Nghiên cứu hiện trạng và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải Công ty Cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ, tỉnh Thái Nguyên

Do đặc trưng của ngành là sử dụng lượng lớn nguyên liệu thô, năng lượng, nước và các hóa chất trong quá trình sản xuất nên tạo ra một lượng lớn chất thải nước thải, khí thải và chất thải

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Đồng Thị Phương Liên

NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY CỔ PHẦN

GIẤY HOÀNG VĂN THỤ, TỈNH THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2012

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Đồng Thị Phương Liên

NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY CỔ PHẦN

GIẤY HOÀNG VĂN THỤ, TỈNH THÁI NGUYÊN

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 60 85 02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Trần Văn Quy

Hà Nội - 2012

Lêi c¶m ¬n!

Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự dạy bảo tận tình của các thầy cô, sự giúp đỡ của các bạn đồng nghiệp, sự động viên to lớn của gia đình và những người thân

Trước tiên, tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến các thầy cô giáo trong Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giảng dạy tôi trong những năm qua Và đặc biệt là thầy TS.Trần Văn Quy, là người hướng dẫn trực tiếp tôi, thầy đã rất mực quan tâm, giúp đỡ và chỉ bảo tôi trong quá trình làm luận văn

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc Công ty Cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ, tỉnh Thái Nguyên và các cô chú trong Công ty đã tạo điều kiện

và cung cấp các tài liệu liên quan trong quá trình tôi làm luận văn

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm Quan trắc và Công nghệ Môi trường Thái Nguyên cùng tập thể anh chị em đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để giúp tôi hoàn thành luận văn này

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân và bạn

bè đã động viên, khích lệ và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Học viên

Đồng Thị Phương Liên

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tổng quan ngành công nghiệp giấy 3

1.1.1 Tình hình sản xuất của ngành giấy trong những năm gần đây (từ năm 2006 đến nay) 3

1.1.2 Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy 10

1.1.3 Sản xuất giấy từ giấy loại (giấy tái chế) 15

1.1.3.1 Phân loại giấy 15

1.1.3.2 Lợi ích của giấy tái chế 16

1.1.3.3 Tái chế giấy ở các nước trong khu vực và ở Việt Nam 17

1.2 Đặc tính nước thải ngành công nghiệp giấy và các biện pháp giảm thiểu, xử lý 19

1.2.1 Các nguồn phát sinh nước thải và đặc tính nước thải ngành công nghiệp giấy 19

1.2.2 Các biện pháp giảm thiểu và xử lý nước thải trong công nghiệp giấy 23

1.2.2.1 Các biện pháp giảm thiểu nước thải trong công nghiệp giấy .23

1.2.2.2 Các biện pháp xử lý nước thải trong công nghiệp giấy 24

1.2.2.3 Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước thải giấy 26

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 29

2.2 Phương pháp nghiên cứu 29

2.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu 29

2.2.2 Phương pháp khảo sát ngoài thực địa 29

2.2.3 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu 29

2.2.4 Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm 30

2.2.5 Phương pháp xử lý, đánh giá số liệu 31

2.2.6 Phương pháp đánh giá công nghệ xử lý nước thải 31

2.2.7 Phương pháp tính toán theo công thức thực nghiệm 33

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 Khái quát chung về Công ty Cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ 34

3.1.1 Khái quát về lịch sử hình thành và phát triển của Công ty 34

3.1.2 Thực trạng hoạt động sản xuất của Công ty 35

3.1.2.1 Sản phẩm 35

3.1.2.2 Nhu cầu nguyên, nhiên vật liệu và hóa chất 35

3.1.2.3 Các trang thiết bị chính phục vụ sản xuất 36

3.1.2.4 Quy trình công nghệ sản xuất 37

3.2 Hiện trạng phát sinh nước thải và hệ thống thu gom, xử lý nước thải của Công ty 41

3.2.1 Các nguồn phát sinh nước thải của Công ty 41

3.2.2 Hiện trạng hệ thống thu gom, xử lý nước thải của Công ty 41

3.2.2.1 Đối với nước sinh hoạt 41

3.2.2.2 Đối với nước mưa chảy tràn 42

3.2.2.3 Đối với nước thải sản xuất 42

3.2.3 Đánh giá công nghệ xử lý nước thải 50

3.2.3.1 Đánh giá công nghệ xử lý nước thải về mặt kỹ thuật 50

3.2.3.2 Đánh giá công nghệ xử lý nước thải về mặt kinh tế 56

3.2.3.3 Đánh giá công nghệ xử lý nước thải về mặt môi trường………….58

3.3 Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải 61

3.4 Tính toán các công trình xử lý nước thải theo phương án chọn 66

3.4.1 Song chắn rác 67

3.4.2 Bể lắng cát và bể điều hòa 68

3.4.3 Hệ thống bể tuyển nổi 68

3.4.4 Bể Aeroten theo mẻ kế tiếp (SBR) 73

3.4.5 Bể nén bùn 79

3.4.6 Bể chứa bùn và sân phơi bùn 80

3.4.7 Hồ sinh học 80

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 81

Kết luận 81

Khuyến nghị 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 Tình hình sản xuất giấy của Việt Nam và các nước trong khu vực Đông Á 3 Bảng 2 Thị trường xuất khẩu giấy và sản phẩm từ giấy của Việt Nam 7 tháng đầu

năm 2011 9

Bảng 3 So sánh công nghệ sản xuất giấy từ các loại nguyên liệu khác nhau 13

Bảng 4 Tỷ lệ thu hồi giấy đã qua sử dụng ở Châu Á năm 2007 19

Bảng 5 Thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải của các công đoạn sản xuất giấy 21

Bảng 6 Tải lượng nước thải và COD của một số loại giấy .22

Bảng 7 Đặc tính nước tuần hoàn của các nhà máy giấy 22

Bảng 8 Đặc tính nước thải đầu vào và chất lượng nước sau xử lý của nhà máy sản xuất giấy của Công ty DIANA 28

Bảng 9 Lượng hóa các tiêu chí đánh giá công nghệ môi trường 31

Bảng 10 Nhu cầu nguyên, nhiên vật liệu và hóa chất sử dụng trong sản xuất .35

Bảng 11 Danh mục các trang thiết bị chính phục vụ sản xuất của Công ty 37

Bảng 12 Kết quả đo, phân tích nước thải sau xử lý thải ra ngoài môi trường của Công ty Cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ .47

Bảng 13 Các máy móc, thiết bị sử dụng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thải 51

Bảng 14 Giá trị các thông số ô nhiễm đặc trưng sau các công đoạn xử lý 53

Bảng 15 Các hạng mục xây dựng trong hệ thống xử lý nước thải 57

Bảng 16 So sánh ưu, nhược điểm của 2 phương án đề xuất 64

Bảng 17 Các thông số chính đầu vào và yêu cầu đặc tính nước thải đầu ra của hệ thống xử lý nước thải cần thiết kế 66

Bảng 18 Hệ số không điều hòa K 67

Bảng 19 Các thông số đầu vào bể tuyển nổi 68

Bảng 20 Độ hòa tan của không khí vào nước theo nhiệt độ 69

Bảng 21 Kết quả tính toán bể tuyển nổi 72

Bảng 22 Giá trị của các thông số đầu ra hệ thống tuyển nổi 73

Bảng 23 Các thông số đầu vào và đầu ra khỏi bể SBR 79

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1 Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy kèm dòng thải với nguyên liệu đầu vào là

tre, nứa, gỗ 11

Hình 2 Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy kèm dòng thải với nguyên liệu đầu vào là giấy phế liệu 12

Hình 3 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải của công ty Roemond Hà Lan 26

Hình 4 Dây chuyền xử lý nước thải Công ty sản xuất giấy DIANA 27

Hình 5 Quy trình công nghệ sản xuất giấy của Công ty 38

Hình 6 Sơ đồ tuần hoàn tái sử dụng nước 44

Hình 7 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải hiện tại của Công ty 45

Hình 8 Diễn biến giá trị của thông số BOD trong nước thải của Công ty từ đợt 1/2010 đến đợt 4/2011 48

Hình 9 Diễn biến giá trị của thông số COD trong nước thải của Công ty từ đợt 1/2010 đến đợt 4/2011 48

Hình 10 Sơ đồ công nghệ của quá trình tuyển nổi 69

BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BOD : Nhu cầu oxy sinh hoá COD : Nhu cầu oxy hóa học CHLB : Cộng hòa Liên bang ERPA : Hiệp hội thu hồi giấy Châu Âu (Emissions Reduction

Purchase Agreement INEST : Viện Khoa học và Công nghệ môi trường (Institute for

Environmental Science and Technology)

KN : Kim ngạch QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

VPPA : Hiệp hội Giấy và Bột giấy Việt Nam (Vietnam Pulp and

Paper Association) WTO : Tổ chức Thương mại Thế giới (World Trade Organization)

XK : Xuất khẩu

MỞ ĐẦU

Trong công cuộc đổi mới, chuyển sang nền kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa, đẩy mạnh công nghiệp hoá hiện đại hoá và hội nhập quốc tế, Việt Nam đã đạt được những thành tựu quan trọng cả về kinh tế và xã hội Cùng với nhịp

độ tăng trưởng kinh tế cao nhiều vấn đề môi trường cấp bách đang đặt ra, nếu không được giải quyết thoả đáng và kịp thời thì sẽ cản trở, làm chậm lại tốc độ tăng trưởng kinh tế và nảy sinh nhiều vấn đề xã hội, đe dọa nghiêm trọng sự phát triển bền vững của đất nước

Trong những năm gần đây, các ngành công nghiệp Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ và đóng vai trò rất quan trọng, trong đó có ngành công nghiệp sản xuất giấy

Song song với những thuận lợi còn rất nhiều những khó khăn, thách thức mà ngành giấy Việt Nam cần phải đối mặt trong thời kì hội nhập: công nghệ lạc hậu, sản lượng thấp, lực lượng lao động cồng kềnh và trình độ thấp, thiếu nguồn nguyên liệu, vốn, cạnh tranh tăng cao và đặc biệt là ô nhiễm môi trường

Do đặc trưng của ngành là sử dụng lượng lớn nguyên liệu thô, năng lượng, nước và các hóa chất trong quá trình sản xuất nên tạo ra một lượng lớn chất thải (nước thải, khí thải và chất thải rắn) có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không được xử lý Đặc biệt là nước thải có hàm lượng các chất ô nhiễm cao và khó xử lý

Hiện nay, môi trường ở các cơ sở sản xuất giấy này ngày càng bị ô nhiễm nghiêm trọng, đòi hỏi cần phải có các biện pháp giải quyết hơn bao giờ hết

Tại các nước tiên tiến, để bảo vệ rừng và môi trường sinh thái, Chính phủ các nước khuyến khích sử dụng nguồn nguyên liệu thứ cấp và coi đó là nguồn nguyên liệu rất có giá trị Trong những năm gần đây, nhiều doanh nghiệp trong và ngoài nước đã và đang sản xuất giấy từ giấy loại (giấy tái chế), trong đó có Công ty Cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ tỉnh Thái Nguyên

Công ty Cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ trải qua quá trình hoạt động từ khi thành lập cho đến nay đã có nhiều lần nâng công suất và cải tiến công nghệ trong

dây chuyền sản xuất cũng như xử lý chất thải Bên cạnh những giá trị kinh tế - xã hội mà Công ty đem lại thì vẫn tồn tại một số vấn đề gây tác động xấu đến môi trường do các nguồn thải phát sinh, đặc biệt là nước thải

Xuất phát từ thực tiễn trên của ngành giấy nước ta nói chung và của Công ty

Cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ nói riêng, tác giả đã chọn đề tài “Nghiên cứu hiện trạng và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải Công ty Cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ, tỉnh Thái Nguyên” với mục tiêu đánh giá hiện trạng hệ

thống xử lý nước thải của Công ty Cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ, trên cơ sở đó, đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải của Công ty nhằm đảm bảo xử

lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường trước khi thải ra sông Cầu và giảm thiểu tác động tới môi trường nước sông Cầu

Nội dung nghiên cứu bao gồm:

- Khảo sát hiện trạng sản xuất của Công ty Cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ;

- Điều tra, đánh giá hiện trạng phát sinh và xử lý nước thải tại Công ty;

- Đánh giá công nghệ xử lý nước thải sản xuất đang vận hành tại Công ty;

- Đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nước thải sản xuất cho Công ty;

- Tính toán sơ bộ các công trình xử lý và thiết bị đáp ứng yêu cầu xả thải cho phương án được đề xuất

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan ngành công nghiệp giấy

1.1.1 Tình hình sản xuất của ngành giấy trong những năm gần đây (từ năm

để sản xuất sản phẩm có chất lượng cao

Những số liệu về sản xuất giấy của Việt Nam và các nước trong khu vực Đông Á năm 2006 được chỉ ra trong Bảng 1

Bảng 1 Tình hình sản xuất giấy của Việt Nam và các nước trong khu vực

Nhật Bản

Hàn Quốc

Đài Loan

5.173 1.120

33.447 15.766

4.300 1.100

31.108 10.883

10.703

500

6.646

392

- Giấy loại 445 619 2.750 1.721 22.837 3.218 Nhập khẩu

639

409 1.050

1.651 2.365

72

789 2.417 1.211

1.526

895

761 Xuất khẩu

5.603 3.794 5.561

3.513 1.326 2.771

31.538 12.266

18792

8.648 2.917 8.668

4.762 1.253 3.979 Tiêu dùng* 18,46 16,00 25,40 56,00 246,90 179,10 208,20 Hiệu suất

- Trực tiếp

- Gom giấy

1,606

6 1,600

120

Ghi chú: - Đơn vị lao động: 1.000 người

- Số liệu khác có đơn vị tính là 1.000 tấn

- Tiêu dùng* = tiêu dùng giấy theo đầu người/năm

Năm 2007 ngành giấy và bột giấy Việt Nam (gọi chung là ngành giấy Việt Nam) tiếp tục tăng trưởng ở mức cao Thị trường giấy và bột giấy tiếp tục phát triển Đầu tư vào công nghiệp giấy từ các nhà đầu tư trong nước và nước ngoài rất sôi động với nhiều dự án quy mô lớn và công nghệ hiện đại

Sang năm 2008 ngành giấy Việt Nam có nhiều biến động do ảnh hưởng của suy thoái kinh tế thế giới bắt đầu từ năm 2007

Sự suy thoái kinh tế toàn cầu đã tác động đáng kể đến ngành công nghiệp giấy và bột giấy thế giới Sau nhiều năm giá bột, giá giấy tăng vùn vụt ở mức cao chưa từng có Từ tháng 6/2008, giá giấy ở khu vực đã bắt đầu giảm và giá bột giảm theo từ tháng 7/2008 Mức giảm tháng sau cao hơn tháng trước Giá nhiều loại bột trong tháng 11/2008 đã ở mức mà mọi người cho rằng đã chạm đáy

Hàng loạt nhà máy đóng cửa Nhiều công ty lớn, siêu thị lớn cũng ngừng sản xuất, giảm sản lượng, đóng cửa bớt nhà máy, dây chuyền Phần lớn các nhà máy còn hoạt động, hàng tháng đều ngừng sản xuất 5-7 ngày Tuy nhiên, lượng bột giấy

và giấy tồn kho trên thế giới đã ở mức cao kỷ lục, trong đó Trung Quốc là nước có lượng giấy tồn kho lớn nhất thế giới, theo một nhà phân tích, lượng giấy tồn này khoảng gần 20 triệu tấn [13]

Giá giấy trên toàn thế giới cũng giảm mạnh, thậm chí giá giấy nhập khẩu ở nhiều nước thấp hơn giá giấy sản xuất nội địa, tệ hơn nữa là bán với giá do người mua định đoạt Một nhà phân tích cho biết “Do không thể tiêu thụ thêm được giấy ở thị trường trong nước dù có giảm giá đến mức nào, nên các nhà sản xuất phải đổ hàng thừa tồn đọng của mình ra thị trường ngoài nước và bán với mục đích thu hồi vốn”

Nhu cầu giấy trong 6 tháng đầu năm 2008 lớn do kim ngạch xuất khẩu và tiêu dùng cao cho dù chỉ số giá cả tăng hơn năm trước Dù đã chạy hết công suất, nhiều công ty không đủ khả năng thoả mãn khách hàng Muốn mua được giấy nhiều người phải trả tiền trước hoặc chịu thêm phụ phí

Xuất khẩu 6 tháng đầu năm 2008 đạt 84.000 tấn (trong đó chủ yếu là giấy vàng mã đạt 50.000 tấn, giấy in và viết là 10.000 tấn, còn lại là giấy tissue) Như vậy tiêu dùng biểu kiến trong 6 tháng đầu năm 2008 đạt 1.185.913 tấn Sản xuất trong nước đáp ứng được 54% tiêu dùng trong cả nước [13]

Sản xuất giấy trong 6 tháng cuối năm 2008 chỉ bằng 75% sản xuất trong 6 tháng trước đó Tuy nhiên tốc độ sụt giảm là cực nhanh So với tháng 7/2008, sản

xuất giấy của các tháng 8-11 lần lượt là 90%, 69% và 31% Dự báo sản xuất tháng

12 chỉ bằng 26% so với tháng 7/2008 Như vậy sản xuất tháng 12/2008 chỉ bằng 25% khả năng sản xuất, làm cho 22.500 lao động không có việc làm

Xuất khẩu giấy trong nửa cuối năm 2008 giảm từ 12.000-15.000 tấn/tháng (trong nửa đầu năm 2008) xuống còn 1.000 tấn/tháng [13]

Trong 19 dự án đầu tư vào sản xuất bột giấy và giấy chỉ còn dự án bột An Hoà và Giấy kraft Vina (Thái Lan) là vẫn tiếp tục hoàn thiện, nhưng sẽ chậm so với

kế hoạch 1 năm, các dự án khác đã tuyên bố ngừng không hạn định

Theo Tổng Thư ký Hiệp hội Giấy và Bột giấy Việt Nam (VPPA), năm 2009 ngành giấy cũng gặp nhiều khó khăn, không chỉ doanh nghiệp giấy Việt Nam mà cả doanh nghiệp các nước trong khu vực như Nhật Bản, Trung Quốc Tuy nhiên, việc tạm ngừng sản xuất giấy đã mang lại lợi ích cho các nhà sản xuất nhằm cân bằng lại cung-cầu

Diễn biến thị trường trong năm 2009, làm cho nhiều doanh nghiệp lỡ nhịp trong việc ra các quyết định sản xuất, quyết định tăng giá Thị trường giấy in viết và giấy làm bao bì có nhiều biến động mạnh hơn so với các loại giấy khác Thị trường giấy làm bao bì sau khi “sáng sủa” trong vài tháng giữa năm thì cũng “âm u” trở lại trong những tháng cuối năm Năm 2009, hầu hết các doanh nghiệp đều có lãi, tiêu dùng giấy năm 2009 cao hơn năm 2008 chút ít (gần 2%) Sản lượng toàn ngành đạt được cao hơn năm 2008 đạt 2,14%, bao bì 6% Đây là một kết quả khá khả quan, bởi năm 2009 có 7 tháng sản xuất cật lực còn 5 tháng, trong đó có 2 tháng khó khăn

và 3 tháng cực kỳ khó khăn [2]

Thị trường giấy châu Á tăng trưởng vững chắc trong năm 2010, đạt 6 – 7% Thị trường giấy báo, giấy in, giấy viết đều phát triển thuận lợi theo sau sự tăng trưởng trở lại của nền kinh tế, do sự phục hồi của các thị trường in ấn, quảng cáo và tiêu dùng giấy trong kinh doanh Sự đảo chiều của hàng tồn kho phần nào cũng góp phần phục hồi nhu cầu tiêu dùng giấy Sự tăng trưởng thể hiện ở nhu cầu giấy in báo tăng thêm 780.000 tấn, nhu cầu giấy in/viết tăng 2,9 triệu tấn (trong đó 1,2 triệu tấn giấy từ bột hóa không tráng phủ và 1,35 triệu tấn giấy tráng phủ) [4]

Sự phục hồi rộng khắp trong khu vực, dẫn đầu là Ấn Độ và Trung Quốc với tổng nhu cầu giấy báo tăng thêm 550.000 tấn và giấy in/viết tăng 2,1 triệu tấn Nhu cầu giấy của các nước trong khu vực hầu hết đều tăng trở lại sau sự sụt giảm năm

2009 Ngoại lệ có Nhật bản, nhu cầu giấy báo giảm nhưng nhu cầu giấy in/viết tăng tương ứng sự giảm sút nhu cầu của giấy báo [4]

Trong 4 chủng loại giấy in/viết chính, giấy làm từ bột cơ phát triển nhanh hơn, nhưng phần lớn sản lượng là giấy làm từ bột hóa Nhu cầu giấy tráng phủ năm

2010 tăng 6% (trong khi năm 2009 giảm 7%), bù trừ tăng 710.000 tấn so với năm

2009 Nhu cầu giấy không tráng phủ tăng 5%, bù trừ tăng 1% so với năm 2009 Nhu cầu giấy tráng phủ từ bột cơ tăng 19%, do sự tăng trưởng mạnh ở Trung Quốc [4]

Sau một năm 2009 ảm đạm, năm 2010 ngành giấy Việt Nam cũng có sự phục hồi vượt bậc Trong năm 2010, một số nhà máy sản xuất giấy đi vào hoạt động, góp phần tăng sản lượng giấy sản xuất trong nước, ước sản lượng giấy sản xuất cả năm đạt 1,85 triệu tấn, tăng 9,7% so với năm 2009, chủ yếu là giấy in, giấy viết và giấy làm bao bì Năm 2010, nhập khẩu giấy ở Việt Nam giảm dần ở tất cả các loại giấy kể cả giấy tráng phấn, do khả năng sản xuất của các công ty giấy ở Việt Nam đã tăng lên, chất lượng giấy ngày càng được cải thiện Những mặt hàng lâu nay Việt Nam phải nhập khẩu (giấy làm bao bì công nghiệp, giấy tissue) đã dần được thay thế bằng sản phẩm nội địa [4]

Hiện nay ngành công nghiệp giấy đang phát triển mạnh mẽ không chỉ trên thế giới mà ngay cả với các công ty, doanh nghiệp trong nước cũng có sự cạnh tranh khốc liệt Một mặt để giành thị trường cung cấp nguyên liệu và tiêu thụ mặt hàng, mặt khác gây tầm ảnh hưởng lên nền phát triển công nghiệp giấy của nước nhà

Trong 6 tháng đầu năm 2011, tình hình sản xuất của ngành giấy Việt Nam tương đối ổn định, sản lượng giấy, bìa các loại ước đạt 925,7 nghìn tấn, tăng 11,2%

so với cùng kỳ năm trước [3]

Sản lượng giấy sản xuất tháng 7/2011 ước đạt 181 nghìn tấn, tăng 10% so với tháng 6 và tăng 11% so với tháng 7/2010 Nhờ chủ động sản xuất, đảm bảo

nguồn cung và phối hợp chặt chẽ với cơ quan quản lý thị trường nên giá giấy trong tháng khá ổn định, đặc biệt là mặt hàng giấy in, giấy viết [3]

Theo số liệu thống kê, kim ngạch xuất khẩu giấy và các sản phẩm từ giấy của Việt Nam tháng 7/2011 đạt 32,3 triệu USD, giảm 16,4% so với tháng trước và giảm 10,2% so với cùng tháng năm ngoái, nâng tổng kim ngạch xuất khẩu giấy và các sản phẩm từ giấy của Việt Nam 7 tháng đầu năm 2011 đạt 246,7 triệu USD, tăng 7,6% so với cùng kỳ năm ngoái, chiếm 0,5% trong tổng kim ngạch xuất khẩu hàng hoá của cả nước 7 tháng đầu năm 2011 [3]

Hoa Kỳ dẫn đầu thị trường về kim ngạch xuất khẩu giấy và các sản phẩm từ giấy của Việt Nam 7 tháng đầu năm 2011 đạt 58 triệu USD, giảm 5% so với cùng

kỳ, chiếm 23,7% trong tổng kim ngạch [3]

Phần lớn thị trường xuất khẩu giấy và các sản phẩm từ giấy của Việt Nam 7 tháng đầu năm 2011 đều có tốc độ tăng trưởng mạnh về kim ngạch: Đức đạt 1,7 triệu USD, tăng 281,8% so với cùng kỳ, chiếm 0,7% trong tổng kim ngạch; tiếp theo đó là Anh đạt 470 nghìn USD, tăng 200,8% so với cùng kỳ, chiếm 0,2% trong tổng kim ngạch; Trung Quốc đạt 3,6 triệu USD, tăng 79,7% so với cùng kỳ, chiếm 1,5% trong tổng kim ngạch; sau cùng là Indonesia đạt 4,7 triệu USD, tăng 65,5% so với cùng kỳ, chiếm 1,9% trong tổng kim ngạch [3]

Ngược lại, một số thị trường xuất khẩu giấy và các sản phẩm từ giấy 7 tháng đầu năm 2011 có độ suy giảm: Hồng Kông đạt 512,8 nghìn USD, giảm 96,6% so với cùng kỳ, chiếm 0,2% trong tổng kim ngạch; tiếp theo đó là Nhật Bản đạt 38,4 triệu USD, giảm 23,4% so với cùng kỳ, chiếm 15,6% trong tổng kim ngạch; Hoa

Kỳ đạt 58 triệu USD, giảm 5% so với cùng kỳ, chiếm 23,7% trong tổng kim ngạch; sau cùng là Ôxtrâylia đạt 11,6 triệu USD, giảm 1,6% so với cùng kỳ, chiếm 4,7% trong tổng kim ngạch [3]

Bảng 2 Thị trường xuất khẩu giấy và sản phẩm từ giấy của Việt Nam 7

tháng đầu năm 2011 [3]

Kim ngạch

XK 7T/2010 (USD)

Kim ngạch

XK 7T/2011 (USD)

% tăng, giảm

KN so với cùng kỳ

2

Tiểu vương quốc Ả rập thống nhất

năm 2015 Ấn Độ đứng thứ hai trong khu vực về sản lượng tăng thêm do có dân số khổng lồ, chiếm 15% sự tăng trưởng của khu vực, tức 1,5 triệu tấn [1]

Theo Hiệp hội Giấy và Bột giấy Việt Nam (VPPA), dự báo năm 2015 tiêu dùng giấy ở Việt Nam lên tới 6 triệu tấn, tiêu dùng tính theo đầu người tăng so với trung bình hiện nay từ 20 kg/người/năm lên 60kg/người/năm Mặt khác, theo cam kết khi gia nhập WTO, Việt Nam sẽ giảm dần thuế suất nhập khẩu, giấy in báo, giấy

in, viết và các loại giấy khác xuống còn 20% vào năm 2012 Như vậy, có thể thấy tiềm năng và cơ hội phát triển ngành giấy ở nước ta là rất lớn, đồng thời cũng phản ánh sự phát triển của đất nước trong thời gian không xa [13]

1.1.2 Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy

Hiện nay, có rất nhiều công nghệ sản xuất giấy và bột giấy, tùy theo từng loại nguyên liệu, loại sản phẩm sẽ có nhiều công nghệ sản xuất khác nhau Hai sơ

đồ công nghệ sản xuất giấy điển hình với hai nguồn nguyên liệu đầu vào khác nhau (từ nguyên liệu thô - tre, nứa, gỗ và từ giấy phế liệu) được mô tả trên Hình 1 và 2

Hình 1 Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy kèm dòng thải với nguyên liệu đầu vào là

Sản phẩm

Sấy, cắt cuộn

Xeo giấy Nước thải có SS, BOD5,

Cô đặc - đốt – xút hóa

Dung dịch kiềm tuần hoàn

Nước ngưng

Nước ngưng Hóa chất nấu

Nước thải có độ màu, BOD5, COD cao

Gia công nguyên liệu thô

Nguyên liệu thô (tre, nứa, gỗ )

Nước rửa

Nước thải chứa tạp chất

Chất độn, phụ gia

Hình 2 Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy kèm dòng thải với nguyên liệu đầu vào là

giấy phế liệu

Nước thải có độ màu, BOD5, COD cao

Nước thải có SS, BOD5, COD cao

Hơi nước

Cắt, cuộn

Sản phẩm Sấy

Bể chứa tổng hợp

Xeo giấy

Tẩy trắng

Nước thải có SS, BOD5, COD cao Máy nghiền

Giấy phế liệu

Nước

Hóa chất tẩy trắng

Nước Chất phụ gia (dầu, bột đá, tinh bột )

Nước ngưng

So sánh một số các thông số của 2 công nghệ sản xuất giấy từ các loại nguyên liệu khác nhau được đưa ra trong Bảng 3

Bảng 3 So sánh công nghệ sản xuất giấy từ các loại nguyên liệu khác nhau

1 Công nghệ Phức tạp, nhiều thiết bị Đơn giản và ít thiết bị

hơn

3 Chủng loại sản phẩm

Đa dạng (gồm cả sản xuất giấy và bột giấy)

Kém đa dạng hơn (hầu hết là không sản xuất bột giấy mà chỉ sản xuất giấy thành phẩm)

4 Mức độ ô nhiễm môi trường

Mức độ ô nhiễm lớn (do có nhiều công đoạn sản xuất cần nhiều nước và hóa chất)

Mức độ ô nhiễm ít hơn

Một số công đoạn chính trong sản xuất giấy [17]

* Gia công nguyên liệu thô

Công đoạn này bao gồm việc rửa sạch nguyên liệu, loại bỏ các tạp chất và cắt mảnh theo kích cỡ thích hợp đáp ứng yêu cầu của phương pháp sản xuất bột giấy

* Nấu bột

Mục đích của công đoạn này là tách các thành phần không phải Xenlulo (chủ yếu là lignin và hemixenlulo) ra khỏi nguyên liệu ban đầu để nâng cao chất lượng bột giấy Công đoạn này chỉ có trong công nghệ sản xuất giấy đi từ nguồn nguyên liệu thô (tre, nứa gỗ )

* Rửa bột

Mục đích của công đoạn là tách bột Xenlulo ra khỏi dịch nấu (còn gọi là dịch đen) Dịch đen bao gồm các hợp chất chứa Na, chủ yếu là Natrisunfat (Na2SO4), ngoài ra còn chứa NaOH, Na2S, Na2SO3 và lignin cùng các sản phẩm phân hủy hydratcacbon – axit hữu cơ Quá trình rửa bột thường sử dụng nhiều nước sạch, lượng nước sử dụng cần hạn chế đến mức tối thiểu nhưng vẫn đảm bảo sao cho tách bột Xenlulo đạt hiệu quả cao, nồng độ kiềm trong dịch đen và độ pha loãng

là nhỏ nhất để giảm chi phí cho quá trình xử lý tái thu hồi kiềm

* Tẩy trắng

Với yêu cầu sản xuất các loại giấy cao cấp, có độ trắng cao, bột giấy cần phải được tẩy trắng Mục đích của tẩy trắng là tách phần lignin còn lại và một số thành phần khác không phải Xenlulo như Hemixenlulo Các tác nhân tẩy thường dùng để tẩy trắng bột giấy là Natri hypoclorit (NaOCl), Canxi hypoclorit (Ca(OCl)2), Dioxit Clo (ClO2), Hydropeoxit (H2O2) và Ozon (O3)

* Nghiền bột

Mục đích của nghiền bột là làm cho xơ sợi được hydrat hóa, dẻo dai, tăng bề mặt hoạt tính, giải phóng gốc hydroxyl làm tăng diện tích bề mặt, tăng độ mềm mại, hình thành độ bền của tờ giấy Sau công đoạn nghiền bột, bột giấy được trộn với các chất độn và các chất phụ gia để đưa đến bộ phận xeo giấy

* Xeo giấy

Là quá trình tạo hình sản phẩm trên lưới và nước để giảm độ ẩm của giấy Quá trình này sử dụng các lưới xeo, nước lọt qua mắt lưới, bột giấy được giữ lại trên bề mặt của lưới xeo tạo thành hình tờ giấy

Quá trình này phát sinh rất nhiều nước thải Đặc biệt là trong nước thải có chứa xơ sợi Xenlulo (gọi là dịch trắng) làm tăng hàm lượng TSS, BOD5, COD trong nước thải Ngoài ra trong quá trình xeo giấy còn sử dụng một số chất phụ gia, hóa chất theo yêu cầu của giấy thành phẩm như chống thấm, chống nhòe Lượng dư của những hóa chất này cũng đi vào dòng nước thải

* Sấy, cuộn

Mục đích là làm cho giấy khô và tạo kích thước theo yêu cầu cho giấy Quá trình này sử dụng năng lượng điện và than là chủ yếu

* Thu hồi hóa chất

Mục đích là để đạt được hiệu quả kinh tế cao, đối với quy trình công nghệ sản xuất bột giấy bằng phương pháp hóa học cần có bộ phận thu hồi hóa chất Chẳng hạn việc tái sinh kiềm từ dịch đen của phương pháp sunfat bao gồm các giai đoạn:

- Cô đặc để giảm lượng nước

- Đốt dịch đã qua cô đặc ở nhiệt độ cao (T > 5000C) với mục đích làm cho các chất hữu cơ cháy hoàn toàn tạo thành CO2 và H2O, còn thành phần vô cơ của dịch đen sẽ tạo thành cặn tro hoặc cặn nóng chảy gọi là kiềm đỏ

- Xút hóa kiềm đỏ bằng dung dịch kiềm loãng và sữa vôi Ca(OH)2 Sau đó tách bùn vôi và dung dịch trắng bao gồm NaOH, Na2S, Na2SO3, Na2SO4

1.1.3 Sản xuất giấy từ giấy loại (giấy tái chế)

Thuật ngữ “giấy tái chế” dùng ở đây để chỉ giấy sản xuất từ giấy thải loại (đã qua sử dụng như: báo, tạp chí đã đọc xong, bao bì giấy-hòm hộp) Còn “giấy nguyên thuỷ” là giấy sản xuất từ gỗ (gỗ-bột gỗ-giấy) hoặc các xơ sợi xenlulo khác

1.1.3.1 Phân loại giấy a/ Giấy tái chế được

Giấy văn phòng (công văn, bản copy, biểu mẫu…); giấy báo, tấm các, bản in máy tính (đục lỗ mép); phong bì và các bìa kẹp giấy (loại bỏ chất dẻo, kim loại); các tài liệu kinh doanh thông thường, bản giới thiệu hàng, tạp chí, bản tin, các báo cáo,

sổ và danh bạ điện thoại (loại bỏ bìa chất dẻo và các đinh ghim kim loại); các tông sóng và ống lõi giấy vệ sinh; giấy bao gói (nếu không tráng phủ chất dẻo)

b/ Giấy không tái chế

Giấy fax cảm nhiệt; giấy dính (ghi ghi chú); giấy trong suốt để trình diện; giấy các bon; giấy bóng kính; giấy nhuộm màu toàn bộ; giấy phủ chất dẻo hay sáp (hộp đựng sữa, giấy gói kẹo, hộp đựng các loại nước uống…); hộp đựng cơm trưa;

cốc và đĩa giấy; giấy lau; khăn lau đã dùng; phim; giấy tự dính hay băng keo; giấy buộc gói quà; giấy hay bìa đựng sơn, hoá chất, thực phẩm…

1.1.3.2 Lợi ích của giấy tái chế [10]

Sử dụng giấy tái chế làm giảm đáng kể lượng bột nguyên thuỷ cần dùng, giảm lượng gỗ phải khai thác, giảm lượng nước cần dùng và năng lượng, giảm các chất thải gây ô nhiễm Thêm nữa mỗi tấn giấy được tái chế là giảm đi một tấn giấy phải chôn lấp hoặc đốt để huỷ bỏ- cả hai đều phát thải khí cacbon chứa trong giấy Tái chế giấy đã góp phần gìn giữ tài nguyên thiên nhiên Tái chế một tấn giấy giữ được 17 cây gỗ, 1.400 lít dầu, 26,5m3 nước và 3,3m3 đất chôn lấp Nguyên liệu dùng để sản xuất giấy gồm giấy đã qua sử dụng và bột giấy sản xuất từ gỗ hoặc phi

gỗ Giấy tái chế không những là lựa chọn đúng nhất để bảo vệ môi trường mà lợi ích về mặt kinh tế ngày càng tăng khi công nghệ sản xuất giấy tái chế ngày càng được cải tiến và hoàn thiện hơn Xơ sợi tái chế không chỉ dùng để sản xuất giấy làm bao bì, giấy in báo, giấy tissue mà còn dùng để pha trộn với bột nguyên thuỷ với một tỷ lệ ngày càng cao trong sản xuất giấy cao cấp hơn Có thể nói, xơ sợi tái chế ngày nay có thể có mặt trong hầu hết các loại giấy thương mại

Tỉ lệ giấy đã qua sử dụng dùng làm nguyên liệu trong tổng nguyên liệu dùng

để sản xuất giấy ở các nước như sau: Malaysia-87%; Philippines-79%; Thái 72%; Đài Loan- 70%; Trung Quốc-65%; Nhật Bản-65%; Việt Nam-70%

Lan-Mặt khác giấy có thể tái chế đi tái chế lại tới 6 lần, trước khi chôn lấp hoặc đốt bỏ, nên các nước đều có chính sách khuyến khích thu gom và tái chế giấy, trong

đó bao gồm một số quy định có tính bắt buộc Năm 2007, trên toàn thế giới lượng giấy tái chế là 208 triệu tấn, bằng 53% lượng giấy sản xuất ra, trong đó có 49 triệu tấn được xuất nhập khẩu

Hiệp hội giấy thu hồi Châu Âu (ERPA) vừa công bố tỷ lệ tái chế giấy và giấy bìa ở châu lục này đã đạt 64,5% năm 2007

Theo Quy hoạch điều chỉnh phát triển ngành công nghiệp giấy Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn 2020 nước ta sẽ đầu tư xây dựng một số nhà máy sản xuất giấy bao bì (giấy bao bì thông thường và bao bì cao cấp), giấy công nghiệp để đáp

ứng nhu cầu giấy bao bì và nguyên liệu cho sản xuất công nghiệp, vì vậy nhu cầu sử dụng giấy loại ở Việt Nam cũng sẽ tăng lên

1.1.3.3 Tái chế giấy ở các nước trong khu vực và ở Việt Nam [1]

(15-Trung Quốc đã ban hành nhiều chính sách nhằm tăng hiệu quả việc thu hồi giấy cho sản xuất Tăng tỷ lệ giấy thu hồi hiện nay từ 31% lên 34% vào năm 2010 Tuy nhiên sau kết quả khích lệ năm 2007, nay mục tiêu ngành giấy Trung Quốc đã cao hơn, đến năm 2010 tỷ lệ thu hồi là 40% với hiệu suất 63% và năm 2015, tỉ lệ thu hồi là 45%và hiệu suất đạt 45%

b/ Nhật Bản

Hiệu suất tái chế giấy (chung) là 61,4% năm 2007 và công nghiệp Giấy Nhật Bản đặt mục tiêu đạt hiệu suất này ở mức 62% vào năm 2010 80% xuất khẩu giấy

đã qua sử dụng của Nhật Bản là vào Trung Quốc

Các nhà sản xuất giấy Nhật Bản nỗ lực xây dựng thị trường ở nước ngoài vì thị trường trong nước đã bão hoà

c/ Đài Loan

70% lượng giấy của Đài Loan năm 2007 là giấy làm bao bì, vì vậy Đài Loan

sử dụng đến 73% giấy đã qua sử dụng làm nguyên liệu sản xuất (4,412 triệu tấn), trong đó hòm hộp các tông cũ – OCC là chính và cũng vì vậy hiệu suất tái chế giấy

đạt 88% Thu gom giấy đã qua sử dụng trong nước đạt 3,2 triệu tấn/năm, giảm phát thải tương đương 3 triệu tấn cacbon đioxit

d/ Hàn Quốc

Hàn Quốc đã coi giấy đã qua sử dụng là nguyên liệu chính sản xuất giấy, năm 2007 chiếm 76% trong tất cả các loại nguyên liệu, tức 9,147 triệu tấn (61% là hòm hộp các tông cũ-OCC, 25% là giấy báo cũ-ONP) Giấy đã qua sử dụng thu gom trong nước năm 2007 đạt 8 triệu tấn, nhập khẩu đạt 1,149 triệu tấn, tỉ lệ thu hồi giấy đã qua sử dụng là 67%

e/ Việt Nam

Tỷ lệ giấy thu gom trong nước trong tổng lượng giấy thu hồi sử dụng đã tăng từ 48% (1999) lên 50% (2007) Lượng giấy thu hồi nhập khẩu vào Việt Nam từ nhiều nước nhưng chủ yếu là Mỹ, Nhật Bản, New Zealand Những loại chính được nhập khẩu: giấy hòm hộp các tông cũ (OCC), giấy báo cũ (ONP), tạp chí cũ (OMG), giấy lề (dẻo giấy, lề giấy-phế thải trong gia công…), giấy đứt, giấy trộn lẫn

Năm 2008, ngành giấy Việt Nam đã tái chế 700.000 tấn giấy đã qua sử dụng, nhờ đó tránh chặt hạ 7 triệu m3 gỗ rừng, tương đương 64.500 ha rừng trồng, tiết kiệm 2.800.000MWh; tương đương một nhà máy điện công suất 388MW; tiết kiệm 22,4 triệu m3 nước; 2,1 triệu m3 đất chôn lấp hay 169 ha đất chôn lấp; 630 tấn

Do vậy, để phát triển ngành công nghiệp bao bì, ngoài sự nỗ lực của các doanh nghiệp còn cần có sự quan tâm của nhà nước như khuyến khích thu gom giấy

loại trong nước, tạo điều kiện thuận lợi cho các doanh nghiệp sản xuất được nhập khẩu nguyên liệu (giấy loại) để sản xuất, tất nhiên nguyên liệu đó phải đáp ứng các quy định của Chính phủ và Luật Bảo vệ Môi trường

Hiện nay, để bảo vệ tài nguyên rừng và môi trường sinh thái Chính phủ các nước tiên tiến khuyến khích sử dụng nguồn nguyên liệu thứ cấp và coi đó là nguồn nguyên liệu rất có giá trị Nhật Bản có tới 90% nguyên liệu sản xuất giấy là từ giấy loại Thái Lan, Indonesia, Trung Quốc là những quốc gia có ngành công nghiệp giấy rất phát triển cũng có những chính sách rất mềm dẻo để đảm bảo nguồn cung nguyên liệu này trong nước, đồng thời bảo vệ môi trường sinh thái của quốc gia mình

Tỷ lệ thu hồi giấy đã qua sử dụng ở Châu Á-2007 được chỉ ra trong Bảng 4

Bảng 4 Tỷ lệ thu hồi giấy đã qua sử dụng ở Châu Á năm 2007 [1]

Ghi chú: Tỉ lệ 1 = Giấy đã dùng/Tổng lượng giấy tiêu dùng

1.2 Đặc tính nước thải ngành công nghiệp giấy và các biện pháp giảm thiểu,

xử lý

1.2.1 Các nguồn phát sinh nước thải và đặc tính nước thải ngành công nghiệp giấy

Lượng nước được sử dụng trong ngành giấy rất lớn, tùy theo từng công nghệ

và sản phẩm mà lượng nước cần thiết để sản xuất 1 tấn giấy có thể dao động từ 200

– 500 m3 [17] Nước được sử dụng cho các công đoạn như rửa nguyên liệu, nấu, tẩy trắng, xeo, sấy, hầu như tất cả lượng nước thải đều mang theo những tạp chất, hóa chất, bột giấy, các chất ô nhiễm dạng hữu cơ và vô cơ nếu như không có những hệ thống tuần hoàn tái sử dụng và hệ thống xử lý nước thải

Các dòng thải chính của các nhà máy sản xuất giấy và bột giấy bao gồm:

- Dòng thải rửa nguyên liệu bao gồm các chất hữu cơ hòa tan, đất đá, thuốc bảo vệ thực vật, vỏ cây

- Dòng thải của quá trình nấu và rửa sau nấu chứa phần lớn các chất hữu cơ hòa tan, các hóa chất nấu và một phần xơ sợi Dòng thải có màu tối nên được gọi là dịch đen Dịch đen có nồng độ chất khô khoảng 25 – 35%, tỷ lệ giữa chất hữu cơ và

vơ cơ là 70:30 [17]

Thành phần hữu cơ chủ yếu trong dịch đen là lignin hòa tan vào dung dịch kiềm (30 – 35% khối lượng chất khô) Ngoài ra là những sản phẩm phân hủy hydratcacbon, axit hữu cơ Thành phần vô cơ bao gồm những hóa chất nấu, một phần nhỏ là Na2S tự do, NaOH, Na2CO3, còn phần nhiều là Na2SO4 liên kết với các chất hữu cơ trong kiềm Ở những nhà máy lớn, dòng thải này được xử lý để thu hồi tái sinh sử dụng lại kiềm bằng phương pháp cô đặc - đốt cháy các chất hữu cơ - xút hóa Đối với những nhà máy nhỏ thường không có hệ thống thu hồi dịch đen, dòng thải này được thải cùng các dòng thải khác của nhà máy gây tác động xấu đến môi trường

- Dòng thải từ công đoạn tẩy của nhà máy sản xuất bột giấy bằng phương pháp hóa học và bán hóa chứa các hợp chất hữu cơ, lignin hòa tan và các hợp chất tạo thành của các chất đó với hóa chất tẩy ở dạng độc hại, có khả năng tích tụ sinh học trong cơ thể sống như các hợp chất clo hữu cơ (AOX), làm tăng AOX trong nước thải, dòng thải này có độ màu, BOD5, COD cao Đây là dòng thải chứa các chất có độc tính nguy hiểm và khó phân hủy sinh học

- Dòng thải từ quá trình nghiền bột và xeo giấy chứa chủ yếu là xơ sợi mịn, bột giấy ở dạng lơ lửng và các chất phụ gia (nhựa thông, phẩm màu, cao lanh )

- Dòng thải từ các khâu rửa thiết bị, rửa sàn, dòng chảy tràn bề mặt có hàm lượng các chất lơ lửng, các hóa chất rơi vãi Dòng thải này không liên tục

- Nước ngưng của quá trình cô đặc trong hệ thống xử lý thu hồi hóa chất từ dịch đen (nếu có hệ thống thu hồi) Mức độ ô nhiễm của nước ngưng phụ thuộc vào các loại gỗ, công nghệ sản xuất

Thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải của các công đoạn sản xuất giấy chính được đưa ra trong Bảng 5

Bảng 5 Thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải của các

công đoạn sản xuất giấy [17]

Khảo sát 3050 nhà máy xeo giấy trên thế giới cho thấy, định mức nước cấp trung bình 80 m3 cho 1 tấn giấy Ở CHLB Đức, nước thải từ các nhà máy giấy đã giảm đi rất nhiều do có sử dụng dòng tuần hoàn từ bể lắng thu hồi bột, sợi Tải lượng nước thải và COD trong nước thải của một số loại giấy Mobius liệt kê trong Bảng 6 [24]

Bảng 6 Tải lượng nước thải và COD của một số loại giấy [24]

(m 3 /1 tấn sản phẩm)

COD (kg/1 tấn sản phẩm)

Giấy không gỗ

- Loại thường

- Loại đặc biệt

10÷80 50÷350

3÷9

Nước tuần hoàn nhiều lần thì hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước càng tăng Kết quả khảo sát 7 đến 9 nhà máy sản xuất giấy bao bì từ nguyên liệu đầu là giấy phế liệu cho thấy đặc tính của nước tuần hoàn trong một hệ kín có hàm lượng canxi, sunfat, clorit cao (Bảng 7) Đây cũng là vấn đề lớn khi thải loại nước này

Bảng 7 Đặc tính nước tuần hoàn của các nhà máy giấy [24]

và hầu như các công ty khác đều không có tuần hoàn sử dụng nước trong công nghệ sản xuất giấy

Nhìn chung, nước thải giấy được chia thành 2 loại:

- Loại 1: Dịch đen – sản phẩm chủ yếu của công đoạn nấu và rửa

- Loại 2: Dịch trắng- sản phẩm chủ yếu của công đoạn tẩy và xeo

Các yếu tố gây ô nhiễm chính của nước thải giấy đó là:

- pH cao do kiềm dư gây ra là chính

- Thông số cảm quan (màu đen, mùi, bọt) chủ yếu là do dẫn xuất của lignin gây ra là chính

- Cặn lơ lửng (do bột giấy và các chất độn như cao lanh gây ra)

- COD và BOD do các chất hữu cơ gây ra là chính, các chất hữu cơ ở đây là lignin và các dẫn xuất của lignin, các loại đường phân tử cao và một lượng nhỏ các hợp chất có nguồn gốc sinh học khác, trong trường hợp dùng clo để tẩy trắng có thêm dẫn xuất hữu cơ có chứa clo khác

1.2.2 Các biện pháp giảm thiểu và xử lý nước thải trong công nghiệp giấy

1.2.2.1 Các biện pháp giảm thiểu nước thải trong công nghiệp giấy [17]

Giảm lượng nước thải trong sản xuất bột giấy và giấy có thể đạt được nhờ các biện pháp:

- Bảo quản và làm sạch nguyên liệu đầu bằng phương pháp khô sẽ giảm được lượng nước rửa

- Dùng súng phun tia để rửa máy móc, thiết bị, sàn…sẽ giảm được lượng nước đáng kể so với rửa bằng vòi

- Thay đổi công nghệ tách dịch đen ra khỏi bột ở thiết bị hình trống thông thường bằng ép vít tải, ép hai dây hay lọc chân không để giảm thể tích dòng thải

- Bảo toàn hơi và nước, tránh thất thoát hơi, chảy tràn nước

- Phân luồng các dòng thải để tuần hoàn sử dụng lại các nguồn nước ít ô nhiễm

Giảm tải lượng các chất ô nhiễm trong nước thải có thể thực hiện bằng các biện pháp:

- Có giải pháp xử lý dịch đen để giảm được ô nhiễm của các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học như lignin, giảm được độ màu của nước thải, giảm được hóa chất cho công đoạn nấu và giảm ô nhiễm các chất hữu cơ, vô cơ trong dòng thải Các phương án xử lý dịch đen bao gồm:

+ Tách dịch đen đậm đặc ban đầu từ lưới gạn bột giấy và tuần hoàn chúng lại nồi nấu đến khả năng có thể giảm tải lượng kiềm trong dòng thải

+ Thu hồi hóa chất từ dịch đen bằng công nghệ cô đặc-đốt-xút hóa sẽ giảm tải lượng ô nhiễm COD tới 85%

+ Xử lý dịch đen bằng phương pháp yếm khí sẽ làm giảm tải lượng ô nhiễm hữu cơ từ 30 đến 40%

- Thay thể hóa chất tẩy thông thường là clo và hợp chất của clo bằng H2O2hay O3 để hạn chế clo tự do không tạo ra AOX trong dòng thải

- Thu hồi bột giấy và xơ từ các dòng nước thải để sử dụng lại như nguồn nguyên liệu đầu, đặc biệt đối với dòng thải từ công đoạn nghiền và xeo giấy Các phương án có thể là lắng, lọc, tuyển nổi Biện pháp này có các lợi ích là tiết kiệm được nguyên liệu đầu, mặt khác giảm được tải lượng chất rắn tổng và chất rắn lơ lửng trong nước thải

- Tránh rơi vãi, tổn thất hóa chất trong khi pha trộn và sử dụng

1.2.2.2 Các biện pháp xử lý nước thải trong công nghiệp giấy[17]

Nước thải ngành giấy chứa một lượng lớn các chất rắn lơ lửng và xơ sợi, các hợp chất hữu cơ hòa tan ở dạng khó và dễ phân hủy sinh học, các chất tẩy và hợp chất hữu cơ của chúng Các phương pháp xử lý loại bỏ các chất ô nhiễm nước của ngành giấy bao gồm lắng, đông keo tụ hóa học và phương pháp sinh học

a/ Phương pháp lắng

Phương pháp lắng dùng để tách các chất rắn dạng bột hay xơ sợi, trước hết đối với dòng thải từ công đoạn nghiền bột và xeo giấy Với mục đích thu hồi lại xơ sợi, bột giấy thì thường dùng thiết bị lắng hình phễu Trong quá trình lắng cần phải tính toán thời gian lưu thích hợp vì với thời gian lưu dài dễ có hiện tượng phân hủy yếm khí, khi bùn lắng không được lấy ra thường xuyên Để nước thải loại này lắng

tốt và tạo điều kiện các hạt liên kết với nhau tạo thành bông cặn dễ lắng, người ta thường tính toán với tải trọng bề mặt từ 1 đến 2 m3/m2.h (lưu lượng dòng thải tính cho 1 đơn vị bề mặt lắng của bể trong 1 đơn vị thời gian) Để giảm thời gian lưu trong bể lắng, nâng cao hiệu suất lắng người ta có thể thổi khí nén (áp suất 4 – 6 bar) vào trong bể lắng Loại bể lắng – tuyển nổi này thường có tải trọng bề mặt 5 đến 10 m3/m2.h

b/ Phương pháp đông keo tụ hóa học

Phương pháp này dùng để xử lý các hạt rắn ở dạng lơ lửng, một phần chất hữu cơ hòa tan, hợp chất Photpho, một số chất độc và khử màu Phương pháp đông keo tụ có thể xử lý trước hoặc sau xử lý sinh học Các chất keo tụ thông thường là phèn sắt, phèn nhôm và vôi Các chất polyme dùng để trợ keo tụ và tăng tốc độ quá trình lắng Đối với mỗi loại phèn cần điều chỉnh pH của nước thải ở giá trị thích hợp, chẳng hạn như phèn nhôm pH từ 5 – 7, phèn sắt từ 5 -11 và dùng vôi thì pH >

11

c/ Phương pháp sinh học

Dùng để xử lý các chất hữu cơ ở dạng tan Nước thải của công nghiệp giấy (nguyên liệu đầu vào là giấy phế liệu) có tải lượng ô nhiễm chất hữu cơ cao (thể hiện qua các chỉ số TSS, BOD5, COD thường rất cao) Trong nước thải có hàm lượng các hợp chất Hydratcacbon cao, chúng là những chất dễ phân hủy sinh học nhưng lại thường thiếu Nitơ và Photpho là những chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật phát triển Do đó, trong quá trình xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học cần bổ sung các chất dinh dưỡng, đảm bảo tỷ lệ cho quá trình hiếu khí là BOD5 : N :

P = 100 : 5 : 1, đối với quá trình yếm khí là BOD5 : N : P = 100 : 3 : 0,5

Đặc tính nước thải ngành giấy thường có tỷ lệ BOD5: COD  0,5 và giá trị COD cao (thường > 1000 mg/L) nên trong quá trình thường kết hợp giữa phương pháp yếm khí và hiếu khí

1.2.2.3 Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước thải giấy a/ Xử lý nước thải của công ty Roemond – Hà Lan

Công ty Roemond sản xuất hàng ngày 500 tấn giấy báo và bìa, nguyên liệu đầu vào là giấy loại, 70% nước trong nhà máy được tuần hoàn tái sử dụng sau khi

xử lý qua lắng – tuyển nổi để thu hồi xơ sợi Lượng nước thải hàng ngày từ 2400 đến 3400 m3 với hàm lượng các chất ô nhiễm như sau: COD = 3500 mg/L; BOD5 =

2000 mg/L; SO42- = 170 – 190 mg/L; Ca2+ = 190 – 300 mg/L [23]

Nước thải trước khi đưa vào bể sinh học yếm khí UASB được bổ sung chất dinh dưỡng N = 120 mg/L; P = 60 mg/L Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép của Hà Lan cho phép thải vào nguồn tiếp nhận

Hình 3 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải của công ty Roemond Hà Lan 1- Nước thải vào; 2- Bổ sung chất dinh dưỡng N & P; 3- Bể chứa; 4- Bể

UASB; 5- Bể hiếu khí – bùn hoạt tính; 6- Bể lắng; 7- Két khí; 8- Khí biogas; 9- Bùn hoạt tính tuần hoàn (100%); 10- Nước sau xử lý; 11- Sục khí; 12- Bể chứa bùn b/ Xử lý nước thải nhà máy sản xuất giấy thuộc Công ty DIANA – Khu Công nghiệp Tiên Du tỉnh Bắc Ninh

Nhà máy này sản xuất giấy đi từ nguồn nguyên liệu đầu vào là giấy phế liệu Bao gồm 2 dây chuyền sản xuất chính là: dây chuyền sản xuất giấy và dây chuyền khử mực Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy được thiết kế với công suất xử lý

3000 m3/ngày được thể hiện trên Hình 4 Các thông số của dòng vào được mô tả trong Bảng 8

(11)

(9) (8)

(10)

Hình 4 Dây chuyền xử lý nước thải Công ty sản xuất giấy DIANA

Nước sạch thu hồi

Nước đã xử lý đạt tiêu chuẩn môi

Bể Aeroten, 2 đơn nguyên

Bể lắng II, 2 đơn nguyên

Bể phân hủy bùn sinh học

Bể làm đặc bùn

Dinh dưỡng Polyme

Máy thổi khí

Cấp khí

Máy tách Rác

Bảng 8 Đặc tính nước thải đầu vào và chất lượng nước sau xử lý của nhà

máy sản xuất giấy của Công ty DIANA [19]

thiết kế

QCVN 12:2008/BTNMT (B1), QCVN 40:2011/BTNMT (B) Nước thải từ dây chuyền sản xuất giấy TISSUE (TPM)

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Nước thải sản xuất và hệ thống xử lý nước thải hiện tại của Công ty Cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu

Thu thập, kế thừa có chọn lọc một số tài liệu có liên quan tới vấn đề nghiên cứu từ Công ty Cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ, Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường - trường Đại học Bách khoa Hà Nội (đơn vị tư vấn cải tạo, nâng cấp hệ thống xử lý nước thải cho Công ty năm 2009), Chi cục Bảo vệ môi trường Thái Nguyên (nơi lưu giữ một số hồ sơ về xả thải và sổ đăng ký chủ nguồn thải chất thải nguy hại của Công ty), Trung tâm Quan trắc và Công nghệ môi trường (đơn vị thực hiện lấy mẫu quan trắc giám sát môi trường định kỳ cho Công ty)

Ngoài ra còn thu thập các thông tin trên các trang web, giáo trình, tạp chí công nghiệp giấy

2.2.2 Phương pháp khảo sát ngoài thực địa

- Khảo sát thực địa dây chuyền sản xuất, hệ thống cấp thoát nước, hệ thống tuần hoàn nước và xử lý nước thải hiện tại của Công ty để phục vụ cho việc thống

kê các nguồn nước thải phát sinh từ các công đoạn và đánh giá công nghệ xử lý nước thải hiện tại

- Trao đổi trực tiếp với cán bộ, công nhân sản xuất, công nhân vận hành hệ thống xử lý nước thải trong Công ty Đồng thời chụp ảnh hiện trạng môi trường, các hoạt động sản xuất và một số hạng mục trong hệ thống xử lý nước thải của Công ty

2.2.3 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu

Để tiến hành đánh giá công nghệ xử lý nước thải của Công ty, đã tiến hành lấy 5 mẫu nước thải để phân tích Các mẫu được lấy tháng 11/2011 tại các vị trí theo từng công đoạn của hệ thống xử lý, cụ thể như sau:

- Nước thải trước khi vào hệ thống tuyển nổi (trong phân xưởng xeo);

- Nước thải sau khi qua tuyển nổi (trước khi vào hệ thống xử lý nước thải);

- Nước thải sau khi qua bể trộn;

- Nước thải sau xử lý sinh học tại bể Aeroten;

- Nước thải sau lắng;

- Nước thải tại cửa xả ra môi trường (mẫu này được tham khảo kết quả quan trắc giám sát môi trường định kỳ do Trung tâm Quan trắc và Công nghệ môi trường thực hiện năm 2010 và 2011)

Mẫu được lấy và bảo quản theo quy định của Tiêu chuẩn Việt Nam mang đi phân tích, cụ thể: Mẫu nước thải được lấy và bảo quản theo TCVN 6663-10:2008; TCVN 6663-3:2008

2.2.4 Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm

Mẫu nước thải lấy về được phân tích tại Phòng thí nghiệm- Trung tâm Quan trắc và Công nghệ môi trường Thái Nguyên Các chỉ tiêu đo đạc, phân tích: bao gồm pH, BOD5, COD, TSS, độ màu

- Chỉ tiêu pH được đo bằng máy đo pH cầm tay YSI incorporated - Mỹ

- Xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau 5 ngày (BOD5) dùng máy YSI 52 – Mỹ Xác định BOD5 bằng phương pháp SMEWW 5210-B:2005: Cho mẫu cần phân tích vào đầy bình 300- mL, đậy kín và ủ ở 20oC trong Tủ ổn nhiệt FOC225 Đo DO

trước và sau khi ủ 5 ngày bằng máy đo DO, xác định BOD5

- Xác định nhu cầu oxy hóa học (COD) được đo trên máy UV/VIS – Mỹ

Xác định COD bằng phương pháp SMEWW 5220D: Oxy hóa các hợp chất hữu

cơ bằng hỗn hợp bicromat và axit sulfuric trong ống phá mẫu đậy kín ở 150oC trong 2 giờ; đo độ hấp thụ quang ở 420 nm

- Xác định chất rắn lơ lửng (TSS) dùng cân của hãng METTELER TOLEDO Xác định TSS bằng phương pháp trọng lượng: Mẫu được lọc qua giấy lọc sợi thủy tinh 0,45µm đã biết khối lượng, làm khô giấy lọc và cặn ở nhiệt độ 103oC- 105oC Cân giấy lọc đã sấy, hiệu số của giấy lọc trước và sau khi lọc, sấy cho biết giá trị TSS

- Xác định độ màu trên máy so màu AL 450, hãng sản xuất Aqualytic- Đức

2.2.5 Phương pháp xử lý, đánh giá số liệu

Số liệu được tổng hợp và xử lý thống kê trên phần mềm Microsoft Excel Chủ yếu là các kết quả phân tích chất lượng nước thải được sử dụng để đánh giá công nghệ xử lý nước thải hiện tại của Công ty, từ đó đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý và tính toán các công trình xử lý nước thải phù hợp cho Công ty cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ

2.2.6 Phương pháp đánh giá công nghệ xử lý nước thải

Có 2 phương pháp đánh giá: Đánh giá hồ sơ và đánh giá hiện trường Với cả hai phương pháp này người ta đều lượng hóa các tiêu chí đánh giá và cho điểm Số điểm tối đa cho mỗi cơ sở là 100 điểm Trên thực tế, phương pháp cho điểm này cần phải có một hội đồng ít nhất 7 thành viên là các chuyên gia trong lĩnh vực môi trường để đảm bảo tính khách quan của kết quả đánh giá

Trong phạm vi của luận văn này, phương pháp đánh giá được thực hiện theo

ba tiêu chí: kỹ thuật, kinh tế và môi trường Các tiêu chí đánh giá được lượng hóa theo số tương ứng với mức độ quan trọng Để thuận tiện cho việc đánh giá, luận văn này sẽ sử dụng mẫu cho điểm được biểu diễn trong Bảng 9

Bảng 9 Lượng hóa các tiêu chí đánh giá công nghệ môi trường [7]

tối đa

Điểm

1.1 Kết quả xử lý(đạt/không đạt Quy chuẩn kỹ

cầu xử lý loại chất thải của cơ sở đang được đánh giá

1.6

Phù hợp với điều kiện tự nhiên và cơ sở hạ tầng (khí hậu, địa chất, thuỷ văn, giao thông, cung cấp điện, nước, mặt bằng )

10

1.7 Khả năng thay thế, mở rộng, cải tiến 5

1.8 Thuận tiện trong quản lý, vận hành, bảo

2.1

Chi phí đầu tư: mức đầu tư trên một đơn vị (tấn, m3) chất thải so sánh với các công nghệ khác

Thân thiện với môi trường: sử dụng vật liệu

tự nhiên, ít dùng hoá chất, tiêu tốn ít năng lượng

10

3.2

Các giải pháp giảm thiểu tác động xấu đến kinh tế, văn hoá cộng đồng và cảnh quan sinh thái

Sau khi đánh giá công nghệ xử lý theo mẫu trên và đưa ra những ưu nhược điểm của hệ thống rồi từ đó đề xuất các phương pháp nâng cao hiệu quả xử lý, giảm