ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Môi trường sống là một trong những vấn đề mà hiện nay ai cũng quan tâm và bức xúc. Vấn đề không tự nó phát sinh mà nguyên nhân chính là do nhu cầu cuộc sống của con người ngày nay. Ở Việt Nam, trong thời kỳ công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước như hiện nay, nền kinh tế thị trường là động lực thúc đẩy nhịp điệu kinh tế từng bước nhảy vọt , nhiều ngành công nghiệp phát triển mạnh, đặc biệt trong đó có ngành công nghiệp giấy. Công nghiệp giấy và bột giấy ở Việt Nam đã có nhiều bước tiến bộ đáng kể từ sau năm 1975 trong việc cung cấp các sản phẩm giấy phụ vụ cho nhu cầu phát triển xã hội.
Ngành công nghệ sản xuất giấy và bột giấy được coi là loại công nghệ sử dụng cái gì cũng lớn la: đầu tư quy mô lớn mới có hiệu quả cao, sử dụng nguyên liệu khô và các tài nguyên khác, năng lượng, nước được sử dụng với khối lượng lớn, dẫn đến ảnh hưởng môi trường, môi sinh lớn. Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất giấy là tài nguyên rừng, đặc biệt là gỗ, và các nguồn nguyên liệu khác. Ngoài ra còn sử dụng một lượng lớn các nguồn tài nguyên hóa chất khác như: đá vôi, xút, muối, Clo, lưu huỳnh, cao lanh, nhựa thông, các chất kết dính tự nhiên và tổng hợp. Ngành công nghiệp giấy còn sử dụng nhiều năng lượng: năng lượng nhiệt để nấu, tấy bột giấy, sấy khô giấy, năng lượng điện để vận hành thiết bị… Hầu hết các công đoạn trong quá trình sản xuất giấy đều có nước thải và khí thải.
Nước thải và khí thải đều có chứa các hợp chất làm bẩn môi trường nước và không khí. Trong công nghiệp giấy, nước thải là nơi chứa nguồn ô nhiễm nhất, hầu hết sự thất thoát của các hóa chất sử dụng trong công nghệ này đều tập trung ở nước thải. Các dòng nước thải từ các phân xưởng sản xuất bột giấy - giấy nói chung có khả năng gây độc hại mạnh cho cá và các sinh vật sống dưới nước tại các vùng chịu ảnh hưởng trực tiếp nguồn nước thải các cơ sở sản xuất đổ ra. Độc tính của các dòng thải đó là sự hiện diện của một hỗn hợp phức tạp các dịch chiết trong thân cây, bao gồm nhựa cây và các loại acid béo.
Các tannin, một số sản phẩm phân hủy của ligin và các dẫn xuất của ligin đã bị Chlorin hóa có trọng lượng phân tử thấp. 3 Sự phát sinh độc tố từ các nhà máy sản xuất bột giấy bằng phương pháp hóa học chủ yếu là do các chất ngưng kết trong dịch đen và các dòng nước thải tẩy trắng. Nồng độ của các hợp chất khử Sulfur như Hydro Sulfur H 2 S, methyl mercaptan CH 3 SH và dimethyl sulfide (CH 3 ) 2 là những tác nhân gây ra độc hại cho cá và các sự sống khác dưới nước. Các hợp chất thơm đã bị Chlorin hóa trong quá trình tẩy trắng bột giấy bằng Chlorine và các giai đoạn chiết ra chất kiềm đi sau đó là những hợp chất gây ức chế quan trọng trong các dòng thải tấy trắng.
Ngoài ra các loại nhựa đã bị Chlorin hóa cũng là những tác nhân gây độc hại mạnh. Để có thể chủ động và giảm nhẹ chi phí trong việc khắc phục ô nhiễm, các cơ sở cần nắm được những vấn đề chính của công nghệ xử lý nước thải ngành sản xuất giấy. Đề tài này sẽ trình bày các giải pháp xử lý ô nhiễm phù hợp với điều kiện hiện nay của các cơ sở sản xuất giấy tại Thành phố Hồ Chí Minh, mà cụ thể là áp dụng cho công ty sản xuất giấy Thiên Trí.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Đề tài nhằm vào 2 mục tiêu chính : Tìm hiểu công nghệ sản xuất ngành giấy để từ đó xác định rõ thành phần tính chất nước thải giấy cũng như xem xét các ảnh hưởng của nó đến môi trường tự nhiên. Đề xuất công nghệ xử lý nước thải thích hợp trên hiện trạng mặt bằng chật hẹp của các cơ sở sản xuất giấy.
Từ đó tính toán, thiết kế chi tiết từng công trình đơn vị và khái toán toàn bộ công trình xử lý nước thải.3 PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI Áp dụng cho một trường hợp cụ thể, đó là Công ty sản xuất giấy Thiên Trí với sản phẩm chính là các loại giấy caton phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng hiện nay. Ngoài ra đề tài còn có thể áp dụng cho các cơ sở sản xuất giấy khác trên cả nước với qui mô và công nghệ tương tự. 4 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH SẢN XUẤT GIẤY 2.1 NGÀNH SẢN XUẤT GIẤY: Theo thống kê của hiệp hội giấy Việt Nam, trong sản xuất giấy của các doanh nghiệp vừa và nhỏ của Việt Nam, chi phí nguyên liệu của giá thành phẩm chiếm 6%-9%, chi phí điện năng chiếm 7% -12%. Với khoảng 400 doanh nghiệp sản xuất hoặc chế biến các sản phẩm liên quan đến giấy, tốc độ tăng trưởng ngành đạt 15-16%/năm, dự kiến đến năm 2010, Việt Nam sẽ sản xuất 2 triệu tấn giấy.
Khi gia nhập WTO, để cạnh tranh với các doanh nghiệp nước ngoài ngay trên sân nhà Ngành công nghiệp giấy trong nước đang phát triển mạnh và có quy mô rộng lớn, với tốc độ tăng trưởng cao và liên tục trong những năm vừa qua. Trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh có gần 100 cơ sở sản xuất giấy và bột giấy, trong đó có 7 xí nghiệp quốc doanh chiếm 68% sản lượng, và trên 90 cở sở tiểu thủ công nghiệp chiếm 32% sản lượng. Các sản phẩm chính là giấy bao bì, giấy vệ sinh, giấy vàng mã, và giấy quyển (tập) với sản lượng 27.000 tấn giấy các loại và 13.000 tấn bột giấy trong một năm. Nguồn nguyên liệu chủ yếu của các cơ sở tiểu thủ công nghiệp là các loại giấy phế thải, đây là nguồn nguyên liệu giấy thứ cấp, rẻ tiền, vừa có ý nghĩa kinh tế vừa có lợi về mặt môi trường.
Tận dụng lại một tấn giấy phế thải để làm giấy có thể tiết kiệm được 3 – 4 m3 gỗ tròn, 400 kg xút, 512 Kwh điện, 470 m3 nước, và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Ở thành phố Hồ Chí Minh, giấy phế thải được thu hồi hàng ngàn tấn mỗi năm, như vậy các cơ sở sản xuất giấy vừa góp phần thỏa mãn nhu cầu giấy của thành phố vừa giải quyết một phần chất thải rắn. Bên cạnh những ưu điểm trên, cho đến nay hầu như tòan bộ nước thải sản xuất và sinh hoạt của các cơ sở sản xuất giấy đều không qua hệ thống xử lý gây ra những tác hại nghiệm trọng đối với môi trường. Do đó việc đưa ra những công nghệ xử lý phù hợp với điều kiện thực tế, có giá thành hợp lý mà cơ sở có khả năng thực hiện là một việc hết sức có ý nghĩa nhằm cải thiện môi trường, trả lại vẻ mỹ quan của các kênh rạch và làm cho thành phố ngày càng sạch đẹp hơn.2 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT GIẤY: Giấy là một vật liệu từ sợi (dài từ vài mm đến vài cm), thường có nguồn gốc từ thực vật, được tạo thành mạng lưới bởi lực liên kết hiđro không có chất kết dính.
Thông thường giấy được sử dụng dưới dạng những lớp mỏng nhưng cũng có thể đê chế tạo các vật liệu lớn. Trên nguyên tắc giấy được sản xuất từ bột gỗ hay bột giấy. 5 Giấy là một sản phẩm không thể thiếu trong hoạt động xã hội như giáo dục, in ấn, báo chí, văn học, hội họa…Khi nền kinh tế ngày càng phát triển, nhu cầu xã hội gia tăng thì nhu cầu bao bì từ giấy và nhu cầu về các loại giấy gia dụng sẽ càng gia tăng. Nguyên liệu chính để làm giấy là sợi cellulose từ gỗ hoặc rơm rạ.
Ngoài ra còn dùng đến keo và các chất độn. Độ dài của các sợi cellulose thay đổi tùy theo nguyên liệu làm giấy và có ảnh hưởng đế n chất lượng và độ bền về thời gian của giấy. Không phải loại gỗ nào cũng được dùng làm giấy trong công nghiệp được. Sợi cellulose được chứa rất nhiều trong tế bào thực vật, đặc biệt là trong tế bào gỗ.
Ngoài ra gỗ còn chứa ligin và cacbonhydrate là cầu nối giữa các sợi cellulose. Tế bào gỗ gồm có lignocellulose, chất béo, nhựa cây, sáp và proteine. Lignocecellulose có thể chiếm 89-98% trọng lượng khô của gỗ và gồm ba thành phần chính: cellulose, hemicellulose và lignin, trong đó lignin chiếm 15-38% trọng lượng khô. Trong công nghệ sản xuất giấy – bột giấy, sợi cellulose chủ yếu được cung cấp từ những nguyên liệu là loại gỗ như bạch đàn, bồ đề, mỡ, keo,… các thực vật ngoài gỗ như tre nứa, bã mía, rơm rạ, lồ ô,… hoặc các vật liệu tái sinh như vải vụn, giấy vụn,… Do đó việc sử dụng nguồn nguyên liệu trong sản xuất giấy – bột giấy cũng là điều đáng quan tâm, nếu lãng phí nguồn nguyên liệu thì có thể dẫn đến mất cân bằng sinh thái.
Trong các nguồn nguyên liệu trên thì gỗ là nguồn cung cấp sợi cellulose quan trọng nhất. Thành phần hóa học của gỗ bao gồm: 2.1 Cellulose: Cellulose là một cacbonhydrate, thành phần phân tử bao gồm các nguyên tố cacbon, hydrogen, oxygen. Phân ửt cellulose do nhiều phân tử đường glucose tạo thành nên còn được gọi là polysaccharide. Công thức hóa học của cellulose là (C 6 H 10 O 5 ) n , trong đó n thay đổi tùy theo loại gỗ.
thông thường sợi cellulose dùng trong sản xuất có giá trị n = 600-1500. Cellulose rất dễ phân hủy thành đường glucose (C 6 H 10 O 5 ) trong môi trường axit. Tính chất của sợi cellulose phụ thuộc vào khối lượng phân tử của nó, khối lượng phân tử càng thấp thì độ bền của sợi cellulose càng giảm và ngược lại.2 Hemicellulose: Là hydratcacbon được tổng hợp từ các đơn vị thành phần là đường hexozose và pentozose. Các chuỗi cellulose dạng dài đư ợc gọi là alphacellulose, các chuỗi cellulose 6 ngắn hơn thường được gọi chung là hemicellulose.
Thông thường người ta chia hemicellulose ra làm hai loại: • Betacellulose: n = 15-90 • Gamacellulose: n < 15 Một số hemicellulose liên kết với các cellulose, số còn lại chủ yếu là liên kết với lignin. Thông thường, hemicellulose dễ bị phân hủy và hòa tan hơn cellulose nên hàm lượng của chúng trong bột giấy luôn luôn thấp hơn trong gỗ. Hemicellulose không tan trong nước nhưng tan trong dung môi hữu cơ và bị thủy phân trong dung dịch kiềm hay acid loãng khi đun sôi.3 Lignin: Là một chất cao phân tử, không có hình dạng xác định. Lignin đóng vai trò là cầu nối các sợi cellulose với nhau.