Tiểu luận Ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp: Kỹ thuật sẵn có tốt nhất – Áp dụng cho ngành Sản xuất bột giấy và giấy

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:41

Thêm vào BST

Báo xấu

117
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiểu luận Ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp: Kỹ thuật sẵn có tốt nhất – Áp dụng cho ngành Sản xuất bột giấy và giấy tập trung tìm hiểu về áp dụng BAT tại nhà máy sản xuất giấy/bột giấy; công nghệ sẵn có tốt nhất trong ngành sản xuất giấy và bột giấy; mức phát thải khi áp dụng BAT; giám sát.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tiểu luận Ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp: Kỹ thuật sẵn có tốt nhất – Áp dụng cho ngành Sản xuất bột giấy và giấy

VIỆN TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TIỂU LUẬN MÔN HỌC NGĂN NGỪA Ô NHIỄM CÔNG NGHIỆP Tên tiểu luận KỸ THUẬT SẴN CÓ TỐT NHẤT – ÁP DỤNG CHO NGÀNH SẢN XUẤT BỘT GIẤY VÀ GIẤY GVGD: PGS.TS Lê Thanh Hải
Công ty TNHH Sơn Đại Hưng TP.HCM, tháng 8/2010
MỤC LỤC I. GIỚI THIỆU CHUNG........................................................................................1 1.1 TỔNG QUAN................................................................................................ 1 1.2 CẤU TRÚC CỦA BÁO CÁO........................................................................ 1 II. GIẢI THÍCH BAT .............................................................................................1 2.1 Ý NGHĨA CỦA HƯỚNG DẪN..................................................................... 1 2.2 GIẢI THÍCH CỤM TỪ BAT......................................................................... 1 2.3 SỰ PHÂN CẤP CỦA BAT ........................................................................... 3 2.4 QUY TRÌNH ÁP DỤNG BAT ...................................................................... 4 III. ÁP DỤNG BAT TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT GIẤY/BỘT GIẤY ..................5 3.1 MÔ TẢ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ............................................................ 5 3.2 CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG CẦN QUAN TÂM TRONG NGÀNH SẢN XUẤT BỘT GIẤY VÀ GIẤY ........................................................................... 13 3.3 CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM .............................................. 18 IV. CÔNG NGHỆ SẴN CÓ TỐT NHẤT TRONG NGÀNH SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY .................................................................................................... 20 4.1 BAT – Trong quy trình sản xuất ............................................................ 20 4.2 BAT – ÁP DỤNG NHỮNG BIỆN PHÁP NGĂN NGỪA CHUNG ..... 31 4.3 BAT – Những biện pháp ngăn ngừa ...................................................... 33 V. MỨC PHÁT THẢI KHI ÁP DỤNG BAT ....................................................... 36 5.1 Mức phát thải ra không khí .................................................................... 36 5.2 Mức phát thải cho nước thải .................................................................. 37 VI. GIÁM SÁT ..................................................................................................... 38 6.1 Giám sát việc phát thải khí ........................................................................... 38 6.2 Giám sát sự phát sinh nước..............................................................................38 6.3 Giám sát phát sinh chất thải rắn ................................................................... 39 Tài liệu tham khảo: ............................................................................................ 40 0
I. GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 TỔNG QUAN Báo cáo này là một trong giải pháp được EPA chấp thuận, báo cáo này nhằm mục đích xác định “kỹ thuật hiện có tốt nhất” trong mối tương quan với: Các tích hợp giải pháp phòng chống ô nhiễm (IPPC) trong phần IV của Cục BVMT giai đoạn từ năm 1992 đến năm 2007. Các giải pháp phòng chống ô nhiễm (IPPC) tích hợp hiện tại được EPA xem xét trong suốt khoảng thời gian từ năm 1992 – 2007. Các giấy phép quản lý chất thải được thực hiện từ năm 1996 đến 2008 1.2 CẤU TRÚC CỦA BÁO CÁO Báo cáo này gồm có các cấu trúc như sau: Phần Nội dung I Giới thiệu II Giải thích BAT Áp dụng BAT tại nhà máy sản III xuất bột giấy và giấy Mô tả quy trình công nghệ, các rủi IV ro đối với môi trường và kỹ thuật kiểm soát V Mức phát thải khi áp dụng BAT VI Giám sát Đối với các vấn đề có liên quan, có thể tham khảo các hướng dẫn khác như: BREF do ủy ban châu âu xuất bản, các hướng dẫn về Tiếng ồn liên quan với các hoạt động đã được lập kế hoạch và xác định BAT được thiết lập liên quan đến các vấn đề này. Các thông tin trong hướng dẫn này được mở rộng sử dụng như là một công cụ để hỗ trợ trong quá trình xác định BAT cho các hoạt động sản xuất bột giấy và giấy. II. GIẢI THÍCH BAT 2.1 Ý NGHĨA CỦA HƯỚNG DẪN Hướng dẫn này sẽ được xem xét và cập nhật định kỳ theo yêu cầu để phản ánh những thay đổi về luật pháp và để phù hợp với tiến bộ của khoa học kỹ thuật. Các kỹ thuật được xác định trong hướng dẫn này được xem như là kỹ thuật tốt nhất ngay tại thời điểm viết. Việt phát triển và giới thiệu các công nghệ và kỹ thuật mới đáp ứng tiêu chuẩn BAT và lien tục được xem xét cải tiến để bảo vệ môi trường trong tất cả các lĩnh vực là một phần cúa quá trình phát triển bền vững. 2.2 GIẢI THÍCH CỤM TỪ BAT BAT được xem như là một yếu tố cơ bản trong việc ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp chỉ thị (96/61/EC1). Chỉ thị này đã được hợp nhất vào luật BVMT của Ai len năm 2003. Để đáp ứng được quy định này các mục liên quan đến BVMT 1992 và 1
QLMT 1996 đã được chỉnh sửa để thay thế cho BATNEEC (Best Available Technology Not Entailing Excessive Costs) với BAT. Vì vậy, những hoạt động đã được quy định như trong các quy định cũ phải được thay thế áp dụng bằng BAT. BAT được quy định trong phần 5 của luật BVMT (EPA) từ 1992-2007 và phần 5 của luật quản lý chất thải (1996-2008), là “sự hiệu quả nhất và giai đoạn phát triển của một hoạt động nào đó và phương pháp hoạt động chỉ ra được các tiêu chí cơ bản về các giá trị hạn chế phát thải để ngăn chặn, loại trừ hoặc những hoạt động không thể thực hiện, nói một cách tổng thể là để giảm thiểu lượng phát thải và các tác động của các nguồn thải đối với môi trường. B ‘best’ trong mối tương quan với các kỹ thuật, nghĩa là mức tốt nhất nhằm bảo vệ môi trường A ‘available techniques’ bao gồm những kỹ thuật/công nghệ được phát triển ở quy mô cho phép áp dụng ở những ngành công nghiệp có liên quan, trong điều kiện khả thi và kinh tế và kỹ thuật, kể cả các xem xét về chi phí và hiệu quả; T ‘techniques’ bao gồm cả 2 yếu tố kỹ thuật được sử dụng và phương thức lắp đặt được thiết kế, xây dựng, quản lý, bảo dưỡng, vận hành và tháo dỡ. Phạm vi của BAT đồng hành với các giá trị mức độ phát thải, điều này cho thấy BAT có thể đạt được thông qua sự kết hợp của quy trình kỹ thuật công nghệ và biện pháp giảm thiểu. Giấy phép phát phải cho thấy được sự thỏa mãn của cơ quan quản lý. Trong suốt quá trình xem xét cấp giấy phép, các trang thiết bị lắp đặt phải được đưa vào hoạt động như là một cách để kiểm chứng các giải pháp giảm thiểu môi trường của việc áp dụng BAT và chứng minh cho giải pháp đã áp dụng là hiệu quả và nghiêm ngặt nhất trong một loạt các giải pháp hiện hữu. Về trang thiết bị, các công nghệ thích hợp nhất sẽ phụ thuộc vào các tác nhân nội bộ. việc đánh giá nội bộ về chi phí và lợi nhuận của các phương án hiện có là cần thiết để từ đó có thể thiết lập và lựa chọn được phương án tối ưu nhất. Việc chọn lựa sẽ dựa vào các vấn đề sau:  Đặc tính kỹ thuật của máy móc, thiết bị;  Vị trí địa lý của chúng;  Vấn đề về môi trường nội bộ cần xem xét;  Tính khả thi về mặt kỹ thuật và kinh tế của việc nâng cấp các trang thiết bị hiện hữu. Mục tiêu tổng thể là đảm bảo ở mức cao nhất việc BVMT trong mối tương quan với các đánh giá của các tác động môi trường khác nhau, và các đánh giá này sẽ thường xuyên bị ảnh hưởng bởi các quá trình xem xét đánh giá nội bô. Hay nói khác hơn, trách nhiệm để đảm bảo BVMT ở cấp cao nhất bao gồm việc giảm thiểu trong một thời gian 2
dài cho thấy rằng các kỹ thuật thích hợp nhất không thể được thiết lập dựa trên các cơ sở của các đánh giá mang tính nội bộ. Vấn đề lưu ý: hướng dẫn này tôn trọng việc sử dụng các kỹ thuật, công nghệ hoặc tiêu chuẩn tương tự sao cho đáp ứng được yêu cầu về tiêu chuẩn phát thải và thỏa mãn yêu cầu của BAT. 2.3 SỰ PHÂN CẤP CỦA BAT Để xác định BAT, giải pháp ngăn ngừa ô nhiễm sẽ tốt hơn là giải pháp xử lý cuối đường ống. Theo hướng dẫn về ngăn ngừa ô nhiễm 2008/1/EC của Châu Âu và luật của cơ quan bảo vệ môi trường Châu Âu 1992 – 2007 (phần 5(3), yêu cầu việc xác định BAT để xem xét các yếu tố riêng biệt sau, dựa trên các mối tương quan với chi phí và các lợi ích của giải pháp và các tiêu chí phòng ngừa và ngăn chặn: (i) Sử dụng kỹ thuật ít phát sinh chất thải, (ii) Sử dụng các chất ít độc hại, (iii) Tăng cường quá trình thu hồi tái chế các chất thải phát sinh và tái sử dụng vào quy trình sản xuất hoặc hoặc bất cứ nơi nào phù hợp. (iv) có thể so sánh các quy trình, trang thiết bị hoặc các phương pháp của quá trình hoạt động, đang được phát triển thành công trong một quy mô sản xuất nào đó, (v) Các quy trình công nghệ và những thay đổi về kiến thức khoa học và sáng kiến. (vi) Bản chất, tác động và lượng chất thải phát sinh cần quan tâm. (vii) Thời gian nghiệm thu cho các hoạt động mới hoặc hiện tại. (viii) Thời gian cần thiết để giới thiệu kỹ thuật tốt nhất có thể áp dụng, (ix) Nhu cầu và tính chất của nguyên vật liệu (bao gồm cả nước) được sử dụng trong quy trình sản xuất và hiệu quả sử dụng năng lượng. (x) Nhu cầu cần ngăn ngừa hay giảm thiểu tác động toàn diện của các phát thải ra môi trường và các rủi ro của chúng. (xi) sự cần thiết để ngăn chặn các sự cố và giảm thiểu tác động đối với môi trường. (xii) Các thông tin công bố bởi Ủy ban châu Âu được chiếu theo sự trao đổi thông tin giữa các nước thành viên và các ngành công nghiệp có liên quan về kỹ thuật tốt nhất sẵn có, trong việc phối hợp giám sát và liên tục phát triển chúng, hoặc là của các tổ chức quốc tế khác. 3
2.4 QUY TRÌNH ÁP DỤNG BAT Lựa chọn BAT Lựa chọn đối tượng và đánh giá tiềm năng Điều tra lợi ích cho môi trường Độ tin cậy Không Dừng lại Có Điều tra ảnh hưởng dựa trên chất lượng sản phẩm, thực Chấp nhận Không phẩm, nghề nghiệp, an toàn Dừng lại công nghiệp Có Điều tra ảnh hưởng đối với Tính khả thi Không Dừng lại kinh tế Có Áp dụng BAT Hình 1: Quy trình áp dụng BAT Bước 1: Sự lựa chọn Bat Để ứng dụng Bat ta cần chọn đối tượng cụ thể (ngành công nghiệp, công ty..) để đánh giá tiềm năng áp dụng Bat, từ đó căn cứ Bat được đề xuất Bước 2: Xem xét độ tin cậy Bat được đề xuất (positive) Ở bước này nhanh chóng xem xét công nghệ Bat đang được đề xuất có mang lại lợi ích cho môi trường hay không, một trong những tiêu chí đầu tiên phải xem xét  Nếu không đáng tin cậy, dừng ngay lập tức  Nếu đáng tin cậy, tiếp tục ở bước 3 Bước 3: Có chấp nhận hay không (acceptable) Tiếp tục bước 2 kiểm tra Bat có ảnh hưởng chất lượng sản phẩm, thực phẩm, nghề nghiệp, an toàn cho ngành công nghiệp và những vấn đề đó có thể chấp nhận được hay không  Nếu không chấp nhận, dừng ngay lập tức  Nếu chấp nhận, tiếp tục ở bước 4 Bước 4: Xét tính khả thi (feasible) 4
Sau khi xem xét những thay đổi đã được chấp, tiếp đến đánh giá các tác động Bat đối với kinh tế: nhà máy đang tồn tại, nhà máy mới, quy mô nhà máy  Nếu không khả thi, dừng lại  Nếu khả thi thì ứng dụng Bat cho đối tượng được chọn Bước 5: Áp dụng Bat III. ÁP DỤNG BAT TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT GIẤY/BỘT GIẤY 3.1 MÔ TẢ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Nguyên liệu thô được dùng trong sản xuất giấy và bột giấy gồm hai nguồn căn bản là từ rừng (tre và gỗ mềm) và giấy tái chế. Bột giấy được dùng để sản xuất những loại sản phẩm khác nhau như giấy viết, giấy bao bì, bìa các- tông, v.v... là khác nhau. Tuy nhiên có thể pha trộn bột giấy được tạo ra từ những nguyên liệu thô khác nhau để có được những đặc tính mong muốn cho thành phẩm. Ví dụ: trong sản xuất bìa carton, bột giấy làm từ tre có thể được trộn với bột giấy làm từ giấy thải để xơ có được độ bền cần thiết khi cấu thành giấy thành phẩm. Các bộ phận sản xuất khác nhau và quy trình vận hành của từng bộ phận được liệt kê trong Bảng 1 Bảng 1: Các bộ phận sản xuất và các quy trình vận hành tương ứng Bộ phận Danh mục nguyên liệu thô Các công đoạn sản xuất Băm nhỏ, làm sạch, tách loại mảnh lớn, Có nguồn gốc từ rừng (tre) cát, v.v... Chuẩn bị nguyên liệu Loại bỏ kim loại, dây, thủy tinh, gỗ, sợi Có nguồn gốc từ giấy thải vải, giấy sáp, v.v... Nấu, nghiền, rửa bột, nghiền đĩa, tẩy, Có nguồn gốc từ rừng (tre) làm sạch và cô đặc. Sản xuất bột Thường giống như đối với công đoạn xử Có nguồn gốc từ giấy thải lý nguyên liệu có nguồn gốc từ rừng Nghiền đĩa, ly tâm, phối trộn, pha bột Chuẩn bị Có nguồn gốc từ rừng (tre) phối liệu Nghiền đĩa, ly tâm, phối trộn, pha bột bột Có nguồn gốc từ giấy thải Có nguồn gốc từ rừng (tre) Tách nước, sấy Xeo Có nguồn gốc từ giấy thải Hệ thống khí nén, hệ thống nồi hơi và Có nguồn gốc từ rừng (tre) thiết bị hơi nước, hệ thống cung cấp Khu vực phụ trợ nước sản xuất Có nguồn gốc từ giấy thải 5
Bộ phận Danh mục nguyên liệu thô Các công đoạn sản xuất Thu hồi Có nguồn gốc từ rừng (tre) Nồi hơi thu hồi, lò nung vôi, thiết bị bốc hóa chất hơi Có nguồn gốc từ giấy thải Không có 6
Nguyên liệu thô (tre, nứa, gỗ mềm…) CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU Chặt, băm, cắt Nấu Thu hồi hóa chất Rửa Dịch đen Nước Sàng NGHIỀN BỘT Làm sạch Hóa chất Tẩy trẳng Nước Rửa Nước thải Hóa chất Nghiền đĩa CHUẨN BỊ BỘT Nước Làm sạch ly tâm Nước thải Xeo XEO GIẤY Hoàn tất Hình 2. Sơ đồ quy trình sản xuất giấy và bột giấy 7
Sản xuất giấy là quá trình sử dụng nhiều năng lượng và nước. Các nguồn năng lượng chính là nhiên liệu (than, các sản phẩm dầu khí) để chạy nồi hơi, điện và dầu diesel cho máy phát điện. Suất tiêu hao năng lượng tại các nhà máy có sự dao động rất lớn. Sự khác nhau đó chủ yếu là do sản xuất nhiều loại sản phẩm khác nhau và do tỉ lệ phối hợp nguyên liệu thô khác nhau (tre, giấy phế liệu, và bột giấy nhập khẩu), ví dụ tiêu thụ năng lượng cho sản xuất giấy tissue sẽ lớn hơn nhiều so với giấy bao gói hoặc giấy viết. Suất tiêu hao năng lượng điện và nhiệt (hơi nước) tương ứng là 1000- 2400 kWh/tấn giấy và 3 x 106 Kcal/tấn - 6.5 X 106 Kcal/tấn. Suất tiêu hao nước nằm trong khoảng từ 100 đến 350 m3/ tấn giấy. a. Chuẩn bị nguyên liệu thô Nguyên liệu thô được sử dụng là tre, các loại gỗ mềm khác, giấy phế liệu hoặc tái chế, v.v… Trường hợp là gỗ thì sau khi đã cân trọng lượng, gỗ xếp đống trong sân chứa và sau đó được mang đi cắt thành mảnh. Với loại tre mỏng thì dùng máy cắt mảnh 3 lưỡi, còn với loại gỗ/tre dầy hơn thì dùng máy cắt có đĩa dao 6 lưỡi. Kích cỡ của mảnh được tạo ra là từ 15-35mm. Các mảnh quá to và quá nhỏ sẽ được loại ra. Mảnh có kích cỡ phù hợp sau đó sẽ được chuyển đến khu vực sản xuất bột giấy để nấu. Khi sử dụng các nguyên liệu thô như giấy thải, thì giấy thải sẽ được sàng lọc để tách các loại tạp chất như vải sợi, nhựa, giấy sáp hoặc giấy có cán phủ. Các tạp chất này sẽ được thải ra như chất thải rắn và phần nguyên liệu còn lại sẽ được chuyển đến công đoạn sản xuất bột giấy. b. Sản xuất bột Nấu: Gỗ thường gồm 50% xơ, 20-30% đường không chứa xơ, và 20-30% lignin. Lignin là một hợp chất hóa học liên kết các xơ với nhau. Các xơ được tách ra khỏi lignin bằng cách nấu với hóa chất ở nhiệt độ và áp suất cao trong nồi nấu. Quá trình nấu được thực hiện theo mẻ với kiềm (NaOH) và hơi nước. Lượng NaOH được sử dụng khoảng 10-14% của nguyên liệu thô. Một mẻ nấu được hoàn tất sau khoảng 8 giờ và trong khoảng thời gian đó các loại khí được xả ra khỏi nồi nấu. Trong quá trình nấu phải duy trì tỉ lệ rắn/lỏng (dung tỉ của từng mẻ) nằm trong khoảng là 1:3 đến 1:4. Sau nấu, các chất nằm trong nồi nấu được xả ra nhờ áp suất đi vào tháp phóng. Bột thường được chuyển qua các sàng để tách mấu trước khi rửa. Rửa: trong quá trình rửa, bột từ tháp phóng và sàng mấu được rửa bằng nước. Dịch đen loãng từ bột được loại bỏ trong quá trình rửa và được chuyển đến quá trình thu hồi hóa chất. Bột được tiếp tục rửa trong các bể rửa. Quá trình rửa này kéo dài khoảng 5-6 giờ. Sàng: Bột sau khi rửa thường có chứa tạp chất là cát và một số mảnh chưa được nấu. Tạp chất này được loại bỏ bằng cách sàng và làm sạch li tâm. Phần tạp chất tách loại từ quá trình sàng bột khi sản xuất giấy viết và giấy in sẽ được tái chế làm giấy bao bì (không tẩy trắng). Phần tạp chất loại ra từ thiết bị làm sạch li tâm thường bị thải bỏ. Sau sàng, bột giấy thường có nồng độ 1% sẽ được làm đặc tới khoảng 4% để chuyển sang bước tiếp theo là tẩy trắng. Phần nước lọc được tạo ra 8
trong quá trình làm đặc sẽ được thu hồi và tái sử dụng cho quá trình rửa bột. Loại bột dùng sản xuất giấy bao bì sẽ không cần tẩy trắng và được chuyển trực tiếp đến công đoạn chuẩn bị xeo. Tẩy trắng: Công đoạn tẩy trắng được thực hiện nhằm đạt được độ sáng và độ trắng cho bột giấy. Công đoạn này được thực hiện bằng cách sử dụng các hóa chất. Loại và lượng hóa chất sử dụng phụ thuộc vào loại sản phẩm sẽ được sản xuất từ bột giấy đó. Trường hợp sản phẩm là giấy viết hoặc giấy in thì công đoạn tẩy trắng được thực hiện theo 3 bước, trước mỗi bước bột đều được rửa kỹ. Trong quá trình này, lignin bị phân hủy và tách ra hoàn toàn, tuy nhiên, xơ cũng bị phân hủy phần nào và độ dai của giấy cũng giảm đi. Các hóa chất dùng cho loại tẩy này là clo, dioxit clo, hypoclo và hydroxide natri. 3 bước tẩy trắng bột truyền thống là: Bước 1: Clo hóa bột giấy bằng khí clo, khí này sẽ phản ứng với lignin để tạo ra các hợp chất tan trong nước hoặc tan trong môi trường kiềm. Bước 2: Lignin đã oxi hóa được loại bỏ bằng cách hòa tan trong dung dịch kiềm. Bước 3: Đây là giai đoạn tẩy trắng thực sự khi bột được tẩy trắng bằng dung dịch hypochlorite. Sau tẩy trắng, bột sẽ được rửa bằng nước sạch và nước trắng (thu hồi từ máy xeo). Nước rửa từ quá trình tẩy trắng có chứa chlorolignates và clo dư và, do vậy, không thể tái sử dụng trực tiếp được. Vì thế nước này sẽ được trộn với nước tuần hoàn từ các công đoạn khác và tái sử dụng cho quá trình rửa bột giấy. Hiện nay, việc nghiên cứu số bước tẩy trắng, kết hợp sử dụng các hóa chất tẩy trắng thân thiện với môi trường như peroxide đã được triển khai áp dụng thành công tại một số doanh nghiệp trong nước. QUÁ TRÌNH TÁCH MỰC: Đối với giấy loại đã qua in, ví dụ: báo, cần phải được tách mực mới có thể sản xuất ra loại giấy in chất lượng cao. Trong quá trình tách mực, người ta thường cho một tác nhân kiềm và hóa chất tẩy trắng vào từ công đoạn sản xuất bột giấy. Sau khi tiến hành sàng sơ bộ, dịch nhuyễn chứa xơ được đưa qua các bể tuyển nổi. Mực nổi trên mặt bể được đẩy đi nhờ dòng khí sục từ đáy bể. Hoặc một cách khác, sau khi sàng sơ bộ, các xơ thô từ máy nghiền sẽ được xử lý bằng các bước rửa liên tiếp, qua đó mực và các tạp chất khác sẽ được loại bỏ qua phần nước lọc. Quá trình tác mực thường gồm có một công đoạn tẩy trắng riêng biệt, sử dụng peoxit hydro hoặc muối hydrosulphit. Việc bổ sung các bước công nghệ nói trên yêu cầu cần phải có thêm các bước rửa và cô đặc. 9
Một trong số các nguyên liệu sản xuất giấy bao bì, giấy tissue, giấy viết hoặc in ở Việt nam là giấy tái chế như giấy báo, tiền giấy cũ và bẩn, hộp các-tông cũ… Với giấy loại, người ta sử dụng thiết bị nghiền cơ khí, như máy nghiền thuỷ lực. Giấy được trộn với nước thành một hỗn hợp đồng nhất. Các chất bẩn nặng như cát và đá sẽ được loại bỏ nhờ quá trình di chuyển dịch chứa các chất lơ lửng qua các sàng đãi. Tại đây kim loại nặng sẽ lắng xuống và được định kỳ loại khỏi hệ thống. Bột từ nghiền thuỷ lực được làm sạch trong thiết bị làm sạch nồng độ cao, tiếp theo là máy phân tách turbo dùng để phân riêng các chất bẩn nặng nhẹ tương ứng. Sau khi qua sàng, bột được chuyển đến thiết bị rửa ly tâm. Tại thiết bị rửa ly tâm, cát sẽ được tách ra nhờ lực ly tâm. Sau đó bột giấy sẽ được chuyển đến thiết bị làm đặc. Tại đây nước sẽ được tách bớt và bột giấy trở nên đặc hơn. Bột giấy sau làm đặc sẽ được chuyển qua thiết bị lọc tinh, để làm bột đạt tới độ mịn yêu cầu, rồi tới một bể chứa. Tại bể chứa trước máy xeo, người ta sẽ cho thêm vào dịch bột các thuốc màu và hóa chất. Sơ đồ dưới đây mô tả một quy trình điển hình cho công đoạn làm bột giấy từ giẩy thải: Giấy loại Nước lọc đục Nghiền thủy lực nồng độ cao Bể chứa Điều hòa lưu lượng Nước tuần hoàn Rửa nồng độ cao Phần tách loại từ máy xeo Phần tách loại Lưới ngang Lưới Hệ thống xử lý Nước lọc Nước lọc Hộp phân tách trong trong Phần Rửa ly tâm I Rửa ly tâm II Rửa ly tâm III tách loại Chấp nhận Nước trắng trong Làm đặc Hộp phân tách Bể chứa nước lọc trong và đục Tách nước Ép trục vít Vít chặn Đánh tơi Trộn gia nhiệt sơ bộ Vít tải nạp Phân tán Kho chứa 10
c. Chuẩn bị phối liệu bột Bột giấy đã tẩy trắng sẽ được trộn với các loại bột khác từ giấy phế liệu hoặc bột nhập khẩu. Sự pha trộn phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu và loại giấy cần sản xuất. Hỗn hợp bột được trộn với chất phụ gia và chất độn trong bồn trộn. Thông thường, các hóa chất dùng để trộn là nhựa thông, phèn, bột đá, thuốc nhuộm (tùy chọn), chất tăng trắng quang học và chất kết dính, …, gồm các bước sau: • Trộn bột giấy và chất phụ gia để tạo ra dịch bột đồng nhất và liên tục. • Nghiền đĩa để tạo ra được chất lượng mong muốn cho loại giấy cần sản xuất. • Hồ (để cải thiện cảm giác và khả năng in cho giấy) và tạo màu (thêm pigments, chất màu và chất độn) để đạt được thông số chất lượng như mong muốn. d. Xeo giấy Bột giấy đã trộn lại được làm sạch bằng phương pháp ly tâm để loại bỏ chất phụ gia thừa và tạp chất, được cấp vào máy xeo thông qua hộp đầu. Về tách nước và xeo giấy thì máy xeo có 3 bước phân biệt: • Bước tách nước trọng lực và chân không (phần lưới) • Bước tách nước cơ học (phần cuốn ép) • Bước sấy bằng nhiệt (các máy sấy hơi gián tiếp) Ở phần lưới của máy xeo, quá trình tách nước khỏi bột diễn ra do tác dụng của trọng lực và chân không. Nước từ mắt lưới được thu vào hố thu bằng máy bơm cánh quạt và liên tục được tuần hoàn để pha loãng bột tại máy rửa ly tâm. Ở một số máy xeo, lưới được rửa liên tục bằng cách phun nước sạch. Nước được thu gom và xơ được thu hồi từ đó nhờ biện pháp tuyển nổi khí (DAF). Nước trong từ quá trình tuyển nổi khí DAF, còn gọi là nước trắng, được tuần hoàn cho nhiều điểm tiêu thụ khác nhau. Các nhà máy không có DAF thì sẽ hoặc thải bỏ nước rửa lưới ra cống thải hoặc tuần hoàn một phần sử dụng cho quá trình rửa bột. Sau phần lưới là phần cắt biên để có được độ rộng như ý. Phần biên cắt đi của tấm bột giấy rơi xuống một hố dài dưới lưới và được tuần hoàn vào bể trước máy xeo. Ở cuối của phần lưới máy xeo, độ đồng đều của bột tăng đến khoảng 20%. Người ta tiếp tục tách nước bằng cuộn ép để tăng độ đồng đều lên khoảng 50%. Cuối cùng, giấy được làm khô bằng máy sấy hơi gián tiếp đạt khoảng 94% độ cứng và được cuốn thành từng cuộn thành phẩm. e. Khu vực phụ trợ 11
Khu vực phụ trợ bao gồm cấp nước, cấp điện, nồi hơi, hệ thống khí nén, và mạng phân phối hơi nước. Ngành công nghiệp giấy và bột giấy là một ngành sử dụng nhiều nước và việc cấp nước được đảm bảo bằng cách lấy nước từ mạng cấp nước địa phương hoặc bằng các giếng khoan của công ty. Có một số trường hợp các công ty lấy nước trực tiếp từ sông thì khi đó nước cần phải được xử lý trước khi sử dụng vào sản xuất. Mặc dù vây, nước sử dụng cho nồi hơi phải được xử lý kỹ lưỡng để đảm bảo đáp ứng các yêu cầu. Nhìn chung, để sản xuất mỗi tấn giấy thì cần từ 100-350 m3 nước. Nồi hơi của Việt nam thường có công suất 3-10 tấn/giờ. Các nồi hơi sử dụng than đá hoặc dầu làm nhiên liệu. Áp suất hơi nước tối đa là 10kg/cm2. Hơi nước được dùng trong các máy sấy và máy xeo có áp suất khoảng 3-4 kg/cm2 và trong các nồi nấu là 6-8 kg/cm2. Trong các nhà máy giấy và bột giấy, khí nén được dùng cho vận hành máy xeo, các thiết bị đo, các khâu rửa phun,… Các máy nén thường là yếu tố góp phần làm giảm hiệu quả sử dụng năng lượng. Hệ thống phân phối hơi trong các nhà máy giấy thường khá phức tạp. Khói thải từ nồi hơi được thải ra thông qua một quạt gió đẩy vào ống khói. Hệ thống kiểm soát khói thải như cyclon đa bậc, túi lọc, và ESP có thể được sử dụng để kiểm soát phát thải hạt lơ lửng. Một số nhà máy có các bộ phát điện dùng diesel để đảm bảo các yêu cầu về điện năng, đề phòng trường hợp mất điện từ lưới điện quốc gia. f. Thu hồi hóa chất Dịch đen thải ra sau quá trình nấu có chứa lignin, ligno sulphates, và các hóa chất khác. Các hóa chất này được thu hồi tại khu vực thu hồi hoá chất và được tái sử dụng cho quá trình sản xuất bột giấy. Đầu tiên, dịch đen được cô đặc bằng phương pháp bay hơi. Tiếp đó, dịch đen đã cô đặc được dùng làm nhiên liệu đốt trong nồi hơi thu hồi. Các chất vô cơ còn lại sau khi đốt sẽ ở dạng dịch nấu chảy trên sàn lò. Dich nấu chảy chứa chủ yếu là muối carbonate chảy xuống từ trên sàn lò và được giữ bằng nước; chất này gọi là dịch xanh. Dịch xanh này được mang đến bồn phản ứng (bồn kiềm hóa) để phản ứng với vôi Ca(OH)2 tạo thành natri hydroxide và calcium carbonate lắng xuống. Phần chất lỏng sẽ được dùng cho quá trình sản xuất bột giấy, còn calcium carbonate được làm khô và cho vào lò vôi để chuyển thành calcium oxide bằng cách gia nhiệt. Calcium oxide lại được trộn với nước để hóa vôi. Hình 2 mô tả chu trình thu hồi hóa chất và nấu bột: 12
Mảnh gỗ Thiết bị rửa bột BỘT Nồi nấu Tháp phóng Bồn chứa dịch đen loãng Kiềm hóa và thu hồi vôi Thiết bị bay hơi Bồn chứa dịch nấu Nồi hơi thu hồi Hình 3. Chu trình thu hồi hóa chất và nấu bột 3.2 CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG CẦN QUAN TÂM TRONG NGÀNH SẢN XUẤT BỘT GIẤY VÀ GIẤY Nhà máy giấy và bột giấy sinh ra chất thải dạng nước thải, khí thải, và chất thải rắn. Loại phát thải nổi bật nhất là nước thải, tiếp đó là khí thải và chất thải rắn. 3.2.1 Nước thải Các nhà máy giấy và bột giấy sinh ra một lượng lớn nước thải và nếu không được xử lý thì có thể ảnh hưởng tới chất lượng nguồn tiếp nhận. Bảng 2 cho thấy các nguồn nước thải khác nhau trong một nhà máy giấy và bột giấy. 13
Bảng 2: Các nguồn nước thải từ các bộ phận và thiết bị khác nhau Bộ phận Các nguồn điển hình Sản xuất bột - Hơi ngưng khi phóng bột giấy - Dịch đen bị rò rỉ hoặc bị tràn - Nước làm mát ở các thiết bị nghiền đĩa - Rửa bột giấy chưa tẩy trắng - Phần tách loại có chứa nhiều sơ, sạn và cát - Phần lọc ra khi làm đặc bột giấy - Nước rửa sau tẩy trắng có chứa chlorolignin - Nước thải có chứa hypochlorite Chuẩn bị - Rò rỉ và tràn các hoá chất/phụ gia phối liệu bột - Rửa sàn Xeo giấy - Phần tách loại từ máy làm sạch ly tâm có chứa xơ, sạn và cát - Chất thải từ hố lưới có chứa xơ - Dòng tràn từ hố bơm quạt - Phần nước lọc ra từ thiết bị tách nước có chứa xơ, bột đá và các chất hồ Khu vực phụ - Nước xả đáy trợ - Nước ngưng tụ chưa được thu hồi - Nước thải hoàn nguyên từ tháp làm mềm - Nước làm mát máy nén khí Thu hồi hóa - Nước ngưng tụ từ máy hóa hơi chất - Dịch loãng từ thiết bị rửa cặn - Dịch loãng từ thiết bị rửa bùn - Nước bẩn ngưng đọng - Nước ngưng tụ từ thiết bị làm mát và từ hơi nước Phần lớn nước thải phát sinh là nước dùng trong quy trình tiếp xúc với nguyên liệu thô, với các sản phẩm và sản phẩm phụ, và chất dư thừa. Quá trình sản xuất bột giấy bằng kiềm tiêu tốn khoảng 2 tấn gỗ cho mỗi tấn bột giấy sản xuất ra, nghĩa là sẽ có khoảng một nửa lượng nguyên liệu thô bị hòa tan trong dịch nấu. Các quy trình sản xuất bột giấy cho loại giấy viết và giấy in có sản lượng bột khoảng 45-50%. Tải lượng BOD5 từ các quy trình này là khoảng từ 300-360 kg đối với 1 tấn bột giấy khô gió, tương tự như vậy tải lượng COD tạo ra bằng khoảng 1200 – 1600 kg đối với 1 tấn bột giấy khô gió. 16
Tại các nhà máy mà bột giấy được tẩy trắng, thì công đoạn tẩy chính là công đoạn gây ô nhiễm nhiều nhất. Nước thải từ công đoạn tẩy chiếm 50-75% tổng lượng nước thải và chiếm 80-95% tổng lượng dòng thải ô nhiễm. Sản xuất giấy về căn bản là một quá trình vật lý (thuỷ cơ), nhưng các chất phụ gia trong quá trình xeo giấy như các hợp chất hồ và phủ, cũng là một trong những nguyên nhân gây ra ô nhiễm. So với quá trình làm bột, nước thải từ các công đoạn sản xuất giấy có phần cao hơn về hàm lượng chất rắn lơ lửng nhưng hàm lượng BOD lại ít hơn. Các chất ô nhiễm xuất phát từ nước trắng dư, phần tách loại từ quá trình sàng, và do tràn xơ, các chất độn và chất phụ gia. Chất ô nhiễm lơ lửng chủ yếu là xơ và hợp chất với xơ, các chất độn và chất phủ, chất bẩn và cát trong khi đó các chất ô nhiễm hòa tan là các chất keo từ gỗ, thuốc nhuộm, các chất hồ (tinh bột và gôm), và các phụ gia khác. Tổng lượng nước thải và giá trị tải lượng ô nhiễm cho một tấn giấy khô gió trước khi xử lý của một nhà máy giấy và bột giấy được trình bày ở bảng 3. Bảng 3: Ô nhiễm của nhà máy giấy và bột giấy điển hình tại Việt Nam Thông số Giá trị Lưu lượng (m 3/t) 150-300 BOD5 (kg/t) 90- 330 COD (kg/t) 270- 1200 SS (kg/t) 30-50 (see BREF Sections 2.2.2.2, 2.2.2.8, 3.2.2.2, 4.2.2.3, 5.2.2.5, 6.2.2.5). 3.2.2 Khí thải Một trong những vấn đề về phát thải khí đáng chú ý ở nhà máy sản xuất giấy là mùi. Quá trình nấu tạo ra khí H2S có mùi rất khó chịu, methyl mercaptant, dimethyl sulphide và dimethyl-disulphide. Các hợp chất này còn thường được gọi là tổng lượng lưu huỳnh dạng khử (TRS). Các hợp chất này được thoát ra từ quá trình nấu, khi phóng bột. Các hợp chất mùi phát sinh khác có tỉ lệ tương đối nhỏ hơn so với TRS và có chứa hydrocarbons. Một nguồn ô nhiễm không khí khác là do quá trình tẩy trắng bột giấy. Tại đây, clo phân tử bị rò rỉ theo lượng nhỏ trong cả quá trình tẩy. Tuy nồng độ ô nhiễm không cao nhưng loại phát thải này lại cực kỳ độc hại. Trong quá trình thu hồi hóa chất, một lượng SO2 nồng độ cao cũng bị thoát ra ngoài. Các ô-xít lưu huỳnh được sinh ra từ các nhiên liệu có chứa sulphur (như than đá, dầu FO, v.v...) được sử dụng cho nồi hơi để tạo hơi nước. Phát thải bụi cũng được quan sát thấy tại một số lò hơi đốt than khi không có đủ các thiết bị kiểm soát bụi (cyclon, túi lọc, ESP, v.v...). Một lượng nhỏ bụi cũng được thoát ra khi cắt mảnh gỗ. Bên cạnh những loại phát thải này còn có rất nhiều loại phát thải tức thời khác từ quá trình sản xuất. (see BREF Sections 2.2.2.3, 3.2.2.4, 4.2.2.4, 5.2.2.7 and 6.2.2.7). 3.2.3 Chất thải rắn 17
Chất thải rắn gồm bùn, tro, chất thải gỗ, tạp sàng, phần tách loại từ quá trình làm sạch ly tâm, cát và sạn. Nguồn chính của bùn là cặn của bể lắng, và cặn từ tầng làm khô của trạm xử lý nước thải. Bên cạnh đó, đôi khi còn có cặn dầu thải từ thùng chứa dầu đốt. Khi sử dụng than, xỉ và phần than chưa cháy từ lò hơi cũng là nguồn thải rắn cần phải được thải bỏ một cách an toàn. Lượng thải rắn của các công đoạn/hoạt động khác nhau phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như quy mô hoạt động, thành phần nguyên liệu thô, v.v... và rất khó ước tính. Tuy nhiên, nếu tính trung bình thì khi sản xuất ra 1 tấn giấy sẽ sinh ra một lượng chất thải rắn khoảng từ 45-85 kg. Tuy nhiên, lượng đó chưa bao gồm các phế liệu như biên giấy, v.v... là phần sẽ được tuần hoàn trở lại sản xuất. (see BREF Sections 2.2.2.4, 3.2.2.5, 4.2.2.5, 5.2.2.6 and 6.2.2.5) 3.2.4 Nhu cầu nước Nhu cầu nước trong phần này chỉ quan tâm chủ yếu đến nước dùng cho rửa nguyên liệu, và chuẩn bị resin, làm mát, cọ rửa lau chùi, chống cháy và phục vụ cho các quy trình công nghệ (see BREF Sections 2.2.2.2, 3.2.2.2, 4.2.2.2, 5.2.2.2 and 6.2.2.2 for details of water consumption). 3.2.5 Sử dụng năng lượng Quan tâm đến các tác nhân tiêu tốn nhiều năng lượng: sấy khô các thớ gỗ, quy trình gia công/sản xuất, ngăn ngừa ô nhiễm và các hệ thống phụ trợ (cấp nhiệt, thông gió, điều hòa nhiệt độ và điều hòa không khí…vv). Các yêu cầu nhiệt chính thường được đáp ứng thông qua việc đốt các chất hữu cơ thừa và thu hồi năng lượng từ các chất thải công nghiệp như phôi gỗ, dăm gỗ. xem BREF Sections 2.2.2.6, 4.2.2.7, 5.2.2.4 and 6.2.2.4 for details of energy use in the paper and pulp industry. 3.2.6 Ồn Các nguồn ồn chính thường liên quan đến các hoạt động như xẻ gỗ, vận chuyển gỗ và bốc dỡ. ngoài ra, nguồn ồn từ các máy móc trong phân xưởng sản xuất cũng là các nguồn đáng kể. (xem BREF Sections 2.2.2.7, 4.2.2.8, 5.2.2.8, and 6.2.2.8) 3.3 CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM Các biện pháp hiện tại hoặc có thể để loại bỏ, giảm thiểu và kiểm soát các nguồn thải được mô tả trong phần này dưới dạng các tiêu đề chính như sau: - Các kỹ thuật ngăn ngừa và hạn chế các tác động môi trường tổng thể. - Giảm thiểu tác động môi trường. - Quản lý và xử lý các cặn bả thải. 3.3.1 Các kỹ thuật ngăn ngừa và ngăn chặn tác động môi trường tổng thể - Các biện pháp để kiểm soát SO2 trong điều kiện hoạt động bình thường và giảm thiểu tác động từ các sự cố. Để bù lại sự thất thoát SO2, cần có những kho dự trữ thích hợp chất này. Khi SO2 được sử dụng, cần có những phương pháp kiểm tra an toàn về lắp đặt, dụng cụ chứa…Một số biện pháp an toàn có thể là: ống dẫn 2 lớp, an toàn hệ thống điện, lường trước nguy cơ xảy ra những sự cố. Ngoài ra cần thường xuyên kiểm tra và bảo trì hệ thống, hệ thống báo động, nhân viên phụ trách có tay nghề, huấn luyện cho toàn thể nhân viên, thông tin cho cộng đồng. (see BREF Section 3.3.11). - Đo lường và tự động hóa các quy trình để đạt được các tiêu chí đặt ra như tiết kiệm thời gian, chi phí sản xuất thấp, nâng cao chất lượng sản phẩm (see BREF Section 6.3.8). - Quản lý chất thải bao gồm ngăn chặn, tái sử dụng, tái chế, composting, thu hồi năng lượng và thải bỏ cuối cùng (see BREF Section 6.3.14 and Chapter 2, 3, 4 and 5). 18
- Quản lý nước và hạn chế sử dụng nước cho các công đoạn khác nhau nhằm giảm chi phí để mua nước, hạn chế thất thoát qua đường ống, có thể giảm cả nhu cầu năng lượng và lượng nước thải cần được xử lý. (see BREF Section 6.3.1, 6.3.2, 6.3.3, 5.3.4 and 5.3.8). - Tiết kiệm năng lượng thông qua phương thức sử dụng các công nghệ có hiệu quả năng lượng (see BREF Section 6.3.18). 3.3.1.1 Ngăn chặn nguồn thải vào môi trường nước - Sàng lọc khép kín để hạn chế thải vào nguồn nước từ các nhà máy lọc (see BREF Section 2.3.3). - Chemi-thermomechanical pulp (CTMP) mill effluent treatment – khép kín các vòng tuần hoàn nước bằng cách sử dụng hơi và đốt (xấy) các công đoạn chính để hạn chế thải ra môi trường (see BREF Sections 4.3.7, 4.3.13 and 2.3.14). - Các dòng nước được khép kín với quy trình xử lý nước bằng phương pháp sinh học để đạt kết quả phát thải bằng “0” đối với nguồn nước. (see BREF Section 5.3.4). 3.3.2 Giảm thiểu tác động môi trường 3.3.2.1 Giảm thiểu nhu cầu nước Thu gom toàn bộ các nguồn hơi bi ô nhiễm tập trung và tái sử dụng chúng vào các quy trình công nghệ nhằm giảm lượng nước ngọt đầu vào (see BREF Section 2.3.11). Tách các nguồn nước ít bị nhiễm bẩn từ các nguồn nước bị nhiễm bẩn và tái sử dụng các nguồn nước công nghệ để giảm thiểu nhu cầu nguồn nước ngọt đầu vào để hạn chế lượng thải (see BREF Section 5.3.1). Tối ưu hóa vấn đề quản lý nguồn nước (sắp xếp chu trình nước) và phân loại nước để hạn chế nhu cầu nước (see BREF Section 5.3.2). kiểm soát các nguy cơ tổn thất để khép kín hệ thống cung cấp nhằm hạn chế nhu cầu sử dụng nước. (see BREF Section 6.3.2, 6.3.1, 6.3.3, 5.3.8 and 5.3.4). 3.3.2.2 Hạn chế lượng nước thải Debarking khô để giảm thiểu nước thải sử dụng trong xử lý gỗ (see BREF Sections 2.1.2, 2.3.1 and 4.3.2). khép kín cục bộ nhà máy tẩy trắng để hạn chế thải nước thải (see BREF Section 2.3.8 and 3.3.4). Nước tuần hoàn trong sản xuất giấy và giảm tổn thất chất xơ ra cống (see BREF Section 4.3.6). 3.3.2.3 Hạn chế tải lượng ô nhiễm trong dòng thải Debarking khô để giảm TSS (tổng chất rắn lơ lửng), BOD (nhu cầu oxy sinh học), COD (nhu cầu oxy hóa học), và các hợp chất hữu cơ trong nước thải (see BREF Sections 2.1.2, 2.3.1 and 4.3.2). Thay đổi kỹ thuật bằng cách giảm hàm lượng lignin (số Kappa giảm) dẫn đến giảm các chất thải hữu cơ và chất dinh dưỡng (see BREF Section 2.3.2 and 3.1.2). Đóng màn chắn để giảm sự phán tán của các hợp chất hữu cơ trong nước thải (see BREF Section 2.3.3). Dùng Ozone để giảm bớt sự hấp thụ các halogen hữu cơ (AOX) trong nước thải. (See BREF Section 2.3.5). Dùng ECF (clo tự do) để giảm lượng khí thải AOX trong nước (See BREF Section 2.3.6). Dùng TCF (clo hoàn toàn tự do) để giảm AOX và làm cho các hợp chất hữu cơ chloro-không dhình thành (see BREF Sections 2.3.7 and 3.3.3). 19