Sử dụng máy lọc đĩa (Disc Filter) trong hệ thống nước trắng (White water systems) của nhà máy giấy

I. HỆ THỐNG NƯỚC TRẮNG HIỆN NAY 

Hiện tại ở Việt Nam chỉ những nhà máy có công suất lớn cụm từ hệ thống nước trắng (White water system) mới được dùng đúng nghĩa. Còn phần lớn các nhà máy có năng suất nhỏ và vừa thì hệ thống nước trắng hay hệ thống thu hồi- xử lý- sử dụng nước trắng thải ra từ nhà máy giấy thường chưa được hiểu và thiết kế, thi công, vận hành một cách bài bản và tối ưu. Do đó chi phí sản xuất cao hơn và chất lượng giấy sản xuất ra thiếu sự ổn định.

Trong phạm vi bài viết này chúng tôi xin trình bày về sử dụng máy lọc đĩa (Disc Filter) trong hệ thống nước trắng của nhà máy sản xuất giấy.

1. Hệ thống nước trắng trong nhà máy giấy

Trong nhà máy sản xuất giấy, nước trắng (white water) thải ra từ hai khâu chính là:

• Từ máy xeo giấy (chiếm phần lớn trong nước trắng) thải ra, chủ yếu  là nước thải dưới lưới và các khâu phun rửa lưới .v.v. trong máy giấy chiếm khoảng 80%~85% nước dư thải ra từ nhà máy giấy.
• Nước thải từ hệ thống xử lý bột giấy: bao gồm nước thải từ các khâu sàng lọc, tách thải tạp chất trong quá trình xử lý bột giấy tái sinh, lượng nước thải này chiếm tỉ lệ 15-20% lượng nước thải từ nhà máy giấy và thường có lẫn nhiều tạp chất nhỏ thải ra trong quá trình xử lý bột giấy. Về lượng thì nước thải này phụ thuộc chất lượng hệ thống xử lý bột.
• Hệ thống nước trắng chính là hệ thống để thu hồi-xử lý-tái sử dụng nước trắng thải ra từ nhà máy giấy.

2. Hệ thống nước trắng trong các nhà máy có năng suất vừa và nhỏ thông thường hiện nay

Trong các nhà máy sản xuất giấy hiện tại, thông thường nước thải từ máy xeo và hệ thống bột được đưa chung về hố gom, sau đó được bơm lên một lưới nghiêng (incline screen) để thu hồi lại bột (có lẫn cả các tạp chất) . Nước thải sau lưới nghiêng được bơm quay lại hệ thống bột để tái sử dụng ( gồm đánh bột thủy lực, pha loãng trong hệ thống sàng, lọc, ổn định nồng độ…) và lượng dư còn lại được bơm về tháp chứa dự trữ hoặc đưa đến hệ thống xử lý nước thải.

Ưu điểm của hệ thống này là thiết kế đơn giản, vận hành đơn giản. Tuy nhiên kèm theo đó là nhiều nhược điểm:

• Bột thu hồi sau lưới nghiêng cũng lẫn cả tạp chất đã thải ra từ hệ thống xử lý bột lại được quay lại nghiền thủy lực, dẫn đến tích thêm tạp chất vào hệ thống bột làm giảm chất lượng giấy sản xuất.
• Hệ thống này thường không đồng bộ và rời rạc do đó khó kiểm soát và tối ưu hóa.
• Nước đến khâu xử lý nước thải thường có hàm lượng TSS cao do đó hệ thống vận hành tốn kém cả về năng lượng và hóa chất

II. XU THẾ PHẤT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG NƯỚC TRẮNG

1. Hệ thống nước trắng được thiết kế đồng bộ kèm ứng dụng máy lọc đĩa

Trong hệ thống này từ khâu kênh dẫn thu gom đến các thiết bị đều được thiết kế đồng bộ và khoa học cho phù hợp với mặt bằng bố trí của từng nhà máy. Nhằm mục đích thu hồi- tái sử dụng- xử lý nước trắng thải ra một cách hợp lý và tối ưu nhất:

• Nước thải từ máy xeo giấy và hệ thống xử lý bột được đưa qua máy lọc rác chuyên dùng để thải loại các tạp chất lẫn trong nước thải đồng thời thu hồi bột lẫn trong nước thải.
• Sau đó nước thải được tập trung vào tháp nước trắng (White water tower) tại tháp nước trắng (hoặc hố gom sau máy lọc rác) nước trắng được dùng một phần quay lại khâu nghiền thủy lực hoặc Drum pulper .v.v.
• Phần còn lại nước trắng được cấp qua máy lọc đĩa (Disc Filter) để lọc lại.Nước ở đầu ra máy lọc đĩa được chia làm 3 loại, trong đó:

+        Loại Cloudy water chiếm khoảng 40% lượng cấp vào lọc đĩa được dùng lại tái tuần hoàn trong hệ thống lọc đĩa.

+        Loại Clear water chiếm khoảng 30~35% lượng cấp vào lọc đĩa, được cấp về hệ thống xử lý bột bổ sung cho nước pha loãng trong khâu sàng lọc và ổn định nồng độ bột, phần dư được đưa ra hệ thống xử lý nước thải. Nước Clear water có hàm lượng TSS ~120-200mg/l do đó giúp cho hệ thống xử lý nước thải giảm tải cũng như hóa chất và điện năng sử dụng cho hệ thống giảm.

+        Loại Super Clear water chiếm khoảng 25~30% lượng cấp vào lọc đĩa và có hàm lượng TSS ~50-100mg/l được dùng cho khâu phun rửa lưới máy xeo, pha loãng trong khâu ổn định nồng độ .v.v.

2. Những lợi ích mang lại khi sử dụng máy lọc đĩa trong hệ thống nước trắng (White water system).

Toàn bộ nước trắng từ máy xeo và hệ thống bột được thu gom về tháp nước trắng, sau đó tháp nước trắng được cấp qua máy lọc đĩa, nước sau khi qua máy lọc đĩa có 2 loại chính:

Loại nước siêu sạch (super clear) được sử dụng:

• Để pha xịt rửa lưới
• Pha loãng tại khâu ổn định nồng độ bột sau xử lý. Nhằm giảm lượng nước sạch (fresh water) phải cấp thêm để sử dụng trong nhà máy do đó sẽ giảm được lượng nước thải ra môi trường và chi phí mua nước sạch.

Loại nước sạch (clear water) được sử dụng:

• Cấp lại cho hệ thống xử lý bột đảm bảo chất lượng nước cấp cho hệ thống xử lý bột không lẫn tạp chất vì thế sẽ nâng cao và giữ ổn định chất lượng giấy sản xuất.
• Một phần dư của nước sạch (clear water) được đưa ra hệ xử lý nước thải với hàm lượng chất rắn không hòa tan TSS khoảng 120 ÷ 200 mg/l  vì vậy giúp giảm đáng kể chi phí cho hệ thống xử lý nước thải.

Như vậy, đầu tư lắp đặt máy lọc đĩa trong hệ thống thu hồi và xử lý nước trắng của nhà máy giấy mang lại những lợi ích thiết thực

• Tiết kiệm, giảm nguồn nước sạch (fresh water) phải bổ sung thêm cho máy giấy.
• Giảm tải đáng kể cho hệ thống xử lý nước thải. Theo đó là giảm chi phí về hóa chất, điện năng v.v
• Nâng cao và giữ ổn định chất lượng giấy sản xuất.
• Đặc biệt góp phần nâng cao chất lượng nước thải từ nhà máy giấy ra môi trường làm giảm ô nhiễm môi trường sống.

3. Chế tạo – lắp đặt – vận hành – kiểm soát tự động vận hành của máy lọc đĩa ( DISC FILTER )
4. Chế tạo:

Máy lọc đĩa ( DISC FILTER ) được Ductoan Machinery JSC nghiên cứu thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh cả máy và hệ điều khiển DCS lần đầu tiên tại Việt Nam.

Trong đó máy lọc đĩa được chúng tôi nghiên cứu và thiết kế chế tạo thử nghiệm trong gần hai năm để hoàn thiện và cung cấp ra thị trường. Đặc biệt, trong thiết kế chế tạo các chi tiết chính của máy được chú trọng và lựa chọn vật liệu hợp lý.

1. Module lưới lọc và seal làm kín
2. Gioăng làm kín giữa trục trung tâm (center shaft) và khoang thu nước sử dụng dây làm kín chuyên dụng.
3. Gioăng làm kín giữa khoang thu nước có lẫn khí và trục trung tâm bằng nhựa chịu mòn cao của Đức.
4. Vật liệu chế tạo bằng Inox trong đó bề mặt tiếp xúc của trục trung tâm và gioăng làm kín bằng Inox 316 , module lưới lọc bằng Inox 304 với lưới lọc bằng nhựa cao phân tử, hoặc lưới Inox 304 -100mesh.
5. Thiết lập và vận hành hệ thống điều khiển điều khiển DCS cho lọc đĩa:

 Dựa trên nền tảng nguyên lý làm việc, yêu cầu chất lượng nước đầu ra và điều kiện nước thải cấp vào chúng tôi đã nghiên cứu, phân tích sâu vận hành của máy lọc đĩa và từ đó thiết lập quy trình vận hành tối ưu cho máy lọc đĩa sau đó thiết kế hệ thống DCS cho máy hiệu quả nhất.

Cụ thể chúng tôi thiết lập hệ thống kiểm soát:

• Kiểm soát nồng độ đầu vào của nước thải đã pha bột mồi (sweetener) 0,6 ÷ 0,7%.
• Kiểm soát mức nước làm việc của máy lọc đĩa thông qua mức nước trong bể (hoặc tháp) nước trắng để kiểm soát van cấp điều khiển tuyến tính đầu vào và tốc độ quay của trục trung tâm. Bằng các khí cụ điều khiển có độ chính xác cao như: bộ đo nồng độ giải đo thấp của Valmet, lưu lượng kế điện từ của Siemen – Đức, van điều khiển tuyến tính của Metso v.v hệ thống DCS đã vận hành uyển chuyển.

Kết quả đạt được, hình ảnh, video về hệ thống

   >>> Viet Nam Paper Day 2022: Sự kiện lớn nhất trong năm của ngành giấy

Theo Bài báo cáo của Công ty CP Đức Toàn tại Hội thảo Kỹ thuật ngành Giấy 2022