Xem mẫu
- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN – ĐẠI HỌC QGHN
KHOA MÔI TRƯỜNG
XỬ LÝ ĐỘC CHẤT TRONG ĐẤT NGẬP NƯỚC
Đề tài: Xử lý độc chất trong đất ngập nước
của nước thải nhà máy giấy
Giáo viên hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Thị
Loan
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Hoàng
- LỜI MỞ ĐẦU
Giấy là một sản phẩm rất cần thiết cho đời sống, nó phục
vụ mọi sinh hoạt cho con người cho mọi đối tượng như giấy
tập, giấy bao bì, thùng giấy, giấy vệ sinh…
Để làm được giấy thì người ta cần phải tiêu tốn một
lượng lớn bột giấy. Một khi đã hết gỗ để sản xuất thì người ta
chặt gỗ trái phép để lấy gỗ làm giấy như thế sẽ làm mất cân
bằng sinh thái, gây hạn hán, lũ lụt, và nhiều thiên tai khác kéo
đến. Nên con người đã tái chế lại những sản phẩm đã qua sử
dụng để tạo thành những sản phẩm mới. Như thế đã góp phần
vào bảo vệ môi trường tạo môi trường thân thiện với con
người.
Nhưng bên cạnh đó quá trình tái chế giấy đã sản sinh ra
một lượng khí thải, nước thải làm ô nhiễm môi trường nghiêm
trọng. Vì thế trong bài tiểu luận này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu
khái quát về công nghiệp sản xuất giấy, vấn đề ô nhiễm nổi
cộm của nó và tìm ra giải pháp công nghệ xử lý những vấn đề ô
nhiễm đó.
TỔNG QUAN NGÀNH SẢN XUẤT GIẤY
Giới thiệu chung về ngành giấy
Lịch sử phát triển
Từ xa xưa người Trung Quốc sau đó là người Ai Cập đã
biết làm giấy từ dây cói bằng cách chẻ nhỏ rồi xếp chúng lên
nhau, sau đó ép lại rồi phơi khô thành những tấm giấy có thể
viết được. Nhưng đó chỉ là phương pháp làm giấy thủ công.
Một số sự kiện đánh dấu cho mốc lịch sử sự phát triển công
nghiệp giấy trên thế giới điển hình như:
• 1798: Nicholas – Louis Robert (Pháp) được nhận bằng
phát mình về máy xeo giấy liên tục đầu tiên
• 1803 – 1807: anh em nhà Fourdrinier (Anh) nhận bằng
phát mình cho máy xeo liên tục cải tiến
• 1809: John Dickinson (Anh) nhận bằng phát minh về
máy xeo tròn
• 1817: máy xeo tròn xuất hiện ở Mỹ
• 1827: xuất hiện máy xeo dài đầu tiên ở Mỹ
• 1840: phát triển của phương pháp sản xuất bột mài tại
Đức
• 1854: bột giấy lần đầu tiên được sản xuất theo
phương pháp soda
- • 1870: triển khai công nghiệp đầu tiên quá trình sản xuất
bột mài, bột sulfit.
Những công trình này là những đột phá cơ bản, làm nền
tảng cho sự phát triển của công nghiệp giấy hiện đại ngày nay
Giới thiệu về công nghiệp giấy ở Việt Nam
Nhu cầu sử dụng các sản phẩm giấy trong nước
Theo thống kê của Tổng Công ty Giấy Việt Nam (VIETNAM
PAPER CORPORATION): tổng lượng giấy tiêu thụ cả nước ta
trong năm 2012 vừa qua lên tới 2,9 triệu tấn giấy các loại.
Trong khi các nước phát triển tiêu thụ giấy trên 130
kg/người/năm, thì người dân các nước châu Á có mức tiêu thụ
giấy chưa nhiều, bình quân đạt 40 kg/người/năm. Mức tiêu thụ
giấy bình quân đầu người ở Việt Nam còn thấp hơn, mới chỉ
đạt hơn 30 kg/năm. Sức tiêu thụ giấy của người dân nước ta
đã liên tục tăng nhanh trong những năm qua: năm 2010 bình
quân sử dụng 26,44 kg/năm/người; năm 2011 đạt 29,61
kg/năm/người; năm 2012 đạt 32,7 kg/năm/người. Tuy nhiên
đến nay thì nhu cầu tiêu dùng giấy giảm khoảng 3% so với
cùng kỳ năm trước (xuống còn khoảng 30 kg/người/năm), nhất
là mặt hàng giấy cao cấp tráng phấn và giấy in báo, do người
dân và doanh nghiệp tiết kiệm chi tiêu…
Tình hình phát triển và vai trò của ngành giấy đối với
nền kinh tế
Ngành công nghiệp giấy nước ta không ngừng phát triển.
Năm 1912, nhà máy sản xuất bột giấy đầu tiên bằng phương
pháp công nghiệp đi vào hoạt động với công suất 4.000
tấn/năm tại Việt Trì. Trong thập niên 1960, nhiều nhà máy giấy
được xây dựng nhưng đều có công suất dưới 20.000 tấn/năm
như Nhà máy Giấy Việt Trì, Nhà máy Bột giấy Văn Điển, Nhà
máy Giấy Đồng Nai, Nhà máy giấy Tân Mai… Đến năm 1975,
tổng công suất thiết kế của ngành giấy Việt Nam đạt được 72
ngàn tấn/năm nhưng sản lượng thực tế chỉ 28 ngàn tấn/năm,
một con số quá nhỏ nhoi so với nhu cầu tiêu thụ hơn 2 triệu
tấn. Thế nhưng chỉ hơn 30 năm sau, ngành giấy đã đáp ứng
được gần 64% nhu cầu tiêu dùng trong nước.
Xuất khẩu giấy và các sản phẩm từ giấy của Việt Nam đã
có mặt ở thị trường 18 nước trên thế giới (thị phần nhiều nhất
là vào các thị trường Mỹ, Đài Loan, Nhật Bản…), với kim ngạch
năm 2012 đạt 425 triệu USD. Tuy vậy, kim ngạch xuất khẩu
giấy hiện chỉ bằng 1/3 so với kim ngạch nhập khẩu mặt hàng
này. Năm 2012, cả nước đã nhập khẩu 1,216 triệu tấn giấy các
- loại với trị giá 1,164 triệu USD, nguồn nhập nhiều từ Trung Hoa
và Indonesia.
Năng lực sản xuất bột giấy của Việt Nam cũng tăng rất
nhanh. Sản lượng bột giấy sản xuất trong nước năm 2010 đạt
345,9 nghìn tấn; năm 2011 đạt 373,4 nghìn tấn. Năm 2012, sản
lượng bột giấy nước ta thiết lập mức tăng trưởng khủng, cao
hơn 30% so với năm 2011, đạt tới 484,3 nghìn tấn. Tuy nhiên,
với khối lượng này còn xa mới đáp ứng được nhu cầu cho
ngành sản xuất giấy, bởi vậy hàng năm nước ta vẫn còn phải
nhập khẩu lượng bột giấy và các sản phẩm giấy với lượng gần
tương đương sản lượng trong nước. Nhiều năm qua, Việt Nam
liên tục đứng đầu thế giới về xuất khẩu dăm gỗ. Riêng năm
2012, xuất khẩu 6 triệu tấn dăm gỗ (tương đương 2,7 triệu tấn
bột giấy), với giá 110 – 120 USD/tấn
Tuy nhiên, điều đáng buồn là trong năm 2013 bên cạnh
ảnh hưởng của kinh tế suy thoái còn có nguyên nhân nhiều sản
phẩm giấy Việt Nam có chất lượng kém nên không bán được
hoặc phải bán chịu, gây nợ đọng, ứ vốn. Hậu quả là nhiều
doanh nghiệp phải dừng sản xuất hoặc sản xuất không hết
công suất, nhất là những doanh nghiệp quy mô nhỏ, thiết bị lạc
hậu, giá thành cao. Với mức giá bán hiện nay, nhiều nhà máy
càng sản xuất càng lỗ. Không có lợi nhuận, doanh nghiệp không
có vốn để đầu tư đổi mới công nghệ, nâng cao chất lượng... Cái
vòng luẩn quẩn đó đang khiến nhiều doanh nghiệp đứng trên
bờ vực phá sản, nhất là năm 2015 ngày càng tới gần, Cộng
đồng Kinh tế ASEAN sẽ được thành lập, mặt hàng giấy từ các
nước trong khu vực sẽ tràn vào Việt Nam với mức thuế 0%.
Nếu không nhanh chóng tìm giải pháp thì giấy Việt Nam khó
đứng vững ngay ở thị trường trong nước chứ chưa nói đến thị
trường ngoài nước
Khái quát ngành giấy
Một số định nghĩa về giấy
• Giấy là 1 sản phẩm xơ sợi cenlulose có dạng tấm, trong
đó sợi và các phần sợi được liên kết với nhau tạo mạng
không gian 3 chiều.
• Bột giấy là nguồn nguyên liệu có tính chất xơ sợi dùng
để làm giấy. Bột giấy thường có nguồn gốc từ thực vật.
Tuy nhiên người ta có thể làm giấy từ sợi vô cơ hay từ
sợi tổng hợp.
• Bìa cactong là sản phẩm giấy cenlulose nhưng xét về
cấu trúc và thành phần thì bìa cactong và giấy tương
- đương nhau. Sự khác biệt rõ nhất giữa 2 nhóm này là
bề dày. Các sản phẩm giấy có bề dày ≥3 mm là bìa
Vai trò của giấy
Giấy là một sản phẩm không thể thiếu trong hoạt động đời
sống xã hội trên toàn thế giới. Từ xa xưa giấy đã giúp con
người lưu trữ được các thông tin của xã hội thời bấy giờ. Ngày
nay mặc dù công nghệ thông tin phát triển mạnh, nhưng vai trò
của giấy vẫn rất quan trọng. Để giúp cho việc học tập, in ấn,
báo chí, hội họa phải cần rất nhiều đến giấy, ngoài ra các nhu
cầu về bao bì giấy, bìa giấy cũng gia tăng theo sự phát triển
của xã hội.
Quá trình sản xuất giấy
Nguyên liệu làm giấy
Nguyên liệu làm giấy có thể được lấy từ nhiều nguồn khác
nhau như: khai thác nguyên liệu thô từ rừng (tre, gỗ, nứa,…)
hoặc có thể tận dụng nguồn rác thải có khả năng tái sử dụng
như sách báo cũ, giấy gói, giấy bìa... Ngoài ra còn có một nguồn
tái chế nữa đó là bột giấy đươc thu hồi từ quá trình xử lý dòng
thải của nhà máy sản xuất giấy
- Sơ đồ công nghệ quy trình sản xuất giấy
Giai đoạn sản xuất bột giấy
• Nghiền bột
a) Nghiền bột từ sợi tái chế
Máy nghiền bột cơ học được sử dụng để nghiền giấy, trộn
nước và chuyển hóa thành một hỗn hợp đồng nhất, có thể
bơm như nước. Các chất nhiễm bẩn nặng như cát, sỏi,…được
thải bỏ khi chảy lơ lửng trong hệ thống máng. Tại đây các chất
nặng sẽ lắng xuống và được lấy ra khỏi hệ thống theo định kỳ.
Sợi được phân loại riêng dưới dạng huyền phù nhẹ, sau đó
được chảy quả một loạt các sàng lọc có lớp tấm đục lỗ. Ở đây
các chất nhiễm bẩn nhẹ hơn nhưng lớn hơn sợi sẽ bị loại ra.
Trong một số quy trình công nghệ cần sản phẩm thật sạch thì
phải có một loạt các cyclon làm sạch đặt sau các sàng lọc. Ở
công đoạn này phải sử dụng một máy tinh lọc cơ học hoặc khử
mảnh vụn nhằm đảm bảo sao cho các sợi tách rời nhau và có
thể tạo ra đủ độ bền liên kết giữa các sợi trong giấy. Cách sản
xuất này rất phù hợp trong việc sản xuất các loại bao gói.
- b) Nghiền bột cơ học
Trong nghiền bột cơ học, các sợi chủ yếu bị tách rời nhau
do lực cơ học trong máy nghiền hoặc trong thiết bị tinh chế.
Quy trình công nghệ nguyên thủy là gia công gỗ tròn bằng đá –
gỗ được ép bằng đá nghiền quay tròn. Công nghệ này làm ra
loại bột giấy có độ dai tương đối thấp
Ở các máy tinh chế TMP (Thermal Mechanical Pulping –
nghiền bột giấy cơ nhiệt) và các máy nghiền áp lực, cách xử lý
cơ học ở nhiệt độ cao, do vậy bột giấy có các thuộc tính độ dai
tốt hơn bột giấy cơ học truyền thống
c) Nghiền bột hóa học và bán hóa học
Trong nghiền bột hóa học và bán hóa học, nguyên liệu sợi
được xử lý với hóa chất ở nhiệt độ và áp lực cao (nấu). Mục
đích của quá trình xử lý này là nhằm hòa tan hoặc làm mềm
thành phần chính của chất lignin liên kết các sợi trong nguyên
liệu với nhau, đồng thời gây ra sự phá hủy càng ít càng tốt đối
với thành phần cellulose (tăng độ dai của sợi). Cách xử lý này
được tiến hành trong nồi áp suất (nồi nấu), có thể vận hành
theo chế độ liên tục hoặc theo mẻ
Sau khi chưng nấu, hóa chất chuẩn bị cho quá trình tạo
bột giấy được chuyển vào và đóng nắp lại. Ở đó những chất
lỏng màu đen (dịch đen) sẽ xả bỏ bởi những ống tháo nước.
Bột giấy được cô cạn sau đó rửa, nước này có thể xả bỏ, tái sử
dụng hay cho quay trở lại quá trình phân tách tái tạo ban đầu.
Trong quá trình rửa bột giấy, do đi qua các máy lọc sạch nên
những mác gỗ và các chất không phân hủy sẽ bị loại bỏ. Tiếp
đó bột giấy được đưa vào bộ phận khử nước bao 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 dịch canxi hypochlorite Ca(OCl) 2 hay hydrogen
peroxit H2O2. Sản phẩm sau quá trình này là sản phẩm bột giấy
có thể bán hay tái tạo trong công nghiệp làm giấy
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 bị phân hủy và xáo trộn trong máy
nhào trộn hay những loại thiết bị nhồi với thuốc nhuộm. Để sản
phẩm giấy sau cùng đạt chất lượng tốt, người ta cho hồ vào để
lấp đầy những lỗ rỗng do bọt khí có trong bột giấy. Bột giấy
được tinh chế trong phễu hình nón lõm cố định, bên trong và
bên ngoài mặt hình nón gắn những con dao cùn, máy có tốc độ
- quay điều chỉnh được với mục đich 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 vón cục và bùn tạo vết làm giảm
chất lượng của giấy. Kế tiếp bột giấy được chuyển qua những
dây đai của những lưới chắn và mang vào máy cán. Nước loại
bỏ trong giai đoạn này là nước thải xeo, do màu của nước thải
nên người ta còn gọi là nước thải dòng trắng. Khuôn in giấy
bao gồm những máy cán sau: máy cán gạn lọc để loại bỏ
những giấy không chất lượng, cán hút để loại bỏ nước, ép và
cán khô khử phần nước còn lại trước khi cho ra giấy và cuối
cùng là cán hoàn tất để định hình sản phẩm giấy sau cùng. Sản
phẩm này cuối cùng dùng với nhiều mục đích như giấy in, báo,
giấy gói, giấy viết, giấy thấm, giấy gói thực phẩm không thấm…
- Các vấn đề ô nhiễm
Ô nhiễm không khí
Quá trình nghiền bột
• Bụi sinh ra khi xay. Các khí có mùi trong quá trình sàng
rửa, trong các khâu tẩy trắng, khâu chế biến, khâu khử
bọt…
• Hơi clo chủ yếu ở khâu tẩy trắng.
• Khí H2S, thoát ra từ nồi cầu trong công đoạn nấu bột.
• Tiếng ồn và độ rung do hoạt động của các máy nghiền,
sàng, các động cơ điện.
• Khí SOx, NOx…thải từ các quá trình đốt nhiên liệu cung
cấp cho lò hơi.
Quá trình xeo giấy
• Trong khâu sấy khô, hơi nước từ các tấm giấy được
thổi vào không khí kéo theo các hydrocarbon, các chất
trong nguyên liệu gỗ…gây ô nhiễm môi trường.
• Các nguồn nhiệt dư sản sinh từ các nồi hơi, các máy
xeo giấy.
• Do khói thải nhiên liệu từ lò hơi, máy xeo giấy.
Khí thải từ các quá trình đốt nhiên liệu
Cung cấp cho lò hơi, máy xeo, lò xông lưu huỳnh… Các
nhiên liệu sử dụng trong công nghiệp bột giấy là nhiên liệu sinh
học (phụ phẩm gỗ, vỏ cây và bùn cặn), than đá, dầu và dầu khí,
chủ yếu là dầu FO, DO, sản phẩm cháy của các nhiên liệu này
chứa nhiều chất khí độc hại như CO, CO 2, SOx, NOx, bụi khói…
các khí này gây các tác động tiêu cực đến môi trường không
khí của khu vực dân cư lân cận
Ô nhiễm chất thải
Chỉ riêng tại Mỹ hàng năm tái sinh trên 45 triệu tấn giấy
chiếm gần nửa nhu cầu giấy cho toàn quốc. Tuy nhiên vấn đề
tái sinh giấy cũng tạo ra một nguồn phế thải mới. Tuy giấy tái
sinh cần ít nước, hoá chất, năng lượng, và ít ô nhiễm hơn sản
xuất giấy nguyên thủy từ cây. Nhưng vì phải sử dụng nhiều
chất tẩy (clo) do đó tạo ra các hoá chất độc hại như funrans và
dioxin, dẫn đến nguy cơ bệnh ung thư sinh ra ngày càng nhiều
hơn. Hiện tại các nhà khoa học đang nghiên cứu để tìm hoá
chất thay thế clo trong việc tẩy màu và làm trắng bột giấy.
- Ô nhiễm nước thải
Các loại nước thải trong quá trình sản xuất giấy
• Dòng thải rửa nguyên liệu bao gồm các chất hữu cơ
hòa tan, đất đá, thuốc bảo vệ thực vật, vỏ cây,…
• Dòng thải của quá trình nấu và rửa sau nấu chứa phần
lớn các chất hữu cơ hòa tan, các hóa chất nấu và một
phần xơ sợi. Dòng thải có màu tối đen nên thường gọi
là dịch đen. Dịch đen có nồng độ chất khô khoảng 25 –
35%, tỷ lệ giữa chất hữu cơ và vô cơ là 70:30.
• Thành phần hữu cơ chủ yếu là trong dịch đen lignin hòa
tan vào dịch kiềm (30 – 35% khối lượng chất khô),
ngoài ra là những sản phẩm phân hủy hydratcacbon,
axit hữu cơ. Thành phần hữu cơ bao gồm những chất
nấu, một phần nhỏ là NaOH, Na 2S, Na2SO4, Na2CO3 còn
phần nhiều là kiềm natri sunfat 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 dịch 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 rửa 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 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, làm tăng AOX trong nước thải.
Dòng này có độ màu, giá trị BOD5 và COD cao
• 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.
• Dòng thải từ các khâu rửa thiết bị, 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 dịch đen. Mức độ ô nhiễm của nước
ngưng phụ thuộc vào loại gỗ, công nghệ sản xuất.
• Nước thải sinh hoạt
- 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 bị nguyên liệu vào máy xeo hoặc
có thể gián tiếp sau khi nước thải qua bể lắng để thu hồi giấy
và xơ sợi. Nước thải công đoạn này đôi khi có thể chiếm tới
90% lưu lượng tổng cộng của nhà máy nhưng tương đối sạch,
nồng độ chất nhiễm bẩn không cao, BOD trung bình, độ màu
thấp, pH gần trung tính, không chứa lignin, hàm lượng chất rắn
lơ lửng cao, chủ yếu là do bột giấy và chất độn thất thoát.
Lượng chất rắn này có thể dễ dàng thu hồi bằng các phương
pháp lắng.
• Thành phần và tính chất nước thải công đoạn xeo giấy
Mức độ xử lý
Thông B
Đơn vị Đầu vào
số
A Cơ sở có
Cơ sở chỉ
sản xuất
sản xuất
bột giấy
giấy (B1)
(B2)
pH 6.3 – 7.2 6– 9 5.5 – 9 5.5 – 9
BOD5 ở 20oC mg/L 500 30 50 100
Cơ sở
mg/L 50 150 200
mới
COD 1100
Cơ sở
đang hoạt mg/L 80 200 300
động
Tổng chất rắn lơ lửng
mg/L 650 50 100 100
(TSS)
Độ màu Cơ sở Pt – Co 450 20 50 100
mới
- Cơ sở
đang hoạt Pt – Co 50 100 150
động
Halogen hữu cơ dễ bị hấp
mg/L 22.5 7.5 15 15
thụ (AOX)
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐẤT NGẬP NƯỚC
Các khái niệm và định nghĩa về đất ngập nước
Định nghĩa
Thuật ngữ “đất ngập nước” (ĐNN) được hiểu theo nhiều
cách khác nhau. Tùy theo quan điểm mà người ta có thể chấp
nhận các định nghĩa khác nhau. Có khoảng 50 định nghĩa về
ĐNN đang được sử dụng (theo Dungan năm 1990). Các định
nghĩa về ĐNN có thể chia làm hai nhóm chính. Một nhóm theo
định nghĩa rộng, nhóm thứ hai theo định nghĩa hẹp.
Các định nghĩa về ĐNN theo nghĩa rộng như định nghĩa
của Công ước Ramsar, định nghĩa theo các chương trình điều
tra ĐNN của Mỹ, Canada, New Zealand và Australia.
• Theo Công ước Ramsar (năm 1971), ĐNN được định
nghĩa như sau:
ĐNN được coi là các vùng đầm lầy, than bùn hoặc vùng
nước tự nhiên hay nhân tạo, có nước thường xuyên hay tạm
thời, nước tĩnh, nước chảy, nước ngọt, nước lợ hay nước
mặn, bao gồm cả những vùng ven biển mà độ sâu mực nước
khi thủy triều ở mức thấp nhất không vượt quá 6m.
• Theo Chương trình quốc gia về điều tra ĐNN của Mỹ:
Về vị trí phân bố, ĐNN là những vùng đất chuyển tiếp giữa
những hệ sinh thái trên cạn và hệ sinh thái thủy vực. Những
nơi này mực nước ngầm thường nằm sát mặt đất hoặc thường
xuyên được bao phủ bởi lớp nước nông. ĐNN phải có một
trong ba thuộc tính sau (theo Cowardin và cộng sự, năm 1976):
• Có thời kỳ nào đó, đất thích hợp cho phần lớn các loài
thực vật thủy sinh
• Nền đất hầu như không bị khô
• Nền đất không có cấu trúc rõ rệt hoặc bão hòa nước, bị
ngập nước ở mức cạn tại một số thời điểm nào đó
trong mùa sinh trưởng hằng năm
• Theo các nhà khoa học Canada:
ĐNN là đất bão hòa nước trong thời gian dài đủ để hỗ trợ
cho các quá trình thủy sinh. Đó là những nơi khó tiêu thoát
- nước, có thực vật thủy sinh và các hoạt động sinh học thích
hợp với môi trường ẩm ướt.
• Theo các nhà khoa học New Zealand:
ĐNN là một khái niệm chung để chỉ những vùng đất ẩm
ướt từng thời kỳ hoặc thường xuyên. Những vùng đất ngập
nước ở mức cạn và những vùng chuyển tiếp giữa đất và nước.
Nước có thể là nước ngọt, nước mặn hoặc nước lợ. ĐNN ở
trạng thái tự nhiên hoặc đặc trưng bởi các loài thực vật và
động vật thích hợp với điều kiện sống ẩm ướt.
• Theo các nhà khoa học Australia:
ĐNN là những vùng đầm lầy, bãi lầy than bùn, tự nhiên
hoặc nhân tạo, thường xuyên, theo mùa hoặc chu kỳ, nước
tĩnh hoặc nước chảy, nước ngọt, nước lợ hoặc nước mặn, bao
gồm cả những bãi lầy và những khu rừng ngập mặn lộ ra khi
thủy triều xuống thấp.
Hiện nay, định nghĩa theo Công ước Ramsar là định nghĩa
được nhiều người sử dụng. Tuy định nghĩa về ĐNN có rất nhiều
và thường nhầm lẫn, nhưng có một số tính chất cơ bản để có
thể phân biệt giữa các định nghĩa đó
Đặc tính của đất ngập nước
Chúng ta có thể dễ dàng xác định đầm lầy mặn ven biển
với tính đồng nhất lớn của các loài cỏ thân bò và sự hỗn độn
của lạch triều như là những ĐNN cũng như nhiều loại khác.
Chúng đều có nước nông hoặc đất bão hòa nước, tất cả chúng
đều tích lũy những vật liệu hữu cơ và phân hủy chậm, đều
thuận lợi cho việc phát triển những động thực vật thích nghi
với điều kiện bão hòa nước. Do đó những định nghĩa về ĐNN
thường bao gồm 3 thành tố chính: (Mitsch và Gosselink, 2000)
• ĐNN được xác định bởi sự hiện diện của nước trên bề
mặt hoặc bên trong vùng đất đó
• Có đặc tính của đất khác với các vùng đất cao lân cận.
Đất trong ĐNN là đất ướt và yếm khí
• Có thảm thực vật thích nghi với điều kiện ẩm ướt (thực
vật thủy sinh) và ngược lại, không có sự xuất hiện của
các thảm thực vật chống ngập úng
Mitsch và Gosselink chỉ ra rằng khá dễ dàng để xác định
các vùng nước nông với các điều kiện bão hòa, đặc tính của
đất, sự có mặt của thảm thực vật thích nghi với điều kiện ẩm
ướt, tuy nhiên rất khó kết hợp ba thuộc tính trên để có được
một định nghĩa chính xác về ĐNN vì còn sự phức tạp của
- những đặc tính giúp phân biệt vùng ĐNN với các hệ sinh thái
khác.
Các chức năng của đất ngập nước
Chức năng sinh thái của đất ngập nước
• Nạp nước ngầm: nước được thấm từ các vùng ĐNN
xuống các tầng ngập nước trong lòng đất, nước được
giữ ở đó và điều tiết dần thành dòng chảy bề mặt ở
vùng ĐNN khác cho con người sử dụng
• Hạn chế ảnh hưởng lũ lụt: bằng cách giữ và điều hòa
lượng nước mưa như “bồn chứa” tự nhiên, giải phóng
nước lũ từ từ, từ đó có thể làm giảm hoặc hạn chế lũ
lụt ở vùng hạ lưu
• Ổn định vi khí hậu: do chu trình trao đổi chất và nước
trong các hệ sinh thái, nhờ lớp phủ thực vật của ĐNN,
sự cân bằng giữa O2 và CO2 trong khí quyển làm cho vi
khí hậu địa phương được ổn định, đặc biệt là nhiệt độ
và lượng mưa ổn định
• Chống sóng, bão, ổn định bờ biển và chống xói mòn:
nhờ lớp phủ thực vật, đặc biệt là rừng ngập mặn ven
biển, thảm cỏ…có tác dụng làm giảm sức gió của bão
và bào mòn đất của dòng chảy bề mặt
• Xử lý nước, giữ lại chất cặn, chất độc,…: vùng ĐNN
được coi như bể lọc tự nhiên, có tác dụng giữ lại các
chất lắng đọng và các chất độc (chất thải sinh hoạt và
công nghiệp).
• Giữ lại chất dinh dưỡng, làm nguồn phân bón cho cây
và thức ăn của các vi sinh vật sống trong hệ sinh thái
đó
• Sản xuất sinh khối: rất nhiều vùng ĐNN là nơi sản xuất
và xuất khẩu sinh khối làm nguồn thức ăn cho các sinh
vật thủy sinh, các loài động vật hoang dã cũng như vật
nuôi
Chức năng kinh tế
• Tài nguyên rừng: các loài động thực vật thường rất
phong phú ở các vùng ĐNN, tạo nên nguồn tài nguyên
thiên nhiên giàu có, có thể khai thác để phục vụ lợi ích
kinh tế. Tài nguyên rừng cung cấp một loạt các sản
phẩm quan trọng như gỗ, than, củi và các sản phẩm
khác như nhựa, tinh dầu, tannin, dược liệu. Nhiều vùng
ĐNN rất giàu động vật hoang dã đặc biệt là các loài
- chim nước, cung cấp nhiều loại sản phẩm, trong đó
nhiều loại có giá trị thương mại cao (da cá sấu, đồi
mồi…)
• Thủy sản: các vùng ĐNN là môi trường sống và nơi
cung cấp thức ăn cho các loài thủy sản có giá trị kinh tế
cao như cá, tôm, cua, động vật thân mềm
• Tài nguyên cỏ và tảo biển: nhiều diện tích ĐNN ven biển
có những loại tảo, cỏ biển là nguồn thức ăn của nhiều
loài thủy sinh vật và còn được sử dụng làm thức ăn cho
người và gia súc, làm phân bón và dược liệu…
• Sản phẩm nông nghiệp: các ruộng lúa nước chuyên
canh hoặc xen canh với các cây hoa màu khác đã tạo
nên nhiều sản phẩm quan trọng khác của vùng ĐNN
• Cung cấp nước ngọt: nhiều vùng ĐNN là nguồn cung
cấp nước ngọt cho sinh hoạt, tưới tiêu, chăn nuôi gia
súc và sản xuất nông nghiệp
• Tiềm năng năng lượng: than bùn là một nguồn nhiên
liệu quan trọng; các đập, thác nước cũng là nguồn cung
cấp năng lượng. Lớp than bùn này còn được dùng làm
phân bón và ngăn cản quá trình xì phèn.
Các loại đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải
Hệ thống ĐNN nhân tạo là hệ được thiết kế và xây dựng
nhằm tận dụng các quá trình tự nhiên kết hợp với sử dụng đất,
thảm thực vật ngập nước và hệ vi sinh vật để xử lý nước thải.
Một số ưu điểm của hệ ĐNN nhân tạo so với hệ ĐNN tự
nhiên bao gồm:
• Được kiểm soát tốt hơn
• Lựa chọn vị trí, đa dạng về kích thước
• Tải thủy lực và thời gian lưu được kiểm soát chặt chẽ
- Hệ ĐNN nhân tạo được phân loại theo các tiêu chí khác
nhau nhưng hai tiêu chí quan trọng nhất là chế độ dòng chảy
(bề mặt và dưới bề mặt) và kiểu tăng trưởng thực vật. Ngoài
ra các loại ĐNN khác nhau có thể được kết hợp với nhau (được
gọi là hệ kết hợp) để phát huy tối đa những ưu điểm của mỗi
hệ
ĐỀ XUẤT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Các phương pháp giảm thiểu nước thải trong công nghiệp giấy
Giảm lượng nước thải trong sản xuất bột giấy và giấy có
thể đạt được nhờ các biện pháp sau:
• Bảo quản và làm sạch nguyên liệu đầu bằng phương
pháp khô sẽ làm giảm được lượng nước rửa
• Dùng súng phun tia để rửa máy móc, thiết bị, sàn…sẽ
giảm được lượng nước đáng kể so với rửa bằng vòi
• Thay đổi công nghệ tách dịch đen ra khỏi bột ở thiết bị
hình trống thông thường bằng ép vít tải, ép hai dây hay
lọc chân không để giảm thể tích dòng thải
• Bảo toàn hơi và nước, tránh thất thoát hơi, chảy tràn
nước
• Phân luồng các dòng thải để tuần hoàn sử dụng lại các
nguồn nước ít ô nhiễm
- Giảm tải lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thải có
thể thực hiện bằng các biện pháp:
• Có giải pháp xử lý dịch đen để giảm được ô nhiễm của
các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học như lignin, giảm
được độ màu của nước thải, giảm được hóa chất cho
công đoạn nấu và giảm ô nhiễm các chất hữu cơ, vô cơ
trong dòng thải. Các phương án xử lý dịch đen bao
gồm:
Tách dịch đen đậm đặc ban đầu từ lưới gạn bột
giấy và tuần hoàn chúng lại nồi nấu đến khả năng
có thể sẽ giảm tải lượng kiềm trong dòng thải
Thu hồi hóa chất từ dịch đen bằng công nghệ cô
đặc – đốt – xút hóa sẽ giảm tải lượng ô nhiễm COD
Xử lý dịch đen bằng phương pháp yếm khí sẽ làm
giảm tải lượng ô nhiễm hữu cơ
• Thay thế hóa chất tẩy thông thường là clo và hợp chất
của clo bằng H2O2 hay O3 để hạn chế clo tự do không
tạo ra AOX trong dòng thải
• Thu hồi bột giấy và xơ từ các dòng nước thải để sử
dụng lại như nguồn nguyên liệu đầu, đặc biệt đối với
dòng thải từ công đoạn nghiền và xeo giấy.
• Tránh rơi vãi, tổn thất hóa chất trong khi pha trộn và sử
dụng
Hệ thống xử lý nước thải sử dụng hệ đất ngập nước
Các cơ chế chủ yếu để loại bỏ độc chất trong nước thải
công nghiệp giấy của hệ đất ngập nước được thể hiện trong
bảng sau:
- Các chất ô nhiễm trong nước thải Cơ chế xử lý
Cặn lơ lửng Lọc và lắng các hạt cặn
Lignin Lọc và hấp phụ bởi keo đất
Phân hủy hữu cơ và hấp thụ
Chất hữu cơ
sinh học
Hấp phụ trên keo đất, một
AOX
phần có thể phân hủy hữu cơ
Màu Hấp phụ trên bề mặt keo đất
Sơ đồ thiết kế hệ thống
Thuyết minh hệ thống
Nước thải của nhà máy sau quá trình thu hồi một lượng
đáng kể lignin được đưa vào hệ thống xử lý, đầu tiên qua song
chắn rác nhằm loại bỏ cặn lớn và rác thô. Ở đây một phần nhỏ
bột giấy được giữ lại (nếu có thể sẽ sử dụng song chắn rác
tinh) và có thể tái sử dụng làm nguyên liệu đầu vào. Tiếp đó,
nước thải được dẫn vào bể điều hòa nhằm điều hòa lưu lượng,
kết hợp lắng bột giấy để từ đó bơm qua sàng nghiêng thu hồi
làm nguyên liệu sản xuất. Nước thải từ bể điều hòa được
chuyển qua 2 bể keo tụ, tạo bông nhằm loại bỏ các hạt rắn lơ
lửng, một phần nhỏ chất hữu cơ hòa tan, hợp chất của
photpho và khử màu một phần. Công đoạn này ngoài ra cũng
xử lý được một lượng lignin và tanin trong nước thải trước khi
đưa vào hệ ĐNN nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình xử lý.
Sau cùng nước thải được đưa vào hệ ĐNN chảy ngang dưới bề
- mặt – Horizontal Flow – HF nhằm tiếp tục các quá trình xử lý
sinh học và các quá trình hóa lý khác. Sau một khoảng thời
gian lưu nước nhất định, nước thải sẽ được tháo khỏi hệ và
thải ra ngoài môi trường.
Nhận xét – đánh giá khái quát về tính hiệu quả của hệ thống
Dựa theo các nghiên cứu và thí nghiệm của các nhà khoa
học, hệ ĐNN dòng chảy ngang HF xử lý BOD khá tốt với hiệu
suất khoảng 80 – 90%. Ngoài ra, việc loại bỏ cặn lơ lửng và nitơ
cũng rất tốt, nhưng thay vào đó hệ chưa xử lý hiệu quả về vấn
đề độ màu và các halogen dễ bị hấp thụ (AOX) có trong nước
thải
Tính toán thiết kế hệ thống đất ngập nước
Trung bình đối với một cơ sở sản xuất giấy cỡ vừa, lưu
lượng nước thải hằng ngày dao động trong khoảng 200 – 300
m3. Để tiện cho công việc tính toán, ta sẽ lấy lưu lượng nước
thải trung bình tính trên 1 ngày đêm là 250 m3.
Theo thiết kế của US EPA:
Hiệu suất xử lý:
Trong đó, t là thời gian lưu được tính bằng công thức:
Diện tích bề mặt:
Diện tích mặt cắt ngang:
Trong đó:
d: chiều sâu lớp vật liệu lọc
α: độ rỗng của lớp vật liệu lọc
B: chiều rộng côn trình
S: độ dốc của lớp đáy
Theo Reed, đại lượng Ks*S không được lớn hơn 8,6
m/ngày
Ko = 0,198 m/ngày với nước thải công nghiệp có COD cao
Bảng đặc tính vật liệu cho hệ thống ĐNN chảy phía dưới
nguon tai.lieu . vn