CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1. Tổng quan về ngành công nghiệp giấy 1. Lịch sử hình thành & phát triển Ngành giấy là một trong những ngành được hình thành từ rất sớm tại Việt Nam, khoảng năm 284. Từ giai đoạn này đến đầu thế kỷ 20, giấy được làm bằng phương pháp thủ công để phục vụ cho việc ghi chép, làm tranh dân gian, vàng mã,… 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 giấy/năm tại Việt Trì.
Năm 1982, Nhà máy giấy Bãi Bằng do Chính phủ Thụy Điển tài trợ đã đi vào sản xuất với công suất thiết kế là 53.000 tấn bột giấy/năm và 55.000 tấn giấy/năm, dây chuyền sản xuất khép kín, sử dụng công nghệ cơ - lý và tự động hóa. Nhà máy cũng xây dựng được vùng nguyên liệu, cơ sở hạ tầng, cơ sở phụ trợ như điện, hóa chất và trường đào tạo nghề phục vụ cho hoạt động sản xuất. Ngành giấy có những bước phát triển vượt bậc, sản lượng giấy tăng trung bình 11%/năm trong giai đoạn 2000 – 2006; tuy nhiên, nguồn cung như vậy vẫn chỉ đáp ứng được gần 64% nhu cầu tiêu dùng (năm 2008). 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. Để đối phó với tình trạng thiếu nguyên liệu, ngành sản xuất giấy của Việt Nam phát triển mạnh ở lĩnh vực tái chế giấy. Tỷ lệ thu hồi giấy đã qua sử dụng dùng làm nguyên liệu trong tổng nguyên liệu sản xuất giấy ở Việt Nam là 70%.
Các loại giấy thu hồi gồm giấy carton (OCC), giấy báo (NP) và tạp chí (OMG), giấy lề (phế thải trong gia công)… được nhập vào Việt Nam từ nhiều nước, chủ yếu từ Mỹ, Nhật, New Zealand. Gần 100% giấy bao bì, 90% giấy tissue và 60% giấy in báo đều làm từ giấy tái chế. Tái sử dụng giấy tối đa là mục tiêu nhiều nước đang nhắm đến để tận dụng nguồn nguyên liệu, giảm giá thành, giảm phá rừng và bảo vệ môi trường. Năng lực tái chế giấy của Việt Nam đã tăng trưởng rất nhanh.
Năm 2000 Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa Học 4 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa 2011 – 2015 Trường ĐH BRVT sản lượng giấy tái chế tiêu thụ là 240 nghìn tấn, bao gồm tái chế trong nước 121 nghìn tấn, nhập khẩu 120 nghìn tấn, tỷ lệ thu hồi giấy đã qua sử dụng đạt 24%. Năm 2010, tổng lượng giấy tái chế tiêu thụ 1.004 nghìn tấn, trong đó thu hồi trong nước đạt 734,2 nghìn tấn, nhập khẩu 269,7 nghìn tấn. Năm 2011, tổng lượng giấy tái chế được tiêu thụ đạt 1.193,2 nghìn tấn, bao gồm 883,6 nghìn tấn thu hồi trong nước và 309,6 nghìn tấn nhập khẩu. Năm 2012, tổng lượng giấy tái chế được tiêu thụ 1.450,4 nghìn tấn, bao gồm 987,1 nghìn tấn thu hồi trong nước và 463,2 nghìn tấn nhập khẩu[1].
Nguyên liệu sản xuất giấy Nguyên liệu chính để sản xuất bột giấy là sợi cellulose có hai nguồn chính là từ gỗ và phi gỗ. Bên cạnh đó giấy loại đang ngày càng trở thành nguồn nguyên liệu chủ yếu trong sản xuất giấy Bột giấy từ nguyên liệu nguyên thủy (gỗ hay phi gỗ) - Nguyên liệu từ gỗ là các loại cây lá rộng hoặc lá kim. - Nguyên liệu phi gỗ như các loại tre nứa, phế phẩm sản xuất công - nông nghiệp như rơm rạ, bã mía và giấy loại. Nguyên liệu để sản xuất bột giấy từ các loại phi gỗ có chi phí sản xuất thấp nhưng không phù hợp với nhà máy có công suất lớn do nguyên liệu loại này được cung cấp theo mùa vụ và khó khăn trong việc cất trữ.
a, nguyên liệu từ gỗ b, nguyên liệu từ giấy loại Hình 1.1: Các nguyên liệu để sản xuất giấy hiện nay Bột giấy từ giấy loại: Giấy loại ngày càng được sử dụng nhiều làm nguyên liệu cho ngành giấy do ưu điểm tiết kiệm được chi phí sản xuất. Giá thành bột giấy từ giấy loại luôn thấp hơn các loại bột giấy từ các loại nguyên liệu nguyên thủy vì chi phí vận chuyển, thu mua Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa Học 5 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa 2011 – 2015 Trường ĐH BRVT và xử lý thấp hơn. Tính trung bình sản xuất 1 tấn giấy từ giấy loại tiết kiệm được 17 cây gỗ và 1.500 lít dầu so với sản xuất giấy từ nguyên liệu nguyên thủy. Hơn nữa, chi phí đầu tư dây chuyền xử lý giấy loại thấp hơn dây chuyền sản xuất bột gỗ từ các nguyên liệu nguyên thủy.
Bên cạnh đó sản xuất giấy từ giấy loại có tác động bảo vệ môi trường. Tính trung bình sản xuất giấy từ bột tái sinh giảm được 74% khí thải và 35% nước thải so với sản xuất giấy từ bột nguyên (Tạp chí công nghiệp tháng 12/2008). Các sản phẩm giấy Tùy theo mục đích sử dụng khác nhau sản phẩm giấy được chia thành 4 nhóm: • Nhóm 1: Giấy dùng cho in, viết (giấy in báo, giấy in và viết,…) • Nhóm 2: Giấy dùng trong công nghiệp (giấy bao bì, giấy chứa chất lỏng,…) • Nhóm 3: Giấy dùng trong gia đình (giấy ăn, giấy vệ sinh,…) • Nhóm 4: Giấy dùng cho văn phòng (giấy fax, giấy in hóa đơn,…) a, Giấy in b, Giấy bao bì c, Giấy vệ sinh d, Giấy in hóa đơn Hình 1.2: Các sản phẩm giấy phổ biến hiện nay Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa Học 6 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa 2011 – 2015 Trường ĐH BRVT Hiện nay ở Việt Nam chỉ sản xuất được các loại sản phẩm như giấy in, giấy in báo, giấy bao bì công nghiệp thông thường, giấy vàng mã, giấy vệ sinh chất lượng thấp, giấy tissue chất lượng trung bình,… còn các loại giấy và carton kỹ thuật như giấy kỹ thuật điện - điện tử, giấy sản xuất thuốc lá, giấy in tiền, giấy in tài liệu bảo mật vẫn chưa sản xuất được. Nước thải công nghiệp giấy 1.
Khái niệm nước, nước thải Nước có vai trò quan trọng không thể thiếu trong hoạt động sống cũng như hoạt động sản xuất của con người, là nguyên liệu trong nhiều ngành sản xuất,… Nước cũng được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như: giao thông vận tải, tưới tiêu trong nông nghiệp, làm thủy điện cung cấp nước cho sinh hoạt cũng như sử dụng làm các phương tiện sinh hoạt giải trí. Tùy thuộc vào bản chất và môi trường mà trong nước có các thành phần khác nhau. Nguồn gốc gây ô nhiễm nước có thể tự nhiên hay do nhân tạo. Theo bản chất của các tác nhân gây ô nhiễm người ta phân biệt ô nhiễm vô cơ, ô nhiễm hữu, cơ ô nhiễm hóa học, ô nhiễm vi sinh vật, cơ học hay vật lý, ô nhiễm phóng xạ [2].
Các khuynh hướng làm thay đổi chất lượng nước do ảnh hưởng bởi các hoạt động của con người: Giảm độ pH của nước ngọt do ô nhiễm bởi H 2SO4, HNO3 từ khí quyển và nước thải công nghiệp, tăng hàm lượng SO32-, NO3- trong nước. Tăng hàm lượng các ion kim loại nặng trong nước tự nhiên, trước hết là Pb, Cd, Hg, As, Zn và cả các anion PO43-, NO3-, NO2-,… Tăng hàm lượng các muối trong nước bề mặt và nước ngầm do chúng đi vào môi trường nước cùng nước thải, từ khí quyển và từ các chất thải rắn. Tăng hàm lượng các hợp chất hữu cơ, trước hết là các chất khó bị phân hủy sinh học (các chất hoạt động bề mặt, thuốc trừ sâu,. Giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước tự nhiên do các quá trình oxy hóa liên quan tới quá trình phì nhưỡng các nguồn chứa nước và khoáng hóa các hợp chất hữu cơ.
Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa Học 7 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa 2011 – 2015 Trường ĐH BRVT Giảm độ trong của nước. Tăng khả năng nguy hiểm của ô nhiễm nước tự nhiên do các nguyên tố phóng xạ. Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng. Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng.
Đây cũng là cơ sở cho việc lựa chọn các biện pháp hoặc công nghệ xử lý nước thải. Người ta phân ra các loại nước thải dưới đây: Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại công sở, trường học. Thường chứa nhiều tạp chất khác nhau trong đó khoảng 52% là các chất hữu cơ, 48% là các chất vô cơ và một số lớn vi sinh vật. Nước thải công nghiệp: là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động.
Thành phần nước thải sản xuất rất đa dạng, tùy theo sản phẩm tạo ra cũng như công nghệ sản xuất. Nước thải đô thị: Là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phố. Đó là hỗn hợp của các loại nước thải kể trên. Tính gần đúng, nước thải đô thị thường gồm khoảng 50% là nước thải sinh hoạt, 14% là loại nước thấm qua và 36% là nước thải sản xuất [2].
Lưu lượng nước thải đô thị phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện khí hậu và các tính chất đặc trưng của thành phố. Thành phần và tính chất Công nghệ sản xuất bột giấy và giấy là một trong những công nghệ sử dụng nhiều nước. Tùy theo từng công nghệ và sản phẩm, lượng nước cần thiết để sản xuất 1 tấn giấy giao động từ 200 ÷ 500 m3. Nước được dùng cho các công đoạn rửa nguyên liệu, nấu, tẩy, xeo giấy và sản xuất hơi nước.
Các dòng thải chính của các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy bao gồm: Nước thải khâu chuẩn bị nguyên liệu: chủ yếu do rửa mảnh, chứa các tạp chất và các chất hữu cơ tiêu thụ oxi (COD, BOD), các chất hữu cơ hòa tan, đất đá, thuốc bảo vệ thực vật,… Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa Học 8 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp Đại học – Khóa 2011 – 2015 Trường ĐH BRVT Nước thải từ khâu nấu bột và rửa bột sau nấu: chứa các chất tiêu thụ oxi, các hợp chất chứa nitơ, phôtpho có nguồn gốc từ vật liệu sơ sợi.