CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về nhà máy bột giấy Tân Mai Kon Tum Nhà máy Bột giấy và giấy Tân Mai - Kon Tum đang hoàn thiện phần việc thiết kế kỹ thuật và thiết kế xây dựng. Tổ chức đấu thầu xây dựng nhà xưởng và đấu thầu mua máy móc thiết bị bổ sung, phấn đấu triển khai xây dựng nhà xưởng trong năm 2018. Triển khai lắp đặt thiết bị vào giữa năm 2019 với mục tiêu hoàn thành dự án vào cuối quý IV/2019 và đưa vào hoạt động vào đầu quý I/2020.
Quy mô của dự án 70.000 tấn bột BCTMP/năm trên diện tích đất sử dụng là 57,76 ha tổng mức đầu tư 1,700 tỷ đồng. Tổng quan về nước thải ngành sản xuất giấy [2] Công nghiệp sản xuất giấy đã có từ hàng nghìn năm. Giấy là nhu cầu cần thiết trong cuộc sống con người để phục vụ nhiều mục đích khác nhau: giấy viết, giấy gói, trong thông tin, sinh hoạt,… Ở những nước công nghiệp phát triển, mức sử dụng giấy tính bình quân cho một đầu người trong 1 năm khoảng 300 kg, trong khi các nước đang phát triển chỉ ở mức 10 kg hoặc thấp hơn. Giấy được sản xuất chủ yếu từ nguồn thực vật, đặc biệt là gỗ, bằng nhiều phương pháp khác nhau.
Đồng thời cũng là ngành công nghiệp gây ra nhiều vấn đề tác động đến môi trường. Công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy chiếm vị trí khá quan trọng trong nền kinh tế nước ta. Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp và dịch vụ khác, nhu cầu về các sản phẩm giấy ngày càng tang. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích đạt được to lớn về kinh tế-xã hội, ngành công nghiệp này cũng đang phát sinh nhiều vấn đề môi trường bức xúc cần phải giải quyết, đặt biệt là nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất giấy, bột giấy đây là một trong những loại nước thải khó xử lý (về công nghệ và chi phí xử lý).
Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất giấy và bột giấy là xơ sợi thực vật, chủ yếu từ gỗ, các loại cây ngoài gỗ như đay, gai, tre, nứa; các phụ phẩm nông nghiệp như rơm, bã mía; các vật liệu tái sinh (giấy vụn, giấy đã qua sử dụng,…). Tùy theo mục đích sử dụng mà sản phẩm giấy cũng rất đa dạng và phong phú như: giấy in, giấy viết, giấy vệ sinh, khăn giấy,. Công nghiệp sản xuất giấy thường bao gồm hai công đoạn chính: sản xuất bột giấy và tạo hình giấy từ bột giấy. Về công nghệ sản xuất giấy và bột giấy cũng khác nhau, nhưng tựu chung lại bao gồm các bước chính sau: nguyên liệu thô 6 do an (tre, nứa, gỗ,.), gia công nguyên liệu thô, nấu, rửa, tẩy trắng, nghiền bột, xeo giấy và định hình sản phẩm.
Trong công nghiệp giấy, để tạo sản phẩm có độ dai, trắng, không lẫn tạp chất, cũng như thu hồi được tối đa xenlulo trong nguyên liệu, cần phải sử dụng rất nhiều hóa chất trong các công đoạn khác nhau. Các loại hóa chất được sử dụng ở công đoạn nấu, tẩy trắng, xeo giấy như đá vôi, xút, cao lanh, nhựa thông, các chất kết dính tự nhiên và tổng hợp, các chất oxy hóa để khử lignin như clo, hypoclorit, peroxit,. Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy là một công nghệ sản xuất nhiều nước. Tùy theo công nghệ và sản phẩm, lượng nước cần thiết để sản xuất 1 tấn giấy thành phẩm thường dao động từ 80 m3 đến 450 m3.
Nước được sử dụng cho các công đoạn rửa nguyên liệu, nấu, tẩy, xeo giấy và sản xuất hơi nước. Ở các nhà máy, hầu như tất cả lượng nước đưa vào sử dụng cuối cùng đều trở thành nước thải và mang theo tạp chất, hóa chất, bột giấy, các chất ô nhiễm dạng hữu cơ và vô cơ. Trong đó dòng thải từ các quá trình nấu bột và tẩy trắng có mức độ ô nhiễm và độc hại nhất. Dòng thải từ quá trình nấu và rửa sau nấu chứa phần lớn các hợp chất hữu cơ hòa tan, các hóa chất nấu và một phần xơ sợi.
Dòng thải có màu tối nên thường được gọi là dịch đen. Dịch đen có nồng độ chất ô nhiễm khoảng 25 đến 35%, tỷ lệ giữa chất hữu cơ và vô cơ khoảng 70:30. Thành phần hữu cơ là lignin hòa tan vào dịch kiềm, sản phẩm phân hủy hydratcacbon, axit hữu cơ. Thành phần vô cơ gồm những hóa chất nấu, một phần nhỏ là NaOH, Na2S tự do, Na2SO4, Na2CO3 còn phần nhiều là kiềm Natrisunphat liên kết với các chất hữu cơ trong kiềm.
Dòng thải từ công đoạn tẩy trắng của các nhà máy sản xuất bột giất bằng phương pháp hóa học và bán hóa học thường chứa các hợp chất hữu cơ, lignin, hòa tan và các hợp chất tạo thành những chất đó với chất tẩy ở dạng độc hại, có khả năng tích tụ sinh học trong cơ thể sống như các hợp chất clo hữu cơ. Khi tẩy bằng các hợp chất chứa clo, các thông số ô nhiễm đặc trưng: BOD vào khoảng 15 ÷ 17 kg/tấn bột giấy, COD khoảng 60 ÷ 90 kg/tấn bột giấy, đặt biệt giá trị AOX (các hợp chất clo hữu cơ) khoảng 4 ÷ 10 kg/tấn bột giấy. Dòng thải từ quá trình nghiền bột và xeo giấy chủ yếu chứa xơ mịn, bột giấy ở dạng lơ lửng và các chất phụ gia như nhựa thông, phẩm màu, cao lanh. Công nghệ sản xuất giấy[3] 7 do an Các công nghệ bột hóa học: Bản chất của công nghệ bột hóa là sử dụng hóa chất để hòa tan các thành phần không phải sợi xellulô trong nguyên liệu, giải phóng xellulô dưới dạng bột (sợi).
Có hai công nghệ bột hóa chính. Công nghệ Kraft: là công nghệ nấu bột bằng kiềm. Kiềm đây là hỗn hợp NaOH và Na2S có chức năng hòa tan lignín và semixellulô để giải phóng sợi xellulô. Khi đó nước thải (dịch nấu chứa hóa chất nấu và các hợp chất tự nhiên có trong gỗ, nhiều nhất là lignin) sẽ chứa nhiều kiềm (pH cao) và có mùi đặc trưng của các hợp chất lưu huỳnh (các tiol và sulphua-mercaptan), chỉ số COD và độ màu (do lignin) rất cao.
Về khía cạnh bột giấy nếu cần tẩy trắng nó sẽ tiêu thụ nhiều hóa chất tẩy trắng hơn so với bột nấu bằng phương pháp sulphit. Đây là công nghệ phổ biến nhất trên thế giới và cả ở Việt Nam. Một nhà máy bột giấy hoàn chỉnh bao gồm đầy đủ các công đoạn như được trình bày trong Hình 4. Trong dây chuyền này nước, năng lượng và hóa chất được tuần hoàn tối đa.
Dòng liệu (mảnh gỗ, tre) đi từ trái sang phải qua các công đoạn nấu, sàng (loại bỏ mấu, mảnh chưa chín), rửa, tẩy bằng oxygen, rửa trước khi sang công đoạn tẩy trắng bằng hóa chất. Nước sạch hầu như chỉ sử dụng để rửa bột ở công đoạn cuối của quá trình nấu bột, sau đó đi ngược dòng để rửa bột thô, dịch thải ở đây có nồng độ hóa chất và chất hữu cơ rất cao và có màu đen nên được gọi là dịch đen 8 do an Hình 1. 1: Sơ đồ công nghệ Kraft, các nguồn nước thải và tác nhân ô nhiễm Dịch đen được cô đặc đến mức đốt được, bổ sung Na2SO4 và được phun vào lò thu hồi hoạt động ở điều kiện đủ để khử sunphat thành sunphua, phần hữu cơ sẽ cháy sinh nhiệt dùng để sản xuất hơi sử dụng cho nhà máy, tro-xỉ là các hợp chất Na được chuyển thành Na2CO3 và Na2S. Hòa tan tro-xỉ này thu được dịch xanh, cho phản ứng với vôi sẽ tái sinh được dịch trắng là hỗn hợp NaOH + Na2S quay lại nấu bột.
Theo sơ đồ công nghệ kraft, hệ chưng bốc dịch đen và lò hơi thu hồi hóa chất vừa đóng vai trò thu hồi 95% hóa chất nấu bột vừa đóng vai trò xử lý trên 90% chất ô nhiễm của toàn nhà máy bột. Ở Việt Nam hiện chỉ có hai nhà máy có hệ thống này, đó là Công ty giấy Bãi Bằng (nay là Tổng công ty giấy Việt Nam) và Công ty giấy An Hòa mới đưa vào vận hành 2011 mặc dù về nguyên tắc các dự án nhà máy bột giấy mới đều phải có hệ thống này. Bên cạnh đó, ở Việt Nam lại có khoảng 100 nhà máy nhỏ chỉ nấu bột bằng kiềm, khi sử dụng nguyên liệu là tre nứa thậm chí người ta chỉ ngâm kiềm khoảng 5-6 ngày. Phương pháp này được gọi là “kiềm lạnh” được nhập từ Đài Loan và Trung Quốc, chủ yếu để sản xuất giấy vàng mã.
Công nghệ sunphit sử dụng các muối sunphit, nấu ở môi trường axit. Công nghệ này ảnh hưởng mạnh hơn Kraft đến độ bền của sợi xellulô, tuy nhiên sản phẩm có độ trắng cao hơn, công nghệ này không phổ biến ở Việt Nam. 9 do an Các công nghệ bột bán hóa học: Bao gồm công nghệ TMP (ThermoMechanical Process) sử dụng năng lượng cơ nhiệt để tạo bột thường áp dụng sản xuất báo in và công nghệ CTMP (Chemi-Thermo-Mechanical Process) có hiệu suất bột cao, tiêu thụ ít hóa chất và nước hơn các công nghệ hóa học tuy nhiên lại sử dụng nhiều năng lượng cơ nhiệt cơ hơn. Trong các nhà máy bột giấy hiện đại, có đầy đủ hệ thống cô-đốt dịch đen thu hồi hóa chất và nhiệt thì nước thải sản xuất bột gồm ba dòng chính sau: (i) dịch tẩy trắng chứa nhiều hóa chất tẩy và COD; (ii) nước từ máy xeo làm khô bột; (iii) các loại dịch ngưng từ lò nấu, lò đốt thu hồi và dịch đen chảy tràn.
Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy từ nguyên liệu là giấy thải và bột giấy: công nghệ sản xuất bao gồm đánh rã, nghiền, phối chế, xeo giấy, cắt cuộn, và giấy thành phẩm. Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy và bột giấy từ nguyên liệu giấy thải: Bột nhập, bột thô, giấy vụn: Bột giấy từ phân Các hợp chất có Đánh rã xưởng bột giấy trong giấy cũ Nghiền Phẩm màu, cao Phôi chế lanh, keo, phèn Nước thải có chứa sợi, hóa chất, tạp Hơi nước từ lò Xeo giấy chất, phẩm màu; hơi giấy vụn Khói thải nhiên liệu Cắt cuộn (FO, DO) từ lò hơi Giấy thành phẩm 10 do an Bảng 1.