I.LỊCH SỬ NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY
1.NGUỒN GỐC:
Giấy là một sản phẩm của nền văn minh nhân loại với lịch sử lâu đời hàng nghìn năm. Từ
thời cổ đại, người Ai Cập đã biết làm ra giấy từ sợi của cây papyrus mọc bên bờ sông Nil.
Lúc đầu phương pháp sản xuất giấy khá đơn giản: người ta nghiền ướt các nguyên liệu từ
sợi thực vật (như gỗ, tre, nứa ) thành bột nhão rồi trải ra từng lớp mỏng và sấy khô. Nhờ
quá trình này các sợi thực vật sẽ liên kết với nhau tạo thành tờ giấy. Nhiều thế kỷ trôi
qua, mãi đến giữa thế kỷ thứ VIII phát minh này của người Trung Hoa mới được phổ
biến đến các nước Hồi giáo ở Trung Á. Sau đó, quy trình sản xuất giấy được du nhập vào
châu Âu. Đến thế kỷ XIV các xưởng sản xuất giấy đã xuất hiện ở Tây Ban Nha, Italia,
Pháp và Đức. Khi đó giấy được sản xuất bằng phương pháp thủ công, nguyên liệu là
bông và vải lanh vụn.
Đầu thế kỷ XIX, sản xuất giấy được cơ giới hóa ngày càng nhiều, năng suất lao động
tăng cao và nhu cầu về nguyên liệu vải vụn cũng ngày càng tăng. Thật ra, nhu cầu về giấy
và nguyên liệu làm giấy cũng đã liên tục tăng từ khi máy in được phát minh vào giữa thế
kỷ XV. May mắn là, vào thời điểm các máy làm giấy xuất hiện người ta đã nghiên cứu gỗ
để làm nguyên liệu sản xuất giấy thay cho vải vụn. Năm 1840 ở Đức người ta đã phát
triển phương pháp nghiền gỗ thành bột giấy bằng thiết bị nghiền cơ học. Năm 1866 nhà
hóa học Mỹ Benjamin Tighman đưa ra quy trình sản xuất bột giấy bằng phương pháp hóa
học, sử dụng Na
2
SO
3
để nấu gỗ vụn thành bột giấy. Năm 1880 nhà hóa học Đức Carl
F.Dahl phát minh ra phương pháp nấu bột giấy bằng Na
2
SO
3
và NaOH. Từ lúc đó gỗ trở
thành nguyên liệu chính để sản xuất giấy.
2.PHÁT MINH RA GIẤY
phát hành số đầu tiên vào năm 363 (ngưng phát hành 1936 ).Trong thế kỷ thứ VI người ta
đã sản xuất giấy vệ sinh từ giấy rơm rạ rẻ tiền nhất .Xưởng trong cung đã sản xuất cho
triều đình 720.000 tấn giấy vệ sinh và thêm vào đó là 15000 tấn giấy vệ sinh tẩm hương
thơm mềm và có màu vàng nhạt cho hoàng gia. Sau đó tiền giấy được phát hành lần đầu
tiên ở đời vua Đường Cao Tông (650–683) và được công nhận là tiền tệ trong thế kỷ thứ
X. Vào khoảng năm 1300 tiền giấy cũng được ban hành ở Nhật,Ba Tư,Ấn Độ.
3.1 Trong thế giới Ả Rập
Vào năm 750 hay 751 kỹ thuật sản xuất giấy lan truyền đến Samarkand, có lẽ qua các tù
binh người Trung Quốc trong một cuộc tranh chấp biên giới. Và từ đấy kỹ thuật này lan
rộng khắp thế giới Ả Rập. Nhờ vào các khám phá mới, người ta cho rằng ở Samarkand
giấy đã được biết đến và sản xuất trước đó 100 năm. Cây lanh (Linum usitatissinum) và
cây gai dầu (Cannabis L.) cũng như nước đều có đầy đủ, chẳng bao lâu người Ả Rập đã
xây dựng lên một công nghiệp giấy phát đạt. Giấy lan truyền nhanh chóng đến Maroc.
Một cối xay giấy đã được xây ở Bagdad vào năm 795, năm 870 quyển sách làm bằng
giấy đầu tiên được phát hành ở đây. Trong văn phòng của hoàng đế Harun al-Rashid
người ta đã dùng giấy để viết. Sau đó là các xưởng sản xuất ở Damascus, Cairo.Ở các
tỉnh Bắc Phi cho đến cả phía tây.
Người Ả Rập tiếp tục cải tiến kỹ thuật sản xuất. Nhờ vào các rây múc làm bằng dây kim
loại mà người ta đã có thể tạo được hình chìm trên giấy (watermark). Giấy được
phủ keo tốt hơn nhờ sử dụng tinh bột. (Phủ keo là tráng một lớp mỏng keo trên
mặt giấy hay pha keo vào bột giấy lỏng trước khi múc giấy để giấy láng hơn và
ít hút nước hơn, mực viết lem ít hơn.) Các đơn vị đo lường diện tích được tiêu
chuẩn hóa. 500 tờ giấy là một ram giấy (thếp giấy) – rizmar. Từ này là nguồn
gốc cho khái niệm về đơn vị giấy vẫn còn thông dụng cho đến ngày nay trong
ngành giấy: một ram giấy
3.2Giấy ở châu Âu
Qua các giao lưu văn hóa giữa phương Tây Thiên chúa giáo và phương Đông Ả Rập
cũng như qua nước Tây Ban Nha thời kỳ Hồi giáo giấy được mang đến châu Âu từ thế kỷ
thứ XII. Theo như Al-Idrisi tường thuật lại sau các chuyến du lịch, ngay từ giữa thế kỷ
thứ XII ở San Felipe (Xativa) gần Valencia đã có một nền công nghiệp giấy phát đạt,
dạng cuộn hoặc tờ.
• Giấy đã hồ trắng (giấy tráng - coated paper) 1 hoặc cả 2 mặt bằng một lớp cao
lanh hoặc các chất vô cơ khác, có thể có thêm chất kết dính, không có lớp phủ
ngoài nào khác, có thể đã nhuộm màu bề mặt, trang trí hoặc in bề mặt, dạng cuộn
hoặc tờ.
• Giấy nỉ xenlulô, giấy nỉ mỏng bằng sợi xenlulô đã hồ trắng, thấm tẩm, phu nhuộm
màu bề mặt, có thể được trang trí hoặc in bề mặt, dạng cuộn hoặc tờ.
• Khối lọc, thanh tấm lọc, bột giấy dạng tấm.
• Giấy cuốn thuốc lá, có thể đã được chia cắt thành miếng nhỏ hoặc cuốn sẵn thành
ống.
• Giấy dán tường và các loại giấy phủ tường tương tự.
• Tấm phủ sàn.
• Giấy than, giấy tự copy và các loại giấy dùng để sao chụp khác, giấy nến và các
bản in offset bằng giấy.
• Phong bì, thiếp mời, bưu thiếp, danh thiếp, các loại hộp, túi và các sản phẩm
tương tự bằng giấy khác để đựng thư từ trao đổi.
• Giấy dùng cho vệ sinh và các loại giấy tương tự, giấy nỉ, giấy nỉ mỏng bằng sợi
xenlulô dùng mục đích cắt theo hình dạng, kích thước khăn lau tay, khăn mặt,
khăn trải bàn, khăn ăn, tã lót, băng vệ sinh, khăn trải giường, đồ dùng nội trợ, vệ
sinh và một số, các vật phẩm trang trí, đồ phụ tùng tương tự.
• Thùng, sắc, túi nhỏ và các loại bao bì khác bằng giấy.
• Sổ đăng ký, Sổ sách kế toán, vở ghi chép (Sổ đặt hàng, biên lai), sổ ghi nhớ, nhật
ký, vở bài tập
• Các loại nhãn bằng giấy hoặc bìa, đã hoặc chưa in.
• Ống lõi, tuýp, suốt, cửi và các loại tương tự bằng bột giấy, giấy hoặc bìa, đã hoặc
chưa đục lỗ hoặc làm cứng.
• Giấy bìa, giấy xenlulo và giấy nỉ mỏng sợi xenlulo khác, cắt theo kích cỡ hoặc
mẫu, các vật phẩm khác bằng bột giấy, giấy hoặc bìa giấy, giấy nỉ xenlulo hoặc
giấy nỉ mỏng sợi xenlulo.
2.HIỆN TRẠNG NGÀNH CÔNG NGHIỆP GIẤY VIỆT NAM
bảo vệ môi trường theo quy định hiện hành.
Hình.Sản phẩm Giấy Tân Mai
Ngày 30/1, Bộ Công nghiệp đã ban hành Quyết định 07/2007/QĐ-BCN phê duyệt
Quy hoạch điều chỉnh phát triển ngành công nghiệp giấy Việt Nam đến năm 2010,
tầm nhìn 2020. Theo đó, mục tiêu xây dựng ngành công nghiệp giấy Việt Nam với
công nghệ hiện đại, hình thành các khu vực sản xuất giấy, bột giấy tập trung với
công suất đủ lớn; phấn đấu năm 2010 sản xuất được 600.000 tấn bột giấy và đạt
năng suất 1.800.000 tấn vào năm 2020.
o Để thực hiện được các mục tiêu trên, ngành công nghiệp giấy tập trung huy động
mọi nguồn vốn đầu tư từ các thành phần kinh tế trong và ngoài nước để đầu tư xây dựng
vùng nguyên liệu và các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy quy mô lớn. Tổng vốn đầu
tư cho giai đoạn 2006-2020 là 95.569 tỷ đồng, trong đó vốn đầu tư nhà máy là 87.664 tỷ
đồng, vốn đầu tư trồng rừng là 7.905 tỷ đồng.
b.Khó khăn.
Nói chung công nghệ sản xuất giấy ở Việt Nam còn ở trình độ rất thấp và chậm phát
triển so với khu vực và thế giới. Hầu hết các doanh nghiệp đều sản xuất giấy theo
phương pháp kiềm không có thu hồi hóa chất nên khó cải thiện chất lượng, giá thành cao
và gây ô nhiễm môi trường.
Công nghiệp giấy thực chất là ngành sản xuất đa ngành và tổng hợp, sử dụng một
khối lượng khá lớn nguyên liệu đầu vào (nguyên liệu từ rừng, các hóa chất cơ bản, nhiên
liệu, năng lượng, nước v.v ) so với khối lượng sản phẩm tạo ra (tỷ lệ bình quân vào
khoảng 10/1). Quá trình sản xuất bột và giấy đã sinh ra một lượng rất lớn các chất thải ở
dạng rắn, lỏng (nước thải) và khí. Tùy thuộc và công nghệ mà lượng nước tiêu hao trong
quá trình sản xuất giấy vào khoảng l00 - 500 m3/tấn sản phẩm. ảnh hưởng của sản xuất
bột và giấy đến môi trường chủ yếu ở hai công đoạn: nấu bột giấy và tẩy trắng bột giấy.
Quá trình nấu bột giấy (bằng phương pháp sunfit hay sunfat) đều thải ra các hợp chất (ở
dạng lỏng) chứa lưu huỳnh, đồng thời thải ra khí SO
2
, H
2
khoảng 10% doanh nghiệp đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép, còn hầu hết các nhà máy
đều không có hệ thống xử lý nước thải hoặc có nhưng chưa đạt yêu cầu, vì thế tình trạng
gây ô nhiễm môi trường do sản xuất giấy cũng đang là vấn đề được nhiều người quan
tâm
So với ngành công nghiệp khác ngành công nghiệp giấy ở mức ô nhiễm cao và dễ gây tác
động đến con người và môi trường xung quanh do ô nhiễm từ nguồn nước thải xử lý
không đạt yêu cầu.
Công nghệ sản xuất giấy ở Việt Nam còn rất lạc hậu. Để sản xuất ra một tấn giấy thành
phẩm, các nhà máy phải sử dụng từ 30-100 m
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.
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 (dịch đen), 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.
xuất khẩu cũng gặp khó khăn do tình hình kinh tế thế giới có dấu hiệu suy thoái.
Theo ông Vũ Ngọc Bảo, Tổng thư ký Hiệp hội Giấy - Bột giấy, tổng sản lượng giấy năm
2008 sản xuất ra chỉ đạt khoảng 1,2 triệu tấn, chúng ta phải nhập khẩu khoảng 900.000
tấn và xuất khẩu được khoảng 130.000 tấn. Trung bình mỗi năm người Việt Nam tiêu
dùng hết 24kg/người trong khi ở các nước châu Á là 45-46kg/người và ở Mỹ là
300kg/người. Như vậy tiềm năng phát triển cho ngành giấy là rất lớn, nhưng do ngành
công nghiệp giấy còn manh mún, công nghệ sản xuất lạc hậu nên vẫn chưa đáp ứng được
nhu cầu.
Hiện tại, để ngành giấy trong nước đứng vững và phát triển trong tương lai thì phải chủ
động được về nguyên liệu, trong khi năng lực sản xuất bột giấy mới chỉ đáp ứng 1/2 nhu
cầu sản xuất giấy. Do chưa có cơ chế, chính sách nhằm xây dựng và phát triển nguồn
nguyên liệu giấy, nên các vùng nguyên liệu vẫn là các công ty tự chủ động và phối hợp
với các địa phương để xây dựng nguồn nguyên liệu cho mình.
Trước thực trạng trên, Tổng Công ty Giấy Việt Nam (VINAPACO) có chủ trương triển
khai các dự án lớn như: Dự án Nhà máy giấy và Bột giấy Thanh Hoá (với công suất
100.000 tấn bột giấy/năm và từ 100.000-130.000 tấn giấy/năm chủ yếu bằng nguồn
nguyên liệu trên địa bàn), dự án trồng nguyên liệu giấy Thanh Hoá được Chính phủ phê
duyệt với tổng số vốn đầu tư 800 tỷ đồng; Dự án đầu tư và mở rộng Công ty Giấy Bãi
Bằng giai đoạn II có công suất 250.000 tấn bột giấy tẩy trắng/năm bằng nguồn nguyên
liệu đã được trồng theo quy hoạch của dự án; Dự án sản xuất bột giấy Tân Mai (Quảng
Ngãi) có công suất 300.000 tấn bột giấy/năm… Những dự án này khi đi vào hoạt động sẽ
phần nào giảm bớt gánh nặng nhập khẩu nguyên liệu cho ngành giấy.
Để giải quyết những khó khăn trước mắt, duy trì ổn định sản xuất, nhằm đảm bảo thu
nhập và đời sống cho cán bộ công nhân viên trong năm 2009, Tổng Công ty Giấy đã kịp
thời đưa ra các giải pháp. Đó là, tận dụng thời cơ thị trường giá cả vật tư nguyên liệu thế
giới đang ở mức giảm cùng với các doanh nghiệp tập trung mọi nguồn lực để đẩy nhanh
tiến độ thực hiện các dự án trên. Ưu tiên các công trình thiết thực sản xuất ra hàng hoá,
phục vụ việc bình ổn sản xuất và duy trì tăng trưởng, đồng thời nghiên cứu mở rộng thị
trường xuất khẩu những mặt hàng truyền thống như: giấy in, viết …. nhằm tiêu thụ tối đa
sản phẩm sản xuất trong năm và sản phẩm tồn đọng của năm 2008.
Nếu chỉ dùng các phương thức cơ để sản xuất, thành phần của bột gỗ không phải là các
sợi cellulose mà là các liên kết sợi đã được mài và nghiềm nhỏ ra. Để có thể lấy được sợi
nguyên thủy phải dùng đến các biện pháp xử lý gỗ bằng hóa học.
Xử lý hóa học
Các mảnh gỗ được xử lý hóa học bằng cách nấu. Sau khi nấu 12 đến 15 tiếng các sợi sẽ
được tách ra khỏi các thành phần cứng đi cùng với cellulose. Nhìn theo phương
diện hóa học, gỗ bao gồm:
• 40% - 50% cellulose
• 10% - 55% hemicellulose
• 20% - 30% linhin (lignin)
• 6% - 12% các hợp chất hữu cơ khác
• 0,3% - 0,8% hợp chất vô cơ
Tùy theo hóa chất được dùng để nấu, người ta phân biệt ra các phương pháp kiềm, sunfit
(sulfit) và sunfat (sulfat). Phần lignin còn sót lại sau khi nấu sẽ làm cho bột giấy có màu
vàng hay nâu vì thế mà phải rửa sạch và tẩy bột giấy.
Sản lượng sản xuất bột giấy theo phương pháp hóa học ít hơn là sản xuất bột gỗ. Các sợi
cellulose có ưu điểm là dài hơn, bền và mềm mại hơn. Các sợi cellulose từ các cây lá kim
thường dài khoảng 2,5 cho đến 4 mm, sợi từ các cây lá rộng dài khoảng 1 mm.
Bột giấy sunfat so với bột giấy sunfit thì dài hơn và bền hơn vì thế chủ yếu được sử dụng
để làm giấy in và giấy viết có độ trắng cao. Bột giấy sunfit đa số được dùng để sản xuất
các loại giấy vệ sinh mềm.
Bột giấy cần phải được tẩy để làm giấy trắng. Bột giấy sunfat thông thường được tẩy
bằng clo, vì thế mà nước thải sẽ nhiễm các hợp chất cácbon của clo.
Cl
2
+ H
2
O → H
+
+ Cl
phải rửa sạch qua nhiều giai đoạn rồi tẩy và tháo nước.
Mêtanol và kiềm được lấy lại qua một phương pháp tái chế được tiến hành song song với
sản xuất bột giấy. Ngoài ra còn thu được linhin và hemicellulose không chứa lưu
hùynh được sử dụng tiếp tục trong công nghiệp hóa học.
Khử mực giấy cũ
Các phương pháp khử mực giấy loại có mục đích chính là nhằm loại bỏ các hạt mực cũng
như các chất phụ gia khác như chất độn, các hạt mang màu trong quá trình tráng
phủ ra khỏi thành phần sơ xợi.
Hai phương pháp khử mực giấy loại (de-inking) được sử dụng phổ biến rộng rãi ngày nay
trên thế giới là phương pháp tuyển nổi (flotation) và rửa (washing). Phương pháp tuyển
nổi thích hợp với các hạt mực và các hạt phụ gia có kích thước từ 10 đến 250 µm trong
khi phương pháp rửa thích hợp với kích thước hạt mực và phụ gia từ 30 µm trở xuống.
Ngày nay phần lớn các nhà máy tái chế giấy loại thường ứng dụng cả hai phương pháp
khử mực bằng tuyển nổi và rửa trong quá trình sản xuất.
Xử lý bột trước khi sản xuất giấy
Bột giấy được nghiền trong các máy nghiền (refiner) trước khi đưa qua máy giấy. Bên
trong máy nghiền dung dịch bột giấy đậm đặc chảy qua giữa một trục lăn có dao
và các dao gắn cố định. Sợi sẽ được cắt (nghiền thơ) hay ép (nghiền tinh) tùy
theo các điều chỉnh dao. Hai đầu của sợi cellulose sẻ bị tưa ra giúp cho các sợi
liên kết với nhau tốt hơn khi tấm giấy hình thành.
Các loại giấy hút nước, có thể tích cao và mềm mại hình thành từ các sợi được
nghiền thơ như giấy thấm. Sợi được nghiền tinh được dùng để sản xuất các
loại giấy cứng và bền, ít thấm nước có tính trong suốt thí dụ như giấy vẽ kỹ
thuật. Ngồi ra khi nghiền các sợi cellulose còn có thể được cắt ngắn đi.
Chiều dài của sợi và cách nghiền bột quyết định chất lượng của giấy.
2. Công nghệ sản xuất hóa chất:
NaCl, nước
Từ nhà kho,từ hệ thống xử lí nước cấp
Cát,
Muối
cát, đá, vôi
cung cấp cho phân xường sản
Hòa tan xử lí
tạp chất
Chuyển đi san lấp
hoặc làm đường
Điện phân
Chuyển đi san lấp
hoặc làm đường
Hòa
vôi
Điều
chế
Chuyển đi san lấp
hoặc làm đường
Chuyển đi san lấp
hoặc làm đường
xuaỏt boọt giaỏy
3.CễNG NGH SN XUT GIY nc ta:
Ti nc ta hin ỏp dng ch yu 3 cụng ngh sn xut giy:
Sn xut bt giy theo cụng ngh sulfat s dng hn hp NaOH v Na
2
S
tỏch cellulose t gm tre na. Cụng ngh ny c s dng ch yu cỏc c s sn
xut cú quy mụ ln.
Sn xut bt giy theo cụng ngh kim núng (130-160
0
C) hay lnh khụng
thu hi hoỏ ch. Cụng ngh ny thng cú nhng nh mỏy ó xõy dng quỏ lõu i.
Sn xut bt giy bng giy tỏi sinh, chim t l khong 15-18% sn
phẩm phôi giấy hình thành được tự động cuộn trên lô sấy 2, sau đó sẽ được palăng
điện lấy ra đưa lên máy cắt cuộn lại để cắt 2 biên và cuộn lại cho chặt hơn, quá trình
lấy giấy ra và thay cuộn giấy mới được tiến hành đồng thời.
b.Máy, thiết bị chủ yếu
Máy, thiết bị sử dụng trong ngành giấy ở Việt Nam được nhập từ Trung Quốc, các
nước Đông Âu và một số được sản xuất trong nước.
Đối với khu vực DNNVV, máy và thiết bị sử dụng chủ yếu là các loại đã qua sử
dụng, được nhập về từ nước ngoài hoặc mua lại của các doanh nghiệp lớn trong nước,
thường không đồng bộ do khả năng đầu tư của các doanh nghiệp còn nhỏ lẻ, chắp vá.
Bảng 31: Danh mục các máy, thiết bị chủ yếu các doanh nghiệp ngành sản xuát giấy
đang sử dụng
Stt Tên máy, thiết bị
1 Máy băm dăm
2 Băng tải nghiêng
3 Nồi cầu quay
4 Vít tải ngang
5 Vít tải nghiêng
6 Máy nghiền thuỷ lực
7 Lọc cát
8 Máy sàng rung
9 Máy rửa nghiêng
10 Máy khuấy nằm
11 Máy bơm bột
12 Máy vắt bột
13 Máy nghiền đĩa
14 Máy bơm xeo
15 Bồn điều tiết bột
16 Máy xeo
17 Palăng điện + Ray I
4
+
) được thực hiện trong các công trình riêng biệt (hình 1 và
2 ) xử lý đồng thời, tức là loại bỏ chất hữu cơ (theo BOD) và ammonia nitrogen (NH
4
+
)
trong cùng một công trình (hình 2).
Để thực hiện quá trình xử lý theo bậc, trong thực tế ứng dụng rộng rãi hệ vi sinh bám
dính, dưới dạng công trình bể lọc sinh học (strickling filter hay biofilter)và các đĩa sinh
học. Bể lọc sinh học ứng dụng cho quá trình nitrat hoá thông thường được bố trí sau bể
aeroten, hoặc bể lọc sinh học bậc 1 khi nước thải đã bị loại bỏ hầu hết chất hữu cơ
(BOD). Thông dụng nhất là xử lý qua 2 bậc biofilter với các vật liệu lọc bằng chất tổng
hợp có bề mặt bám dính riêng cao. Tải trọng thuỷ lực là thông số thiết kế quan trọng để
tính toán bể biofilter cho quá trình nitrat hoá riêng. Hiệu suất xử lý ammonia nitrogen
(NH
4
+
) giảm đi khi tăng tải trọng thuỷ lực và giảm nhiệt độ nước thải. Trên thực tế, với
tải trọng thuỷ lực khoảng 20,37 l/m
2
.phút thì hiệu quả xử lý nitơ amôn (NH
4
+
) luôn luôn
đạt được cao cho mọi mùa trong năm.
Bảng 1. Tải trọng hữu cơ tính toán cho bể lọc sinh học xử lý
+
4
NH
Biofilter
2
Hình 1. Sơ đồ công nghệ xử lý triệt để nước thải riêng biệt bằng bể lọc sinh
học (biofilter) - xử lý BOD,
+
4
NH
và NO
3
Hình 2. Sơ đồ công nghệ xử lý triệt để nước thải riêng biệt bằng bể lọc sinh
học(biofilter)-xử lý BOD và
+
4
NH
cùng trong một bể biofilter,xử lý NO
3
.riêng
Quá trình xử lý đồng thời chất hữu cơ (BOD) và ammonia nitrogen (NH
4
+
) trong bể sinh
học được xác định bởi tải trọng BOD. Tải trọng BOD tính toán cho bể sinh học được
trình bày trong bảng 1.
Quá trình khử ammonia nitrogen (NH
4
+
) trong bể sinh học (strickling filter) với vật liệu
lọc là sỏi cuội được biểu diễn bằng công thức toán học.
amm.N
out
/ m
2
ngđ).
Để xử lý tiếp tục Nitrogen (N), quá trình khử nitrat (definication: NO
3
=>NO
2
.=>N
2
)
thường được thực hiện trong khối công trình riêng biệt với nguồn carbon ngoài (thông
dụng là methanol CH
3
OH). Lượng methanol được tình theo công thức:
C
m
= 2,47N
0
+ 1,53N
1
+ 0,87D
0
Trong đó: C
m
- nồng độ methanol cần thiết để cung cấp mg/l
N
0
, N
1
, D
Xlý
BOD và
+
4
NH
Nước
thải vào
Biofilter
1
Xlý
−
3
NO
Biofilter
2
L
L
Nước sau
xử lý
methanol
Xả bùn
L: lắng
Cấp khí
Phát hiện công nghệ sinh học và hoá sinh trong những năm cuối thế kỷ 20, đầu thế kỷ 21
phosphorus (P) bằng A/O process, PhoTrip process, loại bỏ N và P đồng thời - A2/O,
Brandenpho process, UTC,… đòi hỏi mức đầu tư cao và chi phí vận hành lớn (lưu lượng
tuần hoàn tới 300% - 600%). Mặt khác, việc sao chép 100% công nghệ nước ngoài sẽ
không có hiệu quả xử lý như mong muốn, do thành phần nước thải các thành phố trên thế
giới khác nhau. Bên cạnh đó việc xử lý loại bỏ phosphorus (P), giảm nồng độ (P) dưới
tiêu chuẩn cho phép bằng phương pháp sinh học sử dụng hệ vi sinh bám dính là không
thể được. Tuy vậy, việc kết hợp phương pháp sinh học với quá trình xử lý hoá học có thể
mang lại hiệu quả mong muốn.
a) b)
Hình 3. (a) Quá trình nitrat hoá (nitrification) và khử nitrat truyền thống
(denitrification)
(b) Quá trình anammox hay là xi hoá nitơ amôn qua nitrit
Một nghiên cứu tại Đại học Xây dựng Mát-xcơ-va (MGSU), Liên bang Nga cho phép
loại bỏ P ra khỏi nước thải sinh hoạt bằng hệ vi sinh bám dính dựa trên nguyên tắc ăn
mòn sinh học (hình 4).
Vật liệu bám dính có cốt sắt (Fe) được sử dụng trong bể aeroten. Các màng sinh học bám
dính lên bề mặt kim loại thực hiện quá trình ăn mòn sinh học liên tục làm nồng độ sắt Fe
O
2
O
2
O
2
O
2
O
2
COD
COD
−
3
NO
+
4
NH
+
4
NH
2
N
2
N
trong aeroten tăng đột ngột, tạo điều kiện cho quá trình keo tụ hoá lý phosphate được
diễn ra nhanh chóng. Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng tăng, đồng thời chỉ số bùn giảm
mạnh, khi đó hiệu quả loại bỏ phosphorus (P) đạt 100% cho nước thải sinh hoạt (bảng 2).
Số lượng cốt sắt cần thiết được tính theo công thức:
Với: A
Fe
: bề mặt cốt sắt cần thiết (m
2
)
A
Fe
=
)(.
)).()(.(319,0
3
4
3
4
+
Kết quả thực nghiệm nghiên cứu xử lý P trên mô hình thực nghiệm.
.
Hình 4. Sơ đồ xử lý phosphrus (P) bằng phương pháp sinh học sử
dụng vật liệu bám dính cốt sắt (Fe) không có bùn hoạt tính tuần
hoàn
Bảng 2
Chỉ số thành phần nước thải Vào(trước xử lý) Ra(sau xử lý)
Phosphate (
+3
4
PO
), mg/l
4 - 12 KXD
**
- 1
BOD
5
, mg/l 100 - 250 3 – 10
+
4
NH
, mg/l
15 - 25 8 - 12
**KXD - không xác định được trên máy
Xử lý thuỷ ngân (Hg)
Sử dụng hệ vi sinh bám dính còn có thể loại bỏ được kim loại nặng ra khỏi nước thải.
7.CHI PHÍ VẬN HÀNH:
Chi phí vốn đầu tư lớn 1800 USD/1 tấn giấy từ cây nguyên liệu và 1000÷1200 USD/1tấn
giấy từ bột giấy.
Năng lượng sử dụng trong sản xuất giấy bao gồm điện năng (dùng cho động cơ, chiếu
sáng, các thiết bị vận hành khác) và nhiệt năng (dầu mỏ, than đá để đốt nồi hơi). Vì vậy,
trước tiên phải thực hiện các biện pháp tiết kiệm cả điện năng và nhiệt năng trong sản
xuất trước.
Các biện pháp có thể áp dụng như sử dụng động cơ có công suất vừa đúng với công suất
thiết kế của máy cơ; nên thay động cơ thường bằng động cơ biến tần; hạn chế máy chạy
không tải; bố trí hợp lý hệ thống chiếu sáng Đồng thời thay thế nồi hơi đốt dầu bằng nồi
hơi đốt than đá, thường xuyên kiểm tra hệ thống ống dẫn hơi để kịp thời xử lý, thu hồi và
sử dụng triệt để nước ngưng tụ
Công ty TNHH Sản xuất thương mại giấy Thiên Trí đã áp dụng bằng cách lắp bộ tiết
kiệm điện năng (Power Boss) cho hệ thống máy nghiền thủy lực 75KW. Chi phí lắp đặt
thiết bị này khoảng 66 triệu đồng nhưng giúp tiết kiệm được khoảng 10% điện năng,
tương đương 53 triệu đồng/năm. Như vậy, chỉ sau 15 tháng, chi phí đầu tư bộ tiết kiệm đã
được hoàn vốn.
Việc lắp biến tần cho động cơ bơm hút chân không cũng giảm được 25% điện năng tiêu
thụ so với trước đó, giúp tiết kiệm khoảng 13,5 triệu đồng/năm. Đặc biệt, giải pháp giàn
thu hồi nước ngưng cho dây chuyền xeo giấy giúp tiết kiệm 25% lượng than tiêu thụ hàng
năm, tương đương 320 triệu đồng/năm.
Việc tiết kiệm không chỉ giúp DN tiết kiệm chi phí sản xuất, nâng cao hiệu quả cạnh
tranh mà còn giúp giảm thiểu tình trạng ô nhiễm môi trường đang ở mức báo động hiện
nay.
8.CÁC PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ĐỂ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA NGÀNH
CÔNG NGHIỆP LÊN MÔI TRƯỜNG:
Nói chung công nghệ sản xuất giấy ở Việt Nam còn ở trình độ rất thấp và chậm phát triển
so với khu vực và thế giới. Ngoài các cơ sở lớn ở Bãi Bằng, Tân Mai, Đồng Nai các
doanh nghiệp khác đều sản xuất giấy theo phương pháp kiềm không có thu hồi hóa chất
nên khó cải thiện chất lượng, giá thành cao và gây ô nhiễm môi trường.
Tập trung công nhân + ++ + + 0 +
Vận chuyển ++ + + 0 + 0
Nghiền phối liệu +++ ++ + 0 0 0
Máy phát điện + 0 0 0 0 0
Ghi chú:
0: tác động không đáng kể.
(+): tác động nhe.ï
(++): tác động trung bình.
(+++): tác động nặng.
Từ bảng trên ta xác đònh được vấn đề ô nhiễm chính và nguồn gốc phát sinh.
Từ đó xác đònh được các tác động nào là lâu dài còn tác động nào là ngắn hạn và từ
đó xây dựïng được chiến lược khống chế ô nhiễm một cách đúng đắn nhất.
MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP:
* Phương pháp ma trận MT (Matrix Method)
Phương pháp ma trận mơi trường là sự phối hợp liệt
kê các hành động (action) của hoạt động phát triển với liệt kê các nhân tố mơi trường có
thể bị tác động vào một ma
trận (bảng).
Trong ma trận, các nhân tố chịu tác động được liệt kê vào trục tung và các hoạt động phát
triển được liệt kê vào hoành hoặc ngược lại.
Cách làm này có thể cho chúng ta thấy được mối quan hệ nhân-quả giữ các tác động khác
nhau đén một nhân tố môi trường một cách đồng thời. Các dạng ma trận môi trường
thường được sử dụng bao gồm các loại sau:
Phương pháp ma trận tương tác đơn giản: Simple Interaction Matrix
-Trục hoành được ghi các hành động của hoạt động phát triển.
-Trục tung ghi các các nhân tố môi trường.
-Hành động nào có tác động đến nhân tố môi trường nào thì được đánh dấu X, biểu thị có
tác động, nếu không có tác động thì được để trống.
Phương pháp này là một dạng danh mục các điều kiện môi trường cải tiến. Tuy nhiên nó
có ưu điểm hơn là có thể cho chúng ta xem xét đồng thời nhiều tác động lên một nhân tố
-Phương pháp này trong những năm gần đây bắt đầu được áp dụng rộng rãi với sự phát
triển của kỷ thuật GIS. Thích hợp đối với các dự án quy hoạch, vấn đề sử dụng đất cho
các mục đích kinh tế khác nhau.
Hạn chế :
-Chi phí tương đối cao nên ít được áp dụng rộng rãi.
-Các yếu tố môi trường, tự nhiên chỉ thực hiện ở trạng thái tĩnh.
-Độ đo các yếu tố môi trường chỉ có tính khái quát, các đánh giá cuối cùng về
tác động phụ thuộc rất nhiều vào chủ quan của người đánh giá.
Thường được áp dụng đối với các dự án: đánh giá cảnh quan và vấn đề quy hoạch thành
phố, sử dụng đất cho các mục đích khác nhau.
* Phương pháp sơ đồ mạng lưới
Dựa trên nguyên lý của việc nghiên cứu các dòng năng lượng, dòng tuần hoàn vật chất
trong mạng lưới, các chuỗi thức ăn trong các hệ thống tự nhiên (hệ sinh thái). Nội dung:
-Phân tích các tác động song song và nối tiếp do các hành động của các hoạt
động phát triển gây ra.
-Liệt kê toàn bộ các hành động (action) trong hoạt động (activity) và xác định các mối
quan hệ nhân quả trong các hành động đó.
Như vậy các mối quan hệ trực tiếp thẳng và các mối quan hệ ngang của mỗi hành động
hình thành một sơ đồ mạng lưới.
-Trên mạng lưới có thể phân biệt các tác động bậc I (do hành động trực tiếp gây ra) Tác
động bậc II là do các tác động bậc I gây ra. Tiếp tục xem xét các tác động bậc III, IV và
các tác động cuối cùng (trong phạm vi không gian và trong khoảng thời gian mà chúng ta
cần xem xét và đánh giá).
Việc xem xét, đánh giá các tác động trên cơ sở các tác động có lợi hoặc không có lợi đến
các nhân tố môi trường.
Ưu điểm :
-Cho chúng ta biết được các nguyên nhân, con đường dẫn đến các tác động bất lợi đến
môi trường. Từ đó đề xuất các biện pháp phòng tránh ngay từ các khâu quy hoạch, thiết
kế và tổ chức các hành động phát triển.
Hạn chế:
định các hệ số của các quá trình xảy ra trong hệ thống. Đòi hỏi nhiều nhà chuyên gia và
các tập thể các nhà khoa học chuyên ngành.
Nghiên cứu điển hình:
Mô hình vật lý:
-Xây dựng mô hình vật lý mô phỏng địa bàn thực hiện dự án. Tỷ lệ có thể
lựa chọn tuỳ theo điều kiện và khả năng cho phép.
-Tiến hành hiệu chỉnh và chạy mô hình với các điều kiện tương tự như tự
nhiên, xem xét xu thế thay đổi theo không gian và thời gian.
-Chạy mô hình trong các điều kiện giả định khác nhau, các biện pháp khắc phục và bảo
vệ khác nhau.
-Rút ra phương án tối ưu.
Mô hình toán học:
Phương pháp đánh giá thích nghi(Adaptic enviromental Assessment) AEA do
Holling thực hiện, 1987
1. Thành lập tập thể nghiên cứu: bao gồm các nhà sinh học, kinh tế, chuyên gia kỹ thuật
và các nhà quản lý
2. Xác định ranh giới không gian và thời gian nghiên cứu.
3. Kiểm tra các số liệu, xây dựng các hoạt động nghiên cứu, xác lập mô hình và các thành
phần của nó.
4. Hiệu chỉnh mô hình, xác dịnh các hệ số của các thông số, quá trình có liên quan.
5. Phân tích các tác động có thể xẩy ra theo các phương án khác nhau, các
kịch bản giả định khác nhau.
6. Chỉnh lại theo các tài liệu, các phương án khống chế, khăc sphục và đưa ra các kết quả
cuối cùng trình lên cơ quan quản lý môi trường.
ưu điểm:
-Xem xét được các tác động theo không gian và thời gian.
Hạn chế:
-Thời gian kéo dài, kinh phí cao (mô hình vật lý). Mô hình toán học (sử dụng rất phổ
biến).
* Phương pháp phân tích chi phí lợi ích mở rộng
hiểu biết đầy đủ về các hệ tự nhiên.
Hệ tự nhiên ở đây bao gồm:
-Các nhân tố về môi trường tài nguyên (hiểu theo nghiã rộng).
-Tài nguyên thiên nhiên là hữu hạn, chỉ đáp ứng được yêu cầu trong phạm vi của những
quy luật điều khiển của hệ thống. Do đó cần tạo thêm các dòng năng lượng và những quy
luật đi vào hệ thống.
-Dòng đi vào là các dòng phát triển. Những thay đổi hệ tự nhiên sẽ thay
đổi do chịu những tác động của các hoạt động phát triển.
Trong phương pháp phân tích chi phí lợi ích cần nắm được nhữngthông tin trực tiếp và
gián tiếp để có thể xem xét và đánh giá một cách toàn diện.
Cơ sở để tiến hành suy luận và phân tích là những kiến thức chuyên môn thuộc ngành của
các hoạt động phát triển. Các kiến thức về kinh tế, môi trường và sinh thái.
Người đánh giá dù có thuộc chuyên môn nào đi chăng nữacũng phải nắm được những
kiến thức cơ bản về sinh thái học, về các dòng năng lượng, dòng tuần hoàn vật chất trong
các hệ sinh thái, chuỗi thức ăn, mắt xích thức ăn, các chu trình sinh-địa-hoá, chu trình
trao đổi chất như các chu trình các bon, nitơ, phốt pho và các diễn thế của hệ sinh thái.
2. Cần nắm vững được những đặc điểm cơ bản của các hệ sinh thái trên cạn, dưới nước
các lưu vực của dòng chảy. Các hệ sinh thái tự nhiên cũng như nhân tạo được điều khiển
bởi con người. Cần chú ý các yếu tố của hệ sinh thái nhân văn, sinh thái xã hội có liên