Khóa luận tốt nghiệp ò Tường Vân
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
ĐẶT VẤN ĐỀ
Công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy chiếm vò trí quan trọng trong nền
kinh tế nước ta. Công nghiệp giấy phát triển cùng với sự phát triển của kinh tế xã
hội, nhu cầu về các sản phẩm giấy ngày càng tăng, thu hút nhiều lao động tham
gia cùng kéo theo sự phát triển của một số ngành liên quan như: lâm nghiệp, xuất
nhập khẩu, vận tải,… ; chính vì vậy ngành công nghiệp này không thể thiếu được
trong đời sống của người dân.
Công nghiệp sản xuất giấy ra đời vừa đáp ứng được nhu cầu trong nước vừa
giải quyết việc làm cho một bộ phận đáng kể nhân dân. Giấy đáp ứng các nhu
cầu bức thiết trong cuộc sống con người để phục vụ nhiều mục đích khác nhau
như: giấy viết, giấy in, giấy bao bì, vàng mã, sinh hoạt…Bột giấy được sản xuất từ
các nguyên liệu chủ yếu là gỗ, tre, nứa, lồ ô, giấy tái sinh. Tuy nhiên, nếu lượng
nước thải do ngành công nghiệp này thải ra mà không qua xử lý sẽ ảnh hưởng
trực tiếp đến môi trường nước. Độc tính của các dòng nước thải từ các nhà máy
sản xuất bột giấy và là do sự hiện diện một hỗn hợp phức tạp các dòch chiết trong
than cây bao gồm: nhựa cây, các axit béo, lignin…và một số sản phẩm phân hủy
của lignin đã bò clo hóa có trọng lượng phân tử thấp. Nồng độ của một số chất từ
dòch chiết có khả năng gây ức chế đối với cá. Khi xả trực tiếp nguồn nước thải
này ra kênh rạch sẽ hình thành từng mảng giấy nổi lên trên mặt nước, làm cho
nước có độ màu khá cao và hàm lượng DO trong nước hầu như bằng không. Điều
này không những ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống của sinh vật nước mà
còn gián tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân trong khu vực.
Hiện nay có khoảng 90 nhà máy đang hoạt động trong cả nước, sản lượng
giấy các tỉnh phía nam gần 90000 tấn/năm, trong đó Thành phố Hồ Chí Minh
chiếm hơn 12000 tấn/năm. Tổng sản lượng bột giấy ở miền nam đạt đến 92500
Khóa luận tốt nghiệp ò Tường Vân
tấn/năm. Nước thải của ngành công nghiệp giấy có hàm lượng COD khá cao
22000 – 46500mg/l, BOD chiếm từ 40 – 60 % COD phần lớn được gây ra từ
nghệ xử lý nước thải cho Công ty giấy Tam Hiệp.
Khóa luận tốt nghiệp ò Tường Vân
Chương II: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP
SẢN XUẤT BỘT GIẤY VÀ GIẤY
HIỆN TRẠNG NGHÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BỘT GIẤY VÀ
GIẤY
Công nghiệp giấy ở nước ta có qui mô sản xuất còn nhỏ. Năng lực sản xuất
bột giấy đạt khoảng 150 - 170 ngàn tấn/năm, năng suất thiết kế của các cơ sơ sản
xuất giấy vào khoảng 250 ngàn tấn/năm. Gần đây sản lượng giấy trong nước đạt
khoảng 200 - 250 ngàn tấn/năm, trong đó bột giấy khoảng 120 - 150 ngàn tấn.
Lượng bột giấy thiếu hụt được bù đắp bằng việc xử lý giấy cũ và bột nhập khẩu.
Về sản phẩm, ngành đã sản xuất được các loại giấy chủ yếu là: giấy in báo,
giấy in, giấy viết, giấy vệ sinh - sinh hoạt, giấy bao bì, giấy vàng mã nội đòa và
xuất khẩu. Chất lượng giấy nói chung chỉ đạt mức trung bình hoặc dưới trung bình
so với khu vực và trên thế giới. Những loại giấy khác (giấy bao bì chất lượng cao,
giấy kỹ thuật như: các loại giấy lọc, giấy cách điện) được nhập khẩu. Trung bình
những năm qua, nước ta nhập khoảng trên dưới 100 ngàn tấn giấy các loại mỗi
năm. Tính về số giấy sản xuất trong nước thì Việt Nam mỗi năm tiêu thụ gần 300
ngàn, tính theo đầu người đạt xấp xỉ 4 kg/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. Các nước phát triển có mức
sử dụng giấy tính theo đầu người là 200 - 300 kg /năm, các nước Đông Nam á
cũng đạt 30 - 100 kg/năm.
Đặc điểm nổi bật của ngành giấy Việt Nam là phân tán rất rộng. Với tổng
sản lượng (trên 200 ngàn tấn/năm) tương đương một xí nghiệp trung bình ở các
nước phát triển, ngành giấy Việt Nam có tới hơn 100 cơ sở sản xuất. Qui mô vô
cùng đa dạng và phân bố khắp ba miền Bắc, Trung, Nam.
Khóa luận tốt nghiệp ò Tường Vân
xuất khoảng 150 tấn bột giấy tẩy trắng thì riêng ở khâu tẩy người ta đã sử dụng
Khóa luận tốt nghiệp ò Tường Vân
và thải ra khoảng 15 tấn Clo và các hợp chất của nó, 40 - 50 tấn xút. Thêm vào
đó là khoảng 15 tấn hợp chất hữu cơ bò hòa tan trong quá trình tẩy trắng và đi ra
theo nước thải. Như vậy, có thể thấy được mức độ tác động tới môi trường ở công
đoạn này là rất đáng kể.
Công đoạn sản xuất giấy bao gồm nghiền bột, pha chế với các chất phụ gia,
xeo giấy và hoàn thiện sản phẩm. Tải trọng môi trường ở giai đoạn này không lớn
vì nước sản xuất được quay vòng sử dụng theo chu trình khép kín, nước thải chỉ
đem theo một lượng nhỏ hóa chất không độc hại, có pH thường là 5,5 - 6,0 và một
tỷ lệ rất nhỏ sơ sợi vụn, ngắn thoát qua lưới xeo. Việc áp dụng các tiến bộ khoa
học kỹ thuật trong sử dụng quay vòng nước trắng (nước trong chu trình) như sử
dụng chất tuyển nổi thu hồi xơ sợi và chất phụ gia, tận thu xơ sợi trên tuyến nước
thải như ở công ty giấy Bãi Bằng đã làm giảm đáng kể tình trạng ô nhiễm môi
trường.
Tuy nhiên, điều đáng nói là ngoài công ty giấy Bãi Bằng có thiết kế công
nghệ và trang thiết bò khá hoàn chỉnh, nhiều xí nghiệp giấy khác sản xuất theo
phương pháp công nghệ rất “không môi trường”. Đó là công nghệ nấu bột giấy từ
những loại nguyên liệu khác nhau bằng dung dòch xút (NaOH) ở nhiệt độ cao
(130 - 170
0
C), không có thu hồi hóa chất. Các xí nghiệp sản xuất giấy theo công
nghệ như vậy có nước thải với hàm lượng BOD và COD rất cao, vượt xa tiêu
chuẩn cho phép. Có thể nêu ở đây các cơ sở sản xuất có qui mô không nhỏ lắm
như Công ty giấy Đồng Nai, nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ (Thái Nguyên), nhà
máy giấy Việt Trì, nhà máy giấy Lửa Việt (Phú Thọ), nhà máy giấy Lam Sơn,
Mục Sơn (Thanh Hóa).
Một số nhà máy giấy gần đây tổ chức sản xuất giấy vàng mã xuất khẩu,
trong đó đáng kể là công ty giấy Hải Phòng và công ty giấy Vónh Huê (thành phố
Khóa luận tốt nghiệp ò Tường Vân
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT GIẤY VÀ GIẤY
Nguyên liệu
Sợi cellulose là nguyên liệu thô chính cho công nghệ sản xuất giấy và bột
giấy. Trong công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy, sợi cellulose chủ yếu được
cung cấp từ các nguồn sau:
Các loại gỗ: Bạch đàn, bồ đề, mỡ, keo.
• Các thực vật ngoài gỗ: Tre nứa, bã mía, rơm rạ.
• Các vật liệu tái sinh: Vải vụn, giấy vụn, giấy đã sử dụng.
Trong đó, gỗ là nguồn cung cấp sợi quan trọng nhất. Thành phần hóa học cơ
bản của gỗ bao gồm:
• Cellulose
Cellulose là một carbohydrate, thành phần phân tử bao gồm các nguyên tố
carbon, hydrogen và oxygen. Phân tử 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 các sợi cellulose dùng trong sản xuất giấy có giá trò n nằm
trong khoảng 600 - 1500.
Cellulose rất dễ thủy phân thành đường glucose (C
6
H
10
Trong các sợi gỗ còn có chứa một số chất khác như acid béo, nhựa cây,
phenol, rượu, protein, Hầu hết các chất này tan trong nước và được gọi chung là
extractive.
Công nghệ sản xuất bột giấy và giấy
Nghiền bột từ sợi tái chế
Trong nhiều năm qua, việc sử dụng sợi tái chế để sản xuất bột giấy và xeo
giấy đã trở nên phổ biến. Việc sử dụng loại vật liệu này trong thời gian gần đây
đã tăng lên đáng kể. Các phát triển công nghệ hiện đại tập trung chủ yếu vào
việc nâng cấp chất lượng bột giấy từ các vật liệu tái chế và chính do thành công
trong lónh vực này đã dẫn đến việc sử dụng rất rộng rãi loại bột giấy từ sợi tái
chế.
Khóa luận tốt nghiệp ò Tường Vân
Bột giấy để sản xuất các vật liệu làm hộp và giấy gói có thể làm từ bất kì
loại sợi thứ cấp nào mà không cần phân loại nhiều. Giấy thải được thu gom rời và
đôi khi được bó thành kiện để dễ dàng vận chuyển. Giấy thải được lưu kho, thành
đống. Máy nghiền bột cơ học được sử dụng để nghiền giấy, trộn nước và chuyển
hóa thành một hỗn hợp đồng nhất, có thể bơm như nước. Các chất nhiễm bẩn
nặng như cát, sỏi,… được thải bỏ khi chảy lơ lửng trong hệ thống máng. Tại đây
các chất nặng sẽ lắng xuống và lấy ra khỏi hệ thống theo đònh kì. Sợi được phân
loại riêng dưới dạng huyền phù nhẹ, sau đó được chảy qua một loạt các sàng lọc
có lớp tấm đục lỗ. Ở đây các chất nhiễm bẩn nhẹ hơn, nhưng lớn hơn sợi sẽ bò
loại ra. Trong một số qui trình công nghệ cần phải có sản phẩm thật sạch, thì phải
có một loạt các cyclon làm sạch đặt sau các sàng lọc. Ở công đoạn này, người ta
phải sử dụng một máy lọc tinh cơ học hoặc khử mảnh vụn nhằm đảm bảo sao cho
các sợi tách rời nhau và có thể tạo ra đủ độ bền liên kết giữa các sợi trong giấy.
Cách sản xuất này rất phù hợp trong việc sản xuất các loại bao gói.
Nghiền bột cơ học
Trong nghiền bột cơ học, các sợi chủ yếu bò tách rời nhau do lực cơ học
trong máy nghiền hoặc trong thiết bò tinh chế. Qui trình công nghệ nguyên thủy là
sulphate tạo ra loại bột giấy dai nhất trong khi nghiền bột giấy xút thích hợp hơn
với các nguyên liệu chứa lignin thấp như các loại cây một năm, tre nứa, …
• Các chất hoạt tính trong quy trình sulphite là sulphhur dioxide tự do, sulphite hoặc
ion hydrogen sulphite. Bột giấy sulphite có độ sáng không tẩy cao nhất nên
thường chỉ cần ít hóa chất để tẩy hơn so với bột giấy sulphate và bột giấy xút.
Khóa luận tốt nghiệp ò Tường Vân
Tẩy bột
Mục đích của tẩy bột giấy hóa học là làm sáng màu lignin tồn dư trong bột
giấy sau khi nấu. Để khử được lignin người ta dùng chlorine, hypochlorite,
chlorine dioxide, oxygen hoặc ozone và đặc biệt là peroxide. Một cách truyền
thống, có thể nói rằng quy trình tẩy trắng bao gồm 03 giai đoạn chính:
• Giai đoạn clo hóa, oxy hóa trong môi trường axit để phân hủy phần lớn lignin còn
sót lại trong bột.
• Giai đoạn thủy phân kiềm sản phẩm lignin hòa tan trong kiềm nóng được tách ra
khỏi bột.
• Giai đoạn tẩy oxy hóa để thay đổi cấu trúc các nhóm mang màu còn sót lại.
Nghiền bột, phối chế và xeo giấy
Bột giấy được nghiền để có độ thủy hóa và chuỗi hóa đạt yêu cầu, được cho
thêm chất độn và phụ gia (chất phủ trám) rồi đưa lên máy xeo để đònh hình tờ
giấy. Cuối cùng là ép vắt nước, sấy khô và cắt cuộn.
Nước thải ra dưới dàn lưới xeo gọi là nước trắng, chứa nhiều hạt mòn. Nước
thải công đoạn này đôi khi có thể chiếm tới 90% lưu lượng tổng cộng của nhà
máy nhưng tương đối sạch nồng độ chất nhiễm bẩn không cao, BOD trung bình,
độ màu thấp, pH gần trung tính, không chứa lignin, hàm lượng chất rắn lơ lửng
cao, chủ yếu là do bột giấy và chất độn thất thoát. Lượng chất rắn này có thể dễ
dàng thu hồi bằng các phương pháp lắng.
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN MÔI TRƯỜNG
Các nguồn gây ô nhiễm
Ngành sản xuất bột giấy và giấy được liệt vào ngành sản xuất gây ô nhiễm
3
nước, trong khi các
nhà máy giấy hiện đại của thế giới chỉ sử dụng 7-15 m
3
/tấn giấy. Sự lạc hậu này
không chỉ gây lãng phí nguồn nước ngọt, tăng chi phí xử lý nước thải mà còn đưa
ra sông, rạch lượng nước thải khổng lồ.
Khóa luận tốt nghiệp ò Tường Vân
Trong các cơ sở công nghiệp giấy và bột giấy, nước thải thường có độ pH
trung bình 9 - 11, chỉ số nhu cầu ôxy sinh hoá (BOD), nhu cầu oxy hoá học (COD)
cao, có thể lên đến 700mg/l và 2.500mg/l. Hàm lượng chất rắn lơ lửng cao gấp
nhiều lần giới hạn cho phép. Đặc biệt nước có chứa cả kim loại nặng, lignin,
phẩm màu, xút, các chất đa vòng thơm Clo hoá là những hợp chất có độc tính sinh
thái cao và có nguy cơ gây ung thư, rất khó phân huỷ trong môi trường. Có những
nhà máy giấy, lượng nước thải lên tới 4.000 - 5.000m
3
/ngày, các chỉ tiêu BOD,
COD gấp 10 - 18 lần tiêu chuẩn cho phép; lượng nước thải này không được xử lý
mà đổ trực tiếp vào sông.
Ngoài ra, trong công nghiệp xeo giấy để tạo nên một sản phẩm đặc thù hoặc
những tính năng đặc thù cho sản phẩm, người ta còn sử dụng nhiều hóa chất và
chất xúc tác. Những chất này nếu không được thu hồi hoặc xử lý mà xả thẳng ra
sông ngòi thì vấn đề ô nhiễm là không tránh khỏi, làm mất cân bằng sinh thái
trong môi trường nước.
Hiện nay, ở các khu vực có cơ sở sản xuất giấy đang phải chòu sức ép nặng
nề về ô nhiễm môi trường. Riêng khu vực sông Cầu, chỉ với 3.500 m
3
nước xả mỗi
ngày, nhưng ngành giấy là nguyên nhân số một gây ô nhiễm nặng cho dòng sông
xuất với xử lý ô nhiễm môi trường, đổi mới công nghệ theo hướng thân thiện với
môi trường.
Một ví dụ điển hình về việc đổi mới công nghệ sản xuất giấy theo hướng
thân thiện với môi trường là tổng công ty giấy Việt Nam.
Năm 2003, đánh dấu một giai đoạn mới trong xử lý ô nhiễm môi trường của
Tổng công ty này, thể hiện ở việc mở rộng sản xuất, nâng công suất Nhà máy
giấy Bãi Bằng lên 100.000 tấn giấy/năm, đồng thời đầu tư công nghệ mới phục
vụ xử lý chất thải, giải quyết ô nhiễm một cách liên hoàn. Đây là hệ thống xử lý
nước thải hiện đại nhất của ngành giấy Việt Nam hiện nay theo công nghệ của
Thụy Điển, với quy mô xử lý 30.000 m
3
nước thải/ngày.
Khóa luận tốt nghiệp ò Tường Vân
Nhờ đó, 18.500 m
3
nước thải mỗi ngày mà nhà máy thải ra đều được thu
gom và xử lý triệt để qua hệ thống xử lý tập trung theo cả hai phương pháp hóa
học và sinh học. Chất lượng nước thải sau khi xử lý đạt yêu cầu bảo vệ môi
trường.
Ngoài ra, nhà máy còn thành lập mạng lưới giám sát môi trường, tổ chức các
lớp đào tạo về công tác môi trường, nâng cao nhận thức của cán bộ, công nhân,
triển khai áp dụng sản xuất sạch hơn đối với các nhà máy để giảm lượng thải từ
nguồn.
Có thể nói, để ngành giấy phát triển ổn đònh theo hướng bền vững, cùng với
việc đầu tư mở rộng, nâng cao năng lực hiệu quả trong sản xuất, các nhà quản lý,
các nhà khoa học cũng cần chú trọng đầu tư, nghiên cứu áp dụng những công
nghệ có khả năng giảm thiểu tối đa và xử lý hiệu quả ô nhiễm môi trường.
Khóa luận tốt nghiệp ò Tường Vân
8. Hồ chứa nước chữa cháy
9. Hồ xử lý nước thải
10. Nhà kho
11. Nhà xưởng sản xuất
12. Nhà văn phòng
13. Xưởng cưa gỗ
14. Xương cơ khí
15. Nhà ở công nhân
16. Kho bãi ngoài trời
Các hạng mục công trình được miêu tả trong hình:
Các
sản
phẩm chính của công ty
• Giấy in
• Giấy viết
Khóa luận tốt nghiệp ò Tường Vân
• Giấy gói
• Giấy bao bì
• Giấy xếp
Nhu cầu vềnguyên, nhiên liệu:
Nhu cầu về nguyên liệu:
Nhà máy sử dụng 2 loại nguyên liệu chính để sản xuất bột giấy:
- Cây kenaf (cả thân cây và lá cây): chiếm tỷ lệ khoảng 70%. Cây kenaf được công
ty trồng và thu hoạch tại nông trường sát nhà máy. Giống cây Kenaf sẽ được nhập
từ Nhật trong năm đầu tiên, các năm kế tiếp lấy nguồn giống do thu hoạch vụ đầu
phát triển. Đây là loại cây công nghiệp ngắn ngày, thời gian sinh trưởng chỉ
khoảng ba tháng, có nguồn gốc từ Nhật và Hàn Quốc. Tại VN, trồng thử nghiệm
cây kenaf đã cho kết quả rất thành công cả về năng suất và chất lượng.
Giới thiệu chung về cây Kenaf: Kenaf có tên La tinh là Hibiscus cannabinus L., là
Si
4
O
10
(OH)
2
Phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O H
2
O
2
Silicate Na
2
SiO
2
CaCO
3
Vôi CaO Dioxide titan TiO
2
Bột mì (C
6
H
10
hình 3.1.
Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất bột giấy:
Khóa luận tốt nghiệp ò Tường Vân
Cây Kenaf (thu hoạch từ nông trường) và bã mía (thu mua trong tỉnh) được
phân loại và vận chuyển vào kho nguyên liệu với tỷ lệ 30% bã mía và 70% cây
Kenaf. Nguyên liệu từ kho được đưa vào máy cắt để cắt thành những đoạn ngắn 2
– 3 cm rồi đưa lên băng chuyền đến máy nghiền ngâm nước để loại bỏ các tạp
chất như đất, đá…
Nguyên liệu được máy nghiền đập dập cùng với nước và được đảo, trộn đều
sau đó phun dung dòch alkali 0,03% để tạo ra lực ma sát làm tăng nhiệt độ của
hỗn hợp nguyên liệu đến 80
0
C.
!
!"#$%#
&'()!*+!
!"
#$%
&'()*
+,-
,-.!-/
!
0 !(1#
Hình 3.1: Quy trình công nghệ sản xuất bột giấy từ cây Kenaf
Hỗn hợp nguyên liệu sau khi nghiền thành bột được đưa vào thiết bò ủ và
xông hơi với mật độ cao, đồng thời dung dòch alkali 0,03% sẽ được phun vào để
thấm đều. Do tác dụng của máy và lực ma sát trong nguyên liệu, nhiệt độ tăng
lên trên 100
0
C, ở tại nhiệt độ này không có nước thải, công đoạn này diễn ra rất
nhanh trong khoảng 10 phút.
Bột giấy thu được sau khi ủ được đưa sang công đoạn tuyển thô, rửa sạch để
loại bỏ các thành phần tạp chất trước khi đưa nguyên liệu vào công đoạn tuyển
tinh.Trong quá trình này nước sạch được cấp vào liên tục để rửa sạch nguyên liệu
và tuyển bột giấy.
Sau 2 lần tuyển thô và tuyển tinh, loại bỏ các thành phần không đảm bảo
chất lượng, phần bột giấy thu được chuyển sang máy đập để làm tơi bột, nhằm
làm tăng hiệu quả tiếp xúc giữa bột giấy với dung dòch hoá chất Na
2
CO
3
5% ở
công đoạn tẩy trắng bột.
Để làm giảm độ ẩm của bột, sau khi được tẩy trắng, bột giấy được đưa vào
máy lọc ly tâm tách nước, làm khô sơ bộ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc ép bột
dễ dàng hơn.
Phần bột giấy thu được sau khi ly tâm được chuyển sang m áy ép, ép thành
từng bánh bột, thuận tiện cho công tác đóng gói thành phẩm và xuất xưởng.
Trong sơ đồ công nghệ này:
Khóa luận tốt nghiệp ò Tường Vân
- Nước sạch được cấp vào ở các công đoạn nghiền nguyên liệu thành bột, tuyển
thô, rửa sạch và tuyển tinh với lưu lượng ước tính khoảng 300 m
thải xeo, do màu của nước nên người ta gọi là nước thải dòng trắng. Khuôn in
giấy bao gồm những máy cán sau: máy cán gạn lọc để loại bỏ những giấy không
chất lượng, cán hút để loại bỏ nước, ép và cán khô khử phần nước còn lại trước
$-34#5!6->
A!3*B#'$!3
C#DE
01-'#
F8/$!3
0#G/H#$!3
;I('#
$!J#K#
L1#$5M
NO!5!6-
NP##Q>#$EC-
!
Khóa luận tốt nghiệp ò Tường Vân
khi ra giấy, và cuối cùng là cán hoàn tất để đònh hình cuối cùng là sản phẩm giấy.
Sản phẩm cuối cùng này dùng với nhiều mục đích như giấy in, báo, giấy gối, giấy
viết, giấy thấm, giấy gói thực phẩm không thấm,
Copyright: Tài liệu đại học ©