ĐẶT VẤN ĐỀ Ơ nhiễm mơi trƣờng nói chung vấn đề đáng quan tâm hàng đầu toàn cầu, nhiễm mơi trƣờng nƣớc nói riêng cần đƣợc trọng xử lý cấp thiết Nguồn gốc ô nhiễm môi trƣờng nƣớc chủ yếu hoạt động nhân tạo ngƣời, nguồn nƣớc thải không qua xử lý, thải trực tiếp môi trƣờng bao gồm: Các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ, vui chơi giải trí Trong nƣớc thải từ hoạt động cơng nghiệp có ảnh hƣởng nhiều đến mơi trƣờng tính đa dạng phức tạp thành phần Đƣợc biết đến ngành cơng nghiệp đƣợc hình thành từ sớm nƣớc ta, công nghiệp giấy nhanh chóng khẳng định vai trị kinh tế quốc dân, góp phần đáng kể vào tăng trƣởng kinh tế nƣớc Với trình hình thành lâu dài phát triển, đến nƣớc ta có khoảng gần 500 doanh nghiệp giấy phân bố miền Bắc, Trung, Nam Trong tƣơng lai, ngành Giấy hứa hẹn phát triển quy mô lẫn số lƣợng nhà máy, cơng ty, xí nghiệp phục vụ cho ngành Giấy Tuy nhiên, Việt Nam cơng nghệ sản xuất giấy cịn lạc hậu Để sản xuất giấy thành phẩm, nhà máy phải sử dụng khoảng gỗ 100-350 m3 nƣớc, nhà máy giấy đại giới sử dụng 7-15 m3 nƣớc /tấn giấy Sự lạc hậu không gây lãng phí nguồn nƣớc ngọt, tăng chi phí xử lý nƣớc thải mà cịn đƣa sơng, rạch lƣợng nƣớc thải khổng lồ [10] Là doanh nghiệp sản xuất giấy huyện Mai Châu – tỉnh Hịa Bình, Cơng ty trách nhiệm hữu hạn Quốc Đại, xã Đồng Bảng, huyện Mai Châu, tỉnh Hịa Bình góp phần khơng nhỏ vào phát triển ngành giấy nói chung đem lại lợi ích kinh tế cho địa phƣơng nói riêng Bên cạnh tác động tích cực đó, q trình sản xuất mình, Cơng ty gây ảnh hƣởng tiêu cực đến môi trƣờng tránh khỏi điển hình mơi trƣờng nƣớc Từ đặt yêu cầu nghiên cứu ảnh hƣởng đến môi trƣờng nƣớc nƣớc thải Công ty vô cần thiết, khóa luận “ Nghiên cứu ảnh hưởng nước thải sản xuất giấy Công ty trách nhiệm hữu hạn Quốc Đại, xã Đồng Bảng, huyện Mai Châu, tỉnh Hịa Bình đến chất lượng môi trường nước khu vực xung quanh Công ty” đƣợc thực nhằm góp phần đánh giá cách xác chất lƣợng mơi trƣờng nƣớc khu vực nghiên cứu chịu ảnh hƣởng từ nƣớc thải sản xuất Công ty trách nhiệm hữu hạn Quốc Đại Từ đƣa đƣợc giải pháp hợp lý nhằm giảm thiểu suy giảm chất lƣợng môi trƣờng khu vực nghiên cứu Chƣơng I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 T quan ngành sản xuất giấy giới Những ký hiệu ngôn ngữ đƣợc ngƣời từ thời cổ xa xƣa viết đá, xƣơng, sau gỗ, kim loại, thạch cao Trải qua hàng ngàn năm phát triển với tiến văn minh nhân loại, giấy thực trở thành vật dụng tối quan trọng đời sống ngƣời Việc tạo giấy phát minh vĩ đại ngƣời Trung Quốc Năm 105 sau Công nguyên, ông Thái Luân ngƣời Trung Quốc phát minh cách làm giấy từ vỏ than cây, sợi than cây, gai dầu, giẻ rách lƣới đánh cá cũ [10] Tuy nhiên nhà máy giấy giới xuất Cordoba, sau Seville (Tây Ban Nha), Fabriano (Ý) vào khoảng năm 1250 [10] Năm 1445 Gutenberg (Đức), phát minh máy in đƣa ngƣời tiến lên văn minh khẳng định vai trò quan trọng nhƣ phát triển ngành công nghiệp sản xuất giấy [10] Tháng Giêng năm 1799, Loius – Nicolas Robert (1761- 1828), đốc công trẻ nhà máy Essones (Pháp) cha phát minh máy xeo giấy liên tục Đây mốc lịch sử quan trọng từ giấy đƣợc sản xuất nhanh hơn, nhiều rẻ [10] Năm 1840 ngƣời Đức Friedricch Gottlob Keller tìm thớ sợi sử dụng làm giấy lấy cách mài gỗ đá Từ phát máy gỗ đƣợc phát minh đƣa vào sử dụng Năm 1857, ngƣời Mỹ Jojeph Coyetty phát minh giấy toilet, đƣợc phổ biến Pháp vào đầu kỷ 20 Từ năm thập niên 60 kỷ 20 đƣợc sử dụng rộng rãi [10] Nhƣ theo quy luật phát triển tất yếu khách quan, giấy đƣợc phát minh, sản xuất vào đời sống ngƣời nhƣ vật dụng thiếu Công nghệ sản xuất giấy từ thô sơ thời điểm sơ khai, đến ngành công nghiệp giấy phát triển mạnh mẽ toàn diện phạm vi tồn giới, với cơng nghệ ngày đại sản phẩm ngày phong phú, phát triển thực đem lại sống ngày tiện lợi, văn minh cho ngƣời 1.2 Tổng quan ngành công nghiệp giấy Việt Nam Hiện với phát triển nhanh xã hội nhu cầu đƣợc sử dụng giấy ngƣời ngày tăng cao Để đáp ứng tốt đƣợc nhu cầu khách hàng, công ty, doanh nghiệp sản xuất giấy nƣớc luôn phải cạnh tranh khốc liệt số lƣợng lẫn chất lƣợng sản phẩm đầu Tuy nhiên chƣa có bƣớc nên nhìn chung ngành Cơng nghiệp giấy nƣớc ta vào thời điểm gặp phải nhiều khó khăn Năm 1912, nhà máy sản xuất bột giấy phƣơng pháp công nghiệp vào hoạt động với cơng suất 4.000 tấn/năm Việt Trì Trong thập niên 1960, nhiều nhà máy giấy đƣợc đầu tƣ xây dựng nhƣng hầu hết có cơng suất nhỏ (dƣới 20.000 tấn/năm) Năm 1975, tổng công suất thiết kế ngành giấy Việt Nam 72.000 tấn/ năm nhƣng ảnh hƣởng chiến tranh cân đối sản lƣợng bột giấy giấy nên sản lƣợng thực tế đạt 28.000 tấn/năm Từ năm 1990 đến năm 1999, tốc độ tăng trƣởng bình quân ngành sản xuất bột giấy 16%/ năm, từ năm 2000 đến 2004 đạt 20%/ năm, đến năm 2009 28%/ năm Cuối năm 2007, toàn ngành giấy có 239 nhà máy với tổng cơng suất đạt 1,38 triệu giấy/ năm có 66 nhà máy sản xuất bột giấy với tổng công suất 600.000 tấn/ năm Tuy nhiên nguồn cung cấp nhƣ đáp ứng đƣợc gần 64% nhu cầu tiêu dùng giấy năm 2008, phần lại phải nhập Năm 2010, mức tiêu thụ trung bình giấy đầu ngƣời 22kg/ngƣời/ /năm, sản lƣợng sản xuất giấy nƣớc đạt 1,38 triệu giấy/năm (trong khoảng 56% nhóm giấy cơng nghiệp bao bì 25% nhóm giấy vệ sinh) 600.000 giấy bột Theo báo cáo Tổng công ty Giấy Việt Nam, năm 2011 năm đầy khó khăn hoạt động sản xuất kinh doanh ngành giấy Tổng công ty Giấy Việt Nam ví dụ điển hình, giá trị sản xuất công nghiệp tổng công ty đạt 91% kế hoạch năm (2.883 tỷ đồng), sản phẩm giấy loại đạt 279.050 tấn, 88% kế hoạch, lợi nhuận tổng công ty đạt 114 tỷ đồng, 99% so với kỳ năm trƣớc đặc biệt lƣợng tồn kho tổng công ty lớn, 19.000 Việc sụt giảm sản lƣợng, doanh thu, lợi nhuận… không đạt mục tiêu đề diễn hầu hết công ty con, công ty liên kết tổng công ty nhƣ: Công ty Giấy Tân Mai, Công ty Giấy Bãi Bằng [16] Trong tháng 5/2012 sản xuất kinh doanh doanh nghiệp ngành giấy tiếp tục giảm nhà máy bắt đầu sản xuất giấy in, viết phục vụ khai giảng năm học 2012 - 2013 Tính chung tháng đầu năm 2012, sản phẩm giấy bìa loại ƣớc đạt 745,7 nghìn tấn, giảm 2,2% Giá giấy in, giấy viết sản xuất nƣớc sản xuất mức giá tƣơng đƣơng với giá giấy nhập khẩu, trung bình 21 triệu đồng/tấn; cịn giá giấy in báo nhập cao giá giấy in báo sản xuất nƣớc khoảng 200.000 đồng/tấn, giữ mức 16,2 triệu đồng/tấn [17] Theo Hiệp hội Giấy Bột giấy Việt Nam, năm 2013 năm khó khăn với doanh nghiệp ngành giấy Tính tới đầu tháng 6, nhu cầu tiêu thụ giấy loại nƣớc giảm khoảng 3% so với kỳ, giảm mạnh giấy Tissue giấy tráng phấn cao cấp Số liệu từ Tổng cục Thống kê cho thấy, tháng đầu năm, giấy ngành cơng nghiệp chế biến có số tồn kho tăng cao so với kỳ (12,1%) Tháng 5/2014, sản xuất sản phẩm từ giấy bìa chƣa đƣợc phân vào đâu tăng 22,9% Nhóm hàng có số tiêu thụ giảm so với kỳ bao gồm sản xuất giấy nhăn, bìa nhăn, bao bì từ giấy bìa (giảm 4,6%) Về nhập hàng hóa: Xét giá, so với kỳ, giá nhập bình quân mặt hàng giấy giảm 5,8% Xét lƣợng, mặt hàng tính đƣợc lƣợng nhập tăng cao so với kỳ bao gồm giấy loại (tăng 12,7%) Theo Hiệp hội Giấy Bột giấy Việt Nam (VPPA), năm qua ngành sản xuất giấy tăng trƣởng mạnh với tốc độ 15-17%/năm Năm 1975, tổng sản lƣợng giấy nƣớc đƣợc 28 nghìn tấn/năm, nhƣng vƣợt triệu tấn/năm, đáp ứng đƣợc 64% nhu cầu tiêu dùng nƣớc Báo cáo Hiệp hội Giấy Bột giấy Việt Nam cho biết, tổng lƣợng giấy tiêu thụ nƣớc ta năm 2012 vừa qua lên tới 2,9 triệu giấy loại Trong nƣớc phát triển tiêu thụ giấy 130 kg/ngƣời/năm, ngƣời dân nƣớc châu Á có mức tiêu thụ giấy chƣa nhiều, bình qn đạt 40 kg/ngƣời/năm Mức tiêu thụ giấy bình quân đầu ngƣời Việt Nam thấp hơn, đạt 30 kg/năm Sức tiêu thụ giấy ngƣời dân nƣớc ta liên tục tăng nhanh năm qua: năm 2010 bình quân sử dụng 26,44 kg/năm/ngƣời; năm 2011 đạt 29,61 kg/năm/ngƣời; năm 2012 đạt 32,7 kg/năm/ngƣời Với 88 triệu dân mức sống ngày đƣợc nâng cao mở thị trƣờng rộng lớn cho ngành giấy Việt Nam Tổng cầu giấy không ngừng tăng lên qua năm Năm 2010, nƣớc tiêu dùng 2,294 triệu giấy, bao gồm: 45,2 nghìn giấy in báo; 444 nghìn giấy in, giấy viết; 1551,9 nghìn giấy bao bì; 43,3 nghìn giấy tissue; 210 nghìn giấy vàng mã Năm 2011, tổng tiêu thụ 2,599 triệu giấy, bao gồm: 57,8 nghìn giấy in báo; 515 nghìn giấy viết in; 1730 nghìn giấy bao bì; 76,1 nghìn giấy tissue 220 nghìn giấy vàng mã Năm 2012, tổng lƣợng tiêu dùng giấy lên 2,9 triệu tấn, bao gồm 70 nghìn giấy in báo; 595 nghìn giấy viết in; 1975 nghìn giấy bao bì; 83,1 nghìn giấy tissue, riêng tiêu dùng giấy vàng mã sụt giảm cịn 190 nghìn - thấp năm 2009 [1] Hiện nƣớc ta có khoảng gần 500 doanh nghiệp giấy phân bố miền Bắc, Trung, Nam Ở miền Bắc có nhiều doanh nghiệp lớn nhƣ: Công ty giấy Bãi Bằng, Cơng ty Cổ phần giấy Việt Trì, Cơng ty Cổ phần giấy Hải Phịng có làng nghề truyền thống lâu đời Phong Khê (Bắc Ninh), nơi tập trung 130 doanh nghiệp sản xuất giấy Khu vực miền Trung có Nhà máy giấy Tân Bình Khu vực miền Nam có Nhà máy giấy Tân Mai, Đồng Nai, Long An Ngoài ra, tỉnh nƣớc có sở sản xuất giấy thuộc khu vực kinh tế tƣ nhân 1.3 Nƣớc thải ngành công nghiệp giấy 1.3.1 Nguồn gốc phát sinh nƣớc thải ngành giấy Ngành công nghiệp sản xuất giấy bột giấy ngành tiêu thụ lƣợng nƣớc lớn, thải lƣợng nƣớc thải đáng kể Nƣớc đƣợc dùng cho công đoạn rửa nguyên liệu, nấu, tẩy, xeo giấy sản phẩm nƣớc Trong nhà máy giấy, hầu nhƣ tất lƣợng nƣớc đƣa vào sử dụng nƣớc thải mang theo tạp chất, hóa chất, bột giấy, chất nhiễm dạng hữu vơ khơng có hệ thống xử lý tuần hồn lại nƣớc hóa chất Theo Nguyễn Thị Lý Un [13] dịng thải nhà máy sản xuất bột giấy bao gồm: - Dòng thải rửa nguyên liệu bao gồm chất hữu hòa tan, đất, thuốc bảo vệ thực vật, vỏ cây,… - Dịng thải q trình nấu rửa sau nấu chứa phần lớn chất hữu hòa tan, chất nấu phần xơ sợi Dịng thải có màu tối nên thƣờng gọi dịch đen Dịch đen có nồng độ chất khơ khoảng 25 đến 35%, tỷ lệ chất hữu vô 70:30 - Thành phần hữu chủ yếu dịch đen lignin hòa tan dịch kiềm (30 đến 35% khối lƣợng chất khơ), ngồi sản phẩm phân huỷ hydratcacbon, axit hữu Thành phần vô bao gồm hóa chất nấu phần nhỏ NaOH, Na2S tự do, kiềm - Dòng thải từ công đoạn tẩy nhà máy sản xuất bột giấy phƣơng pháp hóa học bán hóa chứa hợp chất hữu cơ, lignin hòa tan hợp chất tạo thành hợp chất với chất tẩy dạng độc hại, có khả tích tụ sinh học thể sống nhƣ hợp chất clo hữu cơ, làm tăng AOX nƣớc thải Dòng thải có độ màu, giá trị BOD5 COD cao - Dòng thải chứa hỗn hợp chất clo hữu đặc trƣng qua tải lƣợng AOX từ đến 10 kg/1 bột Đây dòng thải chứa chất có tính độc khó phân hủy sinh học Nhƣng tẩy bột giấy theo phƣơng pháp sunfat từ gỗ cứng oxy tải lƣợng COD giảm 35 kg/1 bột AOX 0,7/ bột - Dịng thải từ q trình nghiền bột xeo giấy chủ yếu chứa xơ sợi mịn, bột giấy dạng lơ lửng chất phụ gia nhƣ nhựa thông, phẩm màu, cao lanh - Dòng thải từ khâu rửa thiết bị, rửa sàn, dòng chảy tràn chứa hàm lƣợng chất lơ lửng hóa chất rơi vãi Dịng thải khơng liên tục - Nƣớc ngƣng q trình đọng hệ thống xử lý thu hồi hóa chất từ dịch đen Mức độ ô nhiễm nƣớc ngƣng phụ thuộc vào loại gỗ, cơng nghệ sản xuất - Dịng thải từ công nghệ xeo giấy chứa chủ yếu bột giấy chất phụ gia Nƣớc đƣợc tách từ phận máy xeo giấy nhƣ khử nƣớc, ép giấy Phần lớn dòng thải đƣợc tuần hoàn sử dụng trực tiếp cho giai đoạn tạo hình giấy hay cho cơng đoạn chuẩn bị ngun liệu vào máy xeo gián tiếp sau nƣớc thải qua hệ thống bể lắng để thu hồi giấy xơ sợi 1.3.2 Ảnh hƣởng nƣớc thải sản xuất giấy đến môi trƣờng - Thay đổi thành phần nguồn nƣớc tiếp nhận [12] Nguồn nƣớc tiếp nhận bị nhiễm bẩn (có mùi, đục, xuất chất rắn lơ lửng khoảng 1000 - 1500 mg/l, BOD, COD,…) chất làm biến đổi chất lƣợng nƣớc, gây ảnh hƣởng đến thủy sinh vật làm cân sinh thái tự nhiên Tác hại chất rắn lơ lửng: Chất rắn lơ lửng tác nhân gây ảnh hƣởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh đồng thời gây tác hại mặt cảm quan tăng độ đục cho nguồn nƣớc gây bồi lắng dịng sơng Tác hại chất hữu cơ: Hàm lƣợng chất hữu (thể qua thông số COD) đặc biệt làm hàm lƣợng chất hữu dễ phân hủy (thể qua thông số BOD) cho ta thấy đƣợc lƣợng oxy cần thiết để vi sinh vật nƣớc phân hủy hoàn toàn chất hữu Nồng độ BOD tỷ lệ với nồng độ chất ô nhiễm hữu nƣớc (chất dễ phân hủy) Việc ô nhiễm chất hữu dẫn đến suy giảm nồng độ oxy hòa tan nƣớc vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan để phân hủy chất hữu Oxy hòa tan giảm gây tác hại nghiêm trọng đến tài nguyên sinh vật Nƣớc thải công đoạn nghiền, nấu bột nhiệt độ cao thải trực tiếp vào nguồn tiếp nhận gây nhiều biến đổi sinh lý, vật lý hóa học thủy sinh vật Ngồi ra, nƣớc thải có chứa chất lơ lửng gây ứ đọng, tắc cống rãnh, gây ô nhiễm lâu dài nguồn nƣớc - Giảm độ oxy hòa tan Nƣớc thải sản xuất giấy có hàm lƣợng chất hữu cao xả trực tiếp vào nguồn nƣớc tiếp nhận (sông, hồ ), ảnh hƣởng lớn đến hệ sinh thái hồ chứa Nếu nhƣ nƣớc thải vào nguồn nƣớc tiếp nhận với hàm lƣợng cao trình oxy hóa diễn nhanh, nguồn oxy nƣớc nhanh chóng bị cạn kiệt q trình oxy hóa bị ngƣng lại, tạo điều kiện cho vi khuẩn kỵ khí hoạt động sinh khí CH4, H2S có mùi hơi, độc hại cho vi sinh vật Tồn lƣợng oxy hòa tan nƣớc giảm sử dụng cho q trình oxy hóa chất hữu dẫn đến hệ sinh thái thủy sinh bị phá hủy bị biến [7] 1.4 Một số nghiên cứu chất thải sản xuất ngành giấy đến chất lƣợng mơi trƣờng Q trình sản xuất bột giấy sinh lƣợng lớn chất thải dạng rắn, lỏng (nƣớc thải) khí Chính với nội dung nghiên cứu ảnh hƣởng dòng thải ngành sản xuất giấy đặc biết nƣớc thải từ q trình sản xuất giấy đến chất lƣợng mơi trƣờng có nhiều nghiên cứu đƣợc thực Ví dụ nhƣ: - Đồn Đặng Phi Cơng, Nguyễn Phƣớc Dân, Huỳnh Khánh An, Trần Xuân Sơn Hải (2009), Trƣờng Đại học Bách khoa, ĐHQG-HCM Đánh giá độc tính số nƣớc thải cơng nghiệp điển hình Đề tài nƣớc thải giấy chƣa xử lý độc, nghiên cứu độc tính nƣớc thải công ty giấy Bãi Bằng Các đối tƣợng thử nghiệm gồm: vi khuẩn P phosphoreum, vi tảo S capricornutum, bèo Lemna aequinoctialis Kết cho thấy nƣớc thải công ty giấy Bãi Bằng đƣợc xem độc cấp tính sinh vật thử nghiệm; độ nhạy cảm sinh vật đƣợc xếp theo thứ tự giảm dần nhƣ sau: tảo > vi khuẩn > bèo Nhóm nghiên cứu đánh giá độc tính nƣớc thải cơng ty giấy-hóa chất COGIDO, khu cơng nghiệp Biên Hịa lên nguồn tiếp nhận Kết cho thấy nƣớc thải giấy có độc tính cao vi khuẩn P phosphoreum (EC50=31,8%) tảo S.capricornutum (EC50