MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, các ngành sản xuất công nghiệp cũng được mở rộng và phát triển nhanh chóng. Sự phát triển này, một phần đóng góp tích cực cho sự phát triển chung của đất nước; nhưng bên cạnh đó lại thải ra một lượng lớn chất thải có thể gây ô nhiễm môi trường và tác động xấu đến sức khỏe con người. Ô nhiễm môi trường đang ngày càng trở nên trầm trọng, nhất là với các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam, đặc biệt là ô nhiễm môi trường nước. Một trong những nguồn nước thải gây có thể ô nhiễm lớn là từ các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy.
Ngành giấy cũng là một trong những ngành tiêu thụ một lượng rất lớn nước, hóa chất, nguyên liệu và năng lượng cho một đơn vị sản phẩm. Theo tính toán, ở Việt Nam để sản xuất một tấn giấy cần từ 200 – 300 m3 nước sạch, nhưng đối với các nước phát triển với dây chuyền sản xuất công nghệ hiện đại để sản xuất một tấn giấy chỉ sử dụng từ 7 – 15m3 nước sạch [13]. Nhìn chung công nghệ sản xuất giấy của Việt Nam còn lạc hậu so với thế giới từ 15 năm trở lên, một thực tế nữa là các cơ sở sản xuất giấy của chúng ta đa số nhỏ lẻ, phân tán về quy mô, hạn chế về tài chính, không có đủ điều kiện đầu tư cho xử lý môi trương, chính điều này đã làm cho môi trường ngành giấy bị ô nhiễm này càng trầm trọng, công tác quản lý gặp nhiều khó khăn. Riêng trong lĩnh vực xử lý môi trường có thể nói chưa có nhiều nhà máy có hệ thống xử lý nước thải triệt để.
Toàn ngành giấy, ở miền Bắc chỉ duy nhất có Công ty Giấy Bãi Bằng có hệ thống xử lý nước thải khá hoàn thiện, tuy nhiên vấn đề xử lý nước thải cũng vẫn chưa thật hiệu quả. Việc chuyển đổi áp dụng các công nghệ hiện đại như vậy là hoàn toàn không khả thi với những nhà máy vừa và nhỏ phần lớn là thuộc địa phương hoặc công ty tư nhân chưa kể các làng nghề giấy truyền thống phân bố gần các khu vực dân cư nên bị ảnh hưởng rất lớn về vấn đề nước thải. Cần nói thêm là ở Việt Nam, các doanh nghiệp vừa và nhỏ đang sản xuất tới 75% sản lượng giấy, đồng nghĩa với việc nguồn nước đang bị sử dụng lãng phí, còn môi trường đang phải gánh chịu một 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com lượng nước thải rất lớn chưa qua xử lý [21]. Hiện nay, khi mà Luật Môi Trường đang được đôn đốc thực thi nghiêm túc (nhất là khi Việt Nam đã chính thức trở thành thành viên của tổ chức Thương Mại Thế Giới – WTO) thì nhiều nhà máy bột giấy và giấy ở nước ta đang đứng trước nguy cơ đóng cửa do sức ép từ phía các cơ quan chức năng và dư luận về vấn đề môi trường.
Giải quyết bài toán xử lý nước thải bột giấy và giấy là vấn đề mang ý nghĩa sống còn với nhiều nhà máy bột giấy ở nước ta [20]. Công ty Giấy Bãi Bằng – Tổng công ty Giấy Việt Nam (đóng tại Thị Trấn Phong Châu – Huyện Phù Ninh – Tỉnh Phú Thọ) là đơn vị có công nghệ sản xuất hiện đại nhất ngành giấy nước ta nhưng cũng đã lạc hậu so với khu vực và thế giới vài chục năm. Lượng nước thải sinh ra trong quá trình sản xuất một bột giấy xấp xỉ 55 – 60m3. Tính cả các công đoạn xeo giấy, sản xuất điện hơi, hóa chất tẩy thì lượng nước thải sinh ra khi sản xuất một tấn bột giấy thường dao động trong khoảng 100 – 120m3.
Năm 2003, là năm đánh dấu một giai đoạn mới trong vấn đề xử lý ô nhiễm môi trường của Công ty Giấy Bãi Bằng, thể hiện ở việc mở rộng sản xuất, nâng công suất nhà máy giấy Bãi Bằng lên 110.000 tấn giấy/năm, đồng thời đầu tư công nghệ mới cho xử lý nước thải, giải quyết ô nhiễm một cách triệt để liên hoàn. Đây là hệ thống xử lý nước thải hiện đại nhất của ngành giấy Việt Nam hiện nay theo công nghệ của Thụy Điển, với quy mô xử lý 30.000 m3 nước thải/ngày [13]. Nhờ đó với lượng trung bình 26.000 m3 nước thải mỗi ngày mà nhà máy thải ra đều được thu gom và xử lý qua hệ thống xử lý tập trung theo cả hai phương pháp hóa lý và sinh học [17]. 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.
Công nghệ sản xuất bột giấy, giấy và đặc tính của nƣớc thải 1. Công nghệ sản xuất bột giấy và đặc tính nước thải Quá trình sản xuất bột giấy là quá trình biến đổi các nguyên liệu gỗ hoặc phi gỗ thành xơ sợi, hay nói cách khác là phá vỡ các liên kết trong cấu trúc của nguyên liệu mà thành phần chính của nó là xenlulozơ (40 – 45%), hemixenlulozơ (20 – 30%), là các hợp chất cao phân tử (polyme), được bao bọc xung quanh bởi lignin (20 – 30%) và các chất trích ly (chất keo nhựa) (2 – 15%). Quá trình này có thể được thực hiện bằng phương pháp cơ học, hoá học hoặc phối kết hợp giữa các phương pháp này. Chất lượng bột thu được phụ thuộc chủ yếu vào nguồn gốc, hay chủng loại nguyên liệu và công nghệ sản xuất [23].
Công nghệ sản xuất bột hóa Trong sản xuất bột hóa, các dăm gỗ được nấu với những hóa chất thích hợp trong dung dịch ở nhiệt độ cao và áp suất cao. Mục đích để tách lignin ra khỏi gỗ để thu hồi cellulozơ và hemicellulozơ là những hợp chất chủ yếu tạo nên giấy mà không làm ảnh hưởng đến xơ sợi. Thực tế, phương pháp này rất thành công trong việc loại lignin ra khỏi bột giấy. Tuy nhiên nó cũng làm giảm và phân hủy phần nào cellulozơ và hemicellulozơ.
Tùy theo hóa chất được nấu mà người ta phân biệt ra các phương pháp: kiềm, sunfit và sunfat. Phần lignin còn sót lại sau khi nấu sẽ làm cho bột giấy có màu vàng hay nâu. Vì thế phải rửa sạch và tẩy bột giấy để sử dụng làm giấy in và giấy viết có độ trắng cao. Các hóa chất sau nấu được thu hồi gần hết bằng biện pháp đốt, nên nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm vừa phải, xem Hình 1.
Lignin trong dịch rửa được cô đặc và đốt để thu hồi nhiệt. 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bụi, khí có mùi (H2S, mecaptan.), chất hữu cơ bay hơi, hợp chất Clo, SO2, CO2, NOx. Gỗ, tre, Xử lý Nấu bột Rửa bột Sàng bột Tẩy trắng Xeo giấy nguyên liêu Lọc cát Sản phẩm (làm sạch) giấy nứa Xút hóa Cô đặc Lò hơi đốt Sản xuất hóa chất (chƣng bốc) than tẩy Lò hơi thu hồi Lò vôi Vỏ cây, Xỉ than Nƣớc thải mùn SS, COD, BOD cƣa H/c L.huỳnh, Clo hữu cơ, Bột và giấy Bùn thải KL nặng,Màu Khí thải Nƣớc thải Hình 1. Sơ đồ công nghệ sản xuất bột hóa và các dòng thải [20] 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Đặc tính nước thải công nghệ sản xuất bột hóa[20] Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 300 – 500 CODcr mg/l 1.500 BOD5 mg/l 300 – 400 0 Nhiệt độ C 38-40 pH 8 – 10 Công nghệ sản xuất bột hóa nhiệt cơ Phương pháp hóa nhiệt cơ – phương pháp sản xuất bột hiệu xuất cao – là phương pháp kết hợp giữa cơ, nhiệt và hóa học. Về cơ bản, dăm gỗ đầu tiên được làm mềm bằng biện pháp thẩm thấu hóa chất ở nhiệt độ (trung bình thông thường là 80 ÷ 900C) và thời gian thích hợp, sau đó được thực hiện bằng cơ học, thông thường là nghiền xem hình 1. Hiệu suất bột thường nằm trong khoảng từ 75 – 85% do mức độ xử lý hóa chất nhẹ nhàng, nên hàm lượng lignin trong bột còn lại cao. Khác với sản xuất bột hóa học, mức độ loại bỏ lignin gần như hoàn toàn, nên có hiệu xuất thu hồi bột thấp (< 50%).
Đặc tính nước thải trước khi đưa vào xử lý được đưa ra trong bảng 1. Nước thải có hàm lượng các chất ô nhiễm cao hơn so với sản xuất bột hóa do không có biện pháp đốt thu hồi hóa chất nấu và lignin. Đặc tính nước thải công nghệ sản xuất bột hóa nhiệt cơ Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 500 – 1.000 0 Nhiệt độ C 36 – 70 pH 7–9 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Gỗ nguyên liệu Chặt mảnh Sàng, rửa mảnh Thẩm thấu hóa chất Nghiền thô, ép vít Tẩy trắng Nghiền tinh Làm sạch Sấy Đóng kiện Xeo giấy Hình 1. Sơ đồ công nghệ sản xuất bột hóa nhiệt cơ 21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Công nghệ sản xuất bột giấy tái chế Bột giấy còn được sản xuất từ giấy loại đã qua sử dụng, tùy thuộc vào loại nguồn gốc nguyên liệu và yêu cầu sản phẩm giấy cần phải sản xuất mà trong quy trình sản xuất bột tái chế được chia làm 02 loại: Công nghệ tái chế nguyên liệu từ lề - hòm hộp cũ, bột sau khi tách loại tạp chất, phân loại xơ sợi bột giấy sẽ được sử dụng cho sản xuất giấy bao gói, hòm hộp công nghiệp: Công nghệ tái sinh các loại giấy văn hóa (giấy in báo, giấy in, giấy viết …) thường có thêm công đoạn khử mực (bột DIP: De-Inking Pulp).
Sau quá trình khử mực thường gồm có công đoạn tẩy trắng riêng biệt, sử dụng hydro peoxit hoặc muối hydrosulphit. Bột giấy sau tái chế thường có độ trắng nhất định tùy thuộc vào nguyên liệu đầu vào. Bột giấy tái chế sẽ được sử dụng một phần cho quá trình sản xuất giấy in báo, giấy in, giấy viết, giấy in tạp chí. Dưới đây là sơ đồ công nghệ của quá trình tái chế giấy Hình 1.
22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguyên liệu (Bìa carton, giấy loại văn phòng, báo loại…) Đánh tơi thủy lực Xử lý nhiệt (Tách băng keo, nhựa) Làm sạch thô (Sàng thô- Lọc cát nồng độ cao) Làm sạch tinh (Sàng – Lọc cát tinh) Khử mực - Tẩy - Rửa Nghiền Cô đặc Bột thành phẩm Đi sản xuất giấy Hình 1. Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy tái chế có khử mực [21] 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.