Đề tài Công nghệ sản xuất giấy tái chế

Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY TÁI CHẾ Nhóm sinh viên thực hiện: VŨ VĂN TRỤ Lớp: QLMT ( trưởng nhóm ) VŨ HỒNG SÙNG Lớp: CNMT NGUYỄN TRUNG HÀ Lớp: CNMT NGUYỄN TIẾN DUẬT Lớp: QLMT Hà nội: Tháng 10/2008 Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường MỤC LỤC Mục lục……………………………………………….…………..….…1 Mở đầu……………………………………………….……………...….2 I Tình hình sản xuất ……………………………………………….……..3 1. Tình hình sản xuất trên thế giới………………………………….…...3 2. Tình hình sản xuất ở Việt Nam……………………………………….5 II Sơ lược về công nghệ sản xuất…………………………………………..8 1. Nguyên tắc hoạt động………………………………………………..8 2. Khâu chế biến nguyên liệu……………………………………………9 3. Quá trình sàng rửa………………………………………………...…..9 4. Quá trình khử mực in………………………………………………….9 5. Gia công nguyên liệu sau chế biến…………………………………..10 6. Quá trình nghiền gia keo và nhuộm…………………………………11 7. Hệ thống tạo tờ giấy………………………………………….……..11 8. Bộ phận ép………………………………………………………….12 9. Bộ phận sấy…………………………………………………………13 III Đặc điểm sử dụng nguyên, nhiên vật liệu nước và năng lượng trong công nghệ sản xuất……………………………….………………14 1. Nguyên, nhiên vật liệu…………………………………………..……14 2. Nhu cầu sử dụng năng lượng trong công nghệ tái chế giấy………….21 IV Giải pháp kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm môi trườngcho ngành công nghệ giấy tái chế……………………………..…………………..24 1. Sản xuất sạch hơn……………………………………………………..24 2. Giải pháp khoa học kỹ thuật trong công đoạn xeo giấy………………25 3. Các biện pháp xử lý ô nhiễm không khí………………………………28 4. Các biện pháp xử lý ô nhiễm môi trường nước…………………...…..28 5. Giải pháp giảm thiểu ô nhiễm theo hướng quản lý của cơ quan chức năng……………………………………………………………...……33 V Kết luận……………………………………………………………..…..33 Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Mở Đầu Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp ,nông nghiệp và dịch vụ, sự tiến bộ trong đời sống sinh hoạt hằng ngày,con người cũng thải ra hàng trăm triệu tấn rác thải và môi trường,trong đó có nhiều chất thải có độc tính cao làm cho môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng.Vấn đề ô nhiễm môi trường đặc biệt là môi trường nước đã đang và sẽ là thách thức của xã hội loài người trong đó có Viêt Nam. Một trong những nguồn thải gây ô nhiễm lớn nhất là của nhà máy sản xuất giấy và bột giấy.Công nghiệp giấy sử dụng một lượng lớn tài nguyên nước ngọt (sản xuất một tấn giấy cần 200-300m3 nước) đồng thời thải ra một lượng lớn chất thải vào nguồn nước,đặc biệt là ở các nhà máy không có thu hồi hoá chất.ở nhiều nơi, nguồn nước bị ô nhiễm làm cho nước sạch ngày càng khan hiếm. Một giải pháp được đặt ra để giảm thiểu lượng chất thải trong công nghiệp giấy là sử dụng nguồn nguyên liệu là giấy đã được sử dụng là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất giấy.Giải pháp này đã được áp dụng và phổ biến rộng rãi.Nguồn nguyên liệu từ giấy tái chế có thể coi là vô tận vì có sản xuất la co giấy thải.Mặt khác tái chế còn là một biện pháp hữu hiệu giảm chi phí xử lý chất thải và do đó giảm giá thành sản phẩm .Xét trong tổng thể, sản xuất giấy tái chế đem lại môi trường trong sạch hơn,cải thiện sức khoẻ cộng đồng và là một trong những giải pháp quan trọng đảm bảo cho sự phát triển bền vững của xă hội. Song một thực tế đáng nói ở đây là công nghệ sản xuất giấy taí chế ở Việt Nam còn lạc hậu,quy mô nhỏ và phân tán.Toàn ngành giấy Việt Nam chỉ có công ty giấy Bãi Bằng và công ty giấy Đồng Nai là có hệ thống nước thải được xử lý tương đối tốt, còn ở các cơ sở khác có thể coi là vẫn còn bế tắc trong bài toán nước thải.Do đó chúng ta phải có biện pháp cải tiến công nghệ sản xuất giấy ,giảm thiểu ô nhiễm môi trường và xử lý triệt để trong sự phát triển của ngành giấy. I--TÌNH HÌNH TÁI SẢN XUẤT GIẤY HIỆN NAY Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THÊ GIỚI Giấy là một sản phẩm của nền văn minh nhân loại với lịch sử hàng nghìn năm. Thành phần chính của giấy là xelluloz, một loại polyme mạch thẳng và dài có trong gỗ, nằm bên trong lõi cây. Trong gỗ, xelluloz được bao quanh bởi một màng lignin cũng là polyme. Để tách xelluloz ra khỏi màng polymer, người ta phải sử dụng phương pháp nghiền, sau đó sử dụng hóa Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường chất để xử lý. Những sản phẩm giấy sau khi sử dụng sẽ sản sinh ra giấy loại. Giấy đã qua sử dụng nếu không được đem tái sản xuất sẽ rất lãng phí. Không phải nguồn nguyên liệu lúc nào cũng sẵn có trong tự nhiên, sau một thời gian sẽ không còn đủ cho sản xuất giấy nữa, và không còn đủ để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của con người. Do vậy chúng ta phải tìm ra một phương pháp hay một hướng đi mới cho ngành giấy, và phương pháp sản xuất giấy từ giấy đã qua sử dụng là một hướng đi mới cho ngành giấy. “ trích trong tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn” trong sản xuất giấy và bột giấy. Giấy có thành phần được cấu tạo bởi một mạch polyme thẳng và dài, đó là một loại xelluloz rất khó phân hủy trong tự nhiên, nhưng với giấy đã được thì có rất nhiều phương pháp để xử lý. 1--Tình hình sản xuất giấy trên thế giới. Nhiều nhà máy sản xuất giấy và cactong dựa trên giấy tái sinh. Nhu cầu toàn thế giới năm 1998 khoảng 140 triệu tấn. (các nước Tây Âu: 27%, Bắc Mỹ: 24%, Nhật Bản: 11%, Trung quốc: 8%, Hàn quốc: 4%, các nước còn lại: 27%). Tình hình sử dụng giấy tái sinh trên thế giới đạt 46% và của một số quốc gia trong năm 1998 được đưa ra trong bảng 10-6: Mức độ sử dụng và thu gom giấy loại ‘%’ của một số quốc gia trên thế giới: Nước % tái sử dụng % thu gom Nước % tái sử dụng % thu gom Đan Mạch Tây Ban Nha Thụy sĩ Đức Pháp Áo Trung Quốc Liên Bang Nga Bỉ 115 81 68 61 54 41 39 15 -- 49 43 65 71 44 62 26 30 43 Đài Loan Hàn Quốc Hà Lan Úc Nhật Bản USA Thụy Điển Phần Lan Canada 90 75 61 58 53 40 18 5 -- 58 75 65 48 54 45 58 -- 42 Mục tiêu của nhiều quốc gia là đạt được 50% tái sử dụng sơ sợi trong sản xuất giấy in báo, cactong sóng và phẳng vào năm 2000. Điều này đặt gánh Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường nặng lên việc sử dụng hợp lý các sản phẩm giấy và cactong đã qua sử dụng. thiết kế sản phẩn hợp lý, phân loại tại nguồn, loại các tạp chất của xơ sợi đảm bảo an toàn Môi trường. Tái sử dụng: giấy báo cũ, giấy mỏng đã in và không in, cactong sóng cũ. Có lý do để không tái sử dụng giấy và cactong. Các sản phẩm có thể chứa các tạp chất đến mức chúng không còn tái sử dung. Ví dụ: Giấy toilet và cactong đựng sữa. Các lý do kỹ thuật như là: khoảng cách vận chuyển xa cũng giới hạn cho việc tái sử dụng giấy và cactong. Ngoài việc tái sản xuất các sản phẩm từ giấy, Người ta còn phương pháp khác là: phương pháp đốt giấy loại. Một ứng dụng khác của giấy loại là sử dụng chúng như là nhiên liệu. Thực tế giấy là nhiên liệu sinh học lý tưởng với nhiệt trị khoảng 19MJ/Kg. Chúng ta có thể coi xơ sợi như là khoản đi vay. Chúng ta mượn gỗ để sản xuất giấy hay cactong. Khi chúng ta đọc báo xong hay sử dụng xong cactong đựng sữa, chúng ta chuyển chúng thành nhiên liệu sinh học. Ở một số nước có sự phản đối việc đốt chất thải rắn đô thị, cũng đồng nghĩa là vấn đề chôn lấp tăng lên rất nhanh. Lượng chất thải được đem đốt ở một số nước được đưa ra dưới đây (năm 1998) % Thụy Điển: 50 Vương Quốc Anh: 11 Đức : 32 USA : 5 ÷ 10 2- Tình hình sản xuất giấy ở Việt Nam Theo thống kê của hiệp hội giấy Việt Nam, nghành giấy đã đạt được sự tăng trưởng cao về sản lượng trong những năm vừa qua. Từ năm 1990 đến 1999, tốc độ tăng trung bình là 16%/năm, 3 năm sau đó ( 2000, 2001, 2001 ) tăng 20%/năm. Dự báo 5 năm tiếp theo là 28%/năm. Với tốc độ tăng trưởng cao như vậy, cùng với gia tăng giấy nhập khẩu đã tạo ra một lượng giấy đã sử dụng rất cao. Việc sử dụng số lượng giấy này vào một mục đích khác sao cho có hiệu quả đang đặt một thách thức không hề nhỏ cho những giải pháp mới. Chúng ta đã và đang theo nước ngoài là đem lượng giấy này đi tái chế. Một điểm đáng chú ý là việc này ở Việt Nam cũng đã có từ lâu và nó đã trở thành một nghề kiếm sống của rất nhiều hộ gia đình trên rất nhiều tỉnh thành trên đất nước ta. Chúng ta đi theo nước ngoài là việc đổi mới công nghệ và trình độ kỹ thuật. Ở Việt nam, tái chế là một trong các loại hình làng nghề tiểu thủ công nghiệp được phát triển với quy mô lớn ở một số tỉnh chiếm 6.2% tổng số lượng làng nghề. Chủ yếu tập chung ở các Tỉnh và Thành phố: Hà Nội, Bắc Ninh, Thanh Hóa, Hưng Yên, Nam Định. Tuy nhiên làng nghề tái chế giấy Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Phú Lâm (H.Yên Phong) và Dương Ổ(H. Tiên Du) ở Bắc Ninh có thể xem là 2 làng nghề điển hình trong loại hình làng nghề tái chế giấy. Không những về quy mô sản xuất mà còn về trình độ công nghệ, trang thiết bị và tiềm lực lao động. Sản phẩm chủ yếu là: Giấy dó, giấy vệ sinh, giấy ăn, giấy vàng mã và bìa cactong. Ước tính dòng thải hàng năm cho các làng nghề tái chế giấy điển hình. TT Loại chất thải Định mức thải trên 1 tấn sản phẩm Lượng chất thải trong năm Phú Lâm (tấn/năm) Dương Ổ (tấn/năm) 1 Nước thải 8,2 m³ 100923 m³/năm 129938 m³/năm 2 Bụi 1,83 Kg 24,400 31,45 3 Khí 6802 Kg 90691 116777,2 4 Chất thải rắn 212,06 Kg 2688,42 3461,34 Bột giấy, giấy vụn 81,80 Kg 1006,769 1296,215 Xỉ than 76,5 Kg 1019,99 1313,24 Đinh ghim, nilong 53,76 Kg 661,661 851,889 Bảng: Ước tính chi phí dòng thải cho làng nghề tái chế giấy điển hình. TT Loại chất thải Định mức chi phí thải cho một tấn sp 1000VND/1tấn sp Chi phí dòng thải Phú Lâm (1000VND/năm) Dương Ổ (1000VND/năm) 1 Nước thải 8,2 100923 129938 2 Khí thải -- -- -- 3 Chất thải rắn -- -- -- Bột giấy + giấy vụn 64,8 797538,31 1026830 Đinh ghim, nilong,đất đá -- -- -- Xỉ than -- -- -- II- Sơ lược về công nghệ sản xuất giấy Nói chung, một dây chuyền công nghệ sản xuất giấy từ giấy đã qua sử dụng thường có dạng: Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường * ** *** Sơ đồ nguyên tắc sản xuất giấy *- Nguyên liệu giấy vụn và giấy đã qua sử dụng **- Nhiên liệu cho công đoạn tẩy mực ***- Phụ gia cho công đoạn tạo tờ I- Khâu chế biến nguyên liệu II- Gia công nguyên liệu sau chế biến III- Hệ thống máy tạo tờ giấy IV- Gia công giấy sau tạo tờ Sơ đồ công nghệ I II III IV Nguyên liệu (Vỏ gió,bìa carton,giấy loại,báo loại…) Đánh tơi Chuẩn bị hóa chất (NaO,javen…) Tiếng ồn Bụi Kim loại,hơi dung môi Hơi hóa chất Chuẩn bị hóa chất Hơi nước Khí thải lò hơi Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường 1.-Nguyên tắc hoạt động Các loại nguyên liệu sẽ được đem gia công chế biến ở I. Sau đó nguyên liệu được đem đến khu gia công nguyên liệu ở II. Tại II nguyên liệu sẽ được ngâm trong một bể lớn, hóa chất sẽ được sử dụng để tách mực và sử dụng thiết bị nghiền thủy lực để làm mịn giấy. khi bột giấy đã được nghiền mịn, bột giấy sẽ được làm đặc sệt ( có sử dụng hóa chất). Sau đó bột giấy sẽ được đem đến hệ thống tạo tờ ở III, đây là công đoạn xeo giấy để tạo tờ, tùy thuộc loại giấy và chất lượng giấy theo yêu cầu mà giấy sẽ được xeo khác nhau. Giấy sau xeo sẽ được đem đến công đoạn gia công giấy ở IV, tại đây giấy được cắt xén theo yêu cầu, giấy được đóng gói và được xuất ra thị trường. Kết thúc một vòng sản xuất giấy tái chế. 2.-Khâu chế biến nguyên liệu Như ta đã biết nguyên liệu cho sản xuất giấy tái chế là giấy đã qua sử dụng. Nguyên liệu sẽ được thu gom và tập kết, sau đó được đem đến cơ sở chế biến. Tại cơ sở chế biến, nguyên liệu được đem sàng để loại bỏ bông, vải và cả giấy không thể tái chế có lẫn trong đó. Mọi công việc này được Rửa sàng Tẩy trắng (khử mực in) Nghiền Gia keo Nhuộm Xeo Sản phẩm Nước thải Hơi hóa chất Nước thải Khí Cl 2 Hơi hóa chất Tiếng ồn Nước thải Bột rơi vãi Hơi hóa chất Nước thải Nước thải Bột rơi vãi làm bằng tay, sau đó giấy sẽ được cho vào bể để ngâm cho bã ra. Tại đây ta cũng loại được đất, cát có lẫn trong giấy. Bông vải và giấy đã loại ở trên sẽ được đem chôn lấp hoặc đem đốt làm nhiên liệu cho công đoạn tạo hơi nước phục vụ cho công đoạn tiếp theo. 3. Quá trình sàng rửa Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Ban đầu nguyên liệu được đánh tơi,sau đó đưa tới 4 máy lọc chân không.tại đây nguyên liệu được rửa sạch,dịch hoá chất thu hồi có nồng độ 13%, loại dịch này được đưa đến hệ thống chưng lọc. Sau đó được đưa qua hệ thống sàng gồm 2 áp lực: 1 sàng thô và 3 giai đoạn lọc cái. Các phần không cần thiết thì được loại bỏ ra ngoài 4. Quá trình khử mực in Phương pháp khử mực in giấy loại ngày nay được sử dụng phổ biến rộng rãi trên thế giới thông qua phương pháp tuyển nổi với mục đích chính nhằm loại bỏ các hạt mực cũng như các chất phụ gia khác như chất độc, các hạt mang màu trong quá trình tráng phủ ra khỏi thành phần sơ xợi. Phương pháp tuyển nổi thích hợp với các hạt mực và phụ gia có kích thước tư 10×10-6 đến 250×10-6m. Phương pháp tuyển nổi sử dụng nguyên lý bám dính của các hạt vật chất vào bong bóng khí để loại bỏ mực in và các chất phụ gia của giấy loại như chất độc, các hạt mang màu… Có thể chia ra các công đoạn chính trong quá trình tuyển nổi như sau: 4.1 Quá trình tách mực ra khỏi xơ sợi Mực được in vào bề mặt của sơ xợi bằng nhiều phương pháp khác nhau và trong giai đoạn đầu tiên của phương pháp khử mực, người ta phải tách các hạt mực in này cùng với các hạt phụ gia ra khỏi bề mặt của sơ xợi. Giai đoạn này trong sản xuất được thực hiện ở máy nghiền thủy lực với sự hỗ trợ của một số chất khử mực như NaOH, Na2CO3, H2O2, các chất hoạt tính bề mặt…Dưới tác dụng của các hóa chất khử mực, mối liên kết giữa mực in và sơ xợi bị lỏng đi, trở nên kém bền vững đồng thời các hạt mực cũng trở nên kỵ nước, bị xé nhỏ và tách ra khỏi sơ xợi dưới tác dụng của các dao trong quá trình nghiền thủy lực. 4.2 Giai đoạn loại bỏ mực ra khỏi sơ xợi trong quá trình tuyển nổi Sau khi mực và các hạt phụ gia được tách ra khỏi bề mặt sơ xợi, chúng ta sẽ phải loại bỏ chúng để thu được sơ xợi “sạch” để sản xuất giấy. Như đã trình bày ở trên, phương pháp tuyển nổi dùng các bọt khí để loại bỏ các hạt mực và các hạt phụ gia. Về lý thuyết có thể ứng dụng với các hạt chất rắn có kích thước từ 10×10-6 đến 500×10-6m nhưng hiệu quả nhất với tuyển nổi giấy tái chế là từ 10×10-6 đến 250×10-6m. Do tác dụng của hóa chất (các chất lựa chọn) và đặc biệt là sự có mặt của các ion canxi mang điện dương 2+ trong nước, các phân tử của xà phòng kết hợp với các ion Canxi này tạo ra các hạt vật chất nhỏ điện tích mang điện dương, qua đó dễ dàng đính với các hạt mực (điện âm). Bởi vì các chất lựa chọn như soap là một chuỗi hydrocacbon Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường gồm cả phần kỵ nước và háo nước (ví dụ như stearic acid) nên các hạt mực được đính kèm với các hạt vật chất nhỏ mang điện dương (sản phẩm của soap collector và calcium có trong nước), rồi qua đó tiếp tục đính với các hạt mực khác (cũng đã được đính với các hạt mang điện dương) và tạo thành các cụm mực nhỏ và các cụm mực nhỏ này tiếp tục được đính vào các bong bóng khí nhờ tính kỵ nước và háo nước của soap collector. 5.-Gia công nguyên liệu sau chế biến Như ta đã biết nguyên liệu sau công đoạn trên đã được ngâm trong bể. Trong công đoạn này hơi nước được sử dụng, bằng cách sục hơi nước từ đáy bể để đẩy mực ra khỏi nhờ áp lực của dòng hơi nước sục từ đáy bể. Có thể coi đây là công đoạn làm sạch bột, vì hơi nước không thể đẩy hết mực trong giấy nên hóa chất cũng sẽ được sử dụng trong công đoạn này. Hóa chất sử dụng thường là: 1-Dung dịch nước Javen ( NaCl + NaOCl ): 2-Dung dịch nước Clo ( Cl2 ): 3-Dung dịch xút NaOH: Trong 3 ử dụng nước Javen vì do dung dịch nước Javen đễ sản xuất ( chỉ cần điện phân dung dịch không màng ngăn muối ăn loại hóa chất trên, đa phần các hộ gia đình hay nhiều cơ sở sản xuất thường sn NaCl ). Nếu sử dụng dung dịch nước Clo thì phải kết hợp cả dung dịch NaOH để trung hòa lượng Clo dư trước khi nước thải được thải ra môi trường. Sau khi đã được tách mực, bột giấy sẽ được đem đi nghiền thủy lực, mục đích là tạo độ mịn cho bột, sau đó bột sẽ được trộn thêm phụ gia và sau đó được đem đi tách nước, mục đích là tạo cho bột có độ đặc sệt đáp ứng yêu cầu cho công đoạn tiếp theo. Nước thải trong công đoạn tách mực sẽ được đem đi xử lý trước khi thải ra môi trường. Bột giấy trước khi đem xeo cần bổ xung một vài phụ gia khác nhau tùy thuộc loại giấy. Phụ gia thường sử dụng là: Cao lanh ( CaO.SiO2 ), thạch cao ( CaSO4.Al2O3 ) hoặc bột nhũ ( CaCO3 ). Do sản phẩm giấy tái chế của Việt Nam đa phần là giấy vệ sinh và giấy vàng mã, giấy ăn nên phụ gia sử dụng chủ yếu là bột nhũ ( CaCO3 ), do nguồn nhiên liệu rất dễ tạo được ( dung dịch nước vôi trong dược sục khí CO2 ) và lượng tạp chất có trong đó ít. Mục đích cho thêm phụ gia vào thường tạo độ kết dính cho 6.Quá trình nghiền gia keo và nhuộm Nghiền: Bột giấy được đưa qua hệ thống nghiền để làm tăng diện tích tiếp xúc, tăng khả năng liên kết giữa các thớ sợi với nhau, tạo điều kiện cho khả năng kiên kết giữa các thớ sợi với nhau, tạo điều kiện cho khả năng hình thành tờ giấy tốt hơn. Làm cho các sợi được hidrat hóa, tăng sự Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường dẻo dai và tăng bề mặt hoạt tính của các vi sơ. Việc đánh tơi và nghiêng sợi giúp giải phóng gốc hidro oxi. Quá trình nghiền tiến hành với nồng độ giấy trong dung dịch 2% đến 8%. Gia keo: Nhằm tạo cho giấy một số tính chất đặc biệt như không thấm nước, không bị nhòe khi in, viết. Bột được pha trộn với các hóa chất dùng để gia keo: nhựa thông, phèn chua trong bể chứa. Công đoạn này thường chỉ có ở các nhà máy giấy quy mô vừa phát triển dùng cho giấy tốt, để in hoặc viết. pH tốt cho quá trình gia keo 4,5 đến 5.5, thường tỷ lệ nhựa thông/phèn chua: 3/1. Nhuộm: Gia keo và nhuộm có thể tiến hành chung trong bể nghiền. Công đoạn nhuộm sử dụng các hóa chất tạo màu nghiền cùng bột giấy. 7.-Hệ thống tạo tờ giấy Bột giấy sau khi được làm trắng và làm đặc sẽ được đem đi xeo. Tùy từng loại giấy và công nghệ sản xuất mà người ta có phương pháp xeo giấy khác nhau. Có thể xeo giấy bằng tay ( ví dụ như giấy dó) hoặc xeo bằng máy như giấy vệ sinh, giấy vàng mã và giấy ăn. Một máy xeo thường có dạng: Bột giấy hệ thống phên lô sấy ép giấy Cuốn Sau sấy hút chân không Sơ đồ một máy xeo giấy Bột giấy sẽ được phun đều trên phên băng tải, sau đó được đem sấy, vừa sấy vừa ép cho có độ mỏng theo yêu cầu. Tiếp đó đưa qua hệ thống hút chân không để làm khô giấy. Giấy sau sấy sẽ được cuộn thành cuộn lớn. tùy thuộc chất lượng của giấy theo yêu cầu mà giấy được xeo khác nhau ( một mặt hay cả hai mặt ). Sau Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường khi qua hệ thống hút chân không lượng nước thải còn lại trong bột sẽ được đem đi xử lý. 8. Bộ phận ép Ép có nghĩa là tờ giấy được nén bằng cơ học để đạt trên bão hoà. ở phần này nước cũng tách được càng nhiều ra khỏi tờ giấy càng tốt. Sau công đoạn hình thành, tờ giấy còn khoảng 80% nước (độ khô = 20 %). ở công đoạn ép độ khô sẽ tăng lên từ 20 40 % . Nhiệm vụ chính của bộ phận ép là tách nước ra khỏi tờ giấy, tăng độ bền và độ nhẵn của tờ giấy đồng thời bộ phận ép còn có nhiệm vụ dẫn tờ giấy đến bộ phận sấy. Bộ phận ép có số lượng cặp ép và cấu trúc khác nhau. Một cặp ép bao gồm giá đỡ và 2 hoặc 3 lô. Lô dưới thường được lắp trên một ổ đỡ cố định và lô dẫn động. Sự ép xảy ra ở khoảng giữa lô trong khe ép và tờ giấy được chăn dẫn qua khe ép. Tờ giấy ướt được chuyển trực tiếp từ lưới tới trục ép chân không được lọc chặn của tổ ép 1. Chức năng quan trọng của lưới ép là chống tạo vết trên tờ giấy.Từ tổ ép 1 tờ giấy được chuyển tới bộ phận ép lưới ở tổ 2.Tổ 2 gồm một lưới nhựa giữa chăn ép và một trục ép phía dưới nhằm giảm áp suất thuỷ tĩnh trong tuyến ép.Từ chăn 2 tờ giấy được chuyển tới tổ ép nhẵn 3 qua một khoảng cách kéo hở. Tổ ép này không có chăn nên không có nhiệm vụ tách nước mà chỉ có làm cho tổ giấy nhẵn và phẳng hơn. 9. Bộ phận sấy Khi tờ giấy ra khỏi bộ phận ép, có độ khô khoảng 40 % và nhiệt độ từ 25 30 C. Trong bộ phận sấy, lượng nước còn lại sẽ được tách ra bằng cách bốc hơi. Sấy là cách vận chuyển nhiệt và nước, trong đó nhiệt độ được chuyển qua vùng bay hơi và hơi nước bốc lên đi qua bề mặt của tờ giấy vào luồng khí thông gió. Các biện pháp sấy được sử dụng là : - Sấy trực tiếp: tờ giấy tiếp xúc với lô sấy máy. - Sâý đối lưu: nhiệt độ được cung cấp bởi không khí trong một Chụp xung quanh lò sấy. - Sấy tự do: sấy trong khoảng không có sức căng hoặc giữa các lô sấy. ở giai đoạn này, tờ giấy được sấy khô tới 94%. Sau đó, tờ giấy đi qua bộ phận ép gia nhựa(ép keo). ở đây, nước cùng hoá chất được tờ giấy hấp thụ và lượng nước này được làm bay hơi ở bộ phận sấy thứ 2 (bộ phận sấy nhựa). Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Bộ phận sấy bao gồm 34 lô sấy (24 lô ở bộ phận sấy chính và 10 lô ở bộ phận sấy nhựa). Giấy đã sấy khô được làm nguội trên 2 lô làm lạnh.Tất cả các lô đều có đường kính là 1500 mm, chiều dài của giấy có thay đổi trong quá trình sấy. Sau các lô ép tờ giấy được căng ra. Trong suốt quá trình nó được gia nhiệt ở cả 2 quá trình sấy chính và sấy nhựa (ép keo). Điều đó thường gây ra sự cố của tờ giấy. Để khắc phục những sự cố và những biến đổi của tờ giấy, các lô được bố trí thành các nhóm dẫn động khác nhau. Trong đó, tất cả các lô trong một nhóm có cùng tốc độ. Sự chênh lệch tốc độ giữa các nhóm dẫn động sẽ được hiệu chỉnh theo độ kéo căng và sự cố cuả tờ giấy. Bảng sau đây cho ta biết về từng lô và nhóm trong quá trình sấy Sấy chính Sấy nhựa nhó m số 1 2 3 4 5 6 số lô 8 8 8 2 8 2 vị trí lô 1 8 9 16 17 24 25 26 27 34 35 36 III – Đặc điểm sử dụng nguyên, nhiên vật liệu nước và năng lượng của công nghệ sản xuất 1.nguyên vật liệu: Nguyên vật liệu chính để tái chế giấy hiện nay là giấy đã qua sử dụng hoặc ngoài ra còn sủ dụng tre nứa gỗ với số lượng nhỏ.Thành phần chính của giấy là xenlulozo, là loại đường đa tụ, phân tử gồm nhiều phân tử saccacazo tạo thành nên nguyên liệu chính để làm ra sợi giấy là sợi xenlulo từ gỗ hoặc rơm rạ, hoặc giấy đã sử dụng. Xenlulo có công thức phân tử là ( C6H10O5)n Đơn vị sơ sợi để sản xuất giấy: trị số n 600 đến 1500 đối với gỗ 100 đến 300 đối với sợi bông đay Cellulose: là Gluco chiếm khoảng 45% khối lượng gỗ. Có công thức tổng quát là [C6H10O5]n. Đây là chất quan trọng trong thành phần của giấy. Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Lignin: gỗ lá rộng thì lignin chiếm khoảng 21%. Đối với gỗ lá kim thì chiếm 25% khối lượng gỗ. Lignin có độ trùng hợp cao nhưng lại tồn tại ở dạng chất vô định hình. Lignin có cấu tạo phức tạp, thành phần chủ yếu là các đơn vị phenylpropan nối kết với nhau thành khối không gian ba chiều. Vai trò của lignin là tạo ra lớp trung gian giữa các vách tế bào để gắn dính các vách chứa xơ sợi. Nó dễ bị oxy hóa, hòa tan trong kiềm nóng, các dung dịch sunfit đun nóng hay muối của axit H2SO3 như Hemicellulose: Gồm các thành phần Gluco, manmo, galacto, xylo, anabio… Chất trích chiết (dầu thông, axit nhựa, axit béo, phenol, các chất không xà phòng hóa…). Ngoài ra còn có các chất tách chiết, axit nhựa, axit béo, chất thơm có khả năng hoà tan trong nước. Bên cạnh đó ta còn dùng đến keo và các chất độn. Độ dài của các sợi xenlulozo thay đổi tuỳ theo nguyên liệu làm giấy, có ảnh hưởng tới chất lượng và độ bền của thời gian của giấy. Chất độn sử dụng ở đây có thể là cao lanh, tinh bột, dioxit titan, phấn,blanfixe Các chất độn chiếm 30% thành phần giấy,chúng làm đầy phần không gian của các sợi giấy và làm cho giấy mềm mại, có bề mặt lắng hơn. Thành phần của chất độn sẽ quyết định độ trong suốt hay độ đục của giấy. Ngoài ra để chống không lem mực người ta phải dùng đén keo. Một ví dụ về định mức tiêu thụ nguyên liệu đối với những sản phẩm tái chế: Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Tên sản phẩm Tên nguyên liệu Đơn vị Định mức tiêu thụ tính theo tấn sản phẩm Giấy gió Vỏ dó Giấy mò, giấy xi măng Vôi Javen Nhựa thông Nước Tấn/tấn sản phẩm Tấn/tấn sản phẩm Kg/tấn sản phẩm Kg/tấn sản phẩm Kg/tấn sản phẩm m3/tấn sản phẩm 0,85 ÷ 1 0,2 ÷ 0,3 5 ÷ 10 15 ÷ 50 30 ÷ 40 75 ÷ 150 Giấy vệ sinh, giấy ăn Giấy loại, bột giấy Nhựa thông Javen Phẩm màu Xút Phèn Nước Điện Tấn/tấn sản phẩm Kg/tấn sản phẩm Kg/tấn sản phẩm Kg/tấn sản phẩm Kg/tấn sản phẩm Kg/tấn sản phẩm m 3 /tấn sản phẩm Kwh/tấn sản phẩm 1,2 ÷ 1,3 50 ÷ 60 20-50 3-7 6-8 40-50 75-150 280 Bìa carton Giấy loại, giấy báo Nhựa thông Javen Phẩm màu Xút Phèn Nước Điện Tấn/tấn sản phẩm Kg/tấn sản phẩm Kg/tấn sản phẩm Kg/tấn sản phẩm Kg/tấn sản phẩm Kg/tấn sản phẩm m 3 /tấn sản phẩm Kwh/tấn sản phẩm 1200-1300 5-6 30-40 40-50 500 50-100 280 Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Qua đó ta thấy ngành giấy đã sử dụng một lượng lớn nguyên liệu thô,nước và các tài nguyên,đó là một trong những ngành sử dụng nhiều nước nhất.Sản xuất giấy tái chế đã giảm bớt một phần lớn nguyên liệu thô và nước.Điển hình là sản xuất một tấn giấy từ nguyên liệu là gỗ phải cần tới :1,5 -3 tấn nguyên liệu thô, 3-6 tấn nguyên liệu tự nhiên,5 tấn than.1000-3000kwh và tiêu tốn đến 200-300m3 nước,có thể thấy rõ rằng sản xuất từ giấy dã sử dụng tiệt kiệm được nguồn nguyên liệu,nhiên liệu lớn,do đó có thể giảm bớt được các vấn đề ô nhiễm môi trường . Nguồn nhiên liệu sử dụng chủ yếu trong công nghiệp tái chế giấy là than,như trên đã nói một tấn giấy tái chế sử dụng 500kg than và tiêu tốn 287,3kwh điện năng.Hiện nay hầu hết các cơ sở sản xuất giấy tái chế ở Phong Khê-Bắc Ninh và Phú Lâm-Tiên Du đều sử dụng máy xeo giấy động cơ VS, đây là đọng cơ lạc hậu,toả nhiệt ra môi trường,và tiêu tốn điện năng,hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn sợi đốt,vừa tiêu tốn năng lượng vừa cho hiệu quả chiếu sáng thấp.Một điển hình là lâm trường M’ĐRĂC(Đắc Lắc) đưa lò sấy gỗ bằng năng lượng mặt trời thay cho lào sấy bằng hơi không khí vừa rút ngắn thời gian sấy,giảm chi phí về nhân công ,chất đốt vừa ổn định về hình dạng,nâng cao chất lượng sản phẩm giấy. Ở Việt Nam nghành tái chế giấy chủ yếu tập chung ở các làng nghề ( ex: phong khê,phú lâm…) sau đây là một số công nghệ sản suất giấy tái chế kèm theo dòng thải chính. a.Công nghệ sản suất giấy dó Nguyên liệu chính: vỏ dó Cây dó giấy: thuộc họ trầm là một loại cây nhỏ trong nhóm cây gỗ lớn, cao 8-12m, đường kính thân ≤ 20cm, cành non phủ đầy lông. Lá mọc cách, phiến hình trứng thuôn, dài 10-20cm, rộng 3-3,5cm, tròn, thót nhọn ở đầu, mỏng, nhẵn ở mặt trên có lông ngắn và nằm ở mặt dưới, có 20 - 25 đôi gân, bậc hai gần như song song; cuống lá dài 3 - 4mm, có lông và có cánh.Giấy dó có đặc tính xốp nhẹ, bền dai, không nhòe khi viết vẽ, ít bị mối mọt, hoặc dòn gẫy, ẩm nát.. Vỏ cây dó được nấu và ngâm trong nước vôi với thời gian ba tháng, bóc bỏ lần vỏ đen đi, giã bằng cối và chày rồi dùng chất nhầy từ cây mò tạo hỗn hợp kết dính. Khi xeo giấy, người thợ dùng liềm xeo (khuôn có mành trúc hay dây đồng ken dày) chao đi chao lại trong bể bột dó. Lớp bột dó trên liềm chính là tờ giấy dó sau khi kết thúc công đoạn ép, phơi, nén hay cán phẳng. Xơ dó kết lại với nhau, như cái mạng nhện nhiều lớp, tạo nên tờ giấy dó. Sự kết mạng như vậy đã làm cho tờ giấy xốp. Vì xốp nên giấy rất nhẹ. Sau cùng là phơi hoặc sấy Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Nguyên liệu phụ: kiềm,nhựa thông,chất tẩy… Sơ đồ công nghệ Than nước Nấu Khói lò( bụi, SO 2 ,CO,NO X ..) Nước thải Vỏ dó Ngâm Nước vôi đặc Nước Nước thải Rửa nước vôi Nước sạch Nước thải Nhựa thong, điện Điện Nghiền nhỏ Tiếng ồn Đánh tơi( trong bể xeo) Xeo giấy Nước thải Ép nước Bóc tờ Xơ sợi rơi vãi Nước thải Nước thải Nước thải Hơi nước Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường b.Công nghệ sản xuất bìa carton Nguyên liệu chính : bìa carton loại,giấy loại ,báo loại Nguyên liệu phụ : kiềm ,nhựa thông,chất tẩy Nguyên liệu sau khi được phân loại.giấy ,bìa,báo phế liệu được ngâm trong nước cho mủn sau đó được nghiền nhỏ , hòa loãng và đánh tơi tạo bột giấy.Bột giây được xeo thành bìa , sấy và được cuộn thành lô hơi nước được cấp từ lò đốt than.Trong một số trường hợp javen được sử dụng để tẩy trắng. Sơ đồ công nghệ : Cán Phơi giấy Bóc,xếp Ép ,cắt xén Sản phẩm Bụi Giấy vụn Bụi Bụi, giấy rách lề Bụi Giấy vụn c.Sơ đồ sản xuất giấy vệ sinh,giấy ăn ,vàng mã Phân loại Ngâm Nghiền Đánh tơi Giấy cuộn Sấy khô Xeo Bìa Carton vụn Ghim sắt, băng dán, nilon, bụi Nước thải Tiếng ồn Tiếng ồn Nước thải Tiếng ồn, bụi Tiếng ồn, bụi Nước, hoá chất Than Lò hơi Xỉ than Sản phẩm Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Nguyên liệu chính:bìa carton loại, giấy ăn, báo loại Nguyên liệu phụ: kiềm, nhựa thông,chất tẩy Giấy phế liệu sau khi được phân loại, được ngâm vào dung dịch nước cho mủn sau đó được tẩy bằng nước javen, nghiền nhỏ, pha loãng, và đánh tơi.giấy ăn sau khi xeo được sấy bằng hơi nước cuộn vào lô cắt thành cuộn nhỏ và bao gói thành sản phẩm Giấy vụn các loại , Phân loại Ngâm kiềm Ngâm Tẩy Đánh tơi Xeo Sấy khô Cuộn Cắt Bao gói Sản Phẩm NaO Băng gián,ghim Kim loại Bụi….. Hơi kiềm Nước thải Javen Nước thải Khí Cl 2 Thêm hóa chất Hơi dung môi Tiếng ồn Lò hơi Than Bụi khói lò Xỉ than Hơi nước Nước thải Bột rơi vãi Tiếng ồn , bụi Tiếng ồn, bụi Tiếng ồn Bụi, giấy rách Giấy lỗi Bụi, giấy rách Giấy lỗi Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường 2. Nhu cầu sử dụng năng lượng trong công nghệ tái chế giấy Năng lượng chính được sử dụng trong công nghệ tái chế giấy bao gồm: Điện, Than, … chúng được sử dụng cho lò hơi, quá trình nghiền rửa xeo cắt cuộn và một số loại máy móc phục vụ cho sản xuất ví dụ: máy nghiền thủy lực , bin nghiền , máy xeo loại nhỏ , máy xeo loại vừa , lò hơi , máy nghiền xay…… Bảng kiểm toán vật chất cho cơ sở sản xuất công suất 4.5 tấn sản phẩm/ngày STT Tên công đoạn Nguyên liệu vào Đầu ra Tên Lượng (tấn/ngày) Tên Lượng (tấn/ngày) 1 Phân loại Giấy các loại 5.08 Giấy bìa đã phân loại Chất thải rắn ,ghim,bìa nilon Băng đinh,nhựa,đất đá… 5.00 0.08 2 Nghiền Rửa Giấy đã phân loại Phèn Nhựa thông Nước 5 0.42 0.35 600 Dung dịch bột giấy Lượng dung dịch bột giấy rơi vãi 600 0.01% 3 Xeo giấy Cắt cuộn Dung dịch bột giấy Hơi nước Nước 600 12 20 Sản phẩm Nước chứa bột giấy Nước ngưng Phế phẩm Bay hơi Bột mất 4.5 618 11.4 0.32 0.83 0.15 4 Lò hơi Than Nước 1.2-1.3 12.6-13 Hơi nước Khí thải lò hơi: CO,SO 2 NO 2 Bụi Xỉ than 12-13 10% than Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Kiểm soát năng lượng tại một số công đoạn chính: S T T Tên công đoạn Đầu vào Đầu ra Tên Lượng Tên Lượng 1 Lò hơi Than 1.5 Tấn/ngày Nhiệt lượng cho cung cấp tạo hơi nước Nhiệt lượng tổn thất theo khói lò Lượng nhiệt tổn thất theo tường lò Lượng than không cháy hết Công suất tiêu thụ 5 triệu Kcal/ngày 3 triệu Kcal/ngày 0.4 triệu Kcal/ngày 40 Kg/ngày 2Kwh/ngà y 2 Nghiền, Rửa Điện Công suất tiêu thụ 22- 37Kwh/ng ày 3 Xeo,cắt, gọt Nhiệt lượng hơi theo nước 5 triệu Kcal/ngày Lượng nhiệt sử dụng Lượng nhiệt theo nước ngưng Lượng nhiệt tổn thất theo đường ống 3 triệu Kcal/ngày 0.5 triệu Kcal/ngày 1.5 triệu Kcal/ngày Vi dụ về cân băng vật liệu và dòng thải cho 1 tấn sản phẩm: Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Nguyên liệu Phân loại Nghiền Pha loãng Xeo Cuộn 1 Tấn sản phẩm 1200 Kg 3-4%) Nước thải 257 Kg (0.4%) Bột rơi vãi 6.8 Kg(= 0.5%) Ghim 13.8 Kg(= 1.2%) Nhựa thông 57.34 Kg Phèn 52.8 Kg Phẩm màu 6.8 Kg 1152 Kg H 2 O 64.200 Kg 64.060 Kg 13.867 Kg 1030 Kg H 2 O 68.607 Kg H 2 O 4.587 Kg Bay hơi 220 Kg (=8%) Nước ngưng 2531 Kg (92 %) Bột mất 45 Kg Nước thải 135.968 Kg Giấy loại 30 kg (= 3%) Hơi 2.752 Kg Hiện nay, ngành công nghiệp giấy nói chung và sản xuất giấy nói riêng - 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 T rường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Giấy tái chế là một lựa chọn đúng đắn để bảo vệ môi trường và tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên. Tuy nhiên, ở nước ta sản xuất giấy tái chế chỉ dừng tại các làng nghề thủ công nên năng xuất không cao và đặc biệt là gây ô nhiễm môi trường ở chính địa phương có làng nghề. IV-Giải pháp kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm môi trường cho ngành công nghiệp giấy tái chế 1. Sản xuất sạch hơn Là việc sử dụng hiệu quả nguyên liệu và năng lượng cũng như tính độc hại của tất cả các chất thải ngay tại nguồn thải. 1.1.1 Các giải pháp giảm thiểu chất thải Giải pháp giảm thiểu chất thải tại nguồn,mục đích là tìm hiểu tận gốc nguồn phát sinh ô nhiễm nhằm đánh giá ,phân tích tìm hiểu quá trình sản suất cũng như việc quản lý của cơ sở sản suất tránh phát sinh dòng thải không nên có Giải pháp thay đổi công suất cấp khí cho lò hơi: vấn đề tiết kiệm nhiên liệu chưa thục sự dược quan tâm,hầu hết lượng than được sử dụng không hiệu quả.do đó tồn tại sự lãng phí nhiên liệu kết quả là làm tăng nồng độ của các chất ô nhiễm phát sinh trong quá trình đốt .ví vậy kiểm soát được quá trình đốt,tăng hiệu quả sử dụng lò hơi sẽ rất cần thiết Nâng công suất cấp khí lò hơi lên 706 m 3 /h thì tiết kiệm được 1.470 Kg than/tháng,tương đương với 615.500 đồng /tháng.do đó lượng than cần sử dụng sẽ giảm khoảng 2-4 % dẫn tới hàm lượng chất ô nhiễm khí và bụi giảm 2-3 % Ước tính tải lượng chất thải ô nhiễm sau khi áp dụng SXSH T T Tác nhân ô nhiễm Trước khi áp dụng SXSH Khi áp dụng SXSH 1 Xỉ 76.5 74.7 2 Bụi 1.83 1.7 3 CO 2 1452.04 1419 4 SO 2 5.87 5.73 5 CO 0.14 0.125 Giả sử tiến hành sử dụng quạt cấp khí với công suất 2Kw thời gian 3h/ngày Chi phí cho quạt cấp khí là: 2×3×1000 = 6000 đồng/ngày = 180 000 đ/tháng Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường 1.1.2 Giải pháp tuần hoàn nước ngưng Giả sử tuần hoàn được 11,09 tấn nước ngưng cho tất cả 2 máy xeo( áp dụng cho quy mô sản xuất 4.36 tấn/ngày) với định mức là 0.11 Kwh/tuần nước,ước tính lượng điện tiết kiệm được là do không tuần hoàn được 11.09 tấn nước.với phương pháp này lượng than tiêu thụ sẽ giảm được 3-4 % dẫn tới giảm lượng bụi và ô nhiễm không khí phát sinh Bảng ước tính lượng chất thải ô nhiễm khi áp dụng sản suất sạch S T T Tác nhân ô nhiễm Trước khi chưa áp dụng SXS Khi áp dụng SXS 1 Xỉ 76.5 73 2 Bụi 1.83 1.72 3 CO 2 1452.04 1364.7 4 SO 2 5.87 5.52 5 CO 0.14 0.13 2. Giải pháp khoa học kỹ thuật trong công đoạn xeo giấy trong quá trình tạo bột của công nghiệp xeo giấy, những chất hữu cơ (có thể chiếm tới 50% thành phần nguyên liệu như lignin, chất bán sợi, phụ gia chất khoáng, chất có thể chiết xuất, loại đa đường…) sẽ xuất hiện trong dịch thải và sẽ gây ô nhiễm nặng đối với môi trường nếu không kịp thời thu hồi được dịch đen. Dịch đen, theo thuật ngữ của ngành giấy, là dịch thải chưng nấu, cũng là nguồn tài nguyên tái sinh trong quá trình tạo bột xeo giấy, bao gồm 70% chất rắn hữu cơ có thể thu hồi để tái sử dụng và 30% chất rắn vô cơ. Cũng vì thế, mức độ ô nhiễm từ nước thải công nghiệp xeo giấy tỷ lệ nghịch với khả năng thu hồi dịch đen. Ngoài ra, trong quá trình tạo bột 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 sẽ làm ô nhiễm nặng nguồn nước. Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Những chất ô nhiễm chủ yếu của ngành tạo bột xeo giấy đối với các nguồn nước bao gồm: Vật huyền phù: là những hạt chất rắn không chìm trong nước, bao gồm chất vô cơ, cát, bụi, quặng…hoặc những chất hữu cơ như dầu, cặn hữu cơ. Nhiều vật huyền phù xả xuống nguồn nước dần dần sẽ hình thành các “bãi sợi” và tạo ra quá trình lên men, từ đó tiêu hao oxy hòa tan trong nước, tác động tới sự sống còn của các sinh vật trong nước, phủ lấp không gian sinh tồn, gây cản trở các hoạt động bình thường… Vật hóa hợp dễ sinh hóa phân giải: là những thành phần nguyên liệu với số lượng tương đương đã tan trong quá trình tạo bột xeo giấy dễ sinh hóa phân giải, bao gồm các vật có lượng phân tử thấp (chất bán sợi, me-ta-nôn, a-cết, axit ca-pơ-ríc, loại đường…) Những chất này sẽ bị oxy hóa, do đó cũng tiêu hao oxy hòa tan trong nước, gây tác hại đối với các sinh vật. Vật hóa hợp khó sinh hóa phân giải: bắt nguồn chủ yếu từ chất đường phân tử lớn và lignin trong nguyên liệu sợi. Những chất này thường có màu, do đó ảnh hưởng đến sự chiếu rọi của ánh sáng vào nguồn nước. Những vật chất này cũng có thể gây biến dị trong cơ thể sinh vật nếu bị hấp thu. Các vật chất có độc: rất nhiều vật chất có độc đối với sinh vật hiện diện trong nước thải của công nghiệp giấy như colophan và axit béo không bão hòa trong dịch đen, dịch thải của đoạn tẩy trắng, dịch thải đoạn rút xút. Bên cạnh các vật chất độc hại trên, nước thải của ngành công nghiệp giấy có thể làm ảnh hưởng trầm trọng đến trị số PH của nguồn nước, hoặc làm ngăn cản ánh sáng, tác động đến quá trình quang hợp, từ đó làm mất sự cân bằng sinh thái trong môi trường nước. Xử lý ô nhiễm công nghiệp trên thế giới thường được chia làm hai phần: xử lý trong nhà xưởng và xử lý ngoài nhà xưởng. Xử lý ngoài nhà xưởng gồm 3 cấp, có thể sử dụng vòng tuần hoàn để thu hồi, tái tận dụng, xử lý các vật chất trước khi xả ra môi trường. Xử lý trong nhà xưởng là có những biện pháp thiết thực xử lý hoặc làm giảm bớt ô nhiễm phát sinh ngày trong quá trình sản xuất. Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Những biện pháp xử lý trong nhà xưởng nhìn chung có hiệu quả kinh tế rõ rệt, tiết kiệm năng lượng và nước, thu hồi khá triệt để những thành phần có ít. Trình độ xử lý chất thải trong nhà trường càng cao thì chi phí xử lý ngoài nhà xưởng càng thấp (chi phí xử lý cấp II ngoài nhà xưởng gấp 3 lần chi phí xử lý cấp I). Vì vậy, hướng đi đúng đắn cho công nghiệp xeo giấy trong việc phòng chống ô nhiễm là tăng cường xử lý trong nhà xưởng bằng các công nghệ khoa học kỹ thuật tiên tiến. Theo kết quả nghiên cứu, sản xuất mỗi tấn bột giấy phải thải ra khoảng 10 tấn dịch đen. Xử lý dịch đen thường có ba phương thức: phương pháp thu hồi kiềm theo công nghệ tiên tiến nhất những năm gần đây, tuy nhiên hiệu quả rộng rãi không thật sự cao vì vốn đầu tư quá lớn; phương pháp xử lý sinh hóa bằng hệ thống xử lý nước thải, cũng đòi hỏi hệ thống kỹ thuật cao và sự chính xác tuyệt đối; và phương pháp thứ ba là thay đổi tính chất của lignin trong dịch đen. Lignin là thành phần chính trong dịch đen tạo ra bột giấy, nếu xử lý tốt có thể trở thành một thứ sản phẩm tái sinh có nhiều đặc tính độc đáo như không độc, giá rẻ, có thể ứng dụng phổ biến trong công nghiệp, nông lâm nghiệp, dầu mỏ, luyện kim, thuốc nhuộm, xi-măng và vật liệu cao phân tử…Với những khoa học công nghệ mới, ngành giấy đã có thể chiết xuất lignin từ dịch đen tạo bột giấy. Theo quy trình công nghệ này, dịch đen loãng sẽ được chưng phát màng mỏng phun dội bằng hơi nước, sau đó thêm chất xúc tác để xử lý biến tính qua hoàng hóa. Ở bước tiếp theo, khi tiếp tục được cấp nhiệt bằng than gián tiếp và làm khô bằng ly tâm cao tốc, thoát khí thải không gây ô nhiễm, lignin hoàng hóa đã được chiết xuất và trở thành bột khô muối sulfonic lignin, chủ yếu dùng làm chất hút nước bê tông, chất hoạt tính cho dịch đen gốc, chất đông cứng cát, chất dính, chất phân giải thuốc trừ sâu, chất dung môi khoan dầu mỏ... Đây là một thiết kế công nghệ mang tính khả thi, có thể giảm vốn đầu tư cho việc xử lý dịch đen. Quan trọng hơn, với lưu trình hoàn thiện, không có nước thải thoát ra (nước nóng thải có thể chuyển sang sử dụng ở công đoạn rửa tẩy), đây là một công nghệ có khả năng giúp ngành giấy tiến một bước dài trong những nỗ lực bảo vệ tài nguyên môi trường, nhất là tài nguyên nước. 3. Các biện pháp xử lý ô nhiễm không khí Đối với công nghệ tái chế giấy ô nhiễm không khí không phải là vấn đề nghiêm trọng tuy nhiên để sử lý triệt để vấn đề ô nhiễm môi trường chúng ta cần thực hiện các biện pháp : Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường - giảm thiểu tiếng ồn cần thiết phải chỉnh và bảo dưỡng tốt các chi tiết truyền động của các thiết bị( các máy xeo giấy,máy nghiền…) - Thiết kế lắp đặt các chụp hút khí tại các vị trí phát sinh chất ô nhiễm độc hại, nâng chiều cao ống khói lò hơi… 4. Cách biện pháp xử lý ô nhiễm môi trường nước i. xử lý thu hồi xơ sợi Nước thải từ các cơ sở tái sinh giấy chứa nhiều xơ sợi và bột giấy có kích thước nhỏ bị lọt qua nước xeo.chỉ cần tách tận thu xơ sợi này ngay cả tại tùng cơ sở sản xuất trước khi nhập dòng thải chung để xử lý .để tách xơ sợi và bột giấy trong nước thải có thể áp dụng các biện pháp sau: a/ Xây dựng bể lắng : Đơn giản và hiệu quả nhất là xây dựng bể lắng ngang định kỳ nạo vét tận thu lại lượng xơ sợi lắng ở dưới bể.lựa chọn thiết kế điển hình bể lắng ngang chiều dài l= 18m,bề rộng b=3m,thời gian lưu nước thải t= 1h,số ngăn bể lắng N= 1,chiều cao của bể H= 3.5 m.kết quả là có thể tận thu được 50-60 % lượng bột giấy. b/ Kết hợp bể lắng và lọc túi: cho dòng nước thải chảy vào túi lọc( bằng vải hay bao tải xác rắn) và đặt nằn ngang ở ngay bể vào của các bể lắng.xơ sợi và bột giấy mịn được giữ lại trong túi.khi một túi nào đó đã đầy xơ sợi thì đóng cửa nước thải vào ngăn đó và thay bằng túi mới .xơ sợi trong túi sau khi được tách nước sẽ tận thu đem trộn với nguyên liệu đầu ở bể ngâm kiềm như vậy sẽ giảm được tiêu hao nguyên liệu giấy vụn và giảm chất ô nhiễm trong dòng thải giảm nhẹ khâu xử lý phía sau.kết quả là 60-65% lượng xơ sợi nhưng không thuận lợi trong khâu vận hành vì phải thay thế túi lọc định kỳ và chọn loại giấy bọc phù hợp do bột giấy có thể chứa kiềm và một số loại hóa chất tẩy… c/ kết hợp tuyển nổi và lắng:đây là biện pháp tách xơ sợi trong nước thải triệt để hơn.ở đầu bể lắng được bố trí bộ phận phân phối để cấp khí vào nước thải có kích thước bột mịn( khoảng 0.2mm) xơ sợi và bọt khí sẽ bám xung quanh các bọt khí và nổi lên trên bề mặt.trên bề mặt bể lắng có bố trí bánh xe gạt xơ bột vào máng thu riêng.sau đó định kỳ đưa xơ tận thu về trộn với nguyên liệu giấy vụn ở bể ngâm kiềm . Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Sơ đồ xử lý nước thải của cơ sở giâý 1.bể lắng cát 2.bể điều hòa 3.bể tuyển nổi 4.hồ sinh học 5.ngăn thu hồi d/ Phương pháp xử lý bằng hồ sinh học hiếu khí( có thông khí nhân tạo) Công nghệ xử lý nước thải trong quá trình sản xuất giấy thường được chọn là phương pháp sử lý bùn hoạt tính kết hợp với hồ thông khí tức là phương pháp sử lý hồ sinh học hiếu khí kết hợp với làm thoáng nhân tạovề cơ bản cũng giống như quá trình sử lý trong bể aeroten nhưng không có tuần hoàn bùn và thời gian lưu lượng lớn theo phương pháp này hồ ổn định nước thải hiếu khí phải được thiết kế sao cho có điều kiện thoáng khí tốt nhất từ bề mặt xuống đáy hồ.có thế tăng cường thoáng khí bằng các thiết bị sục khí bề mặt,bố trí 1- 2 cách khuấy bề mặt đặt trên 3 phao nổi .thời gian lưu trung bình khoảng 10 ngày thuy nhiên với ao tăng cường thoáng khí thời gian có thể ngắn hơn. Sơ Đồ chắn rác bùn xơ sợi để tận thu e/ phương pháp hấp thụ băng bentonit : 1 2 3 4 5 Lắng Bước 1 Hệ thống khí( bình thường hoặc tăng cường bùn hoạt hóa) Lắng cuối cùng Bộ tiêu hủy bùn Đối với công nghệ tái sản xuất giấy có sử dụng phẩm màu hiệu quả của quá trình làm sạch dòng thải bằng bentonit phụ thuộc vào thành phần của nước thải. với mẫu chất thải có COD cao với độ màu cao thì lượng bentonit thích hợp dao động trong khoảng 1,0-2,1 Kg/m 3 nước thải. sau khi lọc hiệu quả sử lý đạt 96-98% và có thể thải trực tiếp vào nguồn thải lượng bùn này có thể sử dụng trong nông nghiệp Đặc điểm nổi bật trong phương pháp này là sử dụng bentonit là một chất hấp thụ hữu cơ trong nước thải.Đây là nguyên liệu rất dễ kiếm, có nhiều trong thiên nhiên, giá thành rẻ và rất phù hợp với điều kiện kinh tế. Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Nước thải betonit Nước thải Thiết bị hấp thụ màu Khuấy trộn 20 phút Lắng 30-60 phút Lọc 6 3 7 5 7 bentonit Thải ra nguồn 1 2 Sơ đồ hệ thống thiết bị sử lý nước thải có phẩm màu bằng bentonit Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường 1 bể chứa nước thải 2.bơm nước thải 3.thiết bị khuấy trộn 4 bể chứa và làm khô bùn 5 bơm lọc thiết bị 6.thiết bị lọc 7.máng dẫn nước đã xử lý Quy trình công nghệ Nước thải có màu trong quá trình sản xuất giấy được dẫn vào bể chứa,có bố trí một tấm lước mịn để thu hồi các sợi bột giấy bị kém theo dòng thải.Sau đó nước được bơm vào thiết bị khuấy trộn có chứa lượng bentonit thích hợp và khuấy trộn lien tục trong 15 đến 20 phút để bentonit có đủ thời gian hấp thụ màu và chất hữu cơ có trong chất thải.Để hỗn hợp nước và bentonit lắng khoảng từ 30-60 phút, sau đó tháo phần bùn xuống bể chứa bùn thải f/ phương pháp sử lý hiếu khí bằng phương pháp aeroten Phương pháp sử lý hiếu khí dối với nước thải từ quá trình sản xuất giấy không sử dụng màu áp dụng với nồng độ COD tơi 3000 mg/l. Hệ thống này có thể làm việc liên tục hay gián đoạn Quy trình công nghệ Nước thải Bể tiếp nhận Bể chứa bùn hoạt tính Lắng Nước thải sau sử lý Chất dinh dưỡng Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Sơ đồ hệ thống thiết bị sử lý nước thải tái chế giấy không có phẩm màu 1 bể chứa nước thải 2 bơm nước thải 3 máy thổi khí 4 bể aroten 5 ống phân phối khí 6 bể tiêu hủy khí bùn 7 thùng chuẩn bị chất dinh dưỡng(N.P) 5. Giải pháp giảm thiểu ô nhiễm theo hướng quản lí của các cơ quan chức năng l. 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. 2. 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. 3. Các Sở Khoa học-Công nghệ, Sở Tài nguyên-Môi trường ở các địa phương cần có kế hoạch hợp tác chặt chẽ với các cơ quan nghiên cứu khoa học công nghệ (KHCN) Trung ương, để cùng hợp sức giải quyết có hiệu quả từng vấn đề cụ thể tại mỗi địa phương. Chú trọng cải tiến công nghệ sản xuất. Tổ chức triển khai và kiểm soát chặt chẽ việc ứng dụng công nghệ môi trường trong các hộ sản xuất. Nghiên cứu và áp dụng các công nghệ môi trường đơn giản, rẻ tiền phù hợp với điều kiện kinh tế của đông đảo các hộ sản xuất, để họ có thể sẵn sàng tự nguyện thực hiện. Ưu tiên xử lý trước những loại chất thải nguy hại nhất. Tăng cường công tác giáo dục cộng đồng về trách nhiệm bảo vệ môi trường đi đôi với tổ chức mạng lưới quản lý môi trường tới các khu vực sản xuất của các làng nghề, để kịp thời ngăn ngừa và phối hợp với cơ quan quản lý nhà nước xử phạt những sai phạm. Cần thu lệ phí bảo vệ môi trường đối với các hộ sản xuất trong các làng nghề (để xác định trách nhiệm) theo nguyên tắc ai làm bẩn nhiều phải trả nhiều tiền hơn. Đưa các khoản thu này sử dụng vào việc duy trì các hoạt động bảo vệ môi trường của địa phương. Di chuyển các làng nghề ra khỏi khu vực dân cư, khôi phục môi trường bị xâm hại, từng bước hướng tới xây dựng những làng nghề phát triển bền vững. V--Kết luận: Trên đây là toàn bộ sơ lược về công nghệ tái chế giấy,một ngành công nghiệp đang phát triển tại Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung.Khi mà ô nhiễm môi trường do các ngành công nghiệp khác thải ra đang là một vấn đề lớn,đáng lo ngại thì công nghiệp tái chế nói chung và công nghệp tái chế giấy nói riêng là một giải pháp hữu hiệu nhất giảm thiểu ô nhiễm môi trường.Để biết rõ hơn về công nghệ tái chế giấy, các bạn có tôi giới thiệu ở mục lục dưới hoặc các bạn thể. tham khảo trong các cuốn sách được chúng có thể đến tham quan tại các cơ sở tái chế giấy như nhà máy tái chế giấy Phong Khê-Bắc Ninh hay các cơ sở nhỏ khác như cơ sơ tái chế giấy Binh Minh mà nhóm thực hiện chúng tôi đã nêu ở trên.