1. Trang Chủ
  2. Công nghệ - Môi trường
  3. Đồ án tốt nghiệp: Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính cellulase của các chủng vi khuẩn phân lập từ nước thải nhà máy giấy

Đồ án tốt nghiệp: Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính cellulase của các chủng vi khuẩn phân lập từ nước thải nhà máy giấy

Đồ án tốt nghiệp này được thực hiện với các mục tiêu nhằm tuyển chọn các chủng vi khuẩn sinh tổng hợp hoạt tính enzyme celullase cao; khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính cellulase của các chủng vi khuẩn đã tuyển chọn. Mời các bạn cùng tham khảo. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT TÍNH CELLULASE CỦA CÁC CHỦNG VI KHUẨN PHÂN LẬP TỪ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY Ngành : CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGH

Thể loại Tài liệu miễn phí Công nghệ - Môi trường

Số trang 70

Ngày tạo 10/10/2021 11:42:16 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 1.62 M

Tên tệp

Tải Đồ án tốt nghiệp: Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng... (.pdf)

Xem mẫu

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT TÍNH CELLULASE CỦA CÁC CHỦNG VI KHUẨN PHÂN LẬP TỪ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY Ngành : CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn : CN. Nguyễn Hoàng Mỹ Sinh viên thực hiện : Bùi Thị Trang MSSV: 107111189 : Lớp: 07DSH4 TP. Hồ Chí Minh, 2011
  2. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC Nội dung Trang Mục lục ............................................................................................................................ i Danh mục các chữ viết tắt ............................................................................................. .iii Danh mục các bảng .........................................................................................................iv Danh mục hình ảnh .......................................................................................................... v LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................vi Chƣơng 1. TỔNG QUAN .............................................................................................. 3 1.1 Tổng quan về công nghiệp sản xuất giấy ........................................................... 3 1.1.1 Giới thiệu ..................................................................................................... 3 1.1.2 Công nghệ sản xuất bột giấy ........................................................................ 4 1.1.3 Công nghệ sản xuất giấy .............................................................................. 6 1.2 Tổng quan về nước thải nhà máy giấy ............................................................... 7 1.2.1 Giới thiệu về nước thải nhà máy giấy .......................................................... 7 1.2.2 Thành phần tính chất ................................................................................... 7 1.2.3 Ảnh hưởng của nước thải nhà máy giấy .................................................... 10 1.2.4 Phương pháp xử lý nước thải ........................................................................ 11 1.3 Tổng quan về cellulose ..................................................................................... 13 1.3.1 Thành phần cấu tạo .................................................................................... 13 1.3.2 Tính chất .................................................................................................... 15 1.3.3 Enzyme cellulase ....................................................................................... 16 1.3.4 Cơ chế phân hủy ........................................................................................ 18 1.4 Tổng quan về vi sinh vật phân hủy cellulose ................................................... 21 1.4.1 Giới thiệu chung ........................................................................................ 21 1.4.2 Vi khuẩn ..................................................................................................... 22 1.4.3 Xạ khuẩn ................................................................................................... 22 i SVTH: BÙI THỊ TRANG
  3. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.4.4 Nấm mốc .................................................................................................... 26 1.5 Ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến khả năng sinh tổng hợp enzyme cellulase của vi khuẩn ................................................................................................ 27 1.6 Các nghiên cứu liên quan ở Việt Nam và trên thế giới .................................... 31 1.6.1 Trên thế giới ............................................................................................... 31 1.6.2 Ở Việt Nam ................................................................................................ 31 Chƣơng 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP ........................................................... 34 2.1 Thời gian và địa điểm ........................................................................................... 34 2.2 Vật liệu ................................................................................................................ 34 2.2.1 Đối tượng ....................................................................................................... 34 2.2.2 Cơ chất ........................................................................................................... 34 2.3 Thiết bị và hóa chất .......................................................................................... 34 2.3.1 Thiết bị ....................................................................................................... 34 2.3.2 Hóa chất ..................................................................................................... 35 2.4 Các phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 35 2.4.1 Phương pháp tuyển chọn chủng vi sinh vật ............................................... 35 2.4.2 Phương pháp xác định hoạt tính enzyme carboxymethyl cellulase (CMCase) ................................................................................................................ 38 2.4.1 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh tổng hợp enzyme cellulase của các chủng vi khuẩn ............................................................................ 42 Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................. 44 3.1 Kết quả tuyển chọn chủng vi khuẩn ................................................................. 44 3.1.1 Kết quả tuyển chọn trên môi trường A ...................................................... 44 3.1.2 Kết quả xác định hình thái ......................................................................... 44 3.2 Kết quả khảo sát theo thời gian ........................................................................ 47 3.2.1 Kết quả hoạt tính cellulase ......................................................................... 47 3.2.2 Kết quả xác định mật độ tế bào ................................................................. 51 3.3 Khả năng sinh tổng hợp enzyme cellulase theo pH ......................................... 53 ii SVTH: BÙI THỊ TRANG
  4. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.4 Khả năng sinh tổng hợp enzyme cellulase theo nồng độ CMC ....................... 56 3.4.1 Xác định hoạt tính theo nồng độ CMC ...................................................... 56 3.4.2 Xác định đường kính vòng phân giải theo nồng độ CMC ......................... 59 iii SVTH: BÙI THỊ TRANG
  5. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BOD : Biochemical oxygen Demand COD : Chemical Oxygen Demand CMCase : Carboxymethyl cellulase CMC : Carboxymethyl cellulose CBH hay C1 : Cellobiohydrolase hay Exoglucanase DNS : Acid 2-hydroxy-3,5-dinitrobenzoic Dal : Dalton ĐC : Đối chứng EG hay Cx : Endoglucanase IU : International Unit, đơn vị quốc tế. OD : Optical Density TN : Thí nghiệm UV : Ultraviolet iv SVTH: BÙI THỊ TRANG
  6. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các thông số của nguồn nước thải nhà máy giấy .................................. 10 Bảng 1.2. Thành phần và số lượng vi sinh vật trên một số loại đất chính ............ 25 Bảng 2.1 Thành phần môi trường nuôi cấy vi khuẩn ............................................ 35 Bảng 2.2 Dựng đường chuẩn gluose ..................................................................... 40 Bảng 2.3. Xác định hoạt tính enzyme Carboxymethyl cellulase........................... 41 Bảng 3.1. Hình thái đại thể và hình thái vi thể của 10 chủng vi khuẩn. ................ 45 Bảng 3.2. Hoạt tính cellulase của 10 chủng theo thời gian ................................... 48 Bảng 3.3 Hoạt tính và mật độ tế bào của các chủng vi khuẩn............................... 51 Bảng 3.4. Hoạt tính enzyme cellulase theo từng pH khác nhau. ........................... 53 Bảng 3.5. Hoạt tính enzyme cellulase theo từng nồng độ CMC ........................... 56 Bảng 3.6. Đường kính vòng phân hủy cellulose theo từng nồng độ CMC. .......... 59 v SVTH: BÙI THỊ TRANG
  7. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Công nghệ sản xuất bột giấy. ......................................................................4 Hình 1.2 Công nghệ sản xuất giấy..............................................................................6 Hình 1.3. Công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy. .................................................. 12 Hình 1.4 Công thức hóa học của cellulose .................................................................14 Hình 1.5 Endoglucanase .............................................................................................16 Hình 1.6 Exoglucanase ...............................................................................................17 Hình 1.7 β-glucosidase ...............................................................................................17 Hình 1.8 Cơ chế thủy phân cellulose ..........................................................................19 Hình 1.9.Sơ đồ cấu trúc cellulose và các vi trí cắt của enzyme exoglucanase, endoglucanase và β-glucosidase .................................................................................20 Hình 1.10 Cơ chế thủy phân phân tử cellulose và phức hệ cellulose của các enzyme thuộc phức hệ cellulase. ..............................................................................................21 Hình 1.11 Vi khuẩn Bacillus subtilis..........................................................................22 Hình 1.12 Xạ khuẩn Streptomyces ............................................................................23 Hình 1.13 Nấm Trichoderma .....................................................................................26 Hình 2.1 Công thức cấu tạo của CMC .......................................................................34 Hình 2.2 Quy trình tuyển chọn chủng vi khuẩn. ........................................................36 Hình 2.3 Quy trình khảo sát các yếu tố môi trường lên hoạt tính enzyme của các chủng vi khuẩn. ......................................................................................................................42 Hình 3.1. Hình ảnh vi thể của 10 chủng vi khuẩn sau khi nhuộm Gram ...................46 Hình 3.2 Xác định hoạt tính enzyme cellulase theo Miller ........................................47 Hình 3.3 Khả năng sinh tổng hợp enzyme cellulase theo thời gian. ..........................49 Hình 3.4 Mật độ tế bào của các chủng vi khuẩn. .......................................................52 Hình 3.5 Khả năng sinh tổng hợp enzyme cellulase theo pH. ................................... 54 Hình 3.6 Khả năng sinh tổng hợp enzyme cellulase cơ chất. .....................................57 vi SVTH: BÙI THỊ TRANG
  8. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.7 Một số hình ảnh đường kính vòng phân hủy của các chủng vi khuẩn. .......60 vii SVTH: BÙI THỊ TRANG
  9. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI MỞ ĐẦU Cellulose là một thành phần quan trọng cấu tạo nên lớp thành tế bào thực vật. Đó là một loại polysaccharide có cấu trúc phức tạp. Việc phân hủy cellulose bằng các tác nhân lý hóa gặp nhiều khó khăn, làm ảnh hưởng đến tốc độ của nhiều quá trình sản xuất công nghiệp. Cellulase là enzyme đa cấu tử gồm: exoglucanase hay C1, endoglucanase hay Cx và β-glucosidase, có khả năng hoạt động phối hợp để thủy phân cellulose thành glucose. Cellulase được ứng dụng trong nông nghiệp để chế biến thức ăn chăn nuôi; trong công nghiệp thực phẩm để chế biến thực phẩm, trong quá trình trích ly các chất từ thực vật, ngày nay người ta còn ứng dụng cellulase vào xử lý môi trường. Vấn đề môi sinh ngày càng trở nên trầm trọng trên phạm vi toàn cầu. Ở Việt Nam, lượng chất thải của các nhà máy thải ra ngoài môi trường ngày càng lớn, nguy cơ ô nhiễm môi trường ở nhiều nơi là rất cao. Việc sử dụng biện pháp sinh học trong xử lý nước thải đã và đang mang lại nhiều giá trị to lớn. Tuy nhiên, việc sử dụng các vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên để xử lý nước thải, thời gian thường kéo dài gây nên tình trạng ô nhiễm môi trường, tốn nhiều diện tích và công sức. Để xử lý triệt để hơn, giảm giá thành và thời gian xử lý, ngoài việc tạo điều kiện thích hợp cho vi sinh vật phát triển tốt thì việc tuyển chọn các vi sinh vật có khả năng sinh trưởng nhanh, hoạt tính phân giải mạnh, chịu được nhiệt độ cao để bổ sung vào nước thải là một trong những hướng nghiên cứu đã và đang được nhiều nhà khoa học quan tâm. Công nghiệp sản xuất giấy là một ngành công nghiệp chiếm vị trí quan trọng trong xã hội. Giấy đáp ứng được những nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống của con người. Tuy nhiên, hằng năm nguồn nước thải do ngành công nghiệp này thải ra không qua xử lý đã ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường. Trong nguồn nước thải này có sự hiện diện của lignin, cellulose… là các chất hữu cơ khó phân hủy. 1 SVTH: BÙI THỊ TRANG
  10. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đối với nước thải nhà máy giấy, người ta đã áp dụng nhiều phương pháp xử lý như vật lý, hóa học...nhưng vẫn chưa phân hủy hoàn toàn lượng cellulose hiện diện trong nguồn nước thải này. Vì vậy, các biện pháp sinh học với việc ứng dụng enzyme cellulase do vi khuẩn sinh tổng hợp để xử lý nguồn nước thải là một vấn đề cấp thiết. Xuất phát từ những lý do trên và tình hình nghiên cứu tại Việt Nam, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Khảo sát một số yếu tố ảnh hƣởng đến hoạt tính cellulase của các chủng vi khuẩn phân lập từ nƣớc thải nhà máy giấy” với các mục tiêu: 1. Tuyển chọn các chủng vi khuẩn sinh tổng hợp hoạt tính enzyme celullase cao. 2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính cellulase của các chủng vi khuẩn đã tuyển chọn. 2 SVTH: BÙI THỊ TRANG
  11. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣơng 1. TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về công nghiệp sản xuất giấy 1.1.1 Giới thiệu Công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy chiếm một vị 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 giấy ngày càng tăng, thu hút nhiều lao động tham gia cũng như kéo theo sự phát triển của một số ngành liên quan như: lâm nghiệp, xuất nhập khẩu, vận tải,…Chính vì vậy, ngành công nghiệp này không thể thiếu được trong đời sống của người dân. Công nghiệp sản xuất giấy ra đời vừa đáp ứng được nhu cầu trong nước vừa giải quyết việc làm cho bộ phận đáng kể nhân dân. Giấy đáp ứng các nhu cầu bức thiết trong cuộc sống của con người để phục vụ nhiều mục đích khác nhau như: giấy viết, giấy in, giấy bao bì, vàng mã, giấy sinh hoạt... Giấy và bột giấy được sản xuất từ nguyên liệu thô chính là gỗ, tre, nứa, lồ ô, giấy tái sinh. Tuy nhiên, hằng năm lượng nước thải do ngành công nghiệp này thải ra mà không qua xử lý đã ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường nước. Độc tính của các dòng nước thải từ các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy là do sự hiện diện một hỗn hợp phức tạp các dịch chiết trong thân cây bao gồm: nhựa cây, các acid béo, ligno-cellulose…Ligno-cellulose là thành phần cấu trúc chính của cây gỗ và cây thân mềm (cỏ, rơm rạ) gồm cellulose, hemicellulose, lignin. Mà thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào thực vật là cellulose . Cellulose chiếm đến 89% trong bông và 40-50% trong gỗ.[1,11,14] Hiện nay, có khoảng 90 nhà máy giấy hoạt động trong cả nước, sản lượng giấy các tỉnh phía Nam gần 90000 tấn/năm, trong đó Thành phố Hồ Chí Minh chiếm hơn 12000 tấn/năm. Tổng sản lượng bột giấy ở miền Nam đạt đến 92500 tấn/năm, trong đó Tp Hồ Chí Minh chiếm hơn 18000 tấn/năm. [11] 3 SVTH: BÙI THỊ TRANG
  12. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Công nghệ sản xuất giấy có thể chia làm 2 giai đoạn: sản xuất bột giấy và xeo giấy. 1.1.2 Công nghệ sản xuất bột giấy Bột giấy được sản xuất từ những nguyên liệu thô như: tre, nứa, gỗ…Thành phần và nồng độ chất thải từ quá trình sản xuất bột giấy lớn hơn rất nhiều so với giai đoạn xeo giấy.  Quy trình công nghệ: Nguyên liệu thô ( lồ ô, gỗ, dăm) Nước, NaOH Dịch đen Chặt, băm nhỏ thành dăm Nước Nước thải rửa nấu Nấu Nước, bột giấy Rửa Nước Nghiền nhão Nước thải rửa Khuấy trộn, rửa Nước thải Tách nước Bột giấy thành phẩm Hình 1.1 Công nghệ sản xuất bột giấy. (Nguồn: Nguyễn Đức Ban, xử lý nước thải nhà máy giấy) 4 SVTH: BÙI THỊ TRANG
  13. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Thuyết minh quy trình:  Nghiền bột  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. 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 lấy ra khỏi hệ thống theo định kỳ. Sợi được phân loại riêng dưới dạng huyền phù nhẹ, sau đó được chảy qua 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. Ở công đoạn này, phải sử dụng một máy lọc tinh 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.  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 bột giấy có độ dai tương đối thấp. Ở các máy tinh chế và các máy nghiền áp lực sản phẩm cho độ dai tốt hơn.  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. Mục đích của quá trình 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 lại gây ra sự phá hủy càng ít càng tốt đối với thành phần cellulose.  Sau khi chưng cất, hóa chất chuẩn bị cho quá trình tạo bột giấy được chuyển vào và đóng nắp lại. Ở đó những chất thải dịch đen sẽ xả bỏ bởi những ống tháo nước. Bột giấy được cô cạn sau đó rửa, nước rửa này có thể xả bỏ, tái sử dụng hay cho quay trở lại quá trình phân tách tái tạo ban đầu. Trong đó quá trình rửa bột giấy, do đi qua 5 SVTH: BÙI THỊ TRANG
  14. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP các máy lọc sạch nên những mác gỗ và các chất không bị phân hủy sẽ bị loại bỏ. Sau đó được dẫn vào bộ phận khử nước bao gồm một lưới chắn hình trụ 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 peroxide (H2O2). Sản phẩn sau quá trình này là sản phẩm bột giấy có thể bán hay tái tạo trong công nghệ làm giấy.[11] 1.1.3 Công nghệ sản xuất giấy Giai đoạn làm giấy là giai đoạn tiếp theo của giai đoạn làm bột giấy, sản phẩm của giai đoạn này là bột giấy. Bột giấy được nghiền và phối liệu theo sơ đồ sau:  Quy trình công nghệ: Nguyên liệu thô ( giấy vụn và bột giấy) Nước Hòa trộn Nghiền tinh Lắng lọc Phèn, nhựa thông, màu Phối liệu Nước thải Cán ép (tạo hình giấy) Xeo giấy Cắt cuộn Thành phẩm Hình 1.2 Công nghệ sản xuất giấy (Nguồn: Nguyễn Đức Ban, xử lý nước thải nhà máy giấy) 6 SVTH: BÙI THỊ TRANG
  15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Thuyết minh quy trình: Quá trình làm giấy bao gồm trước tiên là sự chọn lựa sự xáo trộn thích hợp của bột giấy (gỗ, vỏ cây, rơm…). Hỗn hợp bột giấy bị phân hủy và xáo trộn trong máy nhào trộn hay những loại thiết bị nhồi với thuốc nhuộm, để chất lượng sản phẩm giấy sau cùng đạt kết quả tốt, người ta cho hồ vào để lấp đầy những lỗ rỗng do bột khí có trong bột giấy. Bột giấy được tinh chế trong phễu hình nõn 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 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 vón cục và những 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. 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 cuối cùng là sản phẩm giấy. [11] 1.2 Tổng quan về nƣớc thải nhà máy giấy 1.2.1 Giới thiệu về nước thải nhà máy giấy Theo thống kê, các nhà máy giấy trên thế giới nhờ công nghệ tiên tiến nên chỉ dùng từ 7-15m3 nước/tấn giấy. Ở Việt Nam do thiết bị sản xuất, công nghệ lạc hậu nên vẫn dùng từ 30-100m3 nước/tấn giấy. Sự lạc hậu này không chỉ gây lãng phí nguồn nước ngọt, tăng chi phí xử lý nước thải mà còn gia tăng lượng nước thải đưa ra sông rạch. Hiện nay, doanh nghiệp sản xuất giấy tại Việt Nam chủ yếu là thuộc thành phần doanh nghiệp vừa và nhỏ, sản xuất tới 75% lượng giấy cả nước. Các doanh nghiệp này nằm rải rác tại các địa phương, do đó có nguy cơ gây ô nhiễm tại các cơ sở này rất cao. 1.2.2 Thành phần tính chất Nước thải của ngành công nghiệp giấy có hàm lượng COD khá cao 22000- 46500 mg/l, BOD chiếm từ 40-60% COD . 7 SVTH: BÙI THỊ TRANG
  16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thành phần chủ yếu trong nước thải ở giai đoạn sản xuất bột giấy là cellulose, hemicellulose, lignin, extractive. Các dòng nước thải được thải ra ngoài qua nhiều công đoạn khác nhau như:  Dòng thải rửa nguyên liệu bao gồm 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 nên thường gọi là dịch đen. Dịch đen có nồng độ chất khô khoảng 25 đến 35%, tỷ lệ giữa chất hữu cơ và vô cơ là 70:30. Cũng vì thế, mức độ ô nhiễm từ nước thải công nghiệp xeo giấy tỷ lệ nghịch với khả năng thu hồi dịch đen. Thành phần chất hữu cơ chủ yếu là dịch đen lignin hòa tan vào dịch kiềm (30- 35% khối lượng chất khô), ngoài ra là những sản phẩm phân hủy hydratcacbon và acid hữu cơ. Thành phần hữu cơ bao gồm những chất nấu, một phần nhỏ là Na2SO4, Na2S, Na2CO3 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 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 của các nhà máy sản xuất bột giấy bằng phương pháp hóa học và bán hóa học chứa các hợp chất hữu cơ, lignin hòa tan và hợp chất tạo thành của những chất đó với chất tẩy rửa ở dạng độc hại, có khả năng tích tụ sinh học trong cơ thể sống như các hợp chất clo hữu cơ. 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 khâu rửa thiết bị, rửa sàn, dòng chảy tràn có hàm lượng các chất lơ lửng và các chất rơi vãi. Dòng này không liên tục. 8 SVTH: BÙI THỊ TRANG
  17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 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. Những chất ô nhiễm chủ yếu của ngành tạo bột xeo giấy đối với các nguồn nước bao gồm: - Vật huyền phù: là những hạt chất rắn không chìm trong nước, bao gồm chất vô cơ, cát, bụi, quặng…hoặc những chất hữu cơ như dầu, cặn hữu cơ. Nhiều vật huyền phù xả xuống nguồn nước dần dần sẽ hình thành các “bãi sợi” và tạo ra quá trình lên men, từ đó tiêu hao oxy hòa tan trong nước, tác động tới sự sống còn của các sinh vật trong nước, phủ lấp không gian sinh tồn, gây cản trở các hoạt động bình thường… - Vật hóa hợp dễ sinh hóa phân giải: là những thành phần nguyên liệu với số lượng tương đương đã tan trong quá trình tạo bột xeo giấy dễ sinh hóa phân giải, bao gồm các vật có lượng phân tử thấp (chất bán sợi, metanol, axit, loại đường…) Những chất này sẽ bị oxy hóa, do đó cũng tiêu hao oxy hòa tan trong nước, gây tác hại đối với các sinh vật. - Vật hóa hợp khó sinh hóa phân giải: bắt nguồn chủ yếu từ chất đường phân tử lớn và lignin trong nguyên liệu sợi. Những chất này thường có màu, do đó ảnh hưởng đến sự chiếu rọi của ánh sáng vào nguồn nước. Những vật chất này cũng có thể gây biến dị trong cơ thể sinh vật nếu bị hấp thu. - Các vật chất có độc: rất nhiều vật chất có độc đối với sinh vật hiện diện trong nước thải của công nghiệp giấy như colophan và axit béo không bão hòa trong dịch đen, dịch thải của đoạn tẩy trắng, dịch thải đoạn rút xút.[11] Bên cạnh các vật chất độc hại trên, nước thải của ngành công nghiệp giấy có thể làm ảnh hưởng trầm trọng đến trị số pH của nguồn nước, hoặc làm ngăn cản ánh sáng, tác động đến quá trình quang hợp, từ đó làm mất sự cân bằng sinh thái trong môi trường nước. Đặc tính của nước thải trong quá trình xeo giấy chiếm lượng lớn chất thải có hàm lượng ô nhiễm rất lớn như ở bảng 1.1. 9 SVTH: BÙI THỊ TRANG
  18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 1.1 Các thông số của nguồn nước thải nhà máy giấy Tiêu chuẩn xử lý nước thải Thông số Đầu vào (TCVN 5945 : 1995, loại B) pH 6,3 – 7,2 6,0 – 8,5 BOD5 tổng (mg/l) 500 ≤ 50 COD (mg/l) 1100 ≤ 100 SS (mg/l) 653 ≤ 100 Độ màu (Pt-Co) 450 N-NH3 (mg/l) 1,15 ≤ 35 P-PO43- ( mg/l) 1,21 ≤4 (Nguồn: Nguyễn Đức Ban, xử lý nước thải nhà máy giấy) 1.2.3 Ảnh hưởng của nước thải nhà máy giấy Độc tính của các dòng nước thải từ các nhà máy sản xuất giấy và bột giấy là do sự hiện diện của một hỗn hợp phức tạp các dịch chiết trong thân cây bao gồm: nhựa cây, các acid béo, cellulose, lignin... và một số sản phẩm phân hủy của lignin đã bị phân hóa có trọng lượng phân tử thấp. Nồng độ của một số chất từ dịch chiết có khả năng gây ức chế đối với thủy sản. Khi xả trực tiếp nguồn nước thải này ra kênh rạch sẽ hình thành từng mảng giấy nổi trên mặt nước, làm cho nước có độ màu khá cao và hàm lượng OD trong nước hầu như bằng không. Điều này không những ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống của sinh vật mà còn gián tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe của con người Trong các cơ sở công nghiệp giấy và bột giấy, nước thải thường có độ pH trung bình 9 - 11, chỉ số nhu cầu ôxy sinh hoá (BOD), nhu cầu oxy hoá học (COD) cao, có thể lên đến 700mg/l và 2,500mg/l. Hàm lượng chất rắn lơ lửng cao gấp nhiều lần giới hạn cho phép. 10 SVTH: BÙI THỊ TRANG
  19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đặc biệt nước có chứa cả kim loại nặng, lignin, phẩm màu, xút, các chất đa vòng thơm Clo hoá là những hợp chất có độc tính sinh thái cao và có nguy cơ gây ung thư, rất khó phân huỷ trong môi trường. Có những nhà máy giấy, lượng nước thải lên tới 4.000 - 5.000m3/ngày, các chỉ tiêu BOD, COD gấp 10 – 18 lần tiêu chuẩn cho phép; lượng nước thải này không được xử lý mà đổ trực tiếp vào sông. Ngoài ra, trong công nghiệp 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. [2] 1.2.4 Phương pháp xử lý nước thải Đối với nước thải nhà máy giấy, người ta có nhiều phương pháp xử lý như vật lý, hóa học...nhưng vẫn chưa phân hủy hoàn toàn lượng cellulose hiện diện trong nguồn nước thải này. Những chất này nếu không được thu hồi hoặc xử lý mà xả thẳng ra sông ngòi thì vấn đề ô nhiễm là không tránh khỏi, làm mất cân bằng sinh thái trong môi trường nước. Do đó, xử lý bằng phương pháp sinh học làm tăng khả năng phân hủy cellulose trong nước thải. Dựa vào các chỉ tiêu của nước thải nhà máy giấy mà người ta có nhiều biện pháp xử lý như xử lý cơ học, hóa lý, hóa học, sinh học. Xử lý cơ học, xử lý hóa lý nhằm mục đích loại bỏ các chất cặn, các chất lơ lững, các chất hữu cơ để làm sạch nguồn nước. Nhưng những biện pháp trên vẫn chưa xử lý triệt để nguồn hữu cơ trong nước thải. Do đó, các biện pháp xử lý sinh học được áp dụng nhằm loại bỏ hoàn toàn các nguồn hữu cơ không mong muốn. Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải dựa trên cơ sở hoạt động của các vi sinh vật. Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển. Phương pháp xử lý sinh học có thể phân thành 2 loại: - Phương pháp kỵ khí: Sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện không có ôxy. 11 SVTH: BÙI THỊ TRANG
  20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Phương pháp hiếu khí: sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp ôxy liên tục. Các vi sinh vật được được bổ sung vào từng giai đoạn theo từng liều lượng và nồng độ cho phép. Ở Việt Nam có khá nhiều tác giả đã thiết kế thành công về công trình xử lý nguồn nước thải nhà máy giấy bằng phương pháp sinh học. Tiêu biểu như thiết kế dây chuyền công nghệ xử lý nước thải xeo giấy của tác giả Nguyễn Đức Ban với đề tài thiết kế bể Aerotank xử lý nước thải xeo giấy công suất 1000m3/ngày đêm.  Dây chuyền công nghệ NT xeo Song chắn rác Bể thu gom Bể chứa Bể tuyển nổi Nước bột tách giấy Bể điều hòa ra sau Bể Aerotank nén, ép Bể lẳng II bùn. Bể chứa bùn Bể khử trùng Bể nén bùn Nguồn thải Máy ép bùn Bãi chôn lấp Hình 1.3. Công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy. (Nguồn: Nguyễn Đức Ban, xử lý nước thải nhà máy giấy) 12 SVTH: BÙI THỊ TRANG
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược