Báo Cáo Ứng dụng công nghệ tuyển nổi (DAF) xử lý nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê - Bắc Ninh

Nhằm góp phần bảo vệ môi trường, giảm thiểu ô nhiễm do sản xuất tái chế giấy gây ra, nhóm đã tiến hành nghiên cứu đề tài “Ứng dụng công nghệ tuyển nổi DAF xử lý nước thải làng nghề tái c

MỤC LỤC i

DANH MỤC BẢNG BIỂU iii

DANH MỤC HÌNH VẼ iii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DAF 3

1.1.1 Quá trình tuyển nổi 3

1.1.2 Công nghệ DAF 3

1.2 TỔNG QUAN NGÀNH TÁI CHẾ GIẤY 8

1.2.1 Giới thiệu về ngành tái chế giấy 8

1.2.2 Lợi ích của tái chế giấy 9

1.2.3 Hiện trạng tái chế giấy trên thế giới và ở Việt Nam 11

1.2.4 Công nghệ tái chế giấy điển hình 12

1.2.5 Hiện trạng môi trường 16

1.2.6 Đặc trưng nước thải của tái chế giấy 17

Chương 2 HIỆN TRẠNG LÀNG NGHỀ TÁI CHẾ GIẤY PHONG KHÊ 20

2.1 TỔNG QUAN VỀ LÀNG NGHỀ TÁI CHẾ GIẤY PHONG KHÊ- BẮC NINH 20

2.1.1 Lịch sử hình thành và quá trình phát triển của làng nghề 20

2.1.2 Sản phẩm và thị trường tiêu thụ 21

2.1.3 Qui trình sản xuất 21

2.1.4 Nhu cầu tiêu thụ nguyên vật liệu ở làng nghề 25

2.2 HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG LÀNG NGHỀ TÁI CHẾ GIẤY PHONG KHÊ-BẮC NINH 26

2.2.2 Hiện trạng môi trường nước 29

2.2.3 Hiện trạng ô nhiễm CTR và môi trường đất 31

2.2.4 Ảnh hưởng ô nhiễm làng nghề lên sức khỏe của người dân 32

Chương 3 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TÁI CHẾ 33

3.1 Thông số đầu vào 33

3.2 Các phương pháp xử lý thường sử dụng 33

3.3 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải làng nghề tái chế giấy và thuyết minh sơ đồ công nghệ 36

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO 41

Bảng 1.1: Tính chất nước thải sản xuất giấy vệ sinh 17

Bảng 1.2: Tính chất nước thải giấy sản xuất giấy làm bao bì 18

Bảng 2.1: Sản phẩm và thị trường tiêu thụ 21

Bảng 2.2: Nhu cầu tiêu thụ nguyên nhiên liệu hàng năm ở làng nghề 25

Bảng 2.3: Định mức tiêu thụ nguyên liệu đối với mỗi loại sản phẩm 25

Bảng 2.4: Kết quả quan trắc môi trường không khí làng nghề Phong Khê và KCN Phong Khê 27

Bảng 2.5: Kết quả quan trắc nước thải của làng nghề năm 2011 29

Bảng 3.1: Hiệu suất xử lý của phương pháp tuyển nổi và keo tụ (%) 36

DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Quy trình công nghệ tái chế giấy điển hình 13

Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy vệ sinh kèm theo dòng thải 22

Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ sản xuất giấy vệ sinh kèm theo dòng thải 23

Hình 2.3: Sơ đồ công nghệ sản xuất bìa carton kèm theo dòng thải 24

Hình 2.4: Khói từ làng nghề Phong Khê – Bắc Ninh 28

Hình 2.5: Nước thải chưa xử lý được xả thải trực tiếp ra môi trường tiếp nhận 31

Hình 2.6: Bãi chôn CTR ở làng nghề tái chế giấy Phong Khê 32

Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ phương án 1 34

Hình 3.2: Sơ đồ công nghệ phương án 2 34

Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ phương án 3 35

Hình 3.4: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải làng nghề tái chế giấy 37

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Việt Nam là một nước nông nghiệp với hơn 70% dân số hoạt động sản xuất trongcác lĩnh vực: trồng trọt, chăn nuôi, lâm nghiệp, thủy sản và làng nghề Trong đó làngnghề là một trong những đặc thù của nông thôn Việt Nam Trong những năm gần đây,với sự giúp đỡ của các ban ngành làng nghề đã ngày một phát triển và thể hiện rõ hơn nétđặc sắc trên nhiều phương diện: kinh tế, xã hội, du lịch Tuy nhiên, bên cạnh những kếtquả đạt được thì một trong những thách thức đang đặt ra đối với các làng nghề là vấn đềmôi trường và sức khỏe của người lao động, cộng đồng dân cư đang bị ảnh hưởngnghiêm trọng

Những năm gần đây, vấn đề này đang thu hút sự quan tâm của Nhà nước cũng nhưcác nhà khoa học nhằm tìm ra các giải pháp hữu hiệu cho sự phát triển bền vững các làngnghề Đã có nhiều làng nghề thay đổi phương thức sản xuất cũng như quản lý môi trường

và đạt được những thành công đáng Song, vẫn còn không ít làng nghề, sản xuất vẫn đangtăng về quy mô dẫn đến ô nhiễm môi trường trầm trọng do không có những biện pháp xử

lý hiệu quả Trong đó, làng nghể tái chế giấy Phong Khê –Bắc Ninh là một điển hình Làng nghể tái chế giấy Phong Khê –Bắc Ninh là một làng nghề điển hình về tái chếgiấy được hình thành và hoạt động khá lâu Nhưng hầu hết các cơ sở có công nghệ sảnxuất, trang thiết bị lạc hậu, xả thải bừa bãi gây ô nhiễm môi trường làng nghề một cáchnghiêm trọng, đặc biệt là ô nhiễm do nước thải Nhằm góp phần bảo vệ môi trường, giảm

thiểu ô nhiễm do sản xuất tái chế giấy gây ra, nhóm đã tiến hành nghiên cứu đề tài “Ứng

dụng công nghệ tuyển nổi (DAF) xử lý nước thải làng nghề tái chế giấy Phong Khê, Tỉnh Bắc Ninh”

2 Mục tiêu

Ứng dụng công nghệ tuyển nổi xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho làng nghề táichế giấy nhằm giảm thiểu tác động gây ảnh hưởng đến con người và môi trường

3 Nội dung

- Tổng quan về công nghệ tuyển nổi trong xử lý nước thải và ngành công nghệ táichế giấy

- Nghiên cứu hiện trạng làng nghề tái chế giấy Phong Khê – Bắc Ninh

- Đề xuất công nghệ tuyển nổi trong xử lý nước thải tái chế giấy cho làng nghề tàichế giấy Phong Khê – Bắc Ninh

4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thu thập, phân tích, tổng hợp tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DAF

1.1.1 Quá trình tuyển nổi

Tuyển nổi là một quá trình tách các chất lơ lửng, chất hoạt tính bề mặt, dầu mỡ,…trong nước thải bằng bọt khí nổi trên nguyên tắc: lợi dụng sự chệnh lệch giữa khối lượngriêng của hạt và pha lỏng để tách hạt rắn ra

Hiện nay, tuyển nổi ngoài việc được áp dụng rộng rãi trong quy trình xử lý nướcthải còn được áp dụng trong xử lý nước cấp, nước sinh hoạt

Mục đích:

- Tách các tạp chất ở dạng hạt rắn (cặn lơ lửng) hoặc lỏng phân tán không tan (dầu, mỡ), các chất tự lắng kém ra khỏi pha lỏng, tách các hạt có tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng chất lỏng của nó

- Tách các chất hòa tan như chất hoạt động bề mặt

- Trong xử lý nước thải: dùng để tách các chất lơ lửng và làm cô đặc bùn sinh học

Nước bơm vào bình áp lực có thể là nước thô hoặc nước sau xử lý được hoànnguyên lại

Từ bình áp lực nước đã bảo hòa không khí chảy vào bể tuyển nổi qua một van giảm

áp Khi hạ đến áp suất khí quyển, khí hòa tan được tách ra và thực hiện quá trình tuyểnnổi

Khi dùng đến tuyển nổi trực tiếp, toàn bộ thể tích nước thô chảy vào bình áp lực.Khi dùng tuyển nổi hoàn lưu có 20 – 50% nước sau xử lý được đưa trở về bình áp lực

ngoài ra còn có trường hợp 30 – 70% nước thô chảy vào bình áp lực, phần còn lại đithẳng vào bể tuyển nổi, các bọt khí nhỏ tạo thành ngay bên cạnh các hạt cặn nên rất dễtạo thành các hạt keo khí Sơ đồ này đơn giản trong thiết kế và vận hành nhưng chi phínăng lượng cao, không thích hợp để áp dụng trong trường hợp nước thô có bông cặn, vìcác hạt cặn có thể bị phá vỡ trong bình áp lực hoặc khi đi qua bơm ly tâm.

Sơ đồ hoàn lưu thường được ứng dụng trong trường hợp nước đã cho hóa chất keo

tụ thành bông cặn hoặc là giai đoạn tiền xử lý của nước thải trong quá trình xử lý sinhhọc cũng như trong xử lý để cô đặc bùn hoạt tính Khi đó lượng nước bão hòa không khí

sẽ ít hơn ở sơ đồ trực tiếp Lưu lượng khí được tính trên lượng cặn và được điều chỉnhtheo lưu lượng nước hoàn thu Trong trường hợp này dung tích bể tuyển nổi sẽ lớn hơn

Để xử lý nước hoặc nước thải công nghiệp, thường dùng sơ đồ hoàn lưu với lưulượng nước hoàn lưu chiếm 10 – 50% lưu lượng xử lý, ở áp suất 3 – 6 bar, ở áp suất nàylượng khí hoàn tan chiếm gần 70% nước bão hòa

Trong trường hợp cô đặc bùn (ở các nhà máy xử lý nước hoặc nước thải) có thể chovào bình áp lực toàn bộ lưu lượng cần xử lý hoặc chỉ đưa vào lượng nước hoàn lưu

b Các quá trình trong tuyển nổi khí hòa tan

Trong quá trình tuyển nổi xảy ra lần lượt các công đoạn sau:

- Cấp không khí vào nước

- Hòa tan không khí vào nước

- Tạo bọt khí từ dung dịch quá bão hòa khí

- Kết dính bọt khí

- Bám dính cặn vào bọt khí

- Tách cặn ra khỏi nước trong bể tuyển nổi

 Quá trình cấp khí vào nước

Có thể thực hiện việc cấp khí vào nước bằng một trong ba cách sau đây:

- Cấp khí theo đường ống hút của bơm

Khi đưa khí vào ptrước bơm sẽ tăng cường khả năng tán nhỏ không khí trong bơm.Tuy nhiên, sơ đồ này làm giảm công suất và áp lực của bơm, ngoài ra chế độ làm việccủa bơm sẽ bị xấu đi.

- Cấp khí theo đường ống có áp của bơm

Do những nhược điểm nêu trên người ta thường cấp khí theo đường áp lực của bơm

Để ngăn ngừa nước rơi vào ống cấp khí phải lắp thêm một van một chiều

 Quá trình hoàn tan khí vào nước

Hiệu quả tuyển nổi phụ thuộc vào lưu lượng khí hòa tan trong nước và lượng bọtkhí thoát ra từ dung dịch quá bão hòa

Theo định luật Herry, khi nhiệt độ không đổi, độ hòa tan của khí trong chất lỏng tỷ

lệ thuận với áp suất riêng phần của khí:

C = k * PTrong đó: C = độ hoà tan của khí

k = hằng số Herry, phụ thuộc vào nhiệt độ và môi trường chất lỏng

P = áp suất riêng của khí

Khi nhiệt độ tăng, độ hòa tan của không khí trong nước bị giảm đi

Tốc độ hòa tan khí phụ thuộc vào cách khuấy trộn không khí vào nước Khi dùngejector, tốc độ này là 0.8l/phút, máy khuấy được 30l/phút Có thể giải thích như sau:cường độ khuấy trộn hỗn hợp khí – nước ảnh hưởng đến kích thước cuối cùng của bọt khí

và diện tích bề mặt tiếp xúc hai pha khí – nước, do đó sẽ ảnh hưởng đến tốc độ hòa tancủa khí vào nước Với tốc độ 0.8l/phút, thời gian đạt sự bão hòa hoàn toàn là 2 – 3 phút

Sự hòa tan khí vào nước xảy ra hoặc trong ống có áp hoặc trong bình áp lực.Trường hợp hòa tan khí trong ống dẫn chỉ được áp dụng khi bơm đặt cách bể tuyển nổi ítnhất 50 – 60m, hoặc phải dùng hệ thống zic zắc có tổng chiểu dài 40 -50m Đường kínhống được tính sao cho thời gian lưu nước trong ống lớn hơn 45 giây.

Tuy nhiên sự hòa tan khí trong ống có áp cũng có một số nhược điểm: lâu dần cónhiều cặn tích lũy bên trong bề mặt ống làm giảm tiết diện ống, giảm thời gian lưu nướctrong ống và lượng khí hòa tan vào nước Ngoài ra sự hao hụt thủy lực sẽ gia tăng theochiều dài ống, dẫn đến sự tiêu tốn năng lượng trên 1m3 nước

Hiện nay người ta thường dùng bình áp lực để hòa trộn khí vào nước Có hai vị tríđưa nước vào bình: Phía trên hoặc phía dưới của bình Khi đưa nước vào phía trên bình

áp lực thì hạn chế được hiện tượng các bọt khí lớn rơi vào bể tuyển nổi làm ảnh hưởngxấu đến hiệu quả xử lý Tuy nhiên, hiệu quả sử dụng khí ở sơ đồ cấp phía trên thấp hơn

sơ đồ cấp nước phía dưới, là do các bọt khí lớn sẽ nổi lên trên nên không thể hòa tan vàonước, vì thế phải tăng thời gian lưu nước trong bình

 Sự hình thành bọt khí từ dung dịch quá bão hòa

Theo định luật Herry, khi giảm áp suất hoặc tăng nhiệt độ, khí sẽ tách ra khỏi nước.kích thước nhỏ nhất Rmin của bọt khí phụ thuộc vào lực căng bề mặt khí – nước và độgiảm áp:

Rmin = 2 * δ/ (P – P1) mmTrong đó: δ = lực căng bề mặt khí – nước

P = áp suất bão hòa

P1 = áp suất trong bình tuyển nổi

 Sự dính kết bọt khí

Sự dính kết bọt khí ảnh hưởng đến số lượng và kích thước bọt khí, do đó sẽ gây raảnh hưởng đến quá trình tuyển nổi Sự dính kết này có thể xảy ra trong nước, trong lớpbọt tạo thành của quá trình tuyển nổi Đôi khi, sự sinh kết làm tăng hiệu quả của quá trìnhtuyển nổi Mặt khác sự dính kết bọt khí làm giảm diện tích bề mặt và thời gian lưu của

bọt khí trong bể Do vậy trong quá trình tuyển nổi cần hạn chế tối đa các ảnh hưởng cấu

- Các bọt khí phát sinh trong lớp cặn lơ lửng

- Đầu tiên trong lớp cặn hình thành các bọt khí nhỏ, sau đó chúng va chạm và dínhbám với nhau tạo thành các bọt khí lớn có đủ khả năng tuyển nổi

 Quá trình tách cặn ra khỏi nước trong bể tuyển nổi

Tách cặn ra khỏi nước trong bể tuyển nổi xảy ra theo hai chiều ngược nhau

- Hỗn hợp cặn khí nổi lên trên, nước trong đi xuống dưới vào máng thu dẫn rangoài Vận tốc nước đi xuống hay tải trọng bề mặt của bể tuyển nổi và lượng cặnđược tách ra phụ thuộc vào tính chất của cặn

- Trong xử lý nước, nước thô thường chứa những hạt cặn nặng, chắc, diện tích bềmặt không phát triển nên thường không bị đẩy lên bề mặt mà lắng xuống đáy bể,

vì vậy bể phải có cấu tạo hố thu cặn và thiết bị xả cặn tiêu chuẩn thiết kế bể tuyểnnổi lấy trong giới hạn:

Tải trọng bề mặt: 3 – 10m3/m2.hThời gian lưu nước trong bể: 20 – 40 phútLượng không khí tiêu thụ: 15 – 50l/m3 nước

c Điều kiện hoạt động của bể tuyển nổi

- Hoạt động ở áp suất trong bình cao áp là 0.17 – 0.39 Mpa

- Thời gian lưu trong bình cấp áp là 14 phút, trong bồn tuyển nổi là 10 – 20 phút

- Thể tích không khí chiếm 1.5 – 5% thể tích nước cần xử lý

d Ưu điểm của bể tuyển nổi DAF

- Quá trình thực hiện liên tục và có phạm vi ứng dụng rộng rãi

- Tốc độ quá trình tuyển nổi cao hơn quá trình lắng và có khả năng cho bùn cặn có

độ ẩm thấp hơn

- Hiệu quả khử SS cao (90 – 95%)

- Khi nguồn nước có nhiều cặn nhẹ (hữu cơ) khó lắng, dùng bể tuyển nổi sẽ giảmđược thời gian lắng và dung tích bể

- DAF có khả năng tạo bọt khí có kích thước nhỏ (40 - 70µm) và dễ dàng phân phốiđều trong toàn bộ khối lượng nước cần xử lý

- Vốn đầu tư và chi phí vận hành không lớn

e Nhược điểm của DAF

- Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ, nước và áp suất làm thoáng, đòi hỏi kỹthuật khi vận hành

- Phương pháp này không có hiệu quả khi nhiệt độ lớn hơn 40oC

g Ứng dụng của DAF trong xử lý nước thải

- Loại bỏ kết bông trong lọc nước mựt

- Tách và thu hồi sợi của nước thải của nhà máy làm bột giấy

- Tách dầu có hoặc không kết bông trong nước thải của nhà máy lọc dầu, sân bay,luyện kim

- Tách hydroxit kim loại bột màu trong xử lý EIR

- Cô đặc bùn từ xử lý sinh học nước thải hoặc xử lý trong nước uống

1.2 TỔNG QUAN NGÀNH TÁI CHẾ GIẤY

1.2.1 Giới thiệu về ngành tái chế giấy

Tái chế là hoạt động thu hồi lại từ chất thải các thành phần có thể sử dụng để chếbiến thành các sản phẩm mới sử dụng lại cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất Tái chế

là ngành xuất hiện rất sớm Qua các thời kỳ ngành tái chế ngày càng phát triển và cho đếnnay thì tái chế là ngành công nghệ được quan tâm và chú trọng, nhất là khi tài nguyênthiên nhiên ngày càng cạn kiệt, nguồn nguyên liệu phục vụ cho sản xuất công nghiệp bịhạn chế và tái chế có thể giảm bớt lượng chất thải thải ra môi trường và đem lại thu nhập

về kinh tế Trên thế giới đang tận dụng triệt để nguồn phế thải để tái chế chất thải mang

lại lợi nhuận khổng lồ Theo The Time (11/08/2008) thì hiện nay giá của đồ dùng phếliệu đang tăng lên cao, nguyên nhân dẫn đến tình trạng trên là do giá dầu thô tăng caobuộc các nhà sản xuất tăng cường thu mua đồ phế liệu tái chế Nếu như cách đây 6 nămchỉ có 10 bảng Anh/tấn chai nhựa hỗn hợp thì nay giá cả của mặt hàng này đã là 230bảng

Các công ty giấy ngày càng nhận thức được lợi ích kinh tế và môi trường của việctái chế Tới nay đă có khoảng 87% trong hơn 520 nhà máy giấy và giấy bìa trên thế giới

sử dụng giấy phế thải được thu hồi để làm nguyên liệu sản xuất Ở Mỹ, giấy chiếm đến2/3 lượng bao bìa được thu hồi để tái chế - nhiều hơn thủy tinh, nhựa, kim loại gộp lại.Giấy thu hồi cung cấp đến 40% xơ sợi dùng để sản xuất giấy và giấy bìa trên toàn nước

Mỹ Hơn 50% nhu cầu của ngành công nghiệp giấy Mỹ được đáp ứng bởi giấy phế liệuvới gần 200 nhà máy chỉ sử dụng duy nhất một nguyên liệu là giấy tái chế Đến đầu thế

kỷ 21, công nghiệp giấy thế giới đã đặt ra đích đến là sử dụng giấy thu hồi với lượng tăngnhanh gấp đôi so với sử dụng bột gỗ Nhiều nghiên cứu khoa học đã xác nhận và ủng hộích lợi to lớn của công nghệ tái chế và ở nhiều quốc gia, chính quyền các cấp cùng các tổchức, các nhóm hoạt động bảo vệ môi trường… đã thực hiện nhiều chương trình, chínhsách để giúp công nghệ tái chế phát huy tối đa ích lợi của mình

1.2.2 Lợi ích của tái chế giấy

1.2.2.1 Tiết kiệm khai thác tài nguyên rừng

Ngành giấy là ngành sử dụng nguyên liệu chủ yếu từ gỗ Bên cạnh đó các loại trenứa cũng được sử dụng làm nguyên liệu Cùng với công nghệ sản xuất lạc hậu, sử dụnglãng phí thì đây là nguyên nhân chính làm cạn kiệt tài nguyên rừng Việc sử dụng giấyloại để làm nguyên liệu sản xuất là một giải pháp rất tốt nhằm ngăn chặn sự cạn kiệtrừng

Bên cạnh đó việc tiết kiệm được tài nguyên rừng cũng đem lại những lợi ích to lớn

về mặt kinh tế Theo tính toán để sản xuất một tấn bột giấy cần 5m3 gỗ, nhưng nếu dùnggiấy loại thì chỉ cần 1,25 tấn giấy loại Trong quy hoạch vùng nguyên liệu giấy đến năm

2010 và theo tính toán của công ty nguyên liệu giấy Đồng Nai bình quân mỗi m3 gỗ giá

vốn ít nhất đã là 642.595 đồng/m3 Trong khi đó, giá mua giấy in báo phế liệu tại nhà máy

là 2000 đồng/kg Hàng năm trừ lượng giấy phế liệu thu mua được trung bình 120.000 tấn/năm, có thể sản xuất được 80.000 tấn bột giấy Nếu việc sản xuất giấy tái chế được thựchiện, chúng ta sẽ tiết kiệm được ít nhất 400.000 m3 gỗ/năm, về mặt chi phí tiết kiệm được57,038 tỷ đồng/năm Như vậy việc sản xuất giấy tái chế của nhà máy sẽ đem lại lợi ích tolớn cho chính sách quy hoạch vùng nguyên liệu giấy trong điều kiện diện tích vùngnguyên liệu và kinh phí đều đang thiếu

1.2.2.2 Tiết kiệm tài nguyên khác

Việc sản xuất giấy tái chế góp phần tiết kiệm được nhiều nguyên liệu trong đó cóthan và nước Nước được sử dụng chủ yếu trong quá trình rửa bột, sử dụng cho lò hơitrong quá trình xeo giấy Than được sử dụng để tạo năng lượng khi phơi sấy Nghiêncứu trên thế giới cho biết bột từ giấy đã qua sử dụng đã được xử lý từ lần sử dụng trướctrước nên quá trình tái chế giấy chỉ cần 10% đến 40% năng lượng được chuyển từ gỗsang bột giấy nguyên chất Hiện nay ở Mỹ, trước tình trạng ngành công nghiệp giấy sửdụng quá nhiều nước, đã đề ra các biện pháp tiết kiệm nước trong quy trình “Sản xuấtsạch hơn” và lượng nước sử dụng đã được giảm 1/7 so với trước

Ở Việt Nam, do công nghệ lạc hậu nên mức tiêu hao năng lượng để sản xuất ra mộttấn giấy rất cao Sản xuất giấy tái chế tại làng nghề ở Việt Nam tiết kiệm được 388m3

nước và 3,8 tấn than để sản xuất 1 tấn giấy so với giấy làm từ nguyên liệu gốc Với côngnghệ lạc hậu, làng nghề đã tiết kiệm được một lượng tài nguyên Nếu các nhà máy giấyhiện nay được đầu tư dây chuyền sản xuất giấy tái chế hiện đại thì lượng tài nguyên đượctiết kiệm sẽ cao hơn

Với những lợi ích về kinh tế và môi trường của ngành tái chế giấy như vậy nhưng ởViệt Nam thì tái chế giấy chỉ đang trên đà phát triển được hình thành dưới hình thức cáclàng nghề Ở các làng nghề chủ yếu là các cơ sở vừa và nhỏ áp dụng công nghệ lạc hậutạo ra nhiều chất thải ô nhiễm môi trường tại các làng nghề đó đặc biệt là nước thải Phầnlớn các cơ sở tái chế giấy ở các làng nghề của Việt Nam tạo ra lượng nước thải tương đối

và chưa có hệ thống xử lý nước thải của một cơ sở tái chế giấy điển hình

1.2.3 Hiện trạng tái chế giấy trên thế giới và ở Việt Nam

1.2.3.1 Tái chế trên thế giới

Trên thế giới việc sản xuất tái chế rất phổ biến, từ các sản phẩm tái chế 100% nhưbao bì đóng gói, bao bì nhựa, túi nhựa cho đến những sản phẩm cao cấp có hàm lượng táichế từ 30% đến 80% như giấy văn phòng, giấy in báo, giấy ăn Nghiên cứu của TomSoder thuộc chương trình công nghệ giấy và bột giấy, trường Đại học tổng hợp Mainecho rằng sản xuất 1 tấn giấy in, viết bằng qui trình sản xuất bột giấy kraft tốn trung bìnhkhoảng 24 cây gỗ cao 40 bộ Anh có đường kính 6 – 8 inches (16-20cm) Vì vậy việc sảnxuất và sử dụng tái chế trên thế giới được khuyến khích như một biện pháp hiệu quả đểtiết kiệm tài nguyên thiên nhiên

Năm 1989, Quốc hội Mỹ sửa đổi đạo luật bảo vệ môi trường và thu hồi giấy loại,trong đó nhấn mạnh việc phải tập trung chú ý nhiều hơn vấn đề thu hồi giấy loại Ở NhậtBản theo thống kê năm 1995 có khoảng 50% giấy loại được thu hồi và tái chế, ở Đức là52% Và tỷ lệ thu hồi tái chế giấy trung bình trên thế giới cũng xấp xỉ mức 50%

Theo báo cáo của hiệp hội giấy Trung Quốc tại Hội giấy Châu Á tại Osaka (NhậtBản) thu gom giấy đã qua sử dụng chưa trở thành một ngành công nghiệp vì nhận thứccủa xã hội chưa cao, các doanh nghiệp tái chế phần lớn là doanh nghiệp quy mô nhỏ kỹthuật lạc hậu Để phát triển ngành giấy Trung Quốc, một chính sách về thu gom tái chế vàthu hồi chuẩn bị được ban hành đề cập toàn diện vấn đề từ giáo dục cộng đồng, nhữngqui định kỹ thuật thị trường và công cụ tài chính để khuyến khích và phát triển côngnghiệp tái chế giấy Những công cụ đó làm tăng tỷ lệ thu hồi ở Trung Quốc 31% lên34%

Ở nhiều nước trên Thế giới, việc thu hồi và sử dụng giấy loại trong công nghiệp sảnxuất giấy được chính phủ quy định thành luật pháp (Mỹ, Đức, Đan Mạch ) Các hoạtđộng sản xuất giấy từ nguyên liệu giấy loại luôn được Chính phủ ủng hộ, giấy làm từ bộttái sinh được miễn thuế từ khâu sản xuất đến khâu in ấn, việc thu hồi giấy loại sẽ đượctrợ cấp

1.2.3.2 Tái chế giấy ở Việt Nam

Nguồn giấy đã qua sử dụng: hộ gia đình, các trường học văn phòng các tổ chức,công ty nhà máy, siêu thị, cửa hàng, nhà ga, sân bay

Những loại giấy không thể tái chế: giấy cảm nhiệt, giấy dính băng keo, giấy cacbon,giấy bóng kính, giấy phủ chất dẻo và sáp

Thu gom giấy đã qua sử dụng ở trong nước, có tới 70% là nguồn nguyên liệu từgiấy tái chế, nhưng hiện chỉ có 25% giấy đã qua sử dụng được thu hồi Hơn nữa, lượnggiấy đã qua sử dụng này cũng chỉ đáp ứng 50% tổng lượng giấy phế liệu mà ngành côngnghiệp giấy trong nước cần Như vậy, theo ước tính hầu hết số giấy còn lại bị đem tiêuhủy một cách lãng phí và một lượng ít được giữ lại trong các thư viện, văn phòng Tronglúc đó Việt Nam phải dùng ngoại tệ để nhập khẩu một lượng giấy phế liệu, giấy tái chếkhổng lồ từ nước ngoài để làm nguyên liệu giấy sản xuất Hiện nay tỉ lệ thu hồi giấy đãqua sử dụng ở Việt Nam thuộc hàng thấp nhất khu vực Nguồn giấy đã qua sử dụng chủyếu được thu gom riêng lẻ chứ chưa có công ty chuyên doanh giấy thu hồi Nguồn giấytái chế chủ yếu được sản xuất dưới dạng các làng nghề truyền thống, nhỏ lẻ, công nghệlạc hậu gây ô nhiễm môi trường trầm trọng

1.2.4 Công nghệ tái chế giấy điển hình

Thành phần chính của giấy là xenluloza và một số chất độn, chất gia keo khác Tuynhiên sản xuất giấy tái chế, chúng ta chỉ có thể thu hồi được xenluloza từ giấy loại Cácchất độn, chất gia keo, hóa chất khác sẽ được phối liệu lại với bột giấy trong quá trình sảnxuất Nhìn chung quá trình sản xuất giấy tái chế không có các công đoạn xử lí hóa họcphức tạp Có thể mô phỏng quy trình công nghệ tái chế giấy theo sơ đồ đơn giản như sau

 Chuẩn bị nguyên liệu

Giấy loại sau khi được tập kết, người ta sẽ tiến hành khâu chuẩn bị nguyên liệu đểnguyên liệu phù hợp với thiết bị sản xuất hơn và tiết kiệm, đạt hiệu quả cao hơn trongquá trình sản xuất

- Phân loại nguyên liệu: theo hàm lượng bột giấy và mức độ in trên giấy (công đoạnnày thường được các cơ sở thu gom giấy loại thực hiện) Việc phân loại này sẽgiúp sản xuất hiệu quả hơn và đỡ tốn tài nguyên,

- Loại bỏ các vật liệu không mong muốn: băng dính, ghim, vải

Hình 1.1: Quy trình công nghệ tái chế giấy điển hình

Chuẩn bị nguyên liệu

Sản xuất bột giấy

Chuẩn bị phối liệu bột

Xeo giấy, định hình, tạo tờ

Giấy loại thu được

Sản phẩm

- Xử lý cơ học để kích cỡ của nguyên liệu phù hợp với máy nghiền

 Sản xuất bột giấy

Sản xuất bột giấy là bước quan trọng nhất trong quá trình sản xuất giấy Bột giấycũng có thể coi là một sản phẩm của ngành giấy Về cơ bản, sản xuất bột giấy là thu hồiđược xenluloza từ giấy loại

Đầu tiên giấy loại được nghiền bằng các thiết bị nghiền thủy lực Giấy nghiền nhỏđược trộn với nước thành một hỗn hợp đồng nhất Do có tỉ trọng xấp xỉ nước nên sau khiđược nghiền đủ nhỏ, các sợi xenluloza sẽ lơ lửng trong dung dịch Dịch lơ lửng này đượcchuyển qua các sàng đãi, tại đây các vật liệu nặng (đá vôi, nhựa thông, đất đá, kim loại )

sẽ bị lắng xuống và được loại khỏi hệ thống một cách định kỳ

Để sản xuất ra sản phẩm giấy có chất lượng cao (giấy trắng để in, viết ) thì cầnphải có một công đoạn tách mực Trong quá trình tách mực, người ta thường cho một tácnhân kiềm và hóa chất tẩy trắng vào bể chứa sau khi dung dịch giấy được sàng sơ bộ Khingâm trong dung dịch kiềm đặc (pH 10 – 12), các hạt mực in sẽ không bám vào sợixenluloza nữa, các hạt mực này sẽ được dùng khí sục từ đáy bể cuốn lên bề mặt dungdịch, tại đây người ta thực hiện phương pháp tuyển nổi để loại mực ra khỏi bề mặt dungdịch Một cách khác, sau khi sàng sơ bộ, xơ thu từ nhà máy nghiền sẽ được xử lý bằngcác bước rửa liên tiếp, qua đó mực in và các tạp chất khác sẽ được loại bỏ qua phần nướclọc Quá trình tách mực thường gồm có công đoạn tẩy trắng riêng biệt, sử dụng peoxithydro hoặc muối hydrosulphit

Bột nghiền từ nhà máy nghiền thủy lực sẽ được làm sạch trong thiết bị làm sạchnồng độ cao Tiếp theo, thiết bị làm đặc sẽ tách bớt nước và bột giấy trở nên đặc hơn Bộtgiấy sau làm đặc sẽ được đưa tới thiết bị lọc tinh để làm bột đạt đến độ mịn yêu cầu

 Chuẩn bị phối liệu bột

Bột giấy đã tách mực in sẽ được đem trộn với một số loại chất phụ gia và chất độnkhác để đảm bảo yêu cầu về loại giấy cần sản xuất (tùy vào sản phẩm sản xuất sẽ có sựpha trộn khác nhau) Thông thường một số loại hóa chất được trộn cùng bột giấy là nhựathông, phèn, bột đá, thuốc nhuộm, chất tăng trắng quang học, chất kết dính Ngoài ra,

bột giấy được sản xuất từ giấy phế liệu còn có thể được trộn với bột giấy sản xuất từ gỗ.Bước trộn sẽ được tiến hành đồng thời với công đoạn nghiền trong bể nghiền.

- Trộn bột giấy: nhằm tạo cho giấy một số tính chất đặc biệt như không thấm nước,không bị nhòe khi in, viết Bột giấy được pha trộn với các hóa chất để gia keo,nhựa thông, phèn chua trong bể chứa Công đoạn này thường chỉ có ở các nhà máygiấy vừa phát triển dùng cho giấy tốt, để in hoặc viết, pH tốt cho quá trình gia keo4,5 đến 5,5 Ngoài ra, một vài chất phụ gia khác như: chất tăng độ trắng quanghọc, chất tăng độ kết dính và thuốc nhuộm cũng được trộn cùng bột giấy trongcông đoạn này

- Nghiền: để đảm bảo chất lượng mong muốn cho sản phẩm, bột giấy và các chấtphụ gia sẽ được nghiền trong bể nghiền Việc nghiền có 2 tác dụng chính:

+ Tạo ra dung dịch bột đồng nhất và liên tục Nồng độ các chất trong dungdịch bột là ổn định tạo sự đồng đều về chất lượng sản phẩm

+ Bột giấy được đưa qua hệ thống nghiền để làm tăng diện tích tiếp xúc, tăngkhả năng liên 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 dẻo dai và tăng bề mặthoạt tính của các vi sợi Việc đánh tới và nghiền sợi giúp giải phóng gốc hidrooxy

- Hồ và tạo màu: dung dịch bột giấy sau khi được phối trộn đều, người ta tiến hànhquá trình hồ (loại bớt nước trong dung dịch để tạo nên sản phẩm hỗn hợp bột giấydạng hồ) Sau đó tiến hành các quá trình nhuộm màu theo yêu cầu về màu sắc củasản phẩm

 Xeo, định hình, tạo tờ

Mục đích của việc xeo giấy là tách nước, loại bỏ các tạp chất và phụ gia thừa trongdung dịch bột giấy Công đoạn xeo giấy thường được làm song song với định hình và tạotờ

Tùy vào quy mô và sản phẩm đầu ra của nhà máy mà có những công nghệ xeo giấykhác nhau Đối với nhà máy sản xuất giấy viết quy mô lớn, xeo giấy gồm ba bước phânbiệt:

- Bước tách trọng lực và chân không

- Bước tách nước cơ học

- Bước sấy bằng nhiệt

1.2.5 Hiện trạng môi trường

1.2.5.1 Nước thải

Để sản xuất ra 1 tấn giấy sản phẩm cần từ 30m3 - 100m3 nước Lượng nước cầndùng trong 1 ngày khoảng 120m3 – 400m3 nên lượng nước thải tương ứng khoảng 500m3.Đây là một lượng nước thải không nhỏ so với dân cư cũng như diện tích tự nhiên củalàng nghề Do thành phần nước thải lại rất đa dạng, phức tạp: hóa chất từ khâu ngâmkiềm như NaOH, Javen, phẩm màu từ khâu xeo màu và đặc biệt là một lượng lớn bộtgiấy được hòa vào nước sau khâu xeo giấy Nước thải từ các khâu sản xuất được thải trựctiếp ra bên ngoài không qua bất kỳ một khâu xử lý nào đã gây nên tình trạng ô nhiễmtrầm trọng đối với nguồn nước mặt cũng như nguồn nước ngầm của làng

Làng nghề ngoài diện tích nông nghiệp, thổ cư và đất phát triển sản xuất thì còn mộtdiện tích không nhỏ là các ao hồ, đầm Tuy nhiên hiện nay có thể nói rằng tất cả các ao

hồ này là một lớp bột giấy dày từ 20 – 30cm, ngoài ra còn có các loại rác thải được đổ ra.Nước ở đây có màu đen, mùi hôi thói khó chịu Trong nước có chứa nhiều loại vi khuẩn

do sự tồn động quá lâu của các chất cặn bã trên bề mặt Nồng độ pH từ 8,3 – 9,9 lượngoxy hòa tan thấp và đây chính là nguyên nhân gây ra hiện tượng yếm khí, nguồn gốc củamùi hôi thối Đặc biệt vào mùa hè với những đợt mưa lớn lớp váng bề mặt nổi lên trào rangoài diện tích đất nông nghiệp gây ảnh hưởng không nhỏ tới năng suất và diện tích câytrồng Có thể thấy rằng nguồn nước mặt của làng nghề là hoàn toàn bị ô nhiễm và ônhiễm ở mức trầm trọng

1.2.5.2 Chất thải rắn

Rác thải của quá trình sản xuất đặc biệt là trong khâu phân loại giấy nhiều nilong vàphế phẩm, 1 lượng lớn xỉ than không sử dụng được vứt bỏ bừa bãi ra ngoài không có bất

cứ khâu xử lý nào Sự tích tụ lâu dài của các nguồn rác thải này có một ảnh hưởng lâu dàitới môi trường đất từ đó ảnh hưởng trực tiếp tới khả năng canh tác của đất Đất đã khôngcòn màu mỡ phì nhiêu như trước đây, suy giảm mạnh năng suất cây trồng

1.2.5.3 Khí thải

Trong giai đoạn ngâm kiềm: do sử dụng các hóa chất như NaOH, Javen trong côngđoạn tẩy trắng nguyên liệu nên ở công đoạn này lượng khí thoát ra chứa hàm lượngkhông nhỏ khí độc như H2SO3, Cl, H2S

Việc sử dụng các lò hơi mà nguyên liệu chính là than đá trong khâu xeo giấy đã tạo

ra một lượng bụi lớn Mặc dù các xưởng đã cố gắng thiết kế các ống khói cao nhưng do

sự tập trung quá lớn trên phạm vi hẹp của các cơ sở sản xuất đã gây ra tình trạng trên

Ô nhiễm tiếng ồn: tiếng ồn trong phạm vi khu vực sản xuất đều vượt quá tiêu chuẩncho phép từ 10dBA – 20dBA mà nguyên nhân chính là do hoạt động của hệ thống máymóc Ngoài ra Chúng ta phải kể đến 1 loại tiếng ồn do lưu lượng khá lớn các phươngtiện giao thông chuyên chở nguyên liệu đến và sản phẩm đi gây ảnh hưởng tới khu vựcdân cư xung quanh

1.2.6 Đặc trưng nước thải của tái chế giấy

Trong các loại chất thải trong sản xuất giấy (nước thải, khí thải, chất thải rắn) nướcthải được xem là dạng chủ yếu và phải được đặc biệt quan tâm Mức độ ô nhiễm tùythuộc vào từng loại sản phẩm Trong lĩnh vực xử lý nước thải việc xác định thành phầnban đầu của nước thải là một trong những yếu tố mang tính quyết định đến việc lựa chọnphương pháp xử lý, các quá trình làm sạch, tính kinh tế trong quá trình quản lý và vậnhành trạm xử lý

Qua tham khảo một số tài liệu, trình thực tế tại các làng nghề tái chế giấy ở BắcNinh, các cơ sở tái chế ở Bình Định Ta có được kết quả thành phần tiêu biểu của nướcthải tái chế giấy như sau

Bảng 1.1: Tính chất nước thải sản xuất giấy vệ sinh

Bảng 1.2: Tính chất nước thải giấy sản xuất giấy làm bao bì