Nghiên cứu và đề xuất giải pháp sản xuất sạch cho ngang công nghiệp giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dương

Nghiên cứu và đề xuất giải pháp sản xuất sạch cho ngang công nghiệp giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dương

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM

-

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ

NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP

SẢN XUẤT SẠCH HƠN CHO NGÀNH CÔNG NGHIỆP

HVTH: LÊ THỤC LAM MSHV: 09260536

GVHD: TS VÕ LÊ PHÚ

Tp Hồ Chí Minh, 06/2010

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Tp HCM, Ngày …… tháng …… năm 2010

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG XÉT DUYỆT

Tp HCM, Ngày …… tháng …… năm 2010

Hội đồng xét duyệt

MỤC LỤC

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Tính cấp thiết của đề tài 2

2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5

2.1 Mục tiêu của đề tài 5

2.2 Nội dung nghiên cứu 5

2.3 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu 6

2.3.1 Phương pháp luận 6

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu 9

3 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 11

3.1 Giới thiệu chung về SXSH 11

3.2 Tổng quan ngành công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy 11

3.2.1 Giới thiệu công nghệ sản xuất 11

3.2.2 Tình hình ô nhiễm nước thải của ngành giấy 13

3.3 Giới thiệu về xây dựng mức chuẩn (Benchmarking) 14

3.3.1 Mục đích của việc xây dựng định chuẩn 14

3.3.2 Các số chỉ thị về sản xuất sạch hơn cho ngành giấy 15

3.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu 16

3.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 16

3.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 18

4 TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 20

5 BỐ CỤC DỰ KIẾN CỦA LUẬN VĂN 21

TÀI LIỆU THAM KHẢO 24

PHỤ LỤC 25

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1 Các nguồn thải từ các công đoạn và thiết bị khác nhau 13

Bảng 2 Các thông số nước thải trước khi xử lý bên ngoài của các nhà máy giấy 14

Bảng 3 Kết quả thu được sau một năm thực hiện SXSH tại nhà máy giấy và bột giấy Ashoka, Ấn Độ 17

Bảng 4 Tiến độ thực hiện đề tài 20

DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1 Sơ đồ các bước thực hiện sản xuất sạch hơn 7

Hình 2 Sơ đồ tóm tắt 18 nhiệm vụ trong đánh giá sản xuất sạch hơn 8

Hình 3 Sơ đồ công nghệ tổng quát sản xuất bột giấy và giấy từ gỗ 12

Hình 4 Sơ đồ tóm tắt các giải pháp thực hiện SXSH cho ngành giấy 19

1 GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Công nghiệp giấy là ngành công nghiệp có vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân của Việt Nam và có tốc độ tăng trưởng khá cao trong những năm vừa qua (từ năm 1990 đến 1999, tốc độ tăng trưởng bình quân là 16% / năm; ba năm gần đây,

2004, 2005, 2006 tốc độ tăng trưởng là 20% / năm, 5 năm tiếp theo tốc độ tăng trưởng

dự báo là 28% / năm) (Hải Bằng, 2007) Sản phẩm của ngành chiếm ưu thế rất lớn trong thị trường tiêu thụ Mặc dù hiện nay các phương tiện thông tin lưu trữ và liên lạc phát triển mạnh và có mặt ở hầu hết các quốc gia như mạng internet, máy tính, điện thoại… nhưng giấy vẫn luôn là sản phẩm không thể thay thế được ở bất kỳ quốc gia nào Giấy là sản phẩm cần thiết và không thể thiếu đối với ngành giáo dục, báo chí, in

ấn, hội họa… và cả trong nhiều nhu cầu tiêu dùng hàng ngày khác của con người như khăn giấy, giấy vệ sinh, thùng chứa… Đặc biệt ngày nay giấy còn được khuyến khích trong việc sử dụng làm bao bì, giấy gói… để thay thế cho túi nilon ở một số quốc gia trên thế giới

Tuy nhiên, ngành công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy cũng là một trong những ngành công nghiệp có mức độ ô nhiễm trầm trọng nhất và dễ gây tác động đến con người và môi trường xung quanh do độc tính nước thải Độc tính của các dòng nước thải từ các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy là do sự hiện diện một hỗn hợp phức tạp các dịch chiết trong thân cây như nhựa cây, các axit béo, lignin, và một số sản phẩm phân hủy của lignin đã bị clo hóa có độc tính sinh thái cao, có nguy cơ gây ung thư, và rất khó phân hủy trong môi trường Nồng độ của một số chất từ dịch chiết có khả năng gây ức chế đối với cá Khi xả trực tiếp nguồn nước thải này ra kênh rạch sẽ hình thành từng mảng giấy nổi lên trên mặt nước, làm cho nước có độ màu cao và hàm lượng DO trong nước hầu như bằng không (Trần Hữu Quế, 2009) Điều này không những ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống của sinh vật nước, đến đời sống thủy sinh, mà còn gián tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân trong khu vực Ngoài ra, nước thải ngành công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy thường có pH trung bình

khoảng 9 – 11, có các chỉ số BOD, COD cao (có thể lên đến 700 mg/l đối với BOD và 2.500 mg/l đối với COD) Đặc biệt, ngoài lignin, nước thải còn có cả kim loại nặng, phẩm màu, xút, chất rắn lơ lửng… (Trần Hồng Phượng, 2007) Tất cả các chất này đều độc hại đối với sức khỏe con người, sinh vật, và môi trường

Vì vậy, một bài toán khó đặt ra cho ngành giấy là phải xử lý tốt các chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất, mà đặc biệt quan trọng là nước thải, nhằm giảm thiểu ô nhiễm, bảo vệ môi trường và tiết kiệm tài nguyên

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Ngành công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy là một trong những ngành tiêu hao lượng tài nguyên nước rất lớn, và do đó lượng nước thải ra cũng rất đáng kể Bên cạnh

đó, chất lượng nước thải của ngành này cũng là một vấn đề hết sức cấp bách do mức độ

ô nhiễm cao Việc xử lý nước thải ngành giấy đang là mối quan tâm của tất cả các doanh nghiệp sản xuất giấy trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng Hiện nay nước ta có gần 500 doanh nghiệp sản xuất giấy, nhưng chỉ có khoảng 10% doanh nghiệp xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép, còn hầu hết các nhà máy giấy đều chưa xây dựng hệ thống xử lý nước thải hoặc đã xây dựng nhưng vẫn xử lý không đạt tiêu chuẩn thải ra nguồn tiếp nhận (Trần Hồng Phượng, 2007) Nguyên nhân

là do công nghệ sản xuất giấy ở nước ta còn rất lạc hậu và hạn chế so với trình độ tiên tiến của các nước trên thế giới Để sản xuất ra một tấn giấy thành phẩm, các nhà máy ở Việt Nam phải sử dụng khoảng 100 - 350 m3 nước, trong khi các nhà máy sản xuất giấy hiện đại trên thế giới chỉ sử dụng 7 - 15 m3 nước/tấn giấy (Trần Hồng Phượng, 2007) Sự khác biệt rõ ràng này cho thấy không chỉ gây lãng phí nguồn nước đầu vào, tăng chi phí xử lý nước thải mà còn đưa ra nguồn tiếp nhận một lượng nước thải khổng

lồ Vì vậy mà việc phải giảm thiểu được lượng nước thải của các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy hiện nay là vấn đề rất được quan tâm

Sản xuất sạch hơn (SXSH) là một cách tiếp cận giúp tiết kiệm nguyên nhiên liệu đầu vào và giảm thiểu chất thải đầu ra, và SXSH đã không còn quá mới lạ trong những năm gần đây khi sản xuất đi đôi với bảo vệ môi trường đang ngày càng thu hút sự quan

tâm của nhiều tổ chức doanh nghiệp sản xuất Với tốc độ công nghiệp hóa, hiện đại hóa như hiện nay, các doanh nghiệp phải phát triển sản xuất sao cho phù hợp để tiết kiệm nguồn tài nguyên, bảo vệ môi trường, và đảm bảo sức khỏe của cộng đồng mới có thể hội nhập được với nền kinh tế thế giới Trước vấn đề này, các cơ sở sản xuất nhận ra cần phải có một cách tiếp cận mới nhằm ngăn ngừa ô nhiễm môi trường và tăng hiệu quả sử dụng nguồn nguyên vật liệu, phải hướng đến sản xuất bền vững thông qua việc tìm ra các giải pháp tối ưu để đạt được hiệu quả kinh tế cao nhất đồng thời góp phần bảo vệ môi trường, giảm thiểu các tác động đến môi trường do quá trình sản xuất gây

ra Hiện nay đã có nhiều doanh nghiệp áp dụng SXSH và đã đạt được những hiệu quả nhất định, mang lại cả lợi ích kinh tế lẫn lợi ích môi trường

Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về việc áp dụng các giải pháp SXSH cho ngành sản xuất bột giấy và giấy nhằm giảm thiểu những tác động xấu cho môi trường, tiết kiệm được lượng nước đầu vào và giảm tải lượng ô nhiễm…

Ngành sản xuất bột giấy và giấy có nhiều thuận lợi trong việc áp dụng các giải pháp SXSH, do khâu sản xuất bột giấy – khâu gây ô nhiễm nhiều nhất (chiếm khoảng 80% tải lượng ô nhiễm) – có nhiều cơ hội trong việc thay đổi nguyên liệu thô, cải tiến công nghệ và tuần hoàn nước Ước tính có thể giảm chi phí từ 9 – 18,5 USD/tấn giấy thành phẩm nếu các doanh nghiệp thực hiện SXSH bằng các giải pháp sau:

• Thực hiện tốt các giải pháp quản lý nội vi,

• Thay đổi công nghệ,

• Giảm 1% hóa chất sử dụng,

• Tiết kiệm khoảng 20 – 60m3 nước,

• Giảm năng lượng hơi từ 0,2 – 0,6 tấn,

• Giảm lượng hóa chất tẩy trắng 2 – 10kg, và

• Tăng năng suất bột giấy 5 – 7%

(Trần Hữu Quế, 2009)

Như vậy kết quả cho thấy vừa đạt lợi ích kinh tế (tiết kiệm nước, năng lượng, chi phí…), vừa đạt lợi ích môi trường (giảm được lượng nước thải, giảm lượng hóa chất độc hại trong nước thải đầu ra…)

Việt Nam tính đến nay đã có một số công trình nghiên cứu về áp dụng SXSH cho ngành giấy, tuy nhiên phạm vi áp dụng còn nhỏ hẹp và có nhiều hạn chế do trình

độ kỹ thuật… Nếu áp dụng các biện pháp SXSH một cách đúng đắn, có hệ thống, thì theo tính toán như trên, nếu tính tổng sản lượng của ngành là 1,38 triệu tấn vào năm

2010 thì chi phí tiết kiệm được là rất lớn (Trần Hữu Quế, 2009), ngoài ra còn những lợi ích to lớn về môi trường nhờ việc giảm tiêu hao các nguồn tài nguyên

Tỉnh Bình Dương là một trong những tỉnh có mức sản xuất công nghiệp tăng vọt qua các năm (trong ba năm 2006, 2007, 2008, giá trị sản xuất công nghiệp tăng bình quân 23,9%/năm (Ngoại Thương, 2009); 6 tháng đầu năm 2010 tăng 19% (Hồ Văn, 2010)) Nhưng đi kèm với tốc độ phát triển đó là những tiêu cực về mặt môi trường do nước thải gây ra, trong đó đặc biệt đáng lưu tâm là nước thải ngành giấy và dệt nhuộm Việc đưa ra những giải pháp hợp lý nhằm tiết kiệm nước và giảm thiểu ô nhiễm do nước thải ngành giấy là vấn đề đáng quan tâm của tỉnh Bình Dương hiện nay, vì hầu hết các nhà máy sản xuất giấy ở Bình Dương chỉ sử dụng phương pháp kiểm soát cuối đường ống, vừa không đạt hiệu quả lại tốn kém Để ngành giấy trên địa bàn tỉnh có thể sản xuất bền vững thì cần phải có một cách tiếp cận tốt hơn, đó là khai thác các cơ hội SXSH để giảm thiểu ô nhiễm tại nguồn Cách tiếp cận này không chỉ mang lại hiệu quả

về nguồn lực, giảm chi phí sản xuất, mà còn góp phần giảm một lượng đáng kể nước thải, từ đó giảm thiểu được chi phí xử lý

Chính vì những mục đích như vậy mà đề tài luận văn “Nghiên cứu và đề xuất giải pháp sản xuất sạch hơn cho ngành công nghiệp giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dương” được thực hiện trong khuôn khổ của dự án JICA

2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu của đề tài

Đánh giá hiện trạng sản xuất và mức độ ô nhiễm của nước thải của ngành giấy tại Bình Dương

Đề xuất các giải pháp SXSH nhằm tiết kiệm nước trong ngành công nghiệp giấy tại Bình Dương

2.2 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được các mục tiêu trên cần giải quyết các vấn đề sau:

+ Hiện trạng sản xuất hiện nay của các nhà máy giấy tại Bình Dương:

• Công nghệ sản xuất của nhà máy như thế nào?

• Lượng nước sử dụng để sản xuất một tấn giấy thành phẩm là bao nhiêu?

• Lượng nước thải ra là bao nhiêu?

• Thành phần nước thải là gì? Mức độ ô nhiễm như thế nào?

+ Các giải pháp SXSH khả thi nào có thể áp dụng cho nhà máy để tiết kiệm nước? Và áp dụng cho công đoạn nào là tối ưu nhất?

Để trả lời được các câu hỏi đó, các nội dung nghiên cứu mà đề tài cần thực hiện bao gồm:

1) Nội dung 1: Khảo sát và đánh giá nhu cầu sử dụng nước của các nhà máy

giấy tại Bình Dương

• Thu thập tài liệu về quá trình sản xuất, nguyên vật liệu và lượng nước tiêu thụ của các nhà máy giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dương

• So sánh lượng nước sử dụng giữa các nhà máy với nhau và với một số nhà máy sản xuất giấy trên thế giới có cùng công suất để đánh giá nhu cầu dùng nước của các nhà máy giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dương

2) Nội dung 2: Đánh giá thành phần nước thải và các giải pháp quản lý và xử lý

nước thải của các nhà máy giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dương

• Khảo sát và điều tra (bằng phiếu điều tra, xem phụ lục) hiện trạng quản

lý và xử lý nước thải tại các nhà máy giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dương

• Lấy mẫu nước thải và phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm tại các nhà máy giấy

và bột giấy đã lựa chọn khảo sát

3) Nội dung 3: Đánh giá các cơ hội SXSH tại các nhà máy giấy đã khảo sát

• Dựa trên tính toán cân bằng lượng nước đầu vào và đầu ra để tìm ra các công đoạn sản xuất lãng phí nước và gây ô nhiễm nhất

• Xem xét các cơ hội SXSH có thể áp dụng cho các công đoạn trên

• Dựa trên định chuẩn ngành giấy tại các nước trên thế giới và so sánh về công nghệ, hiệu suất, hiệu quả áp dụng SXSH để thiết lập định chuẩn cho SXSH áp dụng trong ngành giấy tại Bình Dương, từ đó lựa chọn giải pháp SXSH tối ưu nhất cho nhà máy có các số chỉ thị sản xuất sạch tốt nhất

4) Nội dung 4: Đề xuất các giải pháp SXSH để tiết kiệm nước cho các nhà máy

giấy tại Bình Dương

• Đề xuất các giải pháp SXSH để giảm thiểu lượng nước thải cũng như ô nhiễm do nước thải ngành giấy và bột giấy gây ra

• Phân tích các lợi ích kinh tế và môi trường đạt được để đánh giá tính khả thi của các giải pháp đã đề xuất

2.3 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp luận

Phương pháp nghiên cứu là những nguyên tắc và cách thức hoạt động khoa học nhằm đạt tới chân lý khách quan dựa trên cơ sở của sự chứng minh khoa học Điều này có nghĩa

rằng, các nghiên cứu khoa học cần phải có những nguyên tắc và phương pháp cụ thể, mà dựa theo đó các vấn đề sẽ được giải quyết

Nghiên cứu và đề xuất giải pháp sản xuất sạch hơn cho ngành công nghiệp giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dương nhằm tiết kiệm nước là nghiên cứu mối quan hệ từ quá trình sản xuất cho đến thải bỏ và xử lý Từ mối quan hệ này đánh giá được những cơ hội SXSH có thể áp dụng để thực hiện mục tiêu tiết kiệm nước

Các giải pháp SXSH phải được xây dựng theo 6 bước và 18 nhiệm vụ được trình bày theo các sơ đồ sau:

Hình 1 Sơ đồ các bước thực hiện sản xuất sạch hơn

Hình 2 Sơ đồ tóm tắt 18 nhiệm vụ trong đánh giá sản xuất sạch hơn

BƯỚC 1: BẮT ĐẦU

Nhiệm vụ 1: Thành lập nhóm SXSH Nhiệm vụ 2: Liệt kê các bước công nghệ Nhiệm vụ 3: Xác định các công đoạn gây thải

BƯỚC 2: PHÂN TÍCH CÁC BƯỚC CÔNG NGHỆ

Nhiệm vụ 4: Lập sơ đồ công nghệ sản xuất Nhiệm vụ 5: Xây dựng cân bằng vật chất và năng lượng Nhiệm vụ 6: Tính tóan các chi phí dòng thải

Nhiệm vụ 7: Xác định nguyên nhân gây thải

BƯỚC 3: ĐỀ XUẤT CÁC CƠ HỘI SXSH

Nhiệm vụ 8: Hình thành các cơ hội SXSH Nhiệm vụ 9: Lựa chọn các cơ hội SXSH

BƯỚC 4: LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP SXSH

Nhiệm vụ 10: Đánh giá khả thi về kỹ thuật Nhiệm vụ 11: Đánh giá khả thi về kinh tế Nhiệm vụ 12: Đánh giá các khía cạnh môi trường Nhiệm vụ 13: Lựa chọn các giải pháp

BƯỚC 5: THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP SXSH

Nhiệm vụ 14: Chuẩn bị thực hiện Nhiệm vụ 15: Thực hiện các giải pháp SXSH Nhiệm vụ 16: Giám sát và đánh giá kết quả

BƯỚC 6: DUY TRÌ SẢN XUẤT SẠCH HƠN

Nhiệm vụ 17: Duy trì các giải pháp SXSH Nhiệm vụ 18: Lựa chọn các công đoạn tiếp theo

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp sẽ thực hiện để đạt được những mục tiêu và nội dung trên:

1) Nội dung 1: Khảo sát và đánh giá nhu cầu sử dụng nước của các nhà máy giấy tại

Bình Dương

¾ Phương pháp thu thập thông tin

• Thu thập các tài liệu tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất bột giấy

và giấy, về hiện trạng nước thải của ngành giấy

• Thu thập thông tin về một số nhà máy giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dương như công nghệ sản xuất, năng suất, nguồn nguyên nhiên liệu đầu vào, lượng nước sử dụng, lượng nước thải đầu ra, hiện trạng ô nhiễm do nước thải và tình hình quản lý và xử lý nước thải

• Thu thập tài liệu trong và ngoài nước về công nghệ xử lý nước thải ngành giấy hiện nay cũng như quá trình áp dụng các giải pháp SXSH vào sản xuất, và về định chuẩn cho ngành giấy ở các nước trên thế giới

¾ Phương pháp điều tra thực địa

• Tham quan một số nhà máy giấy, thu thập thông tin, số liệu, tài liệu, và xem xét hoạt động, tìm hiểu quy trình công nghệ cho các công đoạn sản xuất tại nhà máy…

• Phỏng vấn và phát phiếu điều tra cho các công nhân viên tại nhà máy khảo sát

• Tính toán cân bằng nhu cầu sử dụng và xả thải nước tại các nhà máy khảo sát

2) Nội dung 2: Đánh giá thành phần nước thải và các giải pháp quản lý và xử lý nước

thải của các nhà máy giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dương

¾ Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu

• Lấy mẫu nước thải tại các nhà máy để phân tích và kiểm tra các chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng