Công nghệ sản xuất giấy tái chế part 1
pdf
12
343 KB
0
17
4.2 (
15 lượt)
12343 KB
Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu
Đang xem trước 10 trên tổng 12 trang, để tải xuống xem khá đầy đủ hãy nhấn vào bên trên
Chủ đề tương quan
Tài liệu tương tự
Nội dung
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
VŨ HỒNG SÙNG
NGUYỄN TRUNG HÀ
NGUYỄN TIẾN DUẬT
Lớp: QLMT ( trưởng nhóm )
Lớp: CNMT
Lớp: CNMT
Lớp: QLMT
Hà nội: Tháng 10/2008
Trường đại học bách khoa hà nội
Viện khoa hoc và công nghệ môi trường
MỤC LỤC
Mục lục……………………………………………….…………..….…1
Mở đầu……………………………………………….………………….2
I Tình hình sản xuất ……………………………………………….……..3
1. Tình hình sản xuất trên thế giới………………………………….……3
2. Tình hình sản xuất ở Việt Nam……………………………………….5
II Sơ lược về công nghệ sản xuất…………………………………………..8
1. Nguyên tắc hoạt động………………………………………………..8
2. Khâu chế biến nguyên liệu……………………………………………9
3. Quá trình sàng rửa……………………………………………………..9
4. Quá trình khử mực in………………………………………………….9
5. Gia công nguyên liệu sau chế biến…………………………………..10
6. Quá trình nghiền gia keo và nhuộm…………………………………11
7. Hệ thống tạo tờ giấy………………………………………….……..11
8. Bộ phận ép………………………………………………………….12
9. Bộ phận sấy…………………………………………………………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 chế giấy………….21
IV Giải pháp kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm môi trườngcho ngành
công nghệ giấy tái chế……………………………..…………………..24
1. Sản xuất sạch hơn……………………………………………………..24
2. Giải pháp khoa học kỹ thuật trong công đoạn xeo giấy………………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
V Kết luận……………………………………………………………..…..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 200-300m3 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 chất 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 chế còn là một biện pháp hữu
hiệu giảm chi phí xử lý chất thải và do đó giảm giá thành sản phẩm .Xét
trong tổng thể, sản xuất giấy tái chế đem lại 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 giấy taí chế 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 phải 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 mạch thẳng 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 sẽ sản sinh ra giấy 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 phải 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 sạch hơn” trong sản 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 giấy 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 nước 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
Đan Mạch
Tây Ban Nha
Thụy sĩ
Đức
Pháp
Áo
Trung Quốc
Liên Bang
Nga
Bỉ
% tái sử
dụng
115
81
68
61
54
41
39
15
% thu
gom
49
43
65
71
44
62
26
30
—
43
Nước
Đài Loan
Hàn Quốc
Hà Lan
Úc
Nhật Bản
USA
Thụy Điển
Phần Lan
Canada
% tái sử
dụng
90
75
61
58
53
40
18
5
—
% thu
gom
58
75
65
48
54
45
58
-42
Mục tiêu của nhiều quốc gia là đạt được 50% tái sử dụng sơ sợi 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 sử 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 sản phẩm có thể chứa
các tạp chất đến mức chúng không còn tái sử dung.
Ví dụ: Giấy toilet và cactong đựng sữa. Các lý do kỹ thuật như là: khoảng
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 mượn gỗ để sản xuất giấy
hay cactong. Khi chúng ta đọc báo xong hay sử dụng xong cactong đựng
sữa, chúng ta chuyển chúng thành nhiên liệu sinh học.
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 thải được đem đốt ở
một số nước được đưa ra dưới đây (năm 1998) %
Thụy Điển:
50
Vương Quốc Anh:
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 giấy nhập khẩu 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 nghề tiểu thủ công
nghiệp được phát triển với quy mô lớn ở một số tỉnh chiếm 6.2% tổng số
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 nghề tái chế 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 thể xem là
2 làng nghề điển hình trong loại hình làng nghề tái chế giấy. 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 vệ sinh, giấy ăn, giấy vàng mã
và bìa cactong.
Ước tính dòng thải hàng năm cho các làng nghề tái chế giấy điển hình.
TT
1
2
3
4
Loại chất thải
Nước thải
Bụi
Khí
Chất thải rắn
Bột giấy, giấy vụn
Xỉ than
Đinh ghim, nilong
Lượng chất thải trong năm
Định mức thải trên Phú Lâm
Dương Ổ
1 tấn sản phẩm
(tấn/năm)
(tấn/năm)
8,2 m³
100923 m³/năm 129938 m³/năm
1,83 Kg
24,400
31,45
6802 Kg
90691
116777,2
212,06 Kg
2688,42
3461,34
81,80 Kg
1006,769
1296,215
76,5 Kg
1019,99
1313,24
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)
1
Nước thải
8,2
100923
129938
2
Khí thải
—Chất thải rắn
—3
Bột giấy + giấy vụn 64,8
797538,31
1026830
Đinh ghim, nilong,đ —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 sử
dụng thường có dạng:
Trường đại học bách khoa hà nội
Viện khoa hoc và công nghệ môi trường
I
*
III
II
**
IV
***
Sơ đồ nguyên tắc sản xuất giấy
******IIIIIIIV-
Nguyên liệu giấy vụn và giấy đã qua sử dụng
Nhiên liệu cho công đoạn tẩy mực
Phụ gia cho công đoạn tạo tờ
Khâu chế biến nguyên liệu
Gia công nguyên liệu sau chế biến
Hệ thống máy tạo tờ giấy
Gia công giấy sau tạo tờ
Sơ đồ công nghệ
Nguyên liệu
(Vỏ gió,bìa carton,giấy loại,báo
loại…)
Khí thải lò hơi
Hơi nước
Chuẩn bị
hóa chất
Đánh tơi
Chuẩn bị hóa chất
(NaO,javen…)
Tiếng ồn
Bụi
Kim loại,hơi dung
môi
Hơi hóa chất
Tẩy trắng (khử mực
in)
Rửa sàng
Nước thải
Khí
Cl thải
2
Nước
Hơi hóa chất
Trường đại học bách khoa hà nội
Viện khoa hoc và công nghệ môi trường
Nghiền
Nhuộm
Xeo
Gia keo
Hơi hóa chất
Tiếng ồn
Hơi hóa chất
Nước thải
Nước thải
Bột rơi vãi
Nước thải
Bột rơi vãi
Sản phẩm
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 đoạn 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 cầu, giấy 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 giấy tái chế là giấy đã qua sử
dụng. Nguyên liệu sẽ được thu gom và tập kết, sau đó được đem đến cơ 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 giấy. Bông vải và giấy 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 hồi có nồng độ
13%, loại dịch này được đưa đến hệ thống chưng lọc. Sau đó được đưa
qua hệ thống sàng gồm 2 áp lực: 1 sàng thô và 3 giai đoạn lọc 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 phổ biến
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 như chất
độc, các hạt mang màu trong quá trình tráng phủ ra khỏi thành phần sơ
xợi. Phương pháp tuyển nổi thích hợp với các hạt mực và phụ 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 chất phụ gia của giấy 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 nghiền thủy lực với sự
hỗ trợ của một số chất khử mực như NaOH, Na2CO3, H2O2, các chất hoạt
tính bề mặt…Dưới tác dụng của các hóa chất khử 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 tuyển nổi
Sau khi mực và các hạt phụ gia được tách ra khỏi bề mặt sơ xợi, chúng ta sẽ
phải loại bỏ chúng để thu được sơ xợi “sạch” để sản xuất giấy. Như 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 dụng với các hạt 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 điện dương, qua đó dễ dàng đính với các hạt
mực (điện âm). Bởi vì các chất lựa chọn 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 tiếp tục 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 tiếp tục 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
Như ta đã biết nguyên liệu sau công đoạn trên đã được ngâm trong bể.
Trong công đoạn này hơi nước được sử dụng, bằng cách sục hơi nước từ đáy
bể để đẩy mực ra khỏi nhờ áp lực của dòng hơi nước sục từ đáy bể. Có thể
coi đây là công đoạn làm sạch bột, vì hơi nước không thể đẩy hết 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 loại hóa chất trên, đa
phần các hộ gia đình hay nhiều cơ sở sản xuất thường sn NaCl ). Nếu sử
dụng dung dịch nước Clo thì phải kết hợp cả dung dịch NaOH để 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 sẽ được trộn thêm phụ gia và sau đó
được đem đi tách nước, mục đích là tạo cho bột có độ đặc sệt 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.SiO2 ), 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, giấy ăn nên phụ
gia sử dụng chủ yếu là bột nhũ ( CaCO3 ), do nguồn nhiên liệu rất dễ tạo
được ( dung dịch nước vôi trong dược sục khí CO2 ) và lượng tạp chất có
trong đó ít. Mục đích cho thêm phụ gia vào thường tạo độ kết dính cho
