Báo cáo công nghệ vi sinh
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 Na2SO3 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 Na2SO3 và NaOH. Từ lúc đó gỗ trở
thành nguyên liệu chính để sản xuất giấy.
2.PHÁT MINH RA GIẤY
Giấy được làm từ tơ lụa đã được biết đến trước khi Thái Luân phát minh ra giấy trong
thế kỷ thứ I ,khoảng năm 105 ,chủ yếu làm từ sợi bên trong của vỏ cây dâu tằm.Trước đó
cũng đã có giấy làm từ gai dầu (Cannabis) còn được gọi là cây cần sa như năm mẫu giấy
được tìm thấy trong những năm từ 1973 đến 1978 đã chứng minh .Các ghi nhận thời gian
được so sánh lại cho thấy các mẫu giấy này phải có nguồn gốc từ khoảng năm 140 đến 87
trước Công nguyên .
Một loại nguyên liệu giấy khác là cây thụy hương (Daphne). Cây gai dầu và thụy hương
có sợi dài hơn những loại gỗ được sử dụng ngày nay và qua đó mà có độ bền cao. Hai
tính chất này cho phép giấy được sử dụng vào những mục đích khác ngoài mục đích để
viết. Các đồ vật để trang trí và quần áo cũng được sản xuất theo truyền thống từ giấy ở
Đông Á.
Nguyên liệu làm giấy được cắt vụn ra và giã nhỏ trong nước thành bột lỏng. Các sợi 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. Vì thế mà cần đến rất nhiều rây. Kỹ
thuật này lan truyền đến người Thái vào khoảng năm 300.
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.
Hoa và lá cây bụp mì
Ở Nhật người ta cải tiến kỹ thuật này và pha vào bột của sợi giấy nhựa từ rễ của cây bụp
mì (Abelmoschus manihot). Các sợi được phân tán đều hơn và không còn bị vón cục nữa.
Loại giấy này được gọi là giấy Nhật.
Ở châu Âu sau này giấy được ép từng chồng, giữa hai tờ giấy có lót một tấm vải hay nỉ
(phớt). Qua đó mà quá trình làm khô giấy được tăng nhanh hơn và giấy được nén chặt lại.
3.SỬ DỤNG GIẤY LAN RỘNG
Ở Trung Quốc :Ngay từ thế kỷ thứ II đã có khăn giấy ở Trung Quốc .Tờ báo Bắc Kinh
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, xuất
khẩu các loại giấy cao cấp sang cả các nước láng giềng.
Sau khi người Ả Rập bị đánh đuổi khỏi Tây Ban Nha, vùng quanh Valencia vẫn còn là
nơi có tầm quan trọng trong công nghiệp giấy vì ở đây người ta trồng được cây lanh
(Linum), một nguyên liệu dùng làm giấy rất tốt.
Cùng với việc sử dụng văn bản ngày càng phổ biến trong các lãnh vực khác của văn hóa
(kinh tế, luật, hành chánh,...), từ giữa thế kỷ thứ 14 giấy bắt đầu cuộc tranh đua với giấy
da (parchment). Kỹ thuật in sách ra đời từ giữa thế kỷ thứ 15 đã đánh dấu cho vai trò của
giấy da trở thành vật liệu để viết xa xỉ. Mặc dù rẻ tiền, mãi cho đến thế kỷ thứ 17 giấy,
trong vai trò là vật liệu để viết, mới đẩy lùi được giấy da tương đối đắt tiền hơn.
II. Vài nét về công nghệ sản xuất giấy ở một số công ty:
1.Phân loại giấy tại Việt Nam :
Giấy in báo, dạng cuộn hoặc tờ.
Giấy không tráng (uncoated paper) được dùng để viết, in và các mục đích in ấn
khác; giấy làm thẻ hoặc dải đục lỗ.
Giấy vệ sinh, khăn lau mặt, lau tay, khăn ăn và các loại tương tự dùng cho mục
đích nội trợ, vệ sinh; giấy nỉ xenlulô và giấy nỉ mỏng bằng sợi xenlulô; có thể đã
được làm nhăn, dập nổi, tạo lỗ châm kim, nhuộm màu bề mặt, trang trí hoặc in bề
mặt, dạng cuộn hoặc tờ.
Giấy và bìa Kraft không hồ trắng, dạng cuộn hoặc tờ .
Giấy và bìa không tráng khác, không hồ khác, dạng cuộn hoặc tờ, chưa được gia
công thêm hoặc xử lý khác.
Giấy đã sunphua hoá, giấy không thấm mỡ, giấy can (tracing paper) và giấy bóng
kính, các giấy bóng trong và giấy bóng mờ khác, dạng cuộn hoặc tờ.
Giấy hỗn hợp được làm bằng cách dán các lớp giấy phẳng lại với nhau bởi một
lớp keo dính, không hồ trắng hoặc thấm tẩm bề mặt, có hoặc không có gia cố bên
trong, dạng cuộn hoặc tờ.
Giấy đã gấp nếp làn sóng (có thể đã được dán các tờ phẳng lên mặt) đã làm vân,
làm nhăn, dập nổi hoặc soi lỗ, dạng cuộn hoặc tờ
Giấy than, giấy tự copy và các loại giấy để sao chụp khác (kể cả giấy đã hồ trắng
hoặc thấm tẩm dùng cho máy đánh giấy nến hoặc in bản kẽm) đã hoặc chưa in,
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
a.Thuận lợi
Công nghiệp giấy Việt Nam (CNGVN) có một vị trí quan trọng trong nền kinh tế
quốc dân mặc dù quy mô của nó vẫn còn nhỏ bé so với khu vực và thế giới. Theo thống
kê năm 1995 sản xuất CNGVN đạt giá trị 572 tỷ VNĐ, chiếm 2,34% tổng giá trị công
nghiệp cả nước và đứng hàng thứ 10 trong ngành công nghiệp. CNGVN bao gồm 1408
cơ sở sản xuất, trong đó có 42 cơ sở quốc doanh (của trung ương và địa phương), 39 cơ
sở thuộc kinh tế tập thể, 38 xí nghiệp tư nhân và phần còn lại (hơn 1269 cơ sở) là các hộ
lao động thủ công cá thể. Tổng công suất sản xuất bột giấy và giấy của CNGVN tương
ứng là 200.000 tấn/năm và 400.000 tấn/năm. Kế hoạch sản xuất của CNGVN năm 2000
là 374.000 tấn. Toàn ngành chỉ có ba cơ sở quy mô lớn với công suất trên 20.000 tấn
giấy/năm là các Công ty Giấy Bãi Bằng (55.000 tấn/năm), Công ty Giấy Tân Mai (48.000
tấn/năm) và Công ty Giấy Đồng Nai (20.000 tấn/năm); 33 đơn vị quy mô trung bình (>
1.000 tấn/năm) và còn lại là các cơ sở sản xuất quy mô nhỏ duới l000 tấn/năm và rất nhỏ.
Theo kế hoạch đến năm 2010 CNGVN sẽ có sản lượng 1.050.000 tấn giấy các loại
đáp ứng 85 - 90% nhu cầu giấy của xã hội. Để thực hiện mục tiêu này chúng ta cần định
hướng trên hai vấn đề sau đây:
o Đối với các cơ sở xây dựng trước khi có Luật Môi trường thì cần đầu tư chiều
sâu, đổi mới công nghệ, hoàn thiện công nghệ bột hóa nhiệt cơ (CTMP), cải tiến công
nghệ nấu sunfat, ứng dụng công nghệ dung môi hữu cơ, loại bỏ dần công nghệ tẩy trắng
sử dụng clo phân tử và các hợp chất clo, tiến tới công nghệ tẩy trắng không sử dụng clo
(TFC). Phải xây dựng và thực hiện các giải pháp hoàn thiện các hệ thống thu gom, tái
chế, tái sử dụng chất thải, hạn chế chất thải đồng thời thực hiện việc kiểm toán môi
trường theo quy định.
o Đối với các dự án xây dựng nhà máy sau Luật Môi trường thì khuyến khích và có
chính sách ưu đãi đối với các dự án nhà máy ứng dụng công nghệ tiên tiến, sản xuất
sạch; thực hiện phương châm phòng bệnh hơn chữa bệnh bởi vì xử lý môi trường ngoại
vi là một biện pháp thụ động tốn kém. Nhà nước chỉ cấp giấy phép đầu tư cho những dự
án xây dựng có báo cáo đánh giá tác động môi trường và đưa ra được giải pháp bảo vệ
môi trường tất cả phải được thẩm định bảo đảm tính khả thi. Sau khi xây dựng xong nhà
máy chỉ được phép vận hành sản xuất chính thức nếu chạy thử mà đạt được các chỉ tiêu
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 SO2, H2S, các mercaptan, các sunfua...
Quá trình tẩy trắng bột giấy gây ô nhiềm môi trường nhiều nhất vì có sử dụng tới clo và
các hợp chất của nó như hypoclorit, clo đioxit. Để tẩy trắng 1 tấn bột giấy cần tới 100kg
clo và các hợp chất của nó (trong đó khoáng 50% là clo phân tử). Về mặt công nghệ sản
xuất, trong quá trình tẩy trắng bột giấy, đưa bao nhiêu hợp chất clo vào thì lại thải ra bấy
nhiêu. Hiện nay trên thế giới cũng chưa có công nghệ tái sử dụng clo trong khâu tẩy trắng
bột giấy.
Nói chung do quy mô sản xuất nhỏ, sản xuất phân tán nên CNGVN chưa gây ra những
vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm trọng trên diện rộng. Tuy nhiên do hầu hết các cơ sở
ít hoặc không đầu tư cho xử lý chất thải (mà trước hết là nước thải) nên vấn đề ô nhiễm
cục bộ tại địa phương lại hay xảy ra; nước thải đều không đạt các tiêu chuẩn quy định về
môi trường. Qua khảo sát người ta thấy ở ba công ty giấy lớn nhất (tại Bãi Bằng, Tân
Mai, Đồng Nai) mặc dù với công nghệ sản xuất tương đối hiện đại và có đầu tư cho các
công trình xử lý nước thải nhưng các chỉ tiêu SS (chất rắn lơ lửng), BOD5, COD của nuớc
thải vẫn cao gấp vài lần so với tiêu chuẩn cho phép. ở các nhà máy còn lại, các chỉ tiêu
SS, BOD5, COD cao gấp chục lần, hàng chục lần hay thậm chí 100 lần so với tiêu chuẩn
cho phép
Hình.Một góc cơ sở sản xuất giấy gây ô nhiễm ở Khu công nghiệp Phú Thái – Hải
Dương.
Hiện nay, ngành công nghiệp giấy đang tăng trưởng nhanh chóng và đóng góp vào tiến
trình phát triển chung của nền kinh tế xã hội. Tuy nhiên, theo đánh giá của Ban chỉ đạo
Quốc gia về nước sạch - Bộ Tài nguyên và Môi trường, ngành công nghiệp giấy lại là
một trong những ngành gây ô nhiễm trầm trọng, đă ăc biê ăt đối với các nguồn nước. Vì
vậy, song song với việc lập kế hoạch phát triển doanh nghiệp, một bài toán khác đặt ra
cho ngành giấy là phải xử lý tốt các chất thải, giảm bớt ô nhiễm và bảo vệ tài nguyên môi
trường.Theo thống kê, cả nước có gần 500 doanh nghiệp sản xuất giấy, trong đó chỉ có
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 m3 nước, trong khi các nhà máy giấy hiện đại
của thế giới chỉ sử dụng 7-15 m3/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 - 5.000m3/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 chịu sức ép nặng nề về ô nhiễm
môi trường, để sản xuất mỗi tấn bột giấy phải thải ra 10 tấn dịch đen. Riêng khu vực sông
Cầu, chỉ với 3.500 m3 nước xả mỗi ngày, nhưng ngành giấy đã là thủ phạm số một gây ô
nhiễm nặng cho dòng sông này, trong đó nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ đứng đầu bảng.
Ở Bắc Ninh, mỗi ngày Phong Khê thải ra sông 4500m3 nước thải và theo thống kê của Sở
Tài nguyên và Môi Trường, các ch ỉ số COD, BOD, coliform đều cao hơn mức cho phép
4-6 lần. Khói và bụi giấy đã làm cho bầu không khí ở Phong Khê bị ô nhiễm trầm trọng.
Chính lượng nước thải đã làm cho nhiều diện tích sản xuất nông nghiệp thành đất chết.
Điều đặc biệt là việc đặt các nhà máy ở thượng nguồn sông Hậu như: Khu công nghiệp
Trà Nóc II hay Thốt Nốt, Ô Môn, đã gây ô nhiễm nguồn nước trầm trọng, làm ảnh hưởng
đến nuôi trồng thủy sản.
c.Thách thức
Sau một thời gian phải huy động tối đa công suất của các nhà máy để đáp ứng yêu cầu sử
dụng giấy in báo, giấy in và viết trong nước, đến nay các doanh nghiệp giấy lại rơi vào
tình tạng tồn kho lớn, sản xuất cầm chừng.
Bên cạnh đó, nguồn vốn đầu tư cho các vùng trồng rừng nguyên liệu gặp khó khăn và
hạn chế đã đặt ra cho ngành giấy phải kịp thời tìm hướng giải quyết để năm 2009 có thể
giữ vững ổn định sản xuất.
Ngay từ đầu tháng 9/2008, khi mà kinh tế nhiều nước trên thế giới đang bắt đầu nhận
thấy dấu hiệu suy giảm và rơi vào khủng hoảng thì hầu hết các doanh nghiệp giấy trong
nước phải cắt giảm từ 20-40% sản lượng nhưng tồn kho vẫn rất lớn. Nhiều công ty nhỏ
và vừa bị lỗ từ 1-3 tỷ đồng trong năm 2008, một số nhà máy đã phải ngừng sản xuất ngay
từ những tháng đầu năm 2009 (như Giấy Đồng Nai và Giấy Bình An thuộc Công ty Cổ
phần Giấy Tân Mai). Đặc biệt là lượng tồn đọng nguyên liệu sản xuất trong lúc nhập với
giá cao, lãi suất vay ngân hàng cũng vào thời điểm cao ngất ngưởng, trong khi sản phẩm
sản xuất ra tồn đọng, bán với giá cạnh tranh đã làm cho nhiều doanh nghiệp phải lao đao,
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.
Đặc biệt, đối với các nhà máy sản xuất giấy cần giảm tối đa các yếu tố nguyên, nhiên vật
liệu đầu vào, tăng hiệu quả sản xuất. Mở rộng các mối quan hệ hợp tác với các tổ chức
định chế tài chính trong và ngoài nước để khai thông nguồn vốn vay đầu tư cho các dự
án, đồng thời huy động nguồn vốn từ cán bộ công nhân viên trong đơn vị với cơ chế lãi
vay và thời gian vay hợp lý…
Nhằm thực hiện các giải pháp trên một cách đồng bộ và có hiệu quả, VINAPACO cũng
đề nghị, đối với dự án trồng rừng sản xuất được vay vốn từ Ngân hàng Phát triển Việt
Nam bằng 70% so với tổng mức đầu tư của dự án thay bằng 10 triệu đồng/ha/7 năm như
hiện nay. Nhà nước cũng nên có chính sách tăng mức thuế nhập khẩu giấy thuộc các nước
trong khối ASEAN lên 5%; giảm thuế GTGT đối với thu mua giấy lề, giấy loại trong
nước từ 10% như hiện nay xuống 0%; giấy in, giấy viết từ 10% xuống 5%, giấy báo từ
5% xuống 0%. Ngoài ra, cần sớm ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải
công nghiệp trong sản xuất giấy và bột giấy cho phù hợp với điều kiện thực hiện của Việt
Nam, có như vậy ngành giấy trong nước mới có thể dần từng bước khắc phục được
những khó khăn hiện nay và phát triển bền vững trong tương lai.
III.Tổng quan về ngành sản xuất giấy và bột giấy:
1Các phương pháp sản xuất bột giấy
Xử lý cơ học
Bột gỗ mài trắng: được mài từ gỗ đã
được bóc vỏ trong các máy mài gỗ.
Bột gỗ mài nâu: hình thành khi các
cuống cây được thấm ướt trong các nồi
nấu trước khi được mài.
Bột nhiệt cơ: được sản xuất từ phế liệu gỗ được băm nhỏ và vỏ bào của các xưởng
cưa. Theo phương thức TMP (thermo-mechanical pulp) hay "bột nhiệt cơ".Chúng
được làm thấm ướt ở 130°C. Các liên kết lignin nhờ vậy bị yếu đi. Sau đó nước
được thêm vào và các miếng gỗ này được nghiền trong các máy nghiền (refiner).
Nếu hóa chất được sử dụng thêm vào trong lúc thấm ướt phương pháp này được
gọi là phương pháp CTMP (chemo-thermo- mechanical pulp) hay "bột hóa nhiệt
cơ".
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.
Cl2 + H2O → H+ + Cl- + HClO
2 NaOH + Cl2 → NaOCl + NaCl + H2O
Bột sunfit được tẩy bằng hiđrô perôxít hay bằng ôxy. Kỹ thuật thân thiện hơn với môi
trường, thay thế tẩy sử dụng clo bằng sử dụng ôxy và điôxít clo.
2 NaClO3 + H2SO4 + SO2 → 2 ClO2 + 2 NaHSO4
Bột giấy tẩy không có clo có độ bền của sợi kém hơn là tẩy bằng clo, nhưng do ít ô nhiễm
đến môi trường hơn nên ngày càng được dùng nhiều hơn.[2]
Phương pháp organocell
Phương pháp organocell sản xuất bột giấy không có lưu huỳnh và vì thế mà thân thiện
với môi trường hơn. Các mảnh gỗ được nấu với hỗn hợp nước và mêtanol
(methanol) có cho thêm dung dịch kiềm qua nhiều giai đoạn dưới áp suất và ở
nhiệt độ đến 190°C. Qua đó linhin và hemicellulose được hòa tan ra. Sau đó
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 thô) 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 thô 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. Ngoài 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. Coâng ngheä saûn xuaát hoùa chaát:
NaCl, nöôùc
Từ nhà kho,từ hệ thống xử lí nước cấp
Hòa tan xử lí
tạp chất
Na2CO3, NaOH
Từ kho hóa chất
Mg(OH)2
nöôùc
Töø heä thoáng
xöû lyù nöôùc caáp
voâi
töø nhaø kho
Hoøa
voâi
Chuyển đi san lấp
hoặc làm đường
chaát kieàm
Cl2, H2,
NaOH
muoái,
muøn
Điện phân
NaOH
Cát,
Muối
CaCO3
Cl2
Ñieàu
cheá
Cl2
caùt
caùt
voâi
Chuyeån ñi san laáp
dòch taåhoaë
y c laøm ñöôøng
caùt, ñaù, voâi
Chuyeån ñi san laáp
hoaëc laøm ñöôøng
Chuyeån ñi san laáp
hoaëc laøm ñöôøng
cung caáp cho phaân xöôøng saûn
xuaát boät giaáy
3.CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY nước ta:
Tại nước ta hiện áp dụng chủ yếu 3 công nghệ sản xuất giấy:
Sản xuất bột giấy theo công nghệ sulfat sử dụng hỗn hợp NaOH và Na2S
để tách cellulose từ gốm tre nứa. Công nghệ này được sử dụng chủ yếu ở các cơ sở sản
xuất có quy mô lớn.
Sản xuất bột giấy theo công nghệ kiềm nóng (130-1600C) hay lạnh không
thu hồi hoá chấ. Công nghệ này thường có những nhà máy đã xây dựng quá lâu đời.
Sản xuất bột giấy bằng giấy tái sinh, chiếm tỷ lệ khoảng 15-18% sản
lượng bột hiện nay. Công nghệ này sản sinh ít chất thải hơn, nhưng quá trình tẩy mực
tạo ra rất nhiều độc tố cho môi trường nước.
2.Công nghệ sản xuất giấy
a.nguyên tắc:
Để sản xuất giấy, bột giấy rời được lấy ra sau lô đảo chiều, rơi xuống máng hứng
trong có vít tải để chuyển xuống các bể chứa. Nước rửa ngược được sử dụng từ máy
xeo có nhiệm vụ làm loãng bột trong các vít tải để tăng cường vận quá trình xả bột từ
máng hứng xuống các bể chứa. Bột sau khi đã nạp đủ xuống bể chứa được phân tán
thành dung dịch huyền phù dạng thô, pha loãng bằng nước sạch đến nồng độ khoảng
5 – 6%, bột được bơm ép gián đoạn vào máy nghiền đĩa. Bột thoát ra ở mỗi máy
nghiền đều được khống chế bằng van định lượng để tinh chỉnh quá trình nghiền. Bột
nghiền được xả xuống các bể chứa. Tại đây bột được pha chế thêm hoá chất theo yêu
cầu sản xuất, dự trữ bột và được pha loãng luân phiên tại một trong hai bể có vai trò
như nhau trước khi chúng được các bơm cấp đến máy xeo.
Bột nghiền ở nồng độ 5% sau khi đã được gia phụ liệu (keo, phèn, độn, các chất
màu....) theo yêu cầu công nghệ sẽ được các máy khuấy khuấy trộn liên tục trong suốt
quá trình gia keo và dự trữ sau đó. Trước khi sử dụng từ 1 - 2 giờ, bột được pha loãng
đến nồng độ 2 - 2,5% và được các máy bơm BB4 và BB5 đồng thời cấp đến máy xeo.
Máy xeo và các hệ thống tiếp cận máy xeo (gồm bộ phận điều tiết, các máy sàng, máy
lọc, thùng cao vị và các bơm) là một hệ thống đồng bộ hoạt động liên tục và khép kín.
Toàn bộ quá trình xeo tuần tự diễn ra như sau: bột được các bơm bột đồng thời cấp
đến bộ phận điều tiết bột xuống các hòm lưới của máy xeo nhằm mục đích ổn định
lượng bột giấy trong suốt quá trình sản xuất. Bột trong mỗi thùng điều tiết được giữ
nguyên nồng độ 2 - 2,5 % và đưa xuống máy sàng để loại bỏ tạp chất thô nhẹ phi
xenluloz, tại đây chúng được pha loãng một phần bằng nước sạch để tăng cường hiệu
suất sàng chọn và làm sạch bột thải, bột mịn qua sàng tiếp tục đi xuống bồn nước
trắng, rồi được các bơm đồng thời bơm tới các lọc cát để khử sạn, cát, lọc tinh bột lần
cuối trước khi cấp vào thùng lưới và thùng cao vị. Các lớp bột hình thành trên lô lưới
tròn của máy xeo, bám theo chăn len tiếp cận, hội nhập và đảo chiều tại cặp ép trung
gian rồi tới ép sấy, được sấy khô trên lô sấy và tự động cuộn lại trên lô cuộn. Sản
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 gi ấy 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
18
Palăng
19
Máy cắt cuộn
20
Nồi hơi
21
Bơm nước sạch
22
Bơm kiềm
23
Bơm rửa lưới
24
Thùng lường
25
Nồi nấu keo
26
Máy mài dao băm
27
Goòng tải bột
IV.THÀNH PHẦN Ô NHIỄM:
Gây ô nhiễm chủ yếu của nước thải sản xuất- bột giấy là:
· Chất lơ lửng (xơ sợi cellulose và hemicellulose)
· Các chất tẩy trắng chủ yếu là hợp chất clo vô cơ
· Dãy lignin và phenol
· Các dẫn xuất của hydrocarbon clo hoá, đặc biệt là các hợp chất
vòng thơm
· Các muối vô cơ, đặc biệt là muối Ca và Na
· Nhựa thông, cao lanh, polimer, phèn nhôm
· các chất màu
Nồng độ các thành phần gây ô nhiễm trong nước thải của hai công đoạn
chính trong sản xuất giấy được cho ở dưới bảng dưới đây:
Nấu
Xeo
Chung
9 - 11
6-7
7-8
Mầu (Pt-Co)
14500-15000
400-450
2480
TSS (mg/L)
2100-2200
2100-2200
800-900
COD (mg/L)
12300-12500
200-300
1800-1900
BOD (mg/L)
4800-500
180-220
700-900
pH
2. Các phương pháp xử lý
2.1 Xử lý hợp chất hữu cơ (theo BOD), Ni-tơ (N) và chất lơ lửng SS
Quá trình loại bỏ ammonia nitrogen (NH 4+) hay là quá trình nitrate hoá (nitrification) có
thể thực hiện theo hai cách: (1) xử lý theo bậc, tức là quá trình xử lý chất hữu cơ BOD và
xử lý ammonia nitrogen (NH4+) 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
(NH4+) 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 NH 4
Bể lọc sinh học (biofilter)
Hiệu quả xử lý(%)
Tải trọng hữu cơ theo
BOD5 (kgO2/m3.ngđ)
theo NH 4 N
Biofilter với VLL là sỏi cuội, đá 75 - 85
0,16 - 0,096
dăm
85 - 95
0,096 - 0,048
Biofilter dạng tháp, và biofilter 75 - 85
0,288 - 0,192
với
0,192 - 0,096
VLL là chất dẻo
Biofilter
2
Biofilter
1
Nước
thải vào
Xlý
BOD
L
Xlý
NH 4
Cấp khí
methanol
Biofilter
3
Xlý
L
NO3
L: bể lắng
L
Nước sau
xử lý
Xả bùn
Hình 1. Sơ đồ công nghệ xử lý triệt để nước thải riêng biệt bằng bể lọc sinh
học (biofilter) - xử lý BOD, NH 4 và NO3
Biofilter
1
Nước
thải vào
Cấp khí
methanol
Xlý
BOD và
NH 4
L
Biofilter
2
Xlý
L
NO3
L: lắng
Nước sau
xử lý
Xả bùn
Hình 2. Sơ đồ công nghệ xử lý triệt để nước thải riêng biệt bằng bể lọc sinh
học(biofilter)-xử lý BOD và NH 4 cùng trong một bể biofilter,xử lý NO3.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.Nout = 134.amm.Nin 0,86.SS in 0,15
Với: - amm.Nout : nồng độ ammonia nitrogen (NH4+) sau khi xử lý (mg/l)
- amm.Nin, SSin, BODin: tải trọng nitơ amôn (g/m2.ngđ), tải trọng chất lơ lửng
(g/m .ngđ) và tải trọng hữu cơ (kg/m2/ngđ).
2
IV: tải trọng thuỷ lực (m3/ m2ngđ).
Để xử lý tiếp tục Nitrogen (N), quá trình khử nitrat (definication: NO 3 =>NO2.=>N2)
thường được thực hiện trong khối công trình riêng biệt với nguồn carbon ngoài (thông
dụng là methanol CH3OH). Lượng methanol được tình theo công thức:
Cm = 2,47N0 + 1,53N1 + 0,87D0
Trong đó: Cm - nồng độ methanol cần thiết để cung cấp mg/l
N0 , N1 , D0 - nồng độ nitrat (mg/l), nồng độ nitrite (mg/l) và nồng độ o-xy ban đầu, mg/l.
Phát hiện công nghệ sinh học và hoá sinh trong những năm cuối thế kỷ 20, đầu thế kỷ 21
quá trình anamox - quá trình o-xy hoá ammonia nitrogen (NH 4+) với điều kiện yếm khí
NH4+ + NO2 => 2H2O + N2 cho phép áp dụng chúng trong thực tế để loại bỏ Nitrogen (N)
khỏi nước thải. Quá trình anamox hay nói một cách khác là ôxy hoá NH 4+ thông qua
nitrite NO2 (hình3).
Trên hình 3, rõ ràng rằng việc áp dụng anamox để loại bỏ hợp chất N ra khỏi nước thải có
ưu thế lớn so với công nghệ truyền thống là tiết kiệm được năng lượng sục khí và không
cần dùng nguồn carbon (C) bên ngoài.
2.2 Xử lý phôtpho (P) của nước thải bằng hệ vi sinh bám dính
Các hợp chất nitrogen (N) và phosphorus (P) trong nước thải là nguyên nhân gây ra hiện
tượng phú dưỡng. Trên thế giới phương pháp phổ biến để loại bỏ P ra khỏi nước thải vẫn
là phương pháp lý hoá kết hợp. Việc loại bỏ phosphorus (P) theo phương pháp sinh học
bằng hệ bùn hoạt tính đơn lơ lửng (single sludge system) chạy qua các vùng yếm khí
(anaerobic), thiếu khí (anoxic) và háo khí (aerobic) là phổ biến nhất, ví dụ: loại bỏ
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.
NO3
NO3
NO3
O2
O22
COD
NO3
NO3
NO3
NO3
NH 4
N2
a)
O2
NO3
COD
NO3
COD
O2
NH 4
b)
NO3
COD
COD
N2
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
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: AFe : bề mặt cốt sắt cần thiết (m2)
AFe =
0,319.(C EN ( PO43 ) C EX ( PO43 )).Q
D.q ( PO43 )
Q: lưu lượng nước thải giờ max (m3/h).
C EN ( PO43 ), C EX ( PO43 ) : nồng độ phosphate vào và ra khỏi công trình xử lý.
D: đường kính sợi cốt thép
q ( PO43 ) : tải trọng phosphat trên diện tích sợi thép, g ( PO43 ) / m 2 .ngd
Kết quả thực nghiệm nghiên cứu xử lý P trên mô hình thực nghiệm.
.
Nước
thải vào
Bể lắng
1
aeroten
aeroten
aeroten
1.Vật liệu bám dính cốt sắt
Nước thải sau
xử lý
Bùn hoạt tính
thừa
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
Phosphate ( PO43 ), mg/l
BOD5 , mg/l
NH 4 , mg/l
Vào(trước xử lý)
4 - 12
100 - 250
15 - 25
Ra(sau xử lý)
KXD** - 1
3 – 10
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.
Công nghệ loại bỏ Hg2+ khỏi nước thải xí nghiệp hoá chất bằng vi sinh vật chịu được thuỷ
ngân được phát minh và ứng dụng tại Trung tâm công nghệ sinh học GBF, Brauschweig,
Đức. Các chủng vi sinh vật dòng Psedomonas được cấy lên các vật liệu bám dính của bể
phản ứng sinh học bioreactor. Nước thải công nghiệp hoá chất có nồng độ thuỷ ngân 310mg Hg/l được trung hoà và cung cấp liên tục vào bể bioreactor với lưu lượng 0,7m 3/h 1,2m3/h. Hiệu quả xử lý thuỷ ngân đạt 97% với thời gian xử lý 10h. Nồng độ thuỷ ngân
trong nước sau khi xử lý là 50g Hg/l. Trong trường hợp kết hợp bể bioreactor với hấp
thụ bằng than hoạt tính, nồng độ thuỷ ngân (Hg) sau khi xử lý đạt 10g Hg/l .
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.
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
- Xem thêm -
.DOC 
32 
161 
72 
