MỞ ĐẦU Công nghiệp giấy là ngành công nghiệp có vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân của Việt Nam và có tốc độ tăng trƣởng khá cao trong những năm vừa qua. Sản phẩm của ngành chiếm ƣu thế rất lớn trong thị trƣờng tiêu thụ. Giấy là sản phẩm cần thiết và không thể thiếu đối với ngành giáo dục, báo chí, in ấn, hội họa… và cả trong nhiều nhu cầu tiêu dùng hàng ngày khác của con ngƣời nhƣ khăn giấy, giấy vệ sinh, thùng chứa…Đặc biệt ngày nay giấy còn đƣợc khuyến khích trong việc sử dụng làm bao bì, giấy gói…để thay thế cho túi nilon ở một số quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên, ngành công nghiệp sản xuất giấy cũng là một trong những ngành công nghiệp có mức độ ô nhiễm trầm trọng nhất và dễ gây tác động đến con ngƣời và môi trƣờng xung quanh.
Một mặt do công nghệ sản xuất lỗi thời lạc hậu nên khối lƣợng chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất rất nhiều. Mặt khác do các nhà máy chƣa thực sự quan tâm đúng mức đến vấn đề môi trƣờng. Vì vậy ngành công nghiệp sản xuất giấy đã góp phần làm cho chất lƣợng môi trƣờng bị giảm sút do độc tính nƣớc thải. Độc tính của các dòng nƣớc thải từ các nhà máy sản xuất giấy là do sự hiện diện một hỗn hợp phức tạp các dịch chiết trong thân cây nhƣ nhựa cây, các axit béo, lignin, và một số sản phẩm phân hủy của lignin đã bị clo hóa có độc tính sinh thái cao, có nguy cơ gây ung thƣ, và rất khó phân hủy trong môi trƣờng.
Nồng độ của một số chất từ dịch chiết có khả năng gây ức chế đối với cá. Khi xả trực tiếp nguồn nƣớc thải này ra kênh rạch sẽ hình thành từng mảng giấy nổi lên trên mặt nƣớc, làm cho nƣớc có độ màu cao và hàm lƣợng DO trong nƣớc hầu nhƣ bằng không. Điều này không những ảnh hƣởng trực tiếp đến môi trƣờng sống của sinh vật nƣớc, đến đời sống thủy sinh, mà còn gián tiếp ảnh hƣởng đến sức khỏe của dân trong khu vực. Ngoài ra, nƣớc thải ngành công nghiệp sản xuất giấy thƣờng có pH trung bình khoảng 9 – 11, có các chỉ số BOD, COD cao (có thể lên đến 700mg/l đối với BOD và 2.500mg/l đối với COD).
Đặc biệt, ngoài lignin, nƣớc thải còn có cả kim loại nặng, phẩm màu, xút, chất rắn lơ lửng. Tất cả các chất này đều độc hại đối với Sinh viên: Trần Thị Phương- MT1202 1 Khóa luận tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật Môi trường sức khỏe con ngƣời, sinh vật và môi trƣờng. Để sản xuất ra một tấn giấy thành phẩm, các nhà máy giấy ở Việt Nam phải sử dụng 100 - 350 m3 nƣớc trong khi các nhà máy hiện đại của thế giới chỉ sử dụng 7- 15 m3/tấn giấy. Sự lạc hậu này không chỉ gây lãng phí nguồn nƣớc ngọt, tăng chi phí xử lý nƣớc thải mà còn đƣa ra sông, rạch một lƣợng nƣớc thải khổng lồ.
Theo thống kê, cả nƣớc có gần 500 doanh nghiệp sản xuất giấy, trong đó chỉ có khoảng 10% doanh nghiệp có hệ thống xử lý nƣớc thải đạt yêu cầu, còn hầu hết các nhà máy đều không có hệ thống xử lý nƣớc thải hoặc có nhƣng chƣa đạt yêu cầu, vì thế tình trạng gây ô nhiễm môi trƣờng do sản xuất giấy cũng đang là vấn đề đƣợc nhiều ngƣời quan tâm. Thậm chí nguồn nƣớc thải này thƣờng không đƣợc xử lý mà đổ trực tiếp ra sông hồ gây ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trƣờng. Đặc trƣng của ngành giấy Việt Nam là quy mô nhỏ. Việt Nam có tới 46% doanh nghiệp có công suất dƣới 1000 tấn/năm, 42% có công suất từ 1000 – 10000 tấn/năm và chỉ có 4 doanh nghiệp có công suất trên 50000 tấn/năm.
Quy mô nhỏ làm ảnh hƣởng đến tính cạnh tranh sản xuất do chất lƣợng thấp, chi phí sản xuất và xử lý môi trƣờng cao. Công nghệ sản xuất từ những năm 70 – 80 hiện vẫn còn đang tồn tại phổ biến, thậm chí ở cả những doanh nghiệp sản xuất quy mô trên 50000 tấn/năm. Sự lạc hậu này gây lãng phí nguồn nƣớc ngọt, tăng chi phí xử lý nƣớc thải và đƣa ra sông, rạch lƣợng nƣớc thải khổng lồ. Nƣớc thải, lignin là những vấn đề môi trƣờng chính đối với ngành sản xuất giấy.
Việc xử lý là bắt buộc trƣớc khi thải ra môi trƣờng. Bên cạnh đó, phát thải khí từ nồi hơi, chất thải rắn của quá trình nấu, bùn thải của hệ thống xử lý nƣớc thải cũng là những vấn đề môi trƣờng cần đƣợc quan tâm. Vì vậy, việc tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải cho nhà máy sản xuất giấy là vấn đề cấp thiết nhằm giảm thiểu ô nhiễm, bảo vệ môi trƣờng và tiết kiệm tài nguyên. Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài “tính toán – thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy sản xuất giấy công suất 1000m3/ngày đêm” đã đƣợc lựa chọn trong quá trình làm khóa luận tốt nghiệp.
Sinh viên: Trần Thị Phương- MT1202 2 Khóa luận tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật Môi trường CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT GIẤY 1. Tổng quan về tình hình sản xuất giấy [ 5 ] 1. Tình hình sản xuất giấy trên thế giới Sản xuất giấy và bìa trên toàn cầu tiếp tục tăng trong năm 2006 và đạt 382 triệu tấn (năm 2005 là 366 triệu tấn), theo RISI Annual Review of Global Pup & Paper Statistics 2007.
Sản xuất bột giấy năm 2006 tăng 1,9% và đạt 192 triệu tấn (so với năm 2005 là 189 triệu tấn). Năm 2006, Mỹ vẫn là nƣớc đứng đầu trong sản xuất và tiêu dùng giấy, xếp thứ hai và thứ ba là Trung Quốc và Nhật Bản. Trung Quốc tiếp tục củng cố vị trí của mình khi sản xuất giấy và bìa tăng trƣởng nhiều nhất với mức độ tăng trƣởng là 16%. Trong khi các nƣớc lớn khác trong sản xuất giấy nhƣ Phần Lan và Canada thì sản lƣợng lại giảm xuống do bãi công và đóng cửa các cơ sở sản xuất.
Riêng châu Á, sản lƣợng năm 2006 đã tăng thêm 12 triệu tấn so với năm 2005. Sản lượng bột giấy trên thế giới năm 2005 và 2006 Đơn vị: nghìn tấn Loại bột Bột hóa* Bột cơ Bột khác Tổng** Năm 2005 2006 2005 2006 2005 2006 2005 2006 Khu vực Bắc Mỹ 62.616 * Gồm cả bột bán hóa ** Gồm cả bột không phân loại Sinh viên: Trần Thị Phương- MT1202 3 Khóa luận tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật Môi trường Bảng 1. Tình hình xuất nhập khẩu và sử dụng giấy tái chế theo vùng lãnh thổ Đơn vị: nghìn tấn Tái chế Nhập khẩu Xuất khẩu Khu vực Năm Năm Năm Năm Năm Năm 2006 2005 2006 2005 2006 2005 Châu Âu 57.075 Sinh viên: Trần Thị Phương- MT1202 4 Khóa luận tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật Môi trường Bảng 1. Sản lượng giấy toàn cầu theo chủng loại Đơn vị: nghìn tấn Loại giấy In & In báo Tissue Bao bì Bìa Tổng viết Khu vực Năm 2005 10.035 Theo đánh giá hàng năm về số liệu thống kê giấy và bột giấy thế giới năm 2008, sản lƣợng giấy và bao bì toàn cầu năm 2007 tiếp tục tăng và đạt trên 394 triệu tấn, tăng 3% so với 382 triệu tấn của năm 2006.
Sản lƣợng bột giấy cũng tăng nhƣng chỉ tăng ở mức 1% so với năm 2006 (từ 190 triệu tấn lên 192 triệu tấn). Sinh viên: Trần Thị Phương- MT1202 5 Khóa luận tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật Môi trường 1. Tình hình sản xuất giấy tại Việt Nam Đặc trƣng của ngành sản xuất giấy ở Việt Nam là quy mô nhỏ (về sản lƣợng và đầu tƣ), công nghệ sản xuất lạc hậu hoặc chƣa làm chủ đƣợc công nghệ, mất cân đối năng lực sản xuất bột giấy, gây ô nhiễm môi trƣờng ở khu vực sản xuất và vùng lân cận… a, Quy mô sản xuất nhỏ nhưng tốc độ tăng trưởng cao Đặc trƣng của ngành giấy Việt Nam là quy mô nhỏ. Tính đến năm 2004, toàn ngành giấy có trên 300 nhà máy sản xuất giấy và bột giấy nhƣng phần lớn chỉ có quy mô từ 1000 đến 20.
Chỉ có khoảng 20 nhà máy là có quy mô trên 20.000 tấn/năm (trong đó có 4 doanh nghiệp là có quy mô trên 50. Các nhà máy có quy mô nhỏ chủ yếu do tƣ nhân đầu tƣ, công nghệ sản xuất lạc hậu dẫn đến năng suất lao động thấp và chất lƣợng giấy thành phẩm không cao đồng thời còn gây ô nhiễm nặng cho môi trƣờng xung quanh. Tiếp đến là do việc mất cân đối trong đầu tƣ: do đầu tƣ sản xuất bột giấy cần vốn lớn (suất đầu tƣ còn lớn hơn nhà máy điện), hiệu quả thấp, thời gian thu hồi vốn kéo dài ( thƣờng là trên 20 năm) và nhiều rủi ro nên các nhà máy chủ yếu đầu tƣ vào khâu sản xuất giấy (sản lƣợng giấy tăng từ 350.000 tấn trong khi sản lƣợng bột giấy chỉ tăng từ 94.000 tấn), tổng kim ngạch nhập khẩu các loại bột giấy lên đến khoảng 97 triệu USD. Bên cạnh đó là chủng loại giấy và chất lƣợng sản phẩm chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu của ngƣời tiêu dùng, quy mô vùng nguyên liệu thì nhỏ và năng suất trồng rừng còn thấp… Công nghiệp giấy thực chất là ngành sản xuất đa ngành và tổng hợp, sử dụng một lƣợng khá lớn nguyên liệu đầu vào (nguyên liệu từ rừng, các hóa chất cơ bản, nhiên liệu, năng lƣợng, nƣớc…) so với khối lƣợng sản phẩm đã tạo ra (tỉ lệ bình quân vào khoảng 10/1).
Quá trình sản xuất bột và giấy đã sinh ra một lƣợng rất lớn các chất thải ở dạng rắn, lỏng (nƣớc thải) và khí. Tùy thuộc vào công nghệ mà lƣợng nƣớc tiêu hao trong quá trình sản xuất giấy vào khoảng 100 – 350 m3/tấn sản phẩm. Ảnh hƣởng của nấu bột và sản xuất giấy tới môi trƣờng chủ yếu ở hai giai đoạn: nấu bột giấy và tẩy trắng bột giấy. Quá trình nấu bột giấy (bằng phƣơng pháp sunfit hay sunfat) đều thải ra các hợp chất (ở dạng lỏng) chứa lƣu huỳnh, đồng thời thải ra khí SO2, H2S, các mercaptan, các sunfua…Quá trình tẩy trắng bột giấy gây ô nhiễm môi trƣờng nhiều nhất vì có sử dụng clo và các hợp chất của nó nhƣ hypoclorit, clo dioxit.
Để tẩy trắng 1 tấn Sinh viên: Trần Thị Phương- MT1202 6 Khóa luận tốt nghiệp Ngành Kỹ thuật Môi trường bột giấy cần tới 100 kg clo và các hợp chất của nó (trong đó có tới 50% là clo phân tử). Về mặt công nghệ sản xuất, trong quá trình tẩy trắng bột giấy, đƣa vào bao nhiêu clo thì thải ra từng ấy. Hiện nay trên thế giới cũng chƣa có công nghệ tái sử dụng clo trong khâu tẩy trắng bột giấy.
