Đề bài: Áp dụng hóa học xanh giảm thiểu lượng, tính độc hại của chất thải ngành sản xuất giấy và bột giấy
Hiện trạng sản xuất giấy ở Việt Nam
Theo thống kê của hiệp hội giấy Việt Nam, ngành giấy đạt tốc độ tăng trưởng cao và liên tục trong những năm vừa qua. Từ năm 1990 đến 1999, tốc độ tăng trưởng bình quân là 16%/năm, 3 năm sau đó (2000,2001, 2002) đạt 20%/ năm. Dự báo tốc độ tăng trưởng 5 năm tiếp theo là 28%.
Với tốc độ tăng trưởng cao như vậy, cùng với gia tăng sản phẩm giấy nhập khẩu, đã giúp định suất tiêu thụ giấy trên đầu người của Việt Nam tăng từ 3,5kg/người/năm trong năm 1995 lên 7,7 kg/người/năm trong năm 2000, 11,4 kg/người trong năm 2002 và khoảng 16kg/người/năm trong năm 2005. Để đáp ứng được mức độ tăng trưởng trên, ngành giấy Việt Nam đã có chiến lược phát triển từ nay đến 2010, đến năm 2010, sản lượng giấy sản xuất trong nước sẽ đạt tới 1,38 triệu tấn giấy/năm (trong đó khoảng 56% là nhóm giấy công nghiệp bao bì và 25% là nhóm giấy vệ sinh) và 600.000 tấn bột giấy.
Hiện tại, bên cạnh khó khăn về chủ động nguồn bột giấy, ngành giấy Việt Nam đang đối mặt với các thách thức về quy mô, trình độ công nghệ và các vấn đề về xử lý môi trường. Đặc trưng của ngành giấy Việt nam là quy mô nhỏ. Việt nam có tới 46% doanh nghiệp có công suất dưới 1.000 tấn/năm, 42% có công suất từ 1.000-10.000 tấn/năm và chỉ có 4 doanh nghiệp có công suất trên 50.000 tấn/năm. Số lượng các doanh nghiệp có quy mô lớn trên 50.000 tấn/năm sẽ ngày càng gia tăng do quá trình đầu tư tăng trong giai đoạn 2006-2007. Quy mô nhỏ làm ảnh hưởng đến tính cạnh tranh sản xuất do chất lượng thấp, chi phí sản xuất và xử lý môi trường cao. Công nghệ sản xuất từ những năm 70-80 hiện vẫn còn đang tồn tại phổ biến, thậm chí ở cả những doanh nghiệp sản xuất quy mô trên 50.000 tấn/năm. Nước thải, lignin là những vấn đề môi trường chính đối với ngành sản xuất giấy. Việc xử lý là bắt buộc trước khi thải ra môi trường.
Bên cạnh đó, phát thải khí từ nồi hơi, chất thải rắn của quá trình nấu, bùn thải của hệ thống xử lý nước thải cũng là những vấn đề môi trường cần được quan tâm. Hiện tại Chiến lược Phát triển ngành giấy và bột giấy Việt nam khuyến khích việc thành lập các doanh nghiệp sản xuất bột có công suất trên 100.000 tấn/năm, và sản xuất giấy trên 150.000 tấn/năm. Hiệp hội Giấy Việt nam đang xúc tiến xây dựng tiêu chuẩn phát thải môi trường ngành, đồng thời đề xuất cắt giảm hỗ trợ đối với các cơ sở sản xuất có quy mô dưới 30.000 tấn/năm.
Quy trình sản xuất giấy áp dụng hóa học xanh trong sản xuất giấy và bột giấy
Cơ hội SXSH trong khu vực chuẩn bị nguyên liệu thô
Nguyên liệu thô được sử dụng là tre, các loại gỗ mềm khác, giấy phế liệu hoặc tái chế, giấy thải…
+ Lưu trữ nguyên liệu trong điều kiện khô ráo. Giảm TS và COD biên.
+ Sàng mảnh (mảnh quá khổ và mịn).
+ Chuyển mảnh tới nồi nấu bằng hệ thống gầu thải.
+ Hệ thống kiểm soát và loại bỏ bụi. Giảm 90% lượng bụi trong môi tường xung quanh
+ Máy tạo mảnh loại đĩa có từ 4-6 lưỡi.
Các cơ hội SXSH trong khu vực sản xuất bột giấy:
Sản xuất bột bao gồm 4 công đoạn: nấu, rửa, sàng, tẩy trắng.
+ Ngâm nguyên liệu chính (mảnh) với dịch đen thu hồi trong các nhà máy giấy sử dụng nguyên liệu tre, gỗ. Khó tính toán được lượng ô nhiễm.
+ Nồi nấu đa trọng (nấu bã nguyên liệu thô trong nồi cầu quay được gia nhiệt trực tiếp bằng hơi nước). Giảm lượng khí thoát ra từ nồi nấu 10-15%.
+ Giảm tỉ lệ rắn/ lỏng (dung tỉ). Không có tác động trực tiếp
+ Hơi gián tiếp cho nấu theo mẻ. Không có tác động trực tiếp
+ Thu hồi hơi từ bể phóng và tái sử dụng làm nóng nước trong bộ trao đổi nhiệt
+ Nấu bằng ammoniu m sulphite trung tính. Giảm lượng ô nhiễm khoảng 80% vì dịch đen được dùng cho các ứng dụng nông nghiệp
+ Nấu bằng Natri sulphite kiềm tính. Giảm độ màu trong chất thải.
+ Sản xuất bột giấy sản lượng cao, tức quá trình sản xuất xuất bột hóa cơ đối với sản phẩm giấy không tẩy. Giảm TS và COD 10-15% (tùy thuộc vào sản lượng).
+ Tối ưu quá trình nấu (nghĩa là vận hành tại áp suất hơi, nhiệt độ và liều lượng hóa chất cần thiết). Giảm lượng ô nhiễm tổng thể.
+ Ép trục vít để loại bỏ hơi dịch đen nồng độ cao trong bột giấy. Giảm lượng nước thải 40-50% so với việc rửa trống truyền thống.
+ Nén đai lưới kép để loại nước ra khỏi bột. Giảm thể tích dòng thải tới 60-70%.
+ Máy rửa lọc chân không dùng để rửa bột giấy có: thiết bị cột khí áp, có bơm chân không. Giảm lượng phát thải.
+ Tách dịch đen đặc ban đầu ra khỏi các bể và vòng tuần hoàn nhiều hết mức có thể. Giảm tải lượng natri trong chất thải.
+ Xử lý yếm khí đối với dịch đen. Giảm lượng ô nhiễm tổng thể tới 30-40%
+ Thu hồi hóa chất từ dịch đen (ở các nhà máy sư dụng nguyên liệu tre, gỗ) (CRS). Giảm lượng COD tơi 85%
+ Nghiền đĩa bột nóng. Làm giảm chất thải rắn.
+ Nấu lại các đầu mẩu dùng cho sản xuất giấy không tẩy (tại các nhà máy sử dụng nguyên liệu tre gỗ). Làm giảm chất thải rắn.
+ Biến lignin thành lignosulph onate. Giảm lượng COD tới 50% nếu không chôn lấp dịch đen.
+ Thu hồi lignin cho ứng dụng cải tạo đất. Giảm lượng COD tới 50%.
+ Hệ thống rửa theo nguyên tắc chảy ngược dùng cho công đoạn tẩy. Giảm tải lượng chất thải hữu cơ cho trạm xử lý cuối đường ống.
+ Khử clo liên tiếp (thay thế clo, tại bước tẩy đầu tiên bằng dioxit clo). Giảm biên tải lượng ô nhiễm hữu cơ cho trạm xử lý cuối đường ống; giảm phát thải halogen hữu cơ (AOX).
+ Tẩy bằng NaOCl. Vận chuyển và thải bỏ chất thải rắn giảm; có khả năng tạo ra chlorofom trong dòng thải.
+ Tải bằng H2O2. Không khí tại xưởng không còn clo; không còn clo trong dòng thải; không AOX; không sinh ra bùn cặn trong quá trình chuẩn bị dung dịch tẩy trắng.
+ Tẩy có chất trợ Oxy. Ít chlorile trong không khí tại xưởng và trong chất thải hơn; Tạo ra ít AOX hơn.
+ Tẩy ozon. Không có clo trong không khí tại xưởng; không có clo trong dòng thải; không tạo ra AOX; không tạo ra bùn cặn trong quá trình chuẩn bị hóa chất tẩy trắng.
+ Tẩy sinh học. Không có tác động trực tiếp.
+ Cung cấp nước nóng để duy trì tỉ dụng trong nồi nấu, nhiệt thải được thu hồi từ máy phát điện Diesel (DG). Không có tác động trực tiếp.
+ Bảo ôn cho nồi nấu.
Các giải pháp SXSH cho khu vực chuẩn bị phối liệu bột và xeo
+ Dùng polyalumin ium silicate sulphate (Pass) làm chất hồ hóa thay cho phèn. Có thể giảm được TS trong dòng thải
+ Sử dụng chất độn trung tính để tạo giấy tỷ trọng cao. Không có tác động trực tiếp
+ Chỉ số nồng độ bột. Giảm biên về tải lượng TS
+ Thiết bị điều chỉnh nồng độ bột. Giảm biên tải lượng TS
+ Thay thế các chất màu hiện tại bằng các chất màu không hoặc ít độc hại hơn. Ảnh hưởng biên về độc tính của dòng thải, kim loại nặng được loại trừ.
+ Sử dụng các hoạt chất cố định màu. Giảm độc tính trong dòng thải.
+ Lắp đặt các bộ kiểm soát mức dịch và các tường chắn cho các bể trung gian. Giảm tải lượng ô nhiễm biên.
+ Phòng tránh nghiền đĩa quá mức. Giảm lượng BOD, COD.
+ Ngăn ngừa tràn bột giấy từ thùng dầu máy xeo bằng cách bố trí hợp lý bộ phận che chắn gần các điểm đầu của lưới. Không có tác động lớn.
+ Pha loãng điều chỉnh độ mịn ở bơm bột. Không có tác động lớn.
+ Cung cấp bơm dịch có nồng độ bột cao ở hố dài. Có khả năng giảm nhiều SS và COD.
+ Kiểm soát áp suất nước cho vòi phun cắt biên. Giảm SS biên.
+ Tuần hoàn phần nước lọc từ boong trong công đoạn rửa bột. Giảm tải lượng TS và COD 2-5%
+ Dùng chăn kép để giảm hiện tượng dính giấy do ép. Giảm ô nhiễm kerosin trong dòng thải.
+ Tránh tràn hố bơm bột bằng cách kiểm soát mực nước trong hố bơm hoặc tuần hoàn nước tràn từu hố dài. Giảm tải lượng TS và COD nhưng khó định lượng.
+ Tuần hoàn nước hố lưới trong các vòi phun. Giảm thể tích dòng thải.
+ Loại bỏ cát và chất trơ ra khỏi nước thải của máy rửa ly tâm.
+ Cung cấp các đầu phun tốt hơn trong các vòi phun làm sạch. Giảm thể tích dòng thải.
+ Điều chỉnh độ rộng của giấy bằng vòi phun cắt biên.
+ Lắp đặt thiết bị nghiền giấy đứt ngay tại máy xeo. Giảm thất thoát sơ
+ Lắp đặt thêm bộ lô ép
+ Thay thế kịp thời lô ép phía trên để giảm hiện tượng dính do ép. Giảm tải lượng TS và yêu cầu.
+ Cung cấp thêm chụp tốc độ cao ở máy sấy hơi nước. Giảm biên ô nhiễm không khí.
+ Thiết bị save all để thu hồi xơ. Giảm 4% tải lượng TS và COD
+ Lắp đặt một hệ thống kiểm soát chất lượng trực tuyến
+ Thay đổi cỡ mắt lưới từ 40 lên 80 um tại thiết bị rửa. Giảm TS
+ Thay đổi cỡ mắt tưới từ 40 µm lên 100 µm tại thiết bị đặc. Giảm TS
+ Tăng nhiệt độ nghiền đĩa bột nóng. Giảm TS
Giải pháp SXSH cho công đoạn thu hồi hóa chất
+ Tối ưu hóa thu hồi nhiên liệu ngưng tụ. Giảm thể tích và tải lượng ô nhiễm hữu cơ
+ Cung cấp lò vôi để nung bùn vôi. Giảm TS từ 10,0 đến 15,0 kg/tấn giấy
+ Tránh tràn bùn vôi trong rửa bùn. Giảm TS từ 5,0 đến 10,0 kg/tấn giấy.
+ Thay thế máy hóa hơi đa tác động bằng máy hóa hơi màng rơi.
Các giải pháp SXSH cho khu vực phụ trợ
+ Sử dụng nước mềm làm nước cấp cho nồi hơi. Giảm ô nhiễm không khí 3-5%
+ Lắp đặt bể nước cấp và bể thu hồi nước ngưng. Giảm ô nhiễm không khí.
+ Cách nhiệt tốt cho ống dẫn hơi. Giảm biên ô nhiễm không khí.
+ Bảo dưỡng định kỳ cho bộ DG. Giảm ô nhiễm không khí từ bộ DG
+ Tối ưu hóa hệ thống đồng phát bằng cách nâng cấp/ hiện đại hóa. Không có ảnh hưởng lớn.
+ Thu hồi nhiệt thải từ bộ DG.
+ Lắp đặt thiết bị kiểm soát nhu cầu tối đa. Không có tác động trực tiếp.
+ Thiết lập cơ chế kiểm soát cấp nhiên liệu (vỏ trấu) cho nồi hơi. Giảm ô nhiễm không khí; giảm phát sinh tro bụi.
+ Cấp nước bổ sung cho nước ngưng. Ảnh hưởng biên.
+ Tối ưu hóa quá trình cháy trong lò hơi. Giảm ô nhiễm không khí
+ Đường thu hồi nước ngưng. Không có ảnh hưởng lớn.
+ Tránh rò rỉ nước ngưng và hơi nước. Không có tác động gì lớn.
+ Hợp lý hóa đường hơi và đường nước ngưng. Không có tác động lớn.
+ Bộ kiểm soát vi xử lý đối với không khí dư tại nồi hơi. Không có ảnh hưởng lớn.
+ Sử dụng tua-bin nhỏ dung áp suất ngược trong các van hạ áp để giảm từ 10 kg/cm2 xuống 3 kg/cm2. Không có tác động.
+ Bít kín các chỗ rò trong đường ống dẫn khí nén. Không có tác động.
+ Tạo ra khí nén ở áp suất thấp. Không có tác động.
+ Định kỳ làm sạch bộ phận lọc khí vào trong máy nén. Không có tác động.