Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
/ngày đêm
/ngày đêm
LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam đang trong giai đoạn đổi mới, nền kinh tế chuyển mình phát triển mạnh
mẽ. Các ngành công nghiệp, các đơn vò sản xuất tranh đua phát triển, mở rộng sản xuất
nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về mọi mặt của con người. Cũng như các ngành
công nghiệp khác, ngành giấy đang phát triển không ngừng, nhu cầu về giấy hiện nay là
rất lớn với chủng loại sản phẩm ngày càng đa dạng. Thế nhưng đó cũng là nguyên nhân
của việc lượng nước thải cũng như chất thải khác gia tăng đe dọa ô nhiễm môi trường
nghiêm trọng và cần được kiểm soát.
Phương pháp xử lý sinh học được ứng dụng rộng rãi từ hơn 100 năm nay, đến bây
giờ, nó đã có mặt trong hầu hết các công trình xử lý nước thải và trong tương lai nó vẫn
còn phát triển mạnh mẽ với nhiều công trình ứng dụng. Đồ án môn học xử lý chất thải
mà em thực hiện nhằm nghiên cứu áp dụng, tính toán thiết kế công trình xử lý sinh học
cho nước thải xeo giấy.
Trong quá trình thực hiện đồ án, mặc dù có cố gắng nhưng vẫn còn những một số
lỗi, nên em cũng mong muốn được thầy cô góp ý, chỉnh sửa và giúp em hoàn thành tốt
nhiệm vụ của môn học.
SVTH : Nguyễn Đức Ban 1
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
/ngày đêm
/ngày đêm
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG
I. Đặt vấn đề
Công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy chiếm vò trí rất quan trọng trong nền kinh tế nước ta.
Công nghiệp giấy phát triển cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội, nhu cầu về các sản phẩm

/ngày đêm
II. Nhiệm vụ của đồ án
 Tìm hiểu nguồn gốc, tính chất đặc trưng, khả năng gây ô nhiễm của nước thải sản xuất
giấy và bột giấy.
 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy
 Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp
 Tính toán thiết kế công trình xử lý
SVTH : Nguyễn Đức Ban 3
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
/ngày đêm
/ngày đêm
CHƯƠNG 2 : CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY
Công nghệ sản xuất giấy có thể chia làm 2 giai đoạn : sản xuất bột giấy và xeo giấy. Sở
dó có thể chia ra như vậy vì :
_ Nguyên liệu của giai đoạn xeo giấy là bột giấy
_ Bột giấy được sản xuất từ những nguyên liệu thô như tre, nứa, gỗ ,. . .. Thành phẩm của giai
đoạn này là bột giấy, bột giấy có thể được chuyển sang giai đoạn xeo hoặc làm sản phẩm bán ra
thò trường
_ Thành phần và nồng độ chất thải từ quá trình sản xuất bột giấy lớn hơn rất nhiều so với giai
đoạn xeo giấy
I. Giai đoạn sản xuất bột giấy
1. Nguyên liệu
Các tế bào thực vật, đặc biệt là tế bào gỗ, chứa rất nhiều sợi cellulose, là nguyên liệu thô
chính cho công nghệ sản xuất giấy và bột giấy. Sợi cellulose chủ yếu được cung cấp từ các nguồn
sau:
• Các loại gỗ : Bạch đàn, bồ đề, mỡ, keo,…
• Các thực vật ngoài gỗ : Tre, nứa, bã mía, rơm rạ,…
• Các vật liệu tái sinh : Vải vụn, giấy vụn, giấy đã sử dụng,…

SVTH : Nguyễn Đức Ban 5
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
/ngày đêm
/ngày đêm
2. Qui trình công nghệ sản xuất bột giấy
SVTH : Nguyễn Đức Ban 6
Bột giấy thành phẩm
Nguyên liệu thô
(lồ ô, dăm, đũa)
Chặt, băm nhỏ thành
dăm
Tách nước
Khuấy trộn, rửa
Nghiền nhão
Rửa
Nấu
Nước thải rửa nấu
Nước, NaOH Dòch đen
Nước, bột giấy
Nước
Nước
Nước thải
Nước thải rửa
Các dòng nước vào và ra trong công nghệ sản xuất bột giấy
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
/ngày đêm

gồm một lưới chắn hình trụ (gọi là lưới gạn bột giấy) xoay quanh đường dẫn bột giấy vào. Sau khi
khử nước hỗn hợp được chuyển sang bể tẩy trắng , ở đây hỗn hợp được xáo trộn trong nước ấm
hòa tan dung dòch canxi hypochlorite Ca(OCl)
2
hay hydrogen peroxide. Sản phẩm sau quá trình
này là sản phẩm bột giấy có thể bán hay tái tạo trong công nghiệp làm giấy.
SVTH : Nguyễn Đức Ban 7
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
/ngày đêm
/ngày đêm
II. Giai đoạn làm giấy
Quá trình làm giấy bao gồm trước tiên là chọn lựa sự xáo trộn thích hợp của bột giấy (gỗ,
vải cũ, cây lanh, sợi đay, rơm, báo cũ, . . .). Hỗn hợp bột giấy bò phân huỷ và xáo trộn trong máy
nhào trộn hay những loại thiết bò nhồi với thuốc nhuộm, để chất lượng sản phẩm giấy sau cùng
đạt chất lượng tốt, người ta cho hồ vào để lắp đầy những lỗ rỗng do bột khí có trong bột giấy. Bột
giấy được tinh chế trong phễu hình nõn lõm cố đònh, bên trong và bên ngoài mặt hình nón gắn
những con dao cùn, máy có tốc độ quay điều chỉnh được với mục đích xáo trộn và điều chỉnh
đồng dạng quá trình làm giấy. Cuối cùng bột giấy được lọc qua lưới chắn để loại bỏ những dạng
SVTH : Nguyễn Đức Ban 8
Thành phẩm
Cắt cuộn
Xeo giấy
Cán ép (tạo hình giấy)
Phối liệu
Lắng lọc
Nghiền tinh
Hòa trộn
Nguyên liệu thô

SO
4
, Na
2
CO
3
còn phần
nhiều là kiềm natrisunfat liên kết với các chất hữu cơ trong kiềm. Ở những nhà máy lớn, dòng
thải này được xử lý để thu hồi tái sinh sử dụng lại kiềm bằng phương pháp cô đặc – đốt cháy các
chất hữu cơ – xút hóa. Đối với những nhà máy nhỏ thường không có hệ thống thu hồi dòch đen,
dòng thải này được thải thẳng cùng các dòng thải khác của nhà máy, gây tác động xấu tới môi
trường.
_ Dòng thải từ công đoạn tẩy của các nhà máy sản xuất bột giấy bằng phương pháp hóa học
và bán hóa chứa các hợp chất hữu cơ, lignin hòa tan và hợp chất tạo thànhcủa những chất đó với
chất tẩy ở dạng độc hại, có khả năng tích tụ sinh học trong cơ thẻ sống như các hợp chất clo hữu
cơ, làm tăng AOX trong nước thải. Dòng này có độ màu, giá trò BOD
5
và COD cao.
_ Dòng thải từ quá trình nghiền bột và xeo giấy chủ yếu chứa xơ sợi mòn, bột giấy ở dạng lơ
lửng và các chất phụ gia như nhựa thông, phẩm màu, cao lanh.
_ Dòng thải từ các khâu rửa thiết bò, rửa sàn, dòng chảy tràn có hàm lượng các chất lơ lửng
và các hóa chất rơi vãi. Dòng này không liên tục.
_ Nước ngưng của quá trình cô đặc trong hệ thống xử lý thu hồi hóa chất từ dòch đen. Mức độ
ô nhiễm của nước ngưng phụ thuộc vào loại gỗ, công nghệ sản xuất.
_ Nước thải sinh hoạt.
IV. Nước thải từ công nghệ xeo giấy
Dòng thải từ công nghệ xeo giấy chứa chủ yếu bột giấy và các chất phụ gia, gọi là nước
trắng. Nước này được tách ra từ các bộ phận của máy xeo giấy như khử nước, ép giấy. Phần lớn
dòng thải này được sử dụng trực tiếp cho giai đoạn tạo hình giấy hay cho công đoạn chuẩn bò
nguyên liệu vào máy xeo hoặc có thể gián tiếp sau khi nước thải được qua bể lắng để thu hồi

Xử lý cơ học nhằm mục đích
SVTH : Nguyễn Đức Ban 10
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
/ngày đêm
/ngày đêm
- Tách các chất không hòa tan, những vật chất lơ lửng có kích thước lớn (rác, nhựa, dầu mỡõ,
cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra khỏi nước thải.
- Loại bỏ cặn nặng như sỏi, cát, mảnh kim loại, thủy tinh…
- Điều hoà lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.
- Xử lý cơ học là giai đoạn chuẩn bò và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý hoá lý và
sinh học .
1. Song chắn rác
Song chắn rác thường được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn. Tùy theo kích thước
khe hở, song chắn rác được phân thành loại thô, trung bình và mòn. Song chắn rác thô có khoảng
cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm và song chắn rác mòn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 –
25 mm. Rác có thể lấy bằng phương pháp thủ công hoặc thiết bò cào rác cơ khí.
2. Bể lắng cát
Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ cát, cuội, xỉ lò hoặc các loại tạp chất vô cơ khác có kích
thước từ 0,2 – 2 mm ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bò cát, sỏi bào mòn,
tránh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến công trình sinh học phía sau.
3. Bể lắng
Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải, cặn hình thành trong
quá trình keo tụ tạo bông (bể lắng đợt 1) hoặc cặn sinh ra trong quá trình xử lý sinh học (bể lắng
đợt 2). Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang và bể lắng đứng.
4. Quá trình lọc
Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất có kích thước nhỏ khi không thể loại được bằng
phương pháp lắng. Quá trình lọc ít khi sử dụng trong xử lý nước thải, thường chỉ sử dụng trong
trường hợp nước sau xử lý đòi hỏi có chất lượng cao.

hoặc loại FeCl
3
. Các loại phèn này được đưa vào
nước dưới dạng dung dòch hòa tan.
2. Tuyển nổi
- Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha lỏng. Các bọt khí
này sẽ kết dính với các hạt cặn. Khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối
lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lên bề mặt.
3. Hấp phụ
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 bò hấp thụ) sẽ đi từ pha lỏng (hoặc pha
khí) đến pha rắn cho đến khi nồng độ dung chất trong dung dòch đạt cân bằng. Các chất hấp phụ
thường sử dụng: than hoạt tính, tro, xỉ, mạt cưa, silicagen, keo nhôm.
4. Trao đổi ion
Phương pháp này có thể khử tương đối triệt để các tạp chất ở trạng thái ion trong nước như
Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Mn … cũng như các hợp chất của asen, photpho, xyanua, chất phóng xạ.
Thường sử dụng nhựa trao đổi ion nhằm khử cứng và khử khoáng.
III. Các phương pháp hóa học
1. Phương pháp trung hòa
Nhằm trung hòa nước thải có pH quá cao hoặc quá thấp, tạo điều kiện cho các quá trình xử
lý hóa lý và sinh học :
H
+
+ OH
-
→ H
2
O
Vôi (Ca(OH)
2

3
Fe
3+
+ 3OH
-
→ Fe(OH)
3
Phương pháp kết tủa hóa học hay được sử dụng nhất là phương pháp tạo các kết tủa với vôi.
Soda cũng có thể được sử dụng để kết tủa các kim loại dưới dạng hydroxide (Fe(OH)
3
), carbonate
(CdCO
3
), …Anion carbonate tạo ra hydroxide do phản ứng thủy phân với nước :
CO
3
2-
+ H
2
O → HCO
3
-
+ OH
-
IV. Phương pháp sinh học
Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải
cũng như một số chất vô cơ như: H
2
S, sulfide, ammonia, … dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh
vật. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát

- Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí Methane.
* Bể lọc kỵ khí
Bể lọc kỵ khí là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa carbon trong nước
thải. Nước thải được dẫn vào bể từ dưới lên hoặc từ trên xuống, tiếp xúc với lớp vật liệu trên đó
có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển. Vì vi sinh vật được giữ trên bề mặt vật liệu tiếp
xúc và không bò rửa trôi theo nước sau xử lý nên thời gian lưu của tế bào sinh vật rất cao (khoảng
100 ngày).
b. Quá trình hiếu khí
 Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng
Trong quá trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan chuyển hóa thành
bông bùn sinh học – quần thể vi sinh vật hiếu khí – có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực.
Nước chảy liên tục vào bể aeroten, trong đó khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính
SVTH : Nguyễn Đức Ban 14
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
/ngày đêm
/ngày đêm
cung cấp ôxy cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ. Dưới điều kiện như thế, vi sinh vật sinh
trưởng tăng sinh khối và kết thành bông bùn. Hỗn hợp bùn và nước thải chảy đến bể lắng đợt 2
và tại đây bùn hoạt tính lắng xuống đáy. Một lượng lớn bùn hoạt tính (25 – 75% lưu lượng) tuần
hoàn về bể aeroten để giữ ổn đònh mật độ vi khuẩn, tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ.
Lượng sinh khối dư mỗi ngày cùng với lượng bùn tươi từ bể lắng 1 được dẫn tiếp tục đến công
trình xử lý bùn. Một số dạng bể ứng dụng quá trình bùn hoạt tính lơ lửng như : Bể aeroten thông
thường, bể aeroten xáo trộn hoàn chỉnh, mương ôxy hóa, bể hoạt động gián đoạn, . . .
* Bể aeroten thông thường
Bùn
Bể lắng 1
Nước chưa
xử lý

thống quay hoặc vòi phun. Quần thể vi sinh vật sống bám trên giá thể tạo nên màng nhầy sinh
học có khả năng hấp phụ và phân hủy chất hữu cơ chứa trong nước thải. Quần thể vi sinh vật này
có thể bao gồm vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí và tùy tiện, nấm, tảo, và các động vật nguyên sinh, …
trong đó vi khuẩn tùy tiện chiếm ưu thế.
Phần bên ngoài lớp màng nhầy (khoảng 0,1 – 0,2 mm) là loại vi sinh hiếu khí. Khi vi sinh
phát triển, chiều dày lớp màng ngày càng tăng, vi sinh lớp ngoài tiêu thụ hết lượng ôxy khuếch
tán trước khi ôxy thấm vào bên trong. Vì vậy, gần sát bề mặt giá thể môi trường kỵ khí hình
thành. Khi lớp màng dày, chất hữu cơ bò phân hủy hoàn toàn ở lớp ngoài, vi sinh sống gần bề mặt
giá thể thiếu nguồn cơ chất, chất dinh dưỡng dẫn đến tình trạng phân hủy nội bào và mất đi khả
năng bám dính. Nước thải sau xử lý được thu qua hệ thống thu nước đặt bên dưới. Sau khi ra khỏi
bể, nước thải vào bể lắng đợt hai để loại bỏ màng vi sinh tách khỏi giá thể. Nước sau xử lý có thể
tuần hoàn để pha loãng nước thải đầu vào bể lọc sinh học, đồng thời duy trì độ ẩm cho màng
nhầy.
* Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC)
RBC bao gồm các đóa tròn polystyren hoặc polyvinyl chloride đặt gần sát nhau. Đóa nhúng
chìm một phần trong nước thải và quay ở tốc độ chậm. Tương tự như bể lọc sinh học, màng vi
sinh hình thành và bám trên bề mặt đóa. Khi đóa quay, mang sinh khối trên đóa tiếp xúc với chất
hữu cơ trong nước thải và sau đó tiếp xúc với ôxy. Đóa quay tạo điều kiện chuyển hóa ôxy và
luôn giữ sinh khối trong điều kiện hiếu khí. Đồng thời, khi đóa quay tạo nên lực cắt loại bỏ các
màng vi sinh không còn khả năng bám dính và giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa sang bể lắng đợt
hai.
2. Phương pháp sinh học tự nhiên
SVTH : Nguyễn Đức Ban 16
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
/ngày đêm
/ngày đêm
Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nguồn nước. Việc
xử lý nước thải được thực hiện trên các công trình :

/ngày đêm
/ngày đêm
Trong hồ tùy tiện tồn tại 03 khu vực: (1) khu vực bề mặt, nơi đó chủ yếu vi khuẩn và tảo
sống cộng sinh; (2) khu vực đáy, tích lũy cặn lắng và cặn này bò phân hủy nhờ vi khuẩn kỵ khí;
(3) khu vực trung gian, chất hữu cơ trong nước thải chòu sự phân hủy của vi khuẩn tùy tiện. Có thể
sử dụng máy khuấy để tạo điều kiện hiếu khí trên bề mặt khi tải trọng cao. Tải trọng thích hợp
dao động trong khoảng 70 – 140 kg BOD
5
/ha ngày.
o Hồ kỵ khí
Thường được áp dụng cho xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao và cặn lơ lửng lớn, đồng
thời có thể kết hợp phân hủy bùn lắng. Hồ này có chiều sâu lớn, có thể sâu đến 9 m. Tải trọng
thiết kế khoảng 220 – 560 kg BOD
5
/ha ngày
SVTH : Nguyễn Đức Ban 18
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
Thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000 m
3
/ngày đêm
/ngày đêm
CHƯƠNG 4 : LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH
CHÍNH
I. Lựa chọn công nghệ
 Các công trình phụ
Đây là các công trình nhằm trợ giúp, tạo điều kiện cần thiết cho công trình chính hoạt động
và xử lý nước thải, bùn thải ở công đoạn cuối trước khi thải ra môi trường. Các công trình phụ
được lựa chọn là : song chắn rác, bể thu gom, bể điều hòa, bể tuyển nổi, bể lắng đợt II, bể khử
trùng, bể chứa bùn, bể nén bùn, máy ép bùn băng tải.