Khóa luận: Nghiên cứu sản xuất sạch hơn trong sản xuất giấy

Chia sẻ chuyên mục Đề tài Khóa luận: Nghiên cứu sản xuất sạch hơn trong sản xuất giấy hay nhất năm 2022 cho các bạn học viên ngành đang làm khóa luận tham khảo nhé. Với những bạn chuẩn bị làm bài khóa luận tốt nghiệp thì rất khó để có thể tìm hiểu được một đề tài hay, đặc biệt là các bạn học viên đang chuẩn bị bước vào thời gian lựa chọn đề tài làm khóa luận thì với đề tài Khóa luận: Nghiên cứu các giải pháp sản xuất sạch hơn áp dụng trong sản xuất giấy dưới đây chắc hẳn sẽ cho các bạn cái nhìn tổng quát hơn về đề tài này.

LỜI MỞ ĐẦU

Trong công cuộc đổi mới, chuyển sang nền kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa, đẩy mạnh công nghiệp hoá hiện đại hoá và hội nhập quốc tế, Việt Nam đã đạt được những thành tựu quan trọng cả về kinh tế và xã hội. Cùng với nhịp độ tăng trưởng kinh tế cao, nhiều vấn đề môi trường cấp bách đang đặt ra, nếu không được giải quyết thoả đáng và kịp thời thì sẽ cản trở, làm chậm lại tốc độ tăng trưởng kinh tế và nảy sinh nhiều vấn đề xã hội, đe dọa nghiêm trọng sự phát triển bền vững của đất nước. Ngành công nghiệp sản xuất giấy là một trong các ngành công nghiệp đóng vai trò rất quan trọng trong sự phát triển công nghiệp cả nước. Song song với những thuận lợi, còn rất nhiều những khó khăn, thách thức mà ngành giấy Việt Nam cần phải đối mặt trong thời kì hội nhập: công nghệ lạc hậu, sản lượng thấp, lực lượng lao động cồng kềnh và trình độ thấp, thiếu nguồn nguyên liệu, vốn, cạnh tranh tăng cao và đặc biệt là ô nhiễm môi trường. Do đặc trưng của ngành là sử dụng lượng lớn nguyên liệu thô, năng lượng, nước và các hóa chất trong quá trình sản xuất nên tạo ra một lượng lớn chất thải (nước thải, khí thải và chất thải rắn) có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không được xử lý. Đặc biệt là nước thải có hàm lượng các chất ô nhiễm cao và khó xử lý. Hiện nay, môi trường ở các cơ sở sản xuất giấy này ngày càng bị ô nhiễm nghiêm trọng, đòi hỏi cần phải có các biện pháp giải quyết hơn bao giờ hết.

Theo thống kê của hiệp hội giấy Việt Nam, ngành giấy đạt tốc độ tăng trưởng cao và liên tục trong những năm vừa qua. Tuy nhiên kéo theo sự phát triển công nghệp là những vấn đề môi trường, sử dụng quá nhiều nguồn tài nguyên, dẫn đến sự lãng phí về kinh tế. Thống kê cho thấy, các doanh nghiệp vừa và nhỏ ở Việt Nam rất ít quan tâm đến hoặc thờ ơ với việc áp dụng sản xuất sạch hơn vào quy trình sản xuất. Phần lớn họ ngại thay đổi, ngại phải đối mặt với các vấn đề môi trường.

Nắm được thực trạng đó, em đã chọn đề tài “Nghiên cứu các giải pháp sản xuất sạch hơn áp dụng trong sản xuất giấy” nhằm mục đích giúp các cơ sở sản xuất giấy tiết kiệm chi phí sản xuất thông qua việc tiết kiệm nguyên vật liệu, tiết kiệm nước, năng lượng, chi phí xử lý chất thải, vừa giảm thiểu các tác động có hại đến môi trường xung quanh, đưa ngành giấy đi lên theo hướng phát triển bền vững.

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM ĐẾN DỊCH VỤ: 

===>>> Dịch Vụ Khóa Luận Tốt Nghiệp Ngành Kỹ Thuật Môi Trường

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT GIẤY VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG

1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của ngành công nghiệp sản xuất giấy Khóa luận: Nghiên cứu sản xuất sạch hơn trong sản xuất giấy

Thế giới

Trước khi phát minh ra giấy, con người đã ghi chép lại các văn kiện là các hình vẽ trong các hang động hoặc khắc lên các tấm bia bằng đất sét, và sau đó nữa là người ta dùng da để lưu trữ các văn kiện. Da, giấy da, gỗ, vỏ cây, giấy cói (giấy chỉ thảo) – có ở Ai Cập khoảng 3000 năm trước Công nguyên – và giấy đều có thể cháy và bị phân hủy sinh học.

Giấy cói ( giấy chỉ thảo) làm bằng một loại lau sậy ( cây cói giấy hay cây chỉ thảo) được buộc với nhau và đặt chéo lên nhau trước khi được ép lại. Một loại nguyên liệu khác là cây thụy hương. Là 1 loại cây gai dầu và thụy hương có sợi dài hơn những loại gỗ được sử dụng ngày nay và qua đó mà cũng có độ bền cao.

Các nguyên liệu và công đoạn sản xuất còn thô sơ và thủ công: nguyên liệu làm giấy được cắt vụn ra và giã nhỏ trong nước thành bột lỏng. Các sợ được phân tán mỏng trong nước. Đầu tiên giấy được múc ra bằng một cái rây nổi trên mặt nước. Lưới ở dưới đáy rây được gắn chặt vào khung. Mỗi tờ giấy được múc ra phải được làm khô trong rây và chỉ được đem ra sau khi khô.

Vào khoảng năm 600 kỹ thuật múc giấy cải tiến dùng loại rây múc lan truyền đến Triều Tiên và sau đó đến Nhật. Ở loại rây múc này khung rây có thể gỡ ra khỏi rây. Tờ giấy vừa được múc có thể được lấy ra khi còn ẩm và đem đi phơi khô. Kỹ thuật này còn được sử dụng cho đến ngày nay ở các loại giấy múc bằng tay và nói chung nguyên tắc sản xuất giấy (cắt vụn, giã nhỏ trong nước, múc và hong khô) vẫn không thay đổi cho đến ngày nay.

Tại Việt Nam

Vào đầu thế kỉ XIII có tài liệu ghi ở ngoại ô phía tây Thăng Long có một xóm chuyên làm nghề giấy. Cho đến thế kỷ XV, ở nước ta có thêm môt phường làm giấy khác xuất hiện ở làng bưởi nằm cạnh Hồ Tây. Đó chính là phường giấy Yên Thái.

Cho đến đầu thế kỉ XVIII nước ta đã có thể sản xuất nhiều loại sách bằng giấy nội hóa (giấy do người dân trong nước tự làm). Vào những năm 40 của thế kỷ các thợ thủ công ở vùng bưởi còn chế tạo được những loại giấy dó lụa và giấy nhung cho kinh thành Thăng Long để in các loại sách và tranh quý

Tùy theo mục đích sử dụng khác nhau sản phâm 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…)

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 các tông 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.

1.2. HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ GIẤY Ở VIỆT NAM

1.2.1. Tình hình sản xuất giấy ở Việt Nam Khóa luận: Nghiên cứu sản xuất sạch hơn trong sản xuất giấy

Hiện nay có nhiều loại giấy: giấy tốt in những loại ấn phẩm đặc biệt, giấy in viết bình thường, giấy gói, giấy sinh hoạt. Trung bình những năm qua, nước ta nhập khoảng trên dưới 100 ngàn tấn giấy các loại mỗi năm. Tính về sản lượng giấy sản xuất trong nước thì Việt Nam mỗi năm tiêu thụ gần 300 ngàn tấn, tính theo đầu người đạt xấp xỉ 4kg/năm. Đây là chỉ số rất quan trọng trong việc đánh giá mức độ phát triển văn hóa. Theo chỉ số này Việt Nam đứng cuối cùng trong khu vực và thuộc loại thấp nhất thế giới.

Ngành sản xuất giấy Việt Nam sử dụng hai loại nguyên liệu chủ yếu là tre nứa và gỗ lá rộng mọc nhanh (bồ đề, mỡ, keo, bạch đàn, khuynh diệp). Một vài cơ sở sử dụng bã mía nhưng không đáng kể. Để sản xuất khoảng 130¸150 ngàn tấn bột giấy một năm như hiện nay, ngành giấy sử dụng khoảng 700 ngàn tấn nguyên liệu quy chuẩn (độ ẩm 50%). Nếu tính sinh khối rừng nguyên liệu tăng trưởng mỗi năm khoảng 12÷15 tấn/ha và sản lượng rừng nguyên liệu giấy đến kỳ khai thác của Việt Nam dưới 100 tấn/ha, thì diện tích rừng bị khai thác cho ngành giấy không phải nhỏ.

Ngành giấy Việt Nam năm 2018, trên phương diện cả bốn yếu tố đều có sự tăng trưởng mạnh so với năm 2017, thiết lập mức tăng trưởng cao nhất trong lịch sử ngành giấy Việt Nam. Tiêu dùng các loại giấy đạt sản lượng 4,946 triệu tấn, tăng trưởng 16,0%; sản xuất đạt sản lượng 3,674 triệu tấn, tăng trưởng 31,0%; xuất khẩu đạt 809.250 tấn, tăng trưởng 63,0%; nhập khẩu đạt 2,081 triệu tấn, tăng trưởng 6,0%.

Bên cạnh kết quả to lớn đạt được, nền kinh tế vẫn còn nhiều tồn tại, hạn chế, bất cập cần tập trung khắc phục trong thời gian tới. Năng suất, chất lượng, hiệu quả và sức mạnh cạnh tranh còn thấp; sức chống chịu của nền kinh tế trước những biến động bên ngoài còn chưa cao. Mô hình tăng trưởng chuyển đổi còn chậm; các nguồn lực chưa được giải phóng tối đa; việc cơ cấu lại nhiều ngành, lĩnh vực còn chậm. Sản xuất kinh doanh trong một số lĩnh vực và hoạt động của các doanh nghiệp nhỏ và vừa vẫn còn nhiều khó khăn. Môi trường đầu tư kinh doanh vẫn còn những bất cập; thủ tục hành chính có lĩnh vực rườm rà; kỷ luật kỷ cương nhiều nơi chưa nghiêm.

Thêm vào đó, ngành giấy Việt Nam còn chịu sự cạnh tranh của rất mạnh của các nước trong khu vực như Thái Lan, Indonesia, Malaysia và cả Ấn Độ. Đặc biệt là các doanh nghiệp trong nước bị các doanh nghiệp Trung Quốc tranh mua nguyên liệu và giấy thành phẩm.

Ngoài ra, nhu cầu sử dụng các loại bao bì cũng tăng lên do hoạt động sản xuất của các ngành hàng phát triển đã tạo cơ hội cho ngành giấy catton “ăn nên làm ra”. Theo đánh giá của Hiệp hội Bao bì Việt Nam, ngành sản xuất bao bì trong nước tăng trưởng mạnh trong 10 năm trở lại đây.

1.2.2. Nhu cầu tiêu thụ giấy ở Việt Nam Khóa luận: Nghiên cứu sản xuất sạch hơn trong sản xuất giấy

Về cơ cấu tiêu dùng, giấy bao bì chiếm tỷ trọng cao nhất trong tổng cầu về giấy của Việt Nam và có tốc độ tang trưởng tương đối cao. Giấy bao bì chủ yếu phục vụ cho ngành công nghiệp đặc biệt là sản xuất xi măng đang tăng trưởng mạnh tại Việt Nam. Nhu cầu về giấy làm bao xi măng tăng 10% , nhu cầu về bao bì tăng 15,8%. Giấy in viết chiếm tỉ trọng 20,2% trong tổng nhu cầu giấy và đạt tốc độ tăng trưởng là 8,3%.

Bảng 1.1 Tình hình sản xuất, tiêu thụ, xuất nhập khẩu các sản phẩm giấy tại Việt Nam 2018

Khả năng sản xuất các sản phẩm giấy các loại chỉ đáp ứng một phần nhu cầu nội địa. Giấy in báo đáp ứng 60%, giấy in viết đáp ứng 50% …chỉ có giấy vàng mã đáp ứng đủ nhu cầu nội địa.

Bảng 1.2 Nhu cầu tiêu thụ bột giấy và giấy của Việt Nam trong Đông Nam Á

Nhu cầu tiêu thụ giấy của Việt Nam trong khu vực rất thấp, chỉ đứng thứ trên Mianma do trình độ sản xuất, công nghệ lạc hậu. Tiêu thụ giấy đạt 3,3%, tiêu thụ bột giấy đạt 3,8% tốc độ tiêu thụ cao hơn mức độ sản xuất 1 lần.

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY

Hiện nay, có rất nhiều công nghệ sản xuất giấy và bột giấy, tùy theo từng loại nguyên liệu, loại sản phẩm sẽ có nhiều công nghệ sản xuất khác nhau.

1.3.1 Chuẩn bị nguyên liệu thô.

Nguyên liệu thô được sử dụng là tre, các loại gỗ mềm khác, giấy phế liệu hoặc tái chế…Trường hợp là gỗ thì sau khi đã cân trọng lượng gỗ xếp đống trong sân chứa và sau đó được mang đi cắt thành mảnh. Với loại tre mỏng thì dùng máy cắt mảnh 3 lưỡi, còn với loại gỗ/tre dày hơn thì dùng máy cắt đũa dao lưỡi. Kích cỡ của mảnh tạo ra từ 15 các mảnh quá to và quá nhỏ sẽ được loại ra. Mảnh có kích cỡ phù hợp sẽ chuyển đến khu vực sản xuất bột giấy. Khi sử dụng nguyên liệu thô như giấy thải, thì giấy thải sẽ được sàng lọc để tách các loại tạp chất này sẽ được thải ra như chất thải rắn và phần nguyên liệu còn lại sẽ được chuyển đến công đoạn sản xuất bột giấy.

1.3.2 Sản xuất bột giấy

Nấu: Gỗ thường gồm 50% xơ, 20 – 30% đường không chứa xơ, và 20-30% lignin. Lignin là một hợp chất hóa học liên kết các xơ với nhau. Các xơ được tách ra khỏi lignin bằng cách nấu với hóa chất ở nhiệt độ và áp suất cao trong nồi nấu. Quá trình nấu được sử dụng khoảng 10 – 14% của nguyên liệu thô. Một mẻ nấu được hoàn tất sau khoảng 8h và trong khoảng thời gian đó các loại khí được xả ra khỏi nồi nấu. Trong quá trình nấu phải duy trì tỷ lệ rắn/lỏng nằm trong khoảng 1:3 đến 1:4. Sau nấu, các chất nằm trong nồi nấu được xả ra nhờ áp suất đi vào tháp phóng. Bột thường được chuyển qua các sàng để tách mấu trước khi rửa. Khóa luận: Nghiên cứu sản xuất sạch hơn trong sản xuất giấy

Rửa: Trong quá trình rửa, bột từ tháp phóng và sàng mấu được rửa bằng nước. Dich đen loãng từ bột được loại bỏ trong quá trình rửa và được chuyển đến quá trình thu hồi hóa chất. Bột được tiếp tục rửa trong các bể rửa. Quá trình rửa này kéo dài khoảng 5-6 giờ.

Sàng: Bột sau khi rửa thường có chứa tạp chất là cát và một số mảnh chưa được nấu. Tạp chất này được loại bỏ bằng cách sàng và làm sạch ly tâm. Phần tạp chất tách loại từ quá trình sàng bột khi sản xuất giấy viết và giấy in sẽ được tái chế làm giấy bao bì (không tẩy trắng). Phần tạp chất loại ra từ thiết bị làm sạch ly tâm thường bị thải bỏ. Sau sàng, bột giấy thường có nồng độ 1% sẽ được làm đặc tới khoảng 4% để chuyển sang bước tiếp theo là tẩy trắng. Phần nước lọc được tạo ra trong quá trình làm đặc sẽ được thu hồi và tái sử dụng cho quá trình rửa bột. Loại bột dùng sản xuất giấy bao bì sẽ không cần tẩy trắng và được chuyển trực tiếp đến công đoạn chuẩn bị xeo giấy.

Tẩy trắng: Công đoạn tẩy trắng được thực hiện nhằm đạt được độ sáng và độ trắng cho bột giấy. Công đoạn này được thực hiện bằng cách sử dụng các hóa chất. Loại và lượng hóa chất sử dụng phụ thuộc và loại sản phẩm sẽ được sản xuất từ bột giấy đó. Trường hợp sản phẩm là giấy viết hoặc giấy in thì công đoạn tẩy trắng được thực hiện theo 3 bước, trước mỗi bước bột đều được rửa kỹ. Trong quá trình này, lignin bị phân hủy và tách ra hoàn toàn. Tuy nhiên, xơ cũng bị phân hủy phần nào và độ dai của giấy cũng giảm đi. Các hóa chất dùng cho loại tẩy này là clo, dioxit clo, hypoclo và hydroxide natri. 3 bước tẩy trắng bột truyền thống là:

• Bước 1: Clo hóa bột giấy bằng khí clo, khí này sẽ phản ứng với lignin để tạo ra các hợp chất tan trong nước hoặc tan trong môi trường kiềm.
• Bướ 2: Lignin đã oxi hóa được loại bỏ bằng cách hòa tan trong dung dịch kiềm.
• Bước 3: Đây là giai đoạn tẩy trắng thực sự khi bột được tẩy trắng bằng dung dịch hypochlorite.

Sau tẩy trắng, bột sẽ được rửa bằng nước sạch và nước trắng (thu hồi từ máy xeo). Nước rửa từ quá trình tẩy trắng có chứa chlorolignates và clo dư. Do vậy, không thể tái sử dụng trực tiếp được. Vì thế, nước nà sẽ đƣợc trộn với nước tuần hoàn từ các công đoạn khác và tái sử dụng cho quá trình rửa bột giấy. Hiện nay, việc nghiên cứu số bước tẩy trắng, kết hợp sử dụng với các hóa chất tẩy trắng thân thiện với môi trường như peroxide đã được triển khai áp dụng thành công tại một số doanh nghiệp trong nước

1.3.3 Chuẩn bị phối liệu bột Khóa luận: Nghiên cứu sản xuất sạch hơn trong sản xuất giấy

Bột giấy đã tẩy trắng sẽ được trộn với các loại bột khác từ giấy phế liệu hoặc từ bột nhập khẩu. Sự pha trộn này phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu và loại giấy cần sản xuất. Hỗn hợp bột được trộn với chất phụ gia và chất độn trong bồn trộn. Thông thường, các hóa chất dùng để trộn là nhựa thông, phèn, bột đá, thuốc nhuộm (tùy chọn), chất tăng trắng quang học và chất kết dính…gồm các bước sau:

• Trộn bột giấy và chất phụ gia để tạo ra dịch bột đồng nhất và liên tục.
• Nghiền đĩa để tạo ra được chất lượng mong muốn cho loại giấy cần sản xuất.
• Hồ (để cải thiện cảm giác và khả năng in cho giấy) và tạo màu (thêm pigments, chất màu và chất độn) để đạt được thông số chất lượng như mong muốn.

1.3.4 Xeo giấy

Xeo giấy là quá trình tạo hình sản phẩm trên lưới, ép thoát nước và được sấy khô bằng các trống sấy. Toàn bộ quá trình xeo được diễn ra liên tục trong một hệ thống các máy đồng bộ khép kín. Bột được bơm đến các máy sàng và pha loãng bằng nước sạch để loại bỏ tạp chất thô nhẹ phi xenlulozo. Bột mịn qua sàng rơi xuống bồn bằng nước trắng tiếp tục được bơm lên các bồn lọc cát nồng độ cao để lọc bột tinh trước khi cấp và thùng cao vị và thùng lưới. Các lớp bột mỏng hình thành trên lô lưới tròn của máy xeo, bám theo chăn len rồi tới các trống sấy. Sản phẩm phôi giấy tự động cuộn lại trên trống sấy 2 sau đó sẽ được palang điện lấy ra đưa lên máy cắt biên, cuộn chặt và gấp. Quá trình lấy giấy, thay cuộn mới được tiến hành đồng thời. Giấy sau khi được cuộn gấp sẽ được in và dập các hoa văn với các màu sắc nhau tùy theo nhu cầu của thị trường. Bột giấy đã trộn lại được làm sạch bằng phương pháp li tâm để loại bỏ chất phụ gia thừa và tạp chất, được cấp và máy xeo thông qua hộp đầu. Máy xeo tiến hành theo 3 bước:

• Bước tách nước trọng lực và chân không (phần lưới)
• Bước tách nước cơ học (phần cuốn ép)
• Bước sấy bằng nhiệt (các máy sấy hơi gián tiếp)

1.3.5 Thu hồi hóa chất Khóa luận: Nghiên cứu sản xuất sạch hơn trong sản xuất giấy

Dịch đen thải ra sau quá trình nấu có chứa lignin, ligno sulphates và các hóa chất khác. Các hóa chất này được thu hồi tại khu vực thu hồi hóa chất và được tái sử dụng cho quá trình sản xuất bột giấy.

Đầu tiên, dịch đen được cô đặc bằng phương pháp bay hơi. Tiếp đó, dịch đen đã cô đặc được dùng làm nhiên liệu đốt trong nồi hơi thu hồi. Các chất vô cơ còn lại sau khi đốt sẽ ở dạng dịch nấu chảy trên sàn lò. Dịch nấu chảy chứa chủ yếu là muối carbonate chảy xuống từ trên sàn lò và được giữ bằng nước, chất này được gọi là dịch xanh. Dịch xanh này được mang đến bồn phản ứng (bồn kiềm hóa) để phản ứng với vôi Ca(OH)₂ tạo thành hydroxide và calcium carbonate lắng xuống. Phần chất lỏng sẽ được dùng cho quá trình sản xuất bột giấy, còn calcium carbonte được làm khô và cho vào lò vôi để chuyển thành calciumoxide bằng cách gia nhiệt. Calcium oxide lại được trộn với nước để hóa vôi.

1.3.6 Khu vực phụ trợ

Khu vực phụ trợ bao gồm cấp nước, cấp điện, nồi hơi, hệ thống khí nén, và mạng phân phối hơi nước.

Ngành công nghiệp giấy và bột giấy là một ngành sử dụng nhiều nước và việc cấp nước được đảm bảo bằng cách lấy nước từ mạng cấp nước địa phương hoặc bằng các giếng khoan của công ty.

Có một số trường hợp các công ty lấy nước trực tiếp từ sông thì khi đó nước cần phải được xử lý trước khi sử dụng vào sản xuất. Mặc dù vây, nước sử dụng cho nồi hơi phải được xử lý kỹ lưỡng để đảm bảo đáp ứng các yêu cầu. Nồi hơi của Việt Nam thường có công suất 3-10 tấn/giờ. Các nồi hơi sử dụng than đá hoặc dầu làm nhiên liệu. Áp suất hơi nước tối đa là 10kg/cm² . Hơi nước được dùng trong các máy sấy và máy xeo có áp suất khoảng 3-4kg/cm² và trong các nồi nấu là 6 -8kg/cm² .

Để sản xuất 1tấn giấy cần từ 150-300 m³ nước. Trong các nhà máy giấy và bột giấy, khí nén được dùng cho vận hành máy xeo, các thiết bị đo, các khâu rửa phun… Các máy nén thường là yếu tố góp phần làm giảm hiệu quả sử dụng năng lượng.

Hệ thống phân phối hơi trong các nhà máy giấy thường khá phức tạp. Khói thải từ nồi hơi được thải ra thông qua một quạt gió đẩy vào ống khói. Hệ thống kiểm soát khói thải như cyclon đa bậc, túi lọc, và ESP có thể được sử dụng để kiểm soát phát thải hạt lơ lửng.

Một số nhà máy có các bộ phát điện dùng diesel để đảm bảo các yêu cầu về điện năng, đề phòng trường hợp mất điện từ lưới điện quốc gia

1.4. Nhu cầu sử dụng nguyên liệu, năng lượng, nước, hóa chất trong sản xuất giấy

1.4.1 Nguyên liệu Khóa luận: Nghiên cứu sản xuất sạch hơn trong sản xuất giấy

Người ta có thể sản xuất giấy từ nguồn nguyên liệu mới là gỗ, hoặc cũng có thể sử dụng giấy đã sử dụng làm nguyên liệu.

Trong sản xuất mới, nguyên liệu chính để làm giấy là sợi cellulose từ gỗ hoặc rơm rạ. Ngoài ra còn cần 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 lớn đến chất lượng và độ bền về thời gian của giấy. Không phải loại gỗ nào cũng có thể dùng làm giấy trong công nghiệp được.

Gỗ từ các loại cây trong bảng dưới đây được coi là thích hợp để dùng làm giấy:

Bảng 1.3 Tên loại cây gỗ làm giấy

Điều kiện ở từng địa phương và số lượng có sẵn quyết định loại gỗ nào được sử dụng làm nguyên liệu nguyên thủy. Các loại cây tăng trưởng nhanh thí dụ như cây dương đáp ứng được nhu cầu lớn của công nghiệp. Trên nguyên tắc tất cả các loại có cellulose đều có khả năng được sử dụng để sản xuất giấy. Giấy cũ ngày càng được sử dụng nhiều hơn để làm nguyên liệu. Tại Đức, giấy cũ chiếm gần 50% các nguyên liệu được sử dụng để làm các loại giấy, bìa cứng và carton.

Châu Âu và châu Mỹ người ta còn sử dụng cây lúa mì và lúa mạch đen để lấy sợi, ở Bắc Phi một số loại cỏ, tại Nhật cho tới ngày nay rơm từ cây lúa vẫn được sử dụng và ở Ấn Độ là cây

Việc dùng giấy đã qua sử dụng làm nguyên liệu sản xuất giấy hiện là phương hướng đang phát triển của công nghiệp giấy.

• Ưu điểm: việc sử dụng giấy phế liệu làm bột giấy chỉ cần đánh tơi và nghiền với thời gian ngắn hơn sử dụng gỗ (28 phút so với 45 phút); góp phần giải quyết các vấn đề về môi trường.
• Nhược điểm: bột giấy loại này có độ bụi cao – trên 10 hạt với kích thước 0.4mm²/1m²

Bảng 1.4 Định mức tiêu thụ nguyên liệu

Qua đó ta thấy ngành giấy đã sử dụng một lượng lớn nguyên liệu thô, điển hình là sản xuất 1 tấn giấy từ nguyên liệu là gỗ phải cần tới 1,5 – 3 tấn nguyên liệu thô, 3 – 6 tấn nguyên liệu tự nhiên

1.4.2 Năng lượng Khóa luận: Nghiên cứu sản xuất sạch hơn trong sản xuất giấy

Năng lượng sử dụng trong ngành giấy là điện, than và dầu:

• Điện được sử dụng để chạy động cơ của các loại máy, như máy băm dăm, máy nghiền thủy lực, nghiền đĩa, các loại máy bơm, máy khuấy, các trục cuốn, trục ép, máy cắt…
• Than và dầu thì được dùng để đốt lò hơi cung cấp nhiệt cho máy xeo, lò hơi và gia nhiệt trong quá trình nghiền.

Các kết quả điều tra cho thấy các doanh nghiệp vừa và nhỏ đều sử dụng lãng phí năng lượng với mức độ khá cao. Nguyên nhân chủ yếu là do sử dụng máy, thiết bị cũ, không đồng bộ, vận hành non tải, quá tải, động cơ điện chạy không đúng công suất thiết kế, thất thoát nước và hơi nước nhiều.

Ngoài dùng than và dầu, hiện nay người ta còn dùng ngay giấy loại để làm nhiên liệu. Thực tế giấy là nhiên liệu sinh học lý tưởng với nhiệt trị khoảng 19 MJ/kg. Có thể sử dụng các nhiên liệu khác để thay thế cho than như dầu, ga.

Bảng 1.5 Định mức sử dụng nhiên liệu

Cụ thể để sản xuất 1 tấn giấy từ nguyên liệu tự nhiên cần tới 5 tấn than, 1000-3000 kwh. Đối với sản xuất 1 tấn giấy từ giấy tái chế sử dụng 500 kg than và tiêu tốn 287,3 kwh điện năng.

1.4.3 Nguồn nước cấp

Nguồn nước cấp cho sản xuất và sinh hoạt được lấy từ nguồn nước ngầm, sông, hồ. Để sản xuất 1 tấn giấy thành phẩm tiêu tốn khoảng 200-300 m³ nước. Trong khi các nhà máy giấy hiện đại của thế giới chỉ sử dụng 7-15 m³ /tấn sản phẩm. Sự lạc hậu này không chỉ gây lãng phí nguồn nước ngọt, tăng chi phí xử lý nguồn nước thải mà còn đưa ra sông rạch một lượng nước thải khổng lồ. Đặc biệt tẩy trắng là công đoạn gây ô nhiễm lớn nhất, chiếm 50 – 70% tổng lượng nước thải và từ 80 -95% tổng lượng dòng thải ô nhiễm. Nước thải, ligin là những vấn đề chính trong ngành sản xuất giấy.

1.4.4 Hóa chất

Chất phủ lỗ:

• Chất trợ nhăn và trợ dính Creping Aid P12
• Chất chống thấm: EKA CR M1718, EKA SP AE76
• Tinh bột biến tính: Tinh bột Cation VN 6105, tinh bột lưỡng tính VN 6205, tinh bột anion VN 6305.
• Chất tăng độ bền: DV 805, DAVI 201, NEOLEX 1012, NEOLEX 515 DS.
• Chất chống bóc sợi: ANDUST 302
• Phẩm màu: Phẩm nhuộm cho ngành giấy, lơ xanh BLUE DV 12, lơ tím VIOLET DV-11…
• Chất diệt khuẩn: NEOLEX 950 BC.
• Chất làm mềm: SOFTENEN 500.
• Chất khử mực: NEOLEX 5259, DeinKing XL 200.
• Chất tăng độ trắng: STAR-AM, STAR-UP, STAR-VIP… Các loại thuốc tẩy trắng đều là các chất có hoạt tính adsorptive, oxidative, reductive. Ngoài ra, còn có những loại hóa chất, thuốc tẩy và phụ gia khác: DaVifoc 15, DaVicat

1.5. Các chất thải phát sinh trong sản xuất giấy và tác động của chúng tới môi trường và sức khỏe con người.

1.5.1. Nước thải sản xuất Khóa luận: Nghiên cứu sản xuất sạch hơn trong sản xuất giấy

Trong các nhà máy giấy nước thải sản xuất thường chiếm từ 85- 90% tổng lượng nước thải của nhà máy. Phát sinh trong toàn bộ các khâu sản xuất, được thể hiện dưới bảng

Bảng 1.6 Các nguồn nước thải từ các bộ phận và thiết bị khác nhau.

Phần lớn nước thải phát sinh là nước dùng trong quy trình tiếp xúc với nguyên liệu thô, với các sản phẩm chính và sản phẩm phụ, chất dư thừa.

Sản xuất giấy về căn bản là một quá trình vật lý (thủy cơ), nhưng các chất phụ gia trong quá trình xeo giấy như các hợp chất hồ và phủ, cũng là một trong những nguyên nhân gây ra ô nhiễm. So với quá trình làm bột, nước thải từ các công đoạn sản xuất giấy có phần cao hơn về hàm lượng chất rắn lơ lửng nhưng hàm lượng BOD lại ít hơn. Tổng lượng nước thải và giá trị tải lượng ô nhiễm cho một tấn giấy khô gió trước khi xử lý của một nhà máy giấy và bột giấy tại Việt Nam được trình bày ở bảng sau. Khóa luận: Nghiên cứu sản xuất sạch hơn trong sản xuất giấy

Bảng 1.7. Đặc tính Nước thải sản xuất giấy

Bảng 1.8. Đặc điểm nước thải các công đoạn sản xuất chính trong sản xuất giấy

• Dòng thải từ công đoạn rửa nguyên liệu bao gồm chất hữu cơ hòa tan, đất đá, thuốc bảo vệ thực vật, vỏ cây…
• Dòng thải của quá trình nấu và rửa sau nấu chứa phần lớn các chất hữu cơ hòa tan, các chất nấu và một phần sơ sợi. Dòng thải có màu tối nên thường được gọi là dịch đen. Dịch đen có nồng độ chất khô khoảng 25 đến 35%, tỷ lệ giữa chất hữu cơ và vô cơ là 70 : 30 bao gồm những chất mầu, một phần nhỏ là NaOH, Na₂S, Na₂SO₄, Na₂CO₃, còn phần nhiều là kiềm natrisunfat liên kết với các chất hữu cơ trong kiềm.
• Dòng thải từ công đoạn tẩy của các nhà máy sản xuất bột giấy bằng phương pháp hóa học và bán hóa chứa các chất hữu cơ, ligin hòa tan và hợp chất tạo thành của những chất đó với chất tẩy ở dụng độc hại, có khả năng tích tụ sinh học trong cơ thể sống như các hợp chất clo hữu cơ, làm tăng AOX (halogen hữu cơ dễ bị hấp thụ) trong nước thải. Dòng này có độ màu, giá trị BOD₅ và COD cao.
• Dòng thải từ quá trình nghiền bột và xeo giấy chủ yếu chứa xơ sợi mịn, bột giấy ở dạng lơ lửng và các chất phụ gia như nhựa thông, phẩm màu, cao lanh.
• Dòng thải từ các khâu rửa thiết bị, rửa sàn, dòng chảy tràn có hàm lượng các chất lơ lửng và các chất rơi vãi.
• Nước ngưng của quá trình cô đặc trong hệ thống xử lý thu hồi hóa chất từ dịch đen. Mức ô nhiễm của nước ngưng phụ thuộc vào loại gỗ, công nghệ sản xuất.
• Dòng thải từ công nghệ xeo giấy chủ yếu là bột giấy và các chất phụ gia. Nước này được tách ra từ các bộ phận cưa máy xeo giấy như khử nước, ép giấy.
• Tùy theo từng công nghệ và sản phẩm, lượng nước thải tính trên 1 sản phẩm giấy có thể từ 150 – 300 m³/tấn giấy. Trong các nhà máy hầu như tất cả lượng nước thải mang theo các tạp chất, hóa chất, bột giấy. Các chất ô nhiễm dạng hữu cơ, vô cơ.

Bảng 1.9 : Thành phần và tính chất nước thải tại các cống thải của 1 số n/m giấy

Ghi chú: QCVN 12:2015/BTNMT- qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp giấy và bột giấy

Nhận xét: Thành phần nước thải tại cống thải các công ty nhiều tạp chất, nồng độ các chất ô nhiễm như TSS, COD, BOD vượt TCCP nhiều lần, cụ thể: Trung bình TSS dao động 242 – 271 mg/l vượt tiêu chuẩn hơn 2,4 – 2,7 lần, COD dao động 989 – 1005 mg/l vượt hơn 5 lần, BOD 298 – 312 mg/l vượt hơn 3 lần. Nước thải của tại các cống công ty này bị ô nhiễm nặng nề.

Bảng 1.10: Chất lượng nước tại nguồn tiếp nhận của 1 số nhà máy giấy

Ghi chú:

QCVN 08:2015/BTNMT: Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt.

Cột B1 – Dùng cho mục đích tưới tiêu, thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2.

Cột B2 – Giao thông thuỷ và các mục đích khác với yêu cầu nước chất lượng thấp

Nhận xét: Từ bảng số liệu trên cho thấy, nồng độ chất rắn lơ lửng và chỉ tiêu BOD, COD vượt QCVN 08:2015/BTNMT nhiều lần. Hàm lượng TSS giấy Việt Trì vượt tiêu chuẩn 1,66 lần; hàm lượng COD vượt 3,85 lần và hàm lượng BOD vượt 4,77 lần. Đối với nước thải nhà máy giấy Bãi Bằng TSS vượt 1,52 lần, COD vượt 3,38 lần, BOD vượt hơn 4,15 lần; giấy Tân Mai cũng vượt tiêu chuẩn cho phép tương đối cao TSS vượt tiêu chuẩn hơn 1,65 lần, COD vượt tiêu chuẩn hơn 3,77 lần, BOD vượt TCCP hơn 4,58 lần.

Nước thải sản xuất giấy và bột giấy với lưu lượng rất lớn, nồng độ ô nhiễm cao, nếu không được xử lý triệt để sẽ là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn tiếp nhận, từ đó gây ảnh hưởng tới các loài thủy sinh và sức khỏe con người.

1.5.2. Tác động do bụi và khí thải Khóa luận: Nghiên cứu sản xuất sạch hơn trong sản xuất giấy

Một trong những vấn đề về phát thải khí đáng chú ý ở nhà máy sản xuất giấy là mùi. Quá trình nấu bột giấy tạo ra khí H₂S có mùi rất khó chịu, methyl mercaptant, dimethyl sulphide và dimethyl-disulphide. Các hợp chất này còn thường được gọi là tổng lượng lưu huỳnh dạng khử (TRS). Các hợp chất này được thoát ra từ quá trình nấu, khi phóng bột. Các hợp chất mùi phát sinh khác có tỉ lệ tương đối nhỏ hơn so với TRS và có chứa hydrocarbons. Một nguồn ô nhiễm không khí khác là do quá trình tẩy trắng bột giấy. Tại đây, clo phân tử bị rò rỉ theo lượng nhỏ trong cả quá trình tẩy. Tuy nồng độ ô nhiễm không cao nhưng loại phát thải này lại cực kỳ độc hại. Trong quá trình thu hồi hóa chất, một lượng SO₂ nồng độ cao cũng bị thoát ra ngoài. Các ô-xít lưu huỳnh được sinh ra từ các nhiên liệu có chứa sulphur (như than đá, dầu FO, …) được sử dụng cho nồi hơi để tạo hơi nước. Phát thải bụi cũng được quan sát thấy tại một số lò hơi đốt than khi không có đủ các thiết bị kiểm soát bụi (cyclon, túi lọc, ESP, v.v…). Một lượng nhỏ bụi cũng được thoát ra khi cắt mảnh gỗ. Bên cạnh những loại phát thải này còn có rất nhiều loại phát thải tức thời khác từ quá trình sản xuất.

Bảng 1.11: Các nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí

Trong quá trình sản xuất, các nhà máy giấy có sử dụng nồi hơi để cung cấp hơi nước cho quá trình nấu bột giấy, sấy. Nhiên liệu sử dụng có thể là gas, than, củi trấu, dầu. Đây là một trong các nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí bởi yếu tố độc hại như SO₂, CO, NO_2, bụi, nhiệt độ.

Bảng 1.12: Chất lượng khí thải nồi hơi đốt than tại 1 số nhà máy

Ghi chú: QCVN 19:2009/BTNMT – qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp

Nhận xét: từ bảng số liệu trên cho thấy hầu hết các chỉ tiêu đều đạt QCVN 19:2009/BTNMT, chỉ có nồng độ bụi trong  khói thải nồi hơi của cả 3 nhà máy đều cao vượt tiêu chuẩn cho phép từ 4,25 – 4,5 lần. Các thành phần SO₂, CO,

NO_2, bụi có trong khói thải nồi hơi nếu không được xử lý trước khi thải ra môi trường không khí sẽ là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường không khí xung quanh và ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe của con người và sinh vật.

Bảng 1.13: Kết quả quan trắc môi trường không khí 1 số nhà máy giấy

Ghi chú: QCVN 05:2013/BTNMT – Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh.

Nhận xét: Theo kết quả phân tích bảng trên cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm:

CO dao động: 2,87- 4,794 mg/m³; SO₂ dao động: 0,039 – 0,06 mg/m³; NO₂ dao động: 0,068– 0,076 mg/m³; Hàm lượng bụi dao động: 0,09 – 0,059 mg/m³. Các thông số này đều nằm trong giới hạn cho phép, không gây ảnh hưởng đến môi trường không khí xung quanh. Điều này chứng tỏ việc xử lý bụi và khí thải phát sinh từ quá trình sản xuất tại các nhà máy này được thực hiện nghiêm túc và đạt hiệu quả.

1.5.3. Tác động do chất thải rắn Khóa luận: Nghiên cứu sản xuất sạch hơn trong sản xuất giấy

Chất thải rắn ngành sản xuất bột giấy và giấy phát sinh từ các công đoạn:

• Xử lý nguyên liệu thô
• Quá trình đốt lò
• Quá trình sản xuất giấy
• Trạm xử lý nước

Loại chất thải này bao gồm bùn, tro, chất thải gỗ, tạp sàng, phần tách loại từ quá trình làm sạch ly tâm, cát và sạn. Nguồn chính của bùn là cặn của bể lắng, và cặn từ tầng làm khô của trạm xử lý nước thải. Bên cạnh đó, đôi khi còn có cặn dầu thải từ thùng chứa dầu đốt. Khi sử dụng than, xỉ và phần than chưa cháy từ lò hơi cũng là nguồn thải rắn cần phải được thải bỏ một cách hợp lý an toàn.

Lượng thải rắn của các công đoạn/hoạt động khác nhau phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như quy mô hoạt động, thành phần nguyên liệu thô, … và rất khó ước tính. Tuy nhiên, nếu tính trung bình thì ở Việt Nam khi sản xuất 1 tấn giấy sẽ sinh ra một lượng chất thải rắn khoảng 45 – 85kg, một phần phế liệu sẽ tuần hoàn lại để sản xuất.

• Lượng vỏ cây, mùn phế liệu trong khâu xử lý nguyên liệu thô chiếm khoảng 10% so với lượng nguyên liệu (tre, nứa, gỗ) đưa vào tức là xấp xỉ 60 tấn/ngày. Theo tính toán thì lượng vỏ cây, mảnh gỗ vụn… chiếm từ 15 – 20% tổng lượng chất thải rắn. Năm 2016, lượng phế thải loại này là 50.000 tấn.
• Xỉ than từ lò hơi đốt động lực với khối lượng khoảng 100 tấn/ngày (bao gồm cả xỉ than, than lọt ghi, than cháy không hết). Loại phế thải này chiếm khoảng 25% tổng lượng chất thải rắn.
• Xơ sợi xenlulô và cao lanh từ bột thải thu hồi từ bể lắng. Mỗi năm, ngành sản xuất giấy và bột giấy thu hồi gần 5.000 tấn bột thải, chiếm khoảng 45% tổng lượng phế thải rắn.

1.5.4. Tác động của tiếng ồn

Tiếng ồn phát sinh chủ yếu từ các máy chặt mảnh, băng tải hoạt động với cường độ tiếng ồn rất lớn, có thể lên tới 110 dbA. Tiếng ồn cao hơn tiêu chuẩn cho phép sẽ gây ảnh hưởng đầu tiên và trực tiếp lên sức khỏe của chính công nhân đang làm việc vì vậy việc giảm thiểu tiếng ồn trong quá trình sản xuất là cần thiết để nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế cho các nhà máy.

1.5.5. Tác động của nhiệt dư

Đối với các công đoạn mà công nghệ sản xuất giấy có sinh nhiệt, thì tổng các nhiệt lượng do công nghệ sinh ra cùng với nhiệt bức xạ mặt trời truyền tới qua tường, mái nhà xưởng sẽ làm cho nhiệt độ bên trong nhà xưởng tăng cao có thể gây ra ô nhiễm. Tuy vấn đề về nhiệt không phải là vấn đề đáng quan tâm hàng đầu nhưng việc khắc phục nó vẫn là cần thiết đối với các cơ sở sản xuất giấy

Nhận xét chung: Ngành công nghiệp giấy Việt Nam là ngành phát thải nhiều chất ô nhiễm gây tác động không nhỏ tới môi trường. Để sản xuất 1 tấn giấy cần phải sử dụng 1 khối lượng lớn nguyên, nhiên, vật liệu chủ yếu: tre nứa gỗ, đá vôi, hoá chất các loại, dầu FO, than cám, nước sạch và bột giấy, đồng thời cũng tạo ra một lượng lớn chất thải: khí thải, nước thải và chất thải rắn. Các chất thải này là nguồn gây ô nhiễm chủ yếu đối với môi trường nếu không có các biện pháp giảm thiểu chúng sẽ gây tác động xấu đến môi trường và trực tiếp ảnh hưởng đến điều kiện sống của cả cộng đồng.

1.5.6. Tác động của ngành sản xuất giấy đến con người Khóa luận: Nghiên cứu sản xuất sạch hơn trong sản xuất giấy

Các tác nhân tiềm tàng có thể gây ảnh hửởng tiêu cực đến con người:

• Bụi: Bụi gây ra các kích thước cơ học đối với phổi và gây khó thở cũng như các bệnh đường hô hấp. Các muội khói sinh ra trong quá trình đốt nhiên liệu có lthể chứa các hợp chất cacbon đa vòng có độc tính cao và có thể dẫn tới ung thư.
• Hơi khí Clo: phát sinh chủ yếu từ khâu tẩy trắng bột giấy. Nguồn clo được sử dụng trong khâu tẩy trắng bột giấy là Ca(OCl)₂ với hàm lượng khi sử dụng dung dịch là 25 – 30 g/l. Khí clo là loại khí độc, t_{nóng chảy} = – 101⁰C, t_sôi = – 34,1⁰C. Khi tiếp xúc với khí clo ảnh hưởng trực tiếp đến mắt, đường hô hấp, và có thể gây tử vong khi phải tiếp xúc với khí clo ở hàm lượng cao.
• Các khí acid (NOx, SOx): các oxit của sulphur và nitrogen có thể phát tán với số lượng khác nhau từ các điểm cụ thể trong hệ thống làm giấy Kraft. Các khí này khi tiếp xúc với mắt chúng có thể tạo thành acid, các khí này có thể xâm nhập vào cơ thể người và động vật thông qua đường hô hấp hay đường tiêu hóa khi được hòa tan trong nước bọt. Và cuối cùng chúng có thể xâm nhập vào hệ tuần hoàn.
• Hơi H₂S: Có mùi trứng thối rất khó chịu, nhiệt độ hóa lỏng là – 85,54⁰ C, nhiệt độ bốc hơi là – 60,35⁰ C. H₂S tác động mạnh lên tuyến nước bọt và đường hô hấp, nồng độ nguy hiểm là 10 mg/m³.
• Hơi Lưu Huỳnh: Sinh ra từ lò xông giấy, gây tác động trực tiếp lên các cơ quan hô hấp và màng nhày của khí quản, nồng độ nguy hiểm là 2 mg/m³.
• Hơi Mercaptane: là dẫn xuất sulphur của một số chất hữu cơ có mùi rất khó chịu có tính chất gần giống như H₂    

XEM THÊM NỘI DUNG TIẾP THEO TẠI ĐÂY

===>>> Khóa luận: Khái quát chung trong sản xuất sạch