Báo cáo khoa học: Công nghệ sản xuất tái chế giấy

Chia sẻ: Lan Lan | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:35

Thêm vào BST

Báo xấu

322
lượt xem 97
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo luận văn - đề án 'báo cáo khoa học: công nghệ sản xuất tái chế giấy', luận văn - báo cáo phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: Công nghệ sản xuất tái chế giấy

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 1
Viện khoa hoc và công nghệ môi trường MỤC LỤC Mục lục……………………………………………….…………..….… 1 Mở đầu……………………………………………….……………...….2 Tình hình sản xuất ………………………………………………. I ……..3 1. Tình hình sản xuất trên thế giới………………………………….…...3 sản xuất ở Việt Tình hình 2. Nam……………………………………….5 Sơ lược về nghệ sản II công xuất…………………………………………..8 Nguyên tắc hoạt động………………………………………………..8 1. 2. Khâu chế biến nguyên liệu…………………………………………… 9 3. Quá trình sàng rửa………………………………………………...…..9 khử mực Quá trình 4. in………………………………………………….9 liệu chế Gia công nguyên sau 5. biến…………………………………..10 Quá trình nghiền gia keo và nhuộm………………………………… 6. 11 Hệ thống tạo tờ giấy…………………………………………. 7. ……..11 Bộ phận ép………………………………………………………….12 8. Bộ phận sấy………………………………………………………… 9. 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 ch ế giấy………….21 IV Giải pháp kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm môi trườngcho ngành 2
công nghệ giấy tái chế…………………………….. …………………..24 1. Sản xuất sạch hơn……………………………………………………..24 2. Giải pháp khoa học kỹ thuật trong công đoạn xeo gi ấy……………… 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 Kết luận…………………………………………………………….. V …..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 200-300m 3 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 ch ất 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 ch ế còn là m ột biện pháp hữu hiệu giảm chi phí xử lý chất thải và do đó gi ảm giá 3
thành sản phẩm .Xét trong tổng thể, sản xuất giấy tái ch ế đem l ại 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 gi ấy taí ch ế 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 ph ải 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 m ạch th ẳng 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 s ẽ s ản sinh ra gi ấy 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 ph ải 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 s ạch hơn” trong s ản 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 gi ấy 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 n ước 4
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 Nước % tái sử % thu % thu dụng dụng gom gom Đan Mạch 115 49 Đài Loan 90 58 Hàn Quốc Tây Ban Nha 81 43 75 75 Thụy sĩ 68 65 Hà Lan 61 65 Đức 61 71 Úc 58 48 Nhật Bản Pháp 54 44 53 54 Áo 41 62 USA 40 45 Trung Quốc Thụy Điển 39 26 18 58 Phần Lan Liên Bang 15 30 5 -- Nga Canada -- 42 Bỉ -- 43 Mục tiêu của nhiều quốc gia là đạt được 50% tái sử dụng sơ s ợi 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 s ử 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 s ản ph ẩm có th ể chứa các tạp chất đến mức chúng không còn tái sử dung. Ví dụ: Giấy toilet và cactong đựng sữa. Các lý do kỹ thu ật nh ư là: kho ảng 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 m ượn gỗ để sản xuất giấy hay cactong. Khi chúng ta đọc báo xong hay s ử d ụng xong cactong đựng sữa, chúng ta chuyển chúng thành nhiên liệu sinh học. 5
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 th ải được đem đốt ở một số nước được đưa ra dưới đây (năm 1998) % Thụy Điển: Vương Quốc Anh: 50 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 gi ấy nh ập kh ẩu 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 ngh ề tiểu th ủ công nghiệp được phát triển với quy mô lớn ở một số tỉnh chiếm 6.2% t ổng s ố 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 ngh ề tái ch ế 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 th ể xem là 2 làng nghề điển hình trong loại hình làng ngh ề tái ch ế gi ấy. 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 v ệ sinh, gi ấy ăn, giấy vàng mã và bìa cactong. Ước tính dòng thải hàng năm cho các làng nghề tái ch ế gi ấy đi ển hình. Lượng chất thải trong năm TT Loại chất thải Định mức thải trên Phú Lâm Dương Ổ 1 tấn sản phẩm (tấn/năm) (tấn/năm) Nước thải 1 8,2 m³ 100923 m³/năm 129938 m³/năm Bụi 2 1,83 Kg 24,400 31,45 3 Khí 6802 Kg 90691 116777,2 6
Chất thải rắn 212,06 Kg 2688,42 3461,34 Bột giấy, giấy vụn 4 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. Định mức chi phí Chi phí dòng thải TT Loại chất thải thải cho một tấn sp Phú Lâm Dương Ổ 1000VND/1tấn sp (1000VND/năm)(1000VND/năm) Nước thải 1 8,2 100923 129938 Khí thải 2 -- -- -- Chất thải rắn -- -- -- Bột giấy + giấy vụn 64,8 3 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 s ử dụng thường có dạng: Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường I III IV II * ** *** Sơ đồ nguyên tắc sản xuất giấy Nguyên liệu giấy vụn và giấy đã qua sử dụng *- Nhiên liệu cho công đoạn tẩy mực **- 7
Phụ gia cho công đoạn tạo tờ ***- Khâu chế biến nguyên liệu I- Gia công nguyên liệu sau chế biến II- Hệ thống máy tạo tờ giấy III- Gia công giấy sau tạo tờ IV- Sơ đồ công nghệ Nguyên liệu (Vỏ gió,bìa carton,giấy loại,báo loại…) Khí thải lò hơi Tiếng ồn Bụi Đánh tơi Hơi nước Kim loại,hơi dung môi Chuẩn bị Chuẩn bị hóa chất Hơi hóa chất hóa chất (NaO,javen…) Nước thải Tẩy trắng (khử mực Khí Cl 2 ải Nước th in) Hơi hóa chất Rửa sàng Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường Hơi hóa chất Tiếng ồn Nghiền Hơi hóa chất Nước thải Nhuộm Nước thải Xeo Bột rơi vãi Nước thải Gia keo Bột rơi vãi Sản phẩm 8
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 đo ạn 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 c ầu, gi ấy 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 gi ấy tái ch ế là gi ấy đã qua s ử dụng. Nguyên liệu sẽ được thu gom và tập kết, sau đó được đem đến c ơ 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 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 gi ấy. Bông v ải và gi ấy 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 h ồi có nồng độ 13%, loại dịch này được đưa đến hệ thống ch ưng lọc. Sau đó đ ược đưa qua hệ thống sàng gồm 2 áp lực: 1 sàng thô và 3 giai đo ạn l ọc 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 ph ổ bi ến 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 nh ư chất độc, các hạt mang màu trong quá trình tráng phủ ra khỏi thành 9
phần sơ xợi. Phương pháp tuyển nổi thích h ợp với các h ạt m ực và ph ụ 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 ch ất ph ụ gia của gi ấy 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 nghi ền thủy lực với sự hỗ trợ của một số chất khử mực như NaOH, Na 2CO3, H2O2, các chất hoạt tính bề mặt…Dưới tác dụng của các hóa ch ất kh ử 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 tuy ển nổi Sau khi mực và các hạt phụ gia được tách ra khỏi bề mặt s ơ xợi, chúng ta sẽ phải loại bỏ chúng để thu được sơ xợi “sạch” để sản xuất gi ấy. Nh ư 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 d ụng với các h ạt 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 đi ện d ương, qua đó dễ dàng đính với các hạt mực (điện âm). B ởi vì các ch ất l ựa ch ọn 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 ti ếp t ục 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 ti ếp t ục 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 10
Như ta đã biết nguyên liệu sau công đoạn trên đã đ ược ngâm trong b ể. Trong công đoạn này hơi nước được sử dụng, bằng cách sục h ơi nước t ừ đáy bể để đẩy mực ra khỏi nhờ áp lực của dòng hơi nước sục từ đáy b ể. Có thể coi đây là công đoạn làm sạch bột, vì hơi n ước không th ể đ ẩy h ết 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 lo ại hóa ch ất trên, đa phần các hộ gia đình hay nhiều cơ sở sản xuất th ường sn NaCl ). Nếu sử dụng dung dịch nước Clo thì phải kết hợp cả dung dịch NaOH đ ể 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 s ẽ đ ược trộn thêm ph ụ gia và sau đó được đem đi tách nước, mục đích là tạo cho b ột có đ ộ đ ặc s ệt 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.SiO 2 ), 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, gi ấy ăn nên phụ gia sử dụng chủ yếu là bột nhũ ( CaCO 3 ), do nguồn nhiên liệu rất dễ tạo được ( dung dịch nước vôi trong dược sục khí CO 2 ) và lượng tạp chất có trong đó ít. Mục đích cho thêm ph ụ 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 th ớ sợi với nhau, t ạo đi ều 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 s ơ. Vi ệc đánh t ơi và nghiêng sợi giúp giải phóng gốc hidro oxi. Quá trình nghiền tiến hành với nồng độ giấy trong dung dịch 2% đến 8%. 11
Gia keo: Nhằm tạo cho giấy một số tính chất đặc biệt nh ư 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 ch ứa. Công đo ạn 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 s ấy 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 th ống 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 ( m ột m ặt hay c ả hai mặt ). Sau Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường 12
khi qua hệ thống hút chân không lượng nước th ải còn lại trong bột s ẽ 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 nhi ệm v ụ 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 gi ữa 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 ch ống tạo vết trên tờ giấy.Từ tổ ép 1 tờ giấy được chuyển tới bộ ph ận 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 nhi ệt đ ộ 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 n ước, trong đó nhiệt độ được chuyển qua vùng bay hơi và hơi nước bốc lên đi qua b ề 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 ph ận sấy th ứ 2 (b ộ phận sấy nhựa). 13
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 s ấy 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 s ẽ đ ược 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 1 2 3 4 5 6 m số số lô 8 8 8 2 8 2 vị trí 1÷ 9÷ 17÷ 25÷ 27÷ 3 35÷ lô 8 16 24 26 4 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. 14
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 g ỗ 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 H 2SO3 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, ch ất th ơm có khả năng hoà tan trong nước. Bên cạnh đó ta còn dùng đến keo và các ch ất đ ộn. Đ ộ dài c ủa các s ợi xenlulozo thay đổi tuỳ theo nguyên liệu làm giấy, có ảnh hưởng tới chất lượng và độ bền của thời gian của giấy. Ch ất độn sử d ụng ở đây có thể là cao lanh, tinh bột, dioxit titan, phấn,blanfixe Các ch ất đ ộn 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 ph ần 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: 15
Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường sản Tên nguyên liệu Đơn vị Định mức tiêu thụ Tên phẩm tính theo tấn sản phẩm Vỏ dó Tấn/tấn sản 0,85 ÷ 1 Giấy mò, giấy xi phẩm 0,2 ÷ 0,3 Giấy gió Tấn/tấn sản 5 ÷ 10 măng phẩm Vôi 15 ÷ 50 Kg/tấn sản 30 ÷ 40 Javen Nhựa thông phẩm 75 ÷ 150 Nước Kg/tấn sản phẩm Kg/tấn sản phẩm m3/tấn sản phẩm Giấy loại, bột giấy Tấn/tấn sản 1,2 ÷ 1,3 Nhựa thông phẩm 50 ÷ 60 Giấy vệ Kg/tấn sản 20-50 Javen sinh, giấy ăn Phẩm màu phẩm 3-7 Kg/tấn sản 6-8 Xút phẩm Phèn 40-50 Nước Kg/tấn sản 75-150 Điện phẩm 280 Kg/tấn sản phẩm Kg/tấn sản phẩm m 3 /tấn sản phẩm Kwh/tấn sản phẩm 16
Giấy loại, giấy báo Tấn/tấn sản 1200-1300 Bìa carton Nhựa thông phẩm 5-6 Kg/tấn sản 30-40 Javen Phẩm màu phẩm 40-50 Kg/tấn sản 500 Xút phẩm Phèn 50-100 Nước Kg/tấn sản 280 Điện phẩm Kg/tấn sản phẩm Kg/tấn sản phẩm m 3 /tấn sản phẩm Kwh/tấn sản phẩm 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 nhi ều 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 200-300m 3 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 ch ế gi ấy 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 s ử d ụng 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,gi ảm chi phí về nhân công ,chất đốt vừa ổn định về hình dạng,nâng cao ch ất lượng sản phẩm giấy. Ở Việt Nam nghành tái chế giấy chủ yếu tập chung ở các làng ngh ề ( ex: phong khê,phú lâm…) sau đây là một số công nghệ sản suất giấy tái chế kèm theo dòng thải chính. 17
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 đ ầu, 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 t ạo 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 gi ấy 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 Vỏ dó Khói lò( bụi, SO 2 Nấu Than nước ,CO,NO X ..) Nước thải Nước thải Ngâm Nước vôi đặc Nước Nước thải Rửa nước vôi Nước sạch Tiếng ồn Nhựa Nghiền nhỏ thong, điện Điện Đánh tơi( trong Nước thải bể xeo) Xơ sợi rơi vãi Xeo giấy Hơi nước Nước thải 18
Nước thải Ép nước Nước thải Bóc tờ Bụi, giấy rách lề Cán Bụi Giấy vụn Bóc,xếp Bụi Ép ,cắt xén Bụi Giấy vụn Phơi giấy Trường đại học bách khoa hà nội Viện khoa hoc và công nghệ môi trường b.Công nghệ sản xuất bìa ản phẩm S 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 : 19
Bìa Carton vụn Ghim sắt, băng Phân loại dán, nilon, bụi Nước thải Ngâm Nghiền Tiếng ồn Nước, hoá chất Đánh tơi Tiếng ồn Than Nước thải Xeo Lò hơi Tiếng ồn, bụi Sấy khô Xỉ than Giấy cuộn Tiếng ồn, bụi Sản phẩm c.Sơ đồ sản xuất giấy vệ sinh,giấy ăn ,vàng mã 20