi rác nghiền chủ yếu là vải vụn vì có thể sẽ gây nguy hại cho cánh
khuấy, tắc nghẽn ống dẫn bùn, hoặc dính chặt trên các ống khuếch tán khí trong hệ thống
xử lý sinh học. Thông thường phải có song chắn rác đặt song song với thiết bị nghiền rác
để hỗ trợ trong thời gian bảo dưỡng hoặc duy tu thiết bị nghiền rác.

ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ CHẤT THẢI
GVHD: TS Vũ Trần Mai Anh - TS Bùi Xuân Thành SVTH: Lê Thế Sơn

Thiết kế bể Aerotank cho hệ thống xử lý nước thải ngành giấy và bột giấy, công suất 3000 m3/ngày.đêm
Page 10

2.1.1.2. Bể lắng cát
Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ cát, xỉ lò, hoặc các tạp chất vô cơ có kích thước từ

Thiết kế bể Aerotank cho hệ thống xử lý nước thải ngành giấy và bột giấy, công suất 3000 m3/ngày.đêm
Page 11

2.1.1.4. Bể lắng
Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải, bông cặn hình
thành trong quá trình keo tụ tạo bông ( bể lắng đợt 1) hoặc bông bùn hoạt tính hay màng
vi sinh được sinh ra trong quá trình xử lý sinh học ( bể lắng đợt 2 ). Theo cấu tạo và
hướng dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang, bể lắng đứng và bể lắng ly
tâm.
- Bể lắng ngang: dòng nước chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn
hơn 0,001 m/s và thời gian lưu nước từ 1,5 ÷ 2,5 giờ.
- Bể lắng đứng: nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên đến
vách tràn với vận tốc 0,5 ÷ 0,6 m/s và thời gian lưu nước trong bể dao động trong khoảng
0,75 ÷ 2 giờ.
- Bể lắng ly tâm: có cào gạt bùn với đường kính trên 10 m, thực chất có dòng chảy
ngang nên có thể gọi là bể lắng ngang.

2.1.1.5. Tách dầu mỡ
Nước thải của một số xí nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, các lò mổ, xí nghiệp ép
dầu,... thường có lẫn dầu mỡ. Các chất này thường nhẹ hơn nước và nổi lên trên bề mặt.
Nước thải sau xử lý không lẫn dầu mỡ mới được phép đưa vào thủy vực. Ngoài ra, nước
thải có lẫn dầu mỡ khi vào xử lý sinh học sẽ làm bít các lỗ hổng ở vật liệu lọc, ở phin lọc
sinh học và còn làm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aerotank.

2.1.1.6. Lọc cơ học
Lọc được ứng dụng trong xử lý nước thải để tách các tạp chất phân tán có kích
thước nhỏ khi không thể loại bỏ được bằng phương pháp lắng. Trong các loại phin lọc,
thường có các loại phin lọc dùng vật liệu dạng tấm và loại hạt.
- Vật liệu dạng tấm có thể làm bằng tấm thép có đục lỗ hoặc lưới bằng thép không
gỉ, nhôm, niken,…và cả các loại vải khác nhau ( thủy tinh, amiăng, bông, len, sợi tổng

Các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn 10
-4
mm thường không tự lắng được mà luôn tồn
tại ở trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng biện pháp xử lý cơ
học kết hợp với biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xử lý các chất phản ứng để
tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng trong
nước, tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể. Do đó, bông cặn mới tạo ra
sẽ dễ dàng lắng xuống ở bể lắng. Để thực hiện quá trình keo tụ, người ta cho vào trong
nước các chất keo tụ thích hợp như: phèn nhôm ( Al
2
(SO
4
)
3
), phèn sắt ( FeSO
4
,
ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ CHẤT THẢI
GVHD: TS Vũ Trần Mai Anh - TS Bùi Xuân Thành SVTH: Lê Thế Sơn

Thiết kế bể Aerotank cho hệ thống xử lý nước thải ngành giấy và bột giấy, công suất 3000 m3/ngày.đêm
Page 13

Fe
2
(SO4)
3
hoặc FeCl
3
). Các loại phèn này được đưa vào nước thải dưới dạng dung dịch

+
thì cần phải kiềm hóa nước. Chất dùng để kiềm hóa
thông dụng nhất là vôi ( CaO ). Một số trường hợp khác có thể dùng Sô đa ( Na
2
CO
3
)
hoặc sút ( NaOH ). Thông thường phèn nhôm đạt hiệu quả keo tụ cao nhất khi nước thải
có pH = 5,5 ÷ 7,5.

 Phèn sắt (II):
Phèn sắt (II) khi cho vào nước sẽ phân ly thành ion Fe
2+
và sau đó bị thủy phân
thành Fe(OH)
2
.
Fe
2+
+ 2H
2
O = Fe(OH)
2
+ 2H
+

Fe(OH)
2
vừa tạo thành vẫn còn độ hòa tan trong nước lớn, khi trong nước có oxy
hòa tan, Fe(OH)

3
khi cho vào nước phân ly thành Fe
3+
và bị
thủy phân thành Fe(OH)
3
.
Fe
3+
+ 3H
2
O = Fe(OH)
3
+ 3H
+

Vì phèn sắt (III) không bị oxy hóa nên không cần nâng cao pH của nước như sắt
(II). Phản ứng thủy phân xảy ra khi pH > 3,5 và quá trình kết tủa sẽ hình thành nhanh
chóng khi pH = 5,5 ÷ 6,5.
Các muối sắt có ưu điểm hơn so với muối nhôm trong việc làm đông tụ các chất lơ
lửng của nước vì:
- Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp,
- Khoảng pH tác dụng rộng hơn,
- Tạo kích thước và độ bền bông keo lớn hơn,
- Có thể khử được mùi vị khi có H
2
S.
Nhưng muối sắt cũng có nhược điểm, đó là chúng tạo thành phức chất hòa tan có
màu làm cho nước có màu.
Trong quá trình keo tụ tạo bông của hydroxit nhôm hoặc sắt, người ta thường thêm

Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc hai pha không hòa tan là
pha rắn ( chất hấp phụ ) với pha khí hoặc pha lỏng. Dung chất ( chất bị hấp phụ ) sẽ đi từ
pha lỏng ( pha khí ) đến pha rắn cho đến khi nồng độ dung dịch đạt cân bằng.
Các chất hấp phụ thường dùng là: Than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagel, keo
nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất ( xỉ tro, xỉ mạt sắt,…).Trong
những chất trên thì than hoạt tính là chất được dùng phổ biến nhất. Than hoạt tính dạng:
bột và dạng hạt đều được dùng để hấp phụ. Lượng chất hấp phụ tùy thuộc vào khả năng
hấp phụ của từng chất và hàm lượng chất bẩn có trong nước. Các chất hữu cơ có thể bị
hấp phụ có thể được kể đến là: phenol, alkylbenzen, thuốc nhuộm các hợp chất thơm.

2.1.2.4. Trao đổi ion
Phương pháp này có thể tương đối triệt để các tạp chất ở trạng thái ion trong nước
như: Zn, Cu, Cr, Ni, Mn, Hg,…cũng như các hợp chất của asen, photpho, cyanua, chất
phóng xạ. Người ta thường sử dụng nhựa trao đổi ion nhằm hai mục đích: khử cứng và
khử khoáng.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ CHẤT THẢI
GVHD: TS Vũ Trần Mai Anh - TS Bùi Xuân Thành SVTH: Lê Thế Sơn

Thiết kế bể Aerotank cho hệ thống xử lý nước thải ngành giấy và bột giấy, công suất 3000 m3/ngày.đêm
Page 16  Khử cứng:
Cho nước cần xử lý chảy qua cột nhựa cation ở dạng RNa
2RNa + CaSO
4
 R
2
Ca + Na
2

2 RSO
3
H + Na
2
SO
4
 2RSO
3
Na + H
2
SO
4

RSO
3
H + NaHCO
3
 RSO
3
Na + CO
2
+ H
2
O
RSO
3
H + Na
2
CO
3

2.1.3.1. Trung hòa
Nước thải thường có những giá trị pH khác nhau, do đó cần phải tiến hành trung hòa
và điều chỉnh pH của nước thải tạo điều kiện thích hợp cho các quá trình xử lý hóa lý và
sinh học.