ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN  TIỂU LUẬN CHẤT THẢI NGUY HẠI NGÀNH SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY GVHD:PGS.TS Lê Thanh Hải Học Viên: Nguyễn Thị Ngọc Ánh Lưu Thị Thu Lan Phạm Gia Bằng Trân Tp. HCM, Ngày 15 tháng 12 năm 2013 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH 1 DANH MỤC BẢNG 1. Tổng quan ngành giấy 1.1. 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. Trong thập niên 1960, nhiều nhà máy giấy được đầu tư xây dựng nhưng hầu hết đều có công suất Nhỏ(dưới 20.000 tấn/năm) như Nhà máy giấy Việt Trì; Nhà máy bột giấy Vạn Điểm; Nhà máy giấy Đồng Nai; Nhà máy giấy Tân Mai v.v. Năm 1975, tổng công suất thiết kế của ngành giấy Việt Nam là 72.000 tấn/năm nhưng do ảnh hưởng của chiến tranh và mất cân đối giữa sản lượng bột giấy và giấy nên sản lượng thực tế chỉ đạt 28.000 tấn/năm. 2 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 vụcho 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) phần còn lại vẫn phải nhập khẩu. Mặc dù đã có sự tăng trưởng đáng kể tuy nhiên, tới nay đóng góp của ngành trong tổng giá trị sản xuất quốc gia vẫn rất nhỏ. Cuối năm 2007, toàn ngành có trên 239 nhà máy với tổng công suất đạt 1,38 triệu tấn/năm; 66 nhà máy sản xuất bột giấy, tổng công suất 600.000 tấn/năm. Hiện nay Việt Nam có khoảng gần 500 doanh nghiệp giấy tuy nhiên đa phần là các doanh nghiệp nhỏ, hộ sản xuất cá thể. Toàn ngành chỉ có hơn 90 doanh nghiệp có công suất trên 1.000 tấn/năm. 1.2. Nguyên liệu Nguyên liệu chính để sản xuất bột giấy là sợi xenluylô 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 oNguyên liệu từ gỗ là các loại cây lá rộng hoặc lá kim. oNguyên 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. Tại Việt Nam năng lực sản xuất bột giấy mới chỉ đáp ứng được ½ nhu cầu sản xuất giấy. Do đó ngành công nghiệp giấy luôn phải phụ thuộc vào nguồn bột giấy nhập khẩu. Hiện nay chỉ có Công ty Giấy Bãi Bằng và Công ty cổ phần Giấy Tân Mai chủ động đáp ứng được khoảng 80% tổng số bột cho sản xuất giấy của mình. Ngành giấy Việt Nam cũng không có các doanh nghiệp sản xuất bột thương mại, chỉ có các doanh nghiệp sản xuất bột phục vụ cho việc sản xuất giấy của chính doanh nghiệp đó. 3 1.3. Sản phẩm 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. 1.4. Triển vọng ngành giấy Nhu cầu tiêu thụ lớn: Trong những năm qua, ngành giấy Việt Nam đã có bước tăng trưởng ổn định về nhu cầu cũng như năng lực sản xuất giấy. Nền kinh tế Việt nam là nên kinh tế đang phát triển, có tốc đột ăng trưởng cao hàng năm, dân sốViệt Nam lớn và không ngừng ra tăng, thu nhập trên đầu người cũng có những bước tiến đáng kể trong nhưng năm qua. Ngoài ra, tiêu thụ giấy bình quân/đầu người của Việt Nam còn rất thấp, mới đạt 20,7kg/người/năm so với mức tiêu thụ bình quân của châu Á là 50,7kg và của thế giới là 70 kg (2007). Đây là các yếu tố hỗ trợ cho sự phát triển của ngành giấy Việt nam. Năng lực sản xuất bột giấy và bột giấy thấp: Thị trường giấy Việt nam còn nhiều khoảng trống, đặc biệt là phân khúc sản phẩm giấy bao bì và giấy in viết, năng lực sản xuất mới chỉ đáp ứng được khoảng 50% nhu cầu tiêu dùng nội địa do đó đây là các mảng thị trường phát triển tiềm năng trong tương lai. Bên cạnh đó, ngoại trừ 2 doanh nghiệp lớn là Giấy Bãi Bằng và Giấy Tân Mai tự chủ được khoảng 80% nhu cầu bột cho sản xuất giấy, các doanh nghiệp khác đều phải nhập khẩu bột giấy. Đây cũng là mảng thị trường tiềm năng phát triển trong tương lai gần. Bên cạnh đó, Việt Nam có điều kiện tự nhiên thuận lợi để phát triển vùng nguyên liệu bột giấy đồng thời nguồn giấy loại vẫn chưa xây dựng hệ thống thu mua nên tận dụng chưa hiệu quả. Ngành giấy Việt nam đang trong giai đoạn đầu tư rất nhiều dự án tập trung vào sản xuất bột giấy và sản phẩm giấy, tập trung vào giấy bao bì và giấy in viết, in báo. Nếu các dự án hiện tại đi vào hoạt động đúng tiến độ thì đến hết năm 4 2011 và giả định các dây chuyền cũ chưa bị loại bỏViệt Nam hoàn toàn có thể xuất khẩu giấy trong tương lai xa hơn khi chúng ta có lợi thế nằm giữa khu vực có nhu cầu sử dụng lớn nhất thế giới. Mục tiêu của ngành giấy Việt Nam là phấn đấu đến năm 2010 xuất khẩu đạt 120.500 tấn giấy các loại, đến năm 2015 sẽ xuất khẩu khoảng 2 triệu tấn. Tổng công suất các dự án sản xuất giấy hiện nay là 2.625 ngàn tấn với thời gian dự kiến hoàn thành từ 2008 đến 2011 trong đó gồm 8 dự án có công suất dưới 100.000 tấn/năm; 5 dự án công suất từ 100.000 – 200.000 tấn/năm; 5 dự án công suất trên 200.000 tấn/năm. 2. Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy 5 Hình 1 : Sơ đồ quy trình sản xuất giấy 6 2.1. 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 bột sulfat và công nghệ bột sulfit. 2.1.1. Công nghệ bột Sulfat ( Kraft) Đây là loại bột được sản xuất bằng cách nấu gỗ hay các loài thực vật ( gỗ mềm, gỗ cứng, rơm, rạ, bã mía…) với dung dịch kiềm gồm NaOH & Na2S ở nhiệt độ cao. Mục đích của quá trình nấu bột là lấy đi một lượng đủ lớn lignin để cấu trúc sợi có thể tách ra và tạo huyền phù bột giấy trong nước. Sau quá trình nấu thu được dung dịch có màu rất sậm gọi là dịch đen. Việc đốt dịch đen thu được nhiệt lượng rất lớn đồng thời cho phép thu hồi lượng kiềm tái sử dụng cho quy trình nấu bột giấy. 2.1.1.1.Chuẩn bị nguyên liệu thô Nguyên liệu thô được sử dụng là tre, các loại gỗ mềm khác, giấy phế liệu hoặc tái chế, v.v… 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 dầy hơn thì dùng máy cắt có đĩa dao 6 lưỡi.Kích cỡ của mảnh được tạo ra là từ 15-35mm. Các mảnh quá to và quá nhỏ sẽ được loại ra.Mảnh có kích cỡ phù hợp sau đó sẽ được chuyển đến khu vực sản xuất bột giấy để nấu. Khi sử dụng các nguyên liệu thô như giấy thải, thì giấy thải sẽ được sàng lọc để tách các loại tạp chất như vải sợi, nhựa, giấy sáp hoặc giấy 7 Lignin 18 - 30% Hydratcacbon Xenlulo [C6H10O5]n 45% Hemixenlulo (glucose, manmose, galactose, xylose, anabinose )25-35% Chất có thể trích chiết Acid béo, nhựa cây, phenol, rượu, protein 2 - 8% có cán phủ. Các 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. Thành phần hóa học của gỗ: 2.1.1.2 Sản xuất bột a) Nấu: Để tách 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 thực hiện theo mẻ với kiềm (NaOH + Na2S) và hơi nước. Lượng NaOH được sử dụng khoảng 10-14% của nguyên liệu thô. Một mẻ nấu được hoàn tất sau khoảng 8 giờ và trong khoảng thời gian đó các loại khí được xả ra khỏi nồi nấu. Trong quá trình nấu phải duy trì tỉ lệ rắn/ lỏng(dung tỉ của từng mẻ) nằm trong khoảng là 1:3 đến 1:4. 8 GỖ 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. Phản ứng hóa học trong quá trình nấu bột: Trong quá trình nấu, các hợp chất vô cơ sẽ phản ứng với các phần tử của gỗ. Phản ứng của Lignin, polysaccarit có trọng lượng phân tử thấp hòa tan torng dịch nấu, các chất hữu cơ, các chất trích ly ( acid và nhựa) kế đó là phản ứng của các hợp chất vô cơ. Lignin của gỗ trong quá trình nấu bị cắt mạch thành các phân tử nhỏ có khả năng hòa tan. Xenlulo bền hơn trong môi trường kiềm, tuy nhiên chiều dài mạch của nó bị giảm đi ( gần 50%). Quá trình nấu bột giấy diễn ra những bước sau: + Sự dịch chuyển ion từ dung dịch đến bề mặt dăm gỗ. + Sự khuếch tán những ion từ bề mặt vào trong dăm gỗ + Phản ứng hóa học giữa các ion và các cấu tử gỗ + Sự khuếch tán của sản phẩm phản ứng đến bề mặt ngoài của dăm gỗ + Sự dịch chuyển của sản phẩm phản ứng vào trong khối dung dịch lỏng. Diễn biến trong quá trình nấu: Nhiệt độ nấu: 170◦C. Điều khiển tự động đạt được nhiệt độ này sau 90 – 120 phút, giữ ở nhiệt độ này 1- 1.5 giờ. Đầu tiên, quá trình hòa tan Lignin xảy ra khá chậm và không phụ thuộc vào nồng độ NaOH, sự hòa tan Lignin ở giai đoạn này phụ thuộc vào qua trình khuếch tán chứ không phải là hóa học. Khi nhiệt độ đạt 170◦C, 9 khoảng 40% Lignin hòa tan, kế đó nồng độ NaOH có ảnh hưởng sự hòa tan của lignin. b) Rửa Trong quá trình rửa, bột từ tháp phóng và sàng mấu được rửa bằng nước. Dịch 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. c) Sàng và làm sạch ly tâm 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 li 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 li 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. d) 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 vào 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 10 [...]... Cung cấp bột giấy cho nhà máy giấy - Bột giấy trên thị trường Chất thải rắn Tiếng ồn Nguy n liệu thô: - Gỗ - Vỏ bào gỗ - Cặn gỗ nghiền 23 3 Quản lý chất thải ngành giấy & bột giấy 3.1Các dòng thải 24 Hình 3: sơ đồ dòng thải nhà máy bột giấy sulphite 3.2 Hiện trạng chất thải Nhà máy giấy và bột giấy sinh ra chất thải dạng nước thải, khí thải, và chất thải rắn Loại phát thải nổi bật nhất là nước thải, tiếp... Loại phát thải nổi bật nhất là nước thải, tiếp đó là khí thải và chất thải rắn 3.2.1 Nước thải 3.2.1.1 Thành phần nước thải Nước thải sản xuất bột giấy: Thành phần nước thải bột giấy phụ thuộc vào nguy n liệu và công nghệ sản xuất Ước tính để sản xuất một tấn sản phẩm có thể phát sinh từ vài chục đến vài trăm mét khối nước thải Nguy n liệu sản xuất bột thông thường là gỗ rừng, tuy nhiên cũng có thể là... nghệ sản xuất giấy và bột giấy thì phần nước thải từ nhà máy giấy thuần túy (không sản xuất bột) là khá sạch, chủ yếu là nước 26 thải từ khâu xeo giấy, tạp chất cơ bản là cặn lơ lửng (thường là xơ sợi giấy, bột độn, bột màu, phụ gia…), thành phần chất hữu cơ thường không quá cao, BOD5 của nước xeo thường dao động từ 150-350 mgO2/L Đối với các nhà máy có sản xuất bột giấy thì loại nước thải đậm đặc và. .. nhiều vào mức độ tuần hoàn tái sử dụng nước, nước thải sẽ có độ đậm đặc cao hơn nếu tái sử dụng nhiều hơn Nước thải sản xuất bột giấy tái sinh: Hầu như không gặp nhà máy sử dụng giấy tái sinh chỉ để sản xuất bột, hầu hết các nhà máy sản xuất cả bột và giấy Nước thải phát sinh dao động trong khoảng 0,06 – 50 m3/tấn sản phẩm Thường để đảm bảo chất lượng sản phẩm giấy người ta bổ sung một phần bột mới... - Gỗ và vỏ cây chất thải - Chất loại bỏ từ quá trình sàng lọc - Bùn sinh học - Chất thải làm sạch và hỗn hợp rác thải sinh hoạt - những thứ khác - Một lượng nhỏ chất thải nguy hại Nhà máy bột giấy sulphite Xử lý gỗ Nấu O2 -delignification Rửa Sàng lọc Tẩy trắng Sấy khô bột giáy Hệ thống phục hồi hóa chất và năng lượng Chuẩn bị hóa chất tẩy rắng Nồi hơi phụ trợ Xử lý nước thải Xử lý chất thải Sản phẩm:... thường, các hóa chất dùng để trộn là nhựa 11 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... bã mía, đay, giấy vụn, giấy phế liệu Bột giấy có thể là bột không tẩy hoặc tẩy trắng Để tẩy trắng bột giấy, tùy vào công nghệ các chất oxy hóa khác nhau như hyđrôperoxit, clo, clođioxit, sẽ được sử dụng, do đó nước thải từ công đoạn tẩy trắng thường chứa nhiều hóa chất ảnh hưởng xấu đến môi trường, nhất là khi chất tẩy là clo Nước thải sản xuất giấy: Giấy, bìa có thể được sản xuất từ bột giấy mới hoặc... xeo bột giấy thành giấy, các nhà máy còn thải ra những sợi nhỏ và các chất độn như bột đá không chìm trong nước, những chất này khi thải ra sẽ hình thành các "bãi sợi" hữu cơ, tạo quá trình lên men, tiêu hao ô-xy hòa tan trong nước, tác động đến sự sống của sinh vật, làm mất cân bằng sinh thái Bảng 2: Thành phần nước thải của một số nhà máy sản xuất giấy và bột giấy với nguy n liệu là gỗ và giấy thải. .. trắng Đối với loại hình sản xuất giấy từ bột giấy nước thải phát sinh dao động trong khoảng 0,5 – 13,5 m3/tấn sản phẩm Quá trình sản xuất giấy chủ yếu là “xeo”, khi đó huyền phù bột giấy sẽ được trộn với các chất độn, các phụ gia chức năng như cao lanh, bột đá (CaCO3), bột talc, phèn nhôm, chất tạo màu trắng TiO2, silicat Các 25 phụ gia hữu cơ khác như tinh bột biến tính, latex, các chất phân tán, hoạt... hợp sử dụng 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 2.1.1.3 Chuẩn bị phối liệu bột Bột giấy đã tẩy trắng sẽ được trộn với các loại bột khác từ giấy phế liệu hoặc bột nhập khẩu Sự pha trộn phụ thuộc vào nguồn nguy n liệu và loại giấy cần sản xuất Hỗn hợp bột được trộn với chất phụ gia và chất độn trong bồn . của ngành giấy Việt nam. Năng lực sản xuất bột giấy và bột giấy thấp: Thị trường giấy Việt nam còn nhiều khoảng trống, đặc biệt là phân khúc sản phẩm giấy bao bì và giấy in viết, năng lực sản. QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUY N  TIỂU LUẬN CHẤT THẢI NGUY HẠI NGÀNH SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY GVHD:PGS.TS Lê Thanh Hải Học Viên: Nguy n Thị Ngọc Ánh Lưu Thị Thu Lan Phạm. 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