Sản xuất sạch hơn ngành giấy và bột giấy

Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 1 Mục lục Mục lục.................................................................................................................. 1 Mở đầu.................................................................................................................. 3 1 Giới thiệu chung............................................................................................. 4 1.1 Ngành giấy và bột giấy của Việt nam ..................................................... 4 1.2 Mô tả quy trình sản xuất ......................................................................... 5 1.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu thô................................................................. 8 1.2.2 Sản xuất bột .................................................................................... 8 1.2.3 Chuẩn bị phối liệu bột.................................................................... 11 1.2.4 Xeo giấy......................................................................................... 11 1.2.5 Khu vực phụ trợ............................................................................. 12 1.2.6 Thu hồi hóa chất............................................................................ 12 1.3 Hiện trạng chất thải............................................................................... 13 1.3.1 Nước thải....................................................................................... 13 1.3.2 Khí thải .......................................................................................... 15 1.3.3 Chất thải rắn.................................................................................. 15 2 Sản xuất sạch hơn – Nguyên tắc, nhu cầu và phương pháp luận .............. 16 2.1 Giới thiệu về Sản xuất sạch hơn (SXSH) ............................................. 16 2.2 Nhu cầu về SXSH................................................................................. 17 2.3 Phương pháp luận đánh giá sản xuất sạch hơn .................................. 19 2.4 Các kỹ thuật SXSH............................................................................... 23 3 Các cơ hội SXSH trong nhà máy giấy và bột giấy....................................... 25 3.1 Các cơ hội SXSH trong khu vực chuẩn bị nguyên liệu thô................... 25 3.2 Các cơ hội SXSH trong khu vực sản xuất bột giấy .............................. 26 3.3 Các giải pháp SXSH cho khu vực chuẩn bị phối liệu bột và xeo.......... 36 3.4 Giải pháp SXSH cho công đoạn thu hồi hóa chất ................................ 43 3.5 Các giải pháp SXSH cho khu vực phụ trợ............................................ 44 4 Phương pháp luận 6 bước đánh giá SXSH................................................. 48 4.1 Bước 1: Khởi động ............................................................................... 49 4.1.1 Nhiệm vụ 1: Thành lập nhóm ........................................................ 49 4.1.2 Nhiệm vụ 2: Các bước quy trình & nhận diện các dòng thải ......... 53 4.2 Bước 2: Phân tích các công đoạn ........................................................ 60 4.2.1 Nhiệm vụ 3: Chuẩn bị sơ đồ quy trình........................................... 60 4.2.2 Nhiệm vụ 4: Cân bằng nguyên liệu, năng lượng và cấu tử........... 62 4.2.3 Nhiệm vụ 5: Xác định tính chất của dòng thải ............................... 74 4.2.4 Nhiệm vụ 6: Định giá cho các dòng thải ....................................... 75 4.2.5 Nhiệm vụ 7: Xác định nguyên nhân............................................... 77 4.3 Bước 3: Phân tích các bước quy trình ................................................. 81 4.3.1 Nhiệm vụ 8: Xây dựng các giải pháp SXSH.................................. 81 4.3.2 Nhiệm vụ 9: Sàng lọc các cơ hội SXSH ........................................ 85 4.4 Bước 4: Lựa chọn các giải pháp SXSH................................................ 86 4.4.1 Nhiệm vụ 10: Tính khả thi kĩ thuật................................................. 86 4.4.2 Nhiệm vụ 11: Tính khả thi kinh tế .................................................. 88 4.4.3 Nhiệm vụ 12: Tính khả thi môi trường........................................... 90 4.4.4 Nhiệm vụ 13: Lựa chọn giải pháp để thực hiện............................. 91 4.5 Bước 5: Thực hiện các giải pháp SXSH............................................... 93 4.5.1 Nhiệm vụ 14: Chuẩn bị thực hiện.................................................. 93 4.5.2 Nhiệm vụ 15: Triển khai các giải pháp .......................................... 94 4.5.3 Nhiệm vụ 16: Quan trắc và đánh giá kết quả ................................ 94 4.6 Bước 6: Duy trì hoạt động SXSH ......................................................... 95 2 Tài liệu Hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 5 Trở ngại trong việc thực hiện SXSH và cách khắc phục ............................. 96 5.1 Các rào cản thái độ............................................................................... 96 5.1.1 Bàng quan với các vấn đề quản lý nội vi và môi trường ............... 97 5.1.2 Không muốn thay đổi..................................................................... 97 5.1.3 Các biện pháp khắc phục các rào cản thái độ............................... 97 5.2 Các rào cản mang tính hệ thống .......................................................... 98 5.2.1 Thiếu các kỹ năng quản lý chuyên nghiệp .................................... 99 5.2.2 Các hồ sơ sản xuất sơ sài............................................................. 99 5.2.3 Các hệ thống quản lý không đầy đủ và kém hiệu quả................... 99 5.2.4 Các biện pháp khắc phục rào cản mang tính hệ thống ............... 100 5.3 Các rào cản tổ chức ........................................................................... 101 5.3.1 Tập trung hoá quyền ra quyết định.............................................. 101 5.3.2 Quá chú trọng vào sản xuất ........................................................ 102 5.3.3 Không có sự tham gia của công nhân......................................... 102 5.3.4 Các biện pháp khắc phục các rào cản mang tính tổ chức .......... 102 5.4 Các rào cản kỹ thuật........................................................................... 103 5.4.1 Năng lực kỹ thuật hạn chế........................................................... 103 5.4.2 Tiếp cận thông tin kỹ thuật còn gặp hạn chế............................... 104 5.4.3 Các hạn chế về công nghệ.......................................................... 104 5.4.4 Các biện pháp khắc phục rào cản kỹ thuật ................................. 104 5.5 Các rào cản kinh tế............................................................................. 105 5.5.1 Các ưu đãi tài chính chủ yếu ưu tiên cho khối lượng sản xuất hơn là chi phi phí sản xuất ................................................................................ 106 5.5.2 Nguyên liệu thô giá rẻ và dễ kiếm ............................................... 106 5.5.3 Chính sách đầu tư hiện hành ...................................................... 106 5.5.4 Các biện pháp khắc phục các rào cản kinh tế............................. 106 5.5.5 Triển khai các giải pháp có tính hấp dẫn về tài chính ................. 107 5.5.6 Phân bổ chi phí hợp lý và đầu tư có kế hoạch ............................ 107 5.5.7 Các chính sách công nghiệp lâu dài............................................ 107 5.5.8 Các khuyến khích về tài chính..................................................... 107 5.6 Các rào cản từ phía chính phủ ........................................................... 107 5.6.1 Các chính sách công nghiệp ....................................................... 108 5.6.2 Các chính sách môi trường ......................................................... 108 5.6.3 Các biện pháp khắc phục rào cản chính phủ .............................. 108 Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 3 Mở đầu Sản xuất sạch hơn được biết đến như một tiếp cận giảm thiểu ô nhiễm tại nguồn thông qua việc sử dụng nguyên nhiên liệu có hiệu quả hơn. Việc áp dụng sản xuất sạch hơn không chỉ giúp các doanh nghiệp cắt giảm chi phí sản xuất, mà còn đóng góp vào việc cải thiện hiện trạng môi trường, qua đó giảm bớt chi phí xử lý môi trường. Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn trong ngành sản xuất giấy được biên soạn trong khuôn khổ hợp tác giữa Trung tâm Sản xuất sạch Việt nam, thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, trường Đại học Bách khoa Hà nội và Hợp phần sản xuất sạch hơn trong Công nghiệp (CPI), thuộc chương trình Hợp tác Việt nam Đan mạch về Môi trường (DCE), Bộ Công thương. Mục tiêu chính của tài liệu hướng dẫn này là nhằm từng bước hướng dẫn thực hiện Đánh giá SXSH (CPA) cho ngành công nghiệp giấy và bột giấy tại Việt Nam. Đối tượng của bộ tài liệu hướng dẫn này là các lãnh đạo nhà máy, các kỹ thuật viên và nhân viên của các ban ngành chính phủ và các tổ chức chịu trách nhiệm thúc đẩy và điều chỉnh/quy định công tác quản lý môi trường tại các nhà máy sản xuất giấy và bột giấy tại Việt Nam. Các cán bộ biên soạn đã dành nỗ lực cao nhất để tổng hợp thông tin liên quan đến hiện trạng sản xuất của Việt nam, các vấn đề liên quan đến sản xuất và môi trường cũng như các thực hành tốt nhất có thể áp dụng được trong điều kiện Việt nam. Trung tâm Sản xuất sạch Việt nam và Hợp phần Sản xuất sạch hơn trong Công nghiệp xin chân thành cảm ơn sự đóng góp của ông Rajiv Garg, cán bộ Hội đồng Năng suất quốc gia của Ấn Độ, các cán bộ của Công ty Cổ phần Tư vấn EPRO và đặc biệt là Chính phủ Thụy sĩ, thông qua Tổ chức Phát triển Công nghiệp Liên hợp quốc UNIDO và chính phủ Đan mạch, thông qua tổ chức DANIDA đã hỗ trợ thực hiện tài liệu này. Mọi ý kiến đóng góp, xây dựng tài liệu xin gửi về: Trung tâm Sản xuất sạch Việt nam, email: vncp@vncpc.org hoặc Văn Phòng Hợp phần Sản xuất sạch hơn trong công nghiệp, email: cpi-cde@vnn.vn. 4 Tài liệu Hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 1 Giới thiệu chung Chương này nhằm giới thiệu tổng quan về các cơ sở sản xuất giấy và bột giấy ở Việt Nam nhằm cung cấp thông tin tổng quát về các xu thế về thị trường và tương lai của ngành công nghiệp này. Kể từ chương này người đọc sẽ có thể hiểu được các loại quy trình khác nhau và nguyên liệu thô được sử dụng trong ngành giấy và bột giấy. Cuối cùng, người đọc cũng có thể ước tính về các loại chất thải và ô nhiễm khác nhau sinh từ ngành công nghiệp này ở Việt Nam. Giấy là một sản phẩm của nền văn minh nhân loại với lịch sử lâu đời hàng nghìn năm. Thành phần chính của giấy là xenluylô, một loại polyme mạch thẳng và dài có trong gỗ, bông và các loại cây khác. Trong gỗ, xenluylô bị bao quanh bởi một mạng lignin cũng là polyme. Để tách xenluylô ra khỏi mạng polyme đó người ta phải sử dụng phương pháp nghiền cơ học hoặc xử lý hóa học. Quy trình sản xuất bột giấy bằng phương pháp nghiền cơ học là quy trình có hiệu quả thu hồi xenluylô cao nhưng tiêu tốn nhiều năng lượng và không loại bỏ hết lignin, khiến chất lượng giấy không cao. Trong sản xuất giấy ngày nay, quy trình Kraft được áp dụng phổ biến nhất. Tuy nhiên, hiệu suất thu hồi xenluylô ở quy trình hóa học không cao bằng quy trình nghiền cơ học, nhưng quy trình hóa học này cho phép loại bỏ lignin khá triệt để, nên sản phẩm giấy có độ bền tương đối cao. Dư lượng lignin trong bột giấy làm cho giấy có màu nâu, vì vậy muốn sản xuất giấy trắng vàng chất lượng cao thì phải loại bỏ hết lignin. Thường người ta oxy hóa lignin bằng clo nhưng phương pháp này đều gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy các nhà hóa học đã tích cực nghiên cứu các quy trình thân môi trường để áp dụng cho việc tẩy trắng giấy. Đầu thập niên 1990, các nhà khoa học Mỹ đã phát triển quy trình khử mực in trên giấy nhằm mục đích tái chế giấy báo và tạp chí cũ. Quy trình này dựa trên cơ sở xúc tác enzym là xenluylô và tiêu tốn ít năng lượng, hiện nó đã được nhiều công ty ở Mỹ và các nước khác áp dụng. Các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu các quy trình sinh học để áp dụng cho sản xuất bột giấy, với mục đích giảm tiêu hao năng lượng và tăng độ bền của giấy. 1.1 Ngành giấy và bột giấy của Việt nam Theo thống kê của Hiệp hội giấy Việt Nam, ngành giấy đạt tốc độ tăng trưởng cao và liên tục trong những năm vừa qua. Từ năm 1990 đến 1999, tốc độ tăng trưởng bình quân là 16%/năm, 3 năm sau đó (2000, 2001 và 2002) đạt 20%/năm. Dự báo tốc độ tăng trưởng 5 năm tiếp theo là 28%/năm. Với tốc độ tăng trưởng cao như vậy, cùng với gia tăng sản phẩm giấy nhập khẩu, đã giúp định suất tiêu thụ giấy trên đầu người của Việt Nam tăng từ Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 5 3,5kg/người/năm trong năm 1995 lên 7,7kg/người/năm trong năm 2000, 11,4 kg/người trong năm 2002 và khoảng 16 kg/người/năm trong năm 2005. Để đáp ứng được mức độ tăng trưởng trên, ngành giấy Việt Nam đã có chiến lược phát triển từ nay đến 2010, đến năm 2010, sản lượng giấy sản xuất trong nước sẽ đạt tới 1,38 triệu tấn giấy/năm (trong đó khoảng 56% là nhóm giấy công nghiệp bao bì và 25% là nhóm giấy vệ sinh) và 600.000 tấn bột giấy. Hiện tại, bên cạnh khó khăn về chủ động nguồn bột giấy, ngành giấy Việt Nam đang đối mặt với các thách thức về quy mô, trình độ công nghệ và các vấn đề về xử lý môi trường. Đặc trưng của ngành giấy Việt nam là quy mô nhỏ. Việt nam có tới 46% doanh nghiệp có công suất dưới 1.000 tấn/năm, 42% có công suất từ 1.000-10.000 tấn/năm và chỉ có 4 doanh nghiệp có công suất trên 50.000 tấn/năm. Số lượng các doanh nghiệp có quy mô lớn trên 50.000 tấn/năm sẽ ngày càng gia tăng do quá trình đầu tư tăng trong giai đoạn 2006-2007. Quy mô nhỏ làm ảnh hưởng đến tính cạnh tranh sản xuất do chất lượng thấp, chi phí sản xuất và xử lý môi trường cao. Công nghệ sản xuất từ những năm 70-80 hiện vẫn còn đang tồn tại phổ biến, thậm chí ở cả những doanh nghiệp sản xuất quy mô trên 50.000 tấn/năm. Nước thải, lignin là những vấn đề môi trường chính đối với ngành sản xuất giấy. Việc xử lý là bắt buộc trước khi thải ra môi trường. Bên cạnh đó, phát thải khí từ nồi hơi, chất thải rắn của quá trình nấu, bùn thải của hệ thống xử lý nước thải cũng là những vấn đề môi trường cần được quan tâm. Hiện tại Chiến lược Phát triển ngành giấy và bột giấy Việt nam khuyến khích việc thành lập các doanh nghiệp sản xuất bột có công suất trên 100.000 tấn/năm, và sản xuất giấy trên 150.000 tấn/năm. Hiệp hội Giấy Việt nam đang xúc tiến xây dựng tiêu chuẩn phát thải môi trường ngành, đồng thời đề xuất cắt giảm hỗ trợ đối với các cơ sở sản xuất có quy mô dưới 30.000 tấn/năm. 1.2 Mô tả quy trình sản xuất Nguyên liệu thô được dùng trong sản xuất giấy và bột giấy ở Việt Nam 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. 6 Tài liệu Hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 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 Có nguồn gốc từ rừng (tre) Băm nhỏ, làm sạch, tách loại mảnh lớn, cát, v.v... Chuẩn bị nguyên liệu Có nguồn gốc từ giấy thải Loại bỏ kim loại, dây, thủy tinh, gỗ, sợi vải, giấy sáp, v.v... Có nguồn gốc từ rừng (tre) Nấu, nghiền, rửa bột, nghiền đĩa, tẩy, làm sạch và cô đặc. Sản xuất bột Có nguồn gốc từ giấy thải Thường giống như đối với công đoạn xử lý nguyên liệu có nguồn gốc từ rừng Có nguồn gốc từ rừng (tre) Nghiền đĩa, ly tâm, phối trộn, pha bột Chuẩn bị phối liệu bột Có nguồn gốc từ giấy thải Nghiền đĩa, ly tâm, phối trộn, pha bột Có nguồn gốc từ rừng (tre) Xeo Có nguồn gốc từ giấy thải Tách nước, sấy Có nguồn gốc từ rừng (tre) Khu vực phụ trợ Có nguồn gốc từ giấy thải Hệ thống khí nén, hệ thống nồi hơi và thiết bị hơi nước, hệ thống cung cấp nước sản xuất. Có nguồn gốc từ rừng (tre) Nồi hơi thu hồi, lò nung vôi, thiết bị bốc hơi Thu hồi hóa chất Có nguồn gốc từ giấy thải Không có Hình 1 trình bày sơ đồ quy trình tổng quát về quá trình sản xuất giấy. Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 7 Hình 1. Sơ đồ quy trình sản xuất giấy và bột giấy CHUẨN BỊ BỘT NGHIỀN BỘT CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU XEO GIẤY Nguyên liệu thô (tre, nứa, gỗ mềm…) Chặt, băm, cắt Nấu Rửa Sàng Làm sạch Tẩy trẳng Rửa Nghiền đĩa Làm sạch ly tâm Xeo Hoàn tất Nước Hóa chất Nước Nước thải Dịch đen Nước thải Thu hồi hóa chất Hóa chất Nước 8 Tài liệu Hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 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 ở Việt Nam 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. 1.2.1 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. 1.2.2 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 Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 9 lọc được tạo ra 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. 10 Tài liệu Hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 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 Nghiền thủy lực nồng độ cao Bể chứa Điều hòa lưu lượng Rửa nồng độ cao Lưới ngang Hộp phân tách Rửa ly tâm I Làm đặc Hộp phân tách Ép trục vít Vít chặn Đánh tơi Trộn gia nhiệt sơ bộ Vít tải nạp Phân tán Kho chứa Nước lọc đục Nước tuần hoàn từ máy xeo Phần tách loại Lưới Hệ thống xử lý Phần tách loại Rửa ly tâm II Rửa ly tâm III Phần tách loại Chấp nhận Nước lọc trong Nước lọc trong Tách nước Nước trắng trong Bể chứa nước lọc trong và đục Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 11 1.2.3 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. 1.2.4 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. 12 Tài liệu Hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 1.2.5 Khu vực phụ trợ 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. 1.2.6 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: Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 13 Hình 2. Chu trình thu hồi hóa chất và nấu bột 1.3 Hiện trạng chất thải 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. 1.3.1 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. Nồi hơi thu hồi Thiết bị bay hơi Kiềm hóa và thu hồi vôi Bồn chứa dịch nấu Tháp phóng Nồi nấu Bồn chứa dịch đen loãng BỘT Thiết bị rửa bột Mảnh gỗ 14 Tài liệu Hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy Bảng 2: Các nguồn nước thải từ các bộ phận và thiết bị khác nhau Bộ phận Các nguồn điển hình Sản xuất bột giấy 9 Hơi ngưng khi phóng bột 9 Dịch đen bị rò rỉ hoặc bị tràn 9 Nước làm mát ở các thiết bị nghiền đĩa 9 Rửa bột giấy chưa tẩy trắng 9 Phần tách loại có chứa nhiều sơ, sạn và cát 9 Phần lọc ra khi làm đặc bột giấy 9 Nước rửa sau tẩy trắng có chứa chlorolignin 9 Nước thải có chứa hypochlorite Chuẩn bị phối liệu bột 9 Rò rỉ và tràn các hoá chất / phụ gia 9 Rửa sàn Xeo giấy 9 Phần tách loại từ máy làm sạch ly tâm có chứa xơ, sạn và cát 9 Chất thải từ hố lưới có chứa xơ 9 Dòng tràn từ hố bơm quạt 9 Phần nước lọc ra từ thiết bị tách nước có chứa xơ, bột đá và các chất hồ Khu vực phụ trợ 9 Nước xả đáy 9 Nước ngưng tụ chưa được thu hồi 9 Nước thải hoàn nguyên từ tháp làm mềm 9 Nước làm mát máy nén khí Thu hồi hóa chất 9 Nước ngưng tụ từ máy hóa hơi 9 Dịch loãng từ thiết bị rửa cặn 9 Dịch loãng từ thiết bị rửa bùn 9 Nước bẩn ngưng đọng 9 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. 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 Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 15 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 tại Việt Nam 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 (m3/t) 150-300 BOD5 (kg/t) 90- 330 COD (kg/t) 270- 1200 SS (kg/t) 30-50 1.3.2 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. 1.3.3 Chất thải rắn 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 ở Việt Nam 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. 16 Tài liệu Hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 2 Sản xuất sạch hơn – Nguyên tắc, nhu cầu và phương pháp luận Chương này giới thiệu các nguyên tắc về SXSH, các yêu cầu của tiếp cận này và tiềm năng thực hiện đối với ngành công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy tại Việt Nam. Chương này sẽ giới thiệu tổng quan phương pháp luận về SXSH và các bước khác nhau trong phương pháp luận này. Người đọc cũng sẽ được giới thiệu nhiều kỹ thuật khác nhau để xác định các lựa chọn SXSH trong sản xuất giấy và bột giấy. Chi tiết hướng dẫn sử dụng phương pháp luận này và cách tiếp cận từng bước sẽ được cung cấp cụ thể hơn trong Chương 4. 2.1 Giới thiệu về Sản xuất sạch hơn (SXSH) Quá trình công nghiệp hóa nhanh và rộng là một trong những yếu tố đóng góp quan trọng vào sự phát triển của nền kinh tế Việt Nam. Tuy nhiên, đi kèm với sự bùng nổ tăng trưởng công nghiệp thường là các vấn đề về môi trường. Một trong các cách thức tiếp cận để giải quyết vấn đề này là phương pháp tiếp cận “cuối đường ống (EOP)”, tức là xử lý phát thải/chất thải chỉ sau khi chúng đã phát sinh. Về thực tiễn, điều này đồng nghĩa với xây dựng và vận hành các cơ sở xử lý nước thải, các thiết bị kểm soát ô nhiểm không khí và các bãi chôn lấp an toàn - đây là những công việc rất tốn kém. Xét đến quy trình công nghiệp cần phải hiểu rằng bất cứ quy trình hoặc hoạt động nào cũng không bao giờ đạt được hiệu suất 100%. Luôn có tổn hao nào đó vào môi trường và không thể chuyển thành dạng sản phẩm hữu dụng. Tổn hao này là sự lãng phí hay sự ô nhiễm luôn gắn liền với sản xuất công nghiệp. Yếu tố này thường được nhắc đến như “cơ hội bị mất đi trong quá trình sản xuất”. Tỷ lệ phát sinh chất thải thường rất cao và có một thực tế là rất ít nhà sản xuất công nghiệp nhận ra điều này. Hiện nay tiếp cận xử lý cuối đường ống vẫn đang được áp dụng phổ biến trong các cơ sở công nghiệp, nhưng khả năng tiếp nhận ô nhiểm của môi trường đang gần như cạn kiệt và các đơn vị sản xuất công nghiệp dần nhận thức được sự cần thiết phải xem xét lại các công đoạn sản xuất của mình. Điều này đã dẫn đến sự xuất hiện khái niệm về một tiếp cận mang tính chủ động để giảm chất thải tại nguồn trong quản lý chất thải. Tiếp cận chủ động này được gọi là Sản xuất sạch hơn (SXSH). SXSH được định nghĩa là sự áp dụng liên tục chiến lược môi trường tổng hợp mang tính phòng ngừa trong các quy trình, sản phẩm, và dịch vụ nhằm nâng cao hiệu suất và giảm thiểu rủi ro cho con người và môi trường. • Với các quy trình sản xuất, SXSH bao gồm việc bảo tồn các nguyên liệu thô và năng lượng, loại bỏ các nguyên liệu thô độc hại, và giảm lượng và độ độc của tất cả các phát thải cũng như chất thải; • Với các sản phẩm, SXSH bao gồm việc giảm thiểu các tác động tiêu cực trong vòng đời sản phẩm, từ khi khai thác nguyên liệu thô cho tới khi thải bỏ cuối cùng; và Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 17 • Với các dịch vụ, SXSH là sự tích hợp các mối quan tâm về môi trường trong quá trình thiết kế và cung ứng dịch vụ. Sự khác biệt căn bản giữa EOP hay còn gọi là kiểm soát ô nhiễm và SXSH là thời điểm. Kiểm soát ô nhiễm là phương pháp tiếp cận sau khi vấn đề đã phát sinh, “phản ứng và xử lý”; trong khi đó, SXSH lại mang tính chủ động, theo "triết lý dự đoán và phòng ngừa". Phòng ngừa, như được thừa nhận rộng rãi, luôn luôn tốt hơn xử lý, như câu nói “phòng bệnh hơn chữa bệnh”. Khi giảm thiểu chất thải và ô nhiễm thông qua SXSH thì đồng thời sẽ giảm tiêu thụ nguyên liệu và năng lượng. SXSH luôn hướng tới hiệu suất sử dụng đầu vào gần tới 100% trong giới hạn về khả thi kinh tế. Một điểm quan trọng cần nhấn mạnh rằng, SXSH không chỉ đơn thuần là thay đổi thiết bị: SXSH đề cập tới thay đổi thái độ quan điểm, áp dụng các bí quyết và cải tiến quy trình sản xuất cũng như cải tiến sản phẩm. Các khái nhiệm khác tương tự như SXSH là: • Giảm thiểu chất thải; • Phòng ngừa ô nhiễm; và • Năng suất xanh. Những khái niệm này về căn bản là tương tự như SXSH, với ý tưởng nền tảng là làm cho các công ty trở lên hiệu quả hơn và ít ô nhiễm hơn. 2.2 Nhu cầu về SXSH Phương pháp kiểm soát cuối đường ống truyền thống khi áp dụng cho các cơ sở sản xuất giấy và bột giấy quy mô vừa và nhỏ là rất tốt kém. Trong một số trường hợp, chi phí cho một trạm xử lý chất thải lên tới 20% tổng chi phí vốn của nhà máy và thiết bị. Ngoài ra phí vận hành hàng năm có thể lên đến 12-15% tổng doanh thu của ngành. Vì vậy một phương pháp tiếp cận tốt hơn sẽ là khai thác các cơ hội SXSH để giảm thiểu ô nhiễm tại nguồn rồi tiến hành kiểm soát phần ô nhiễm còn lại. Tiếp cận này không chỉ mang lại hiệu quả về nguồn lực, giảm chi phí sản xuất, mà còn giảm thiểu cả chi phí xử lý dòng thải. Khái niệm về SXSH cũng cần thiết khi nhìn nhận từ các khía cạnh khác như: Nhu cầu do các quy định pháp luật Để đảm bảo các tiêu chuẩn quy định về phát thải (lỏng, rắn hoặc khí) thì thường đòi hỏi các cơ sở sản xuất phải trang bị các hệ thống kiểm soát ô nhiễm phức tạp và tốn kém, ví dụ các trạm xử lý nước thải. Sau khi áp dụng SXSH, việc xử lý lượng chất thải còn lại trở lên dễ dàng và ít tốn kém hơn. Sở dĩ làm được điều này là do SXSH đã giúp giảm thiểu chất thải về mọi mặt: khối lượng, trọng lượng, và cả độ độc. Nhu cầu do việc triển khai hệ thống quản lý môi trường (EMS) ISO 14000 là một quy trình cấp chứng nhận đối với EMS, nhằm đảm bảo rằng 18 Tài liệu Hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy các công ty cam kết thực hiện cải tiến liên tục trong hoạt động môi trường của mình. Chứng nhận này cũng thể hiện sự quan tâm của công ty đến môi trường. Một số nhà nhập khẩu luôn đòi hỏi chứng chỉ ISO của công ty trước khi họ đặt hàng. SXSH sẽ giúp việc triển khai hệ thống quản lý môi trường như ISO 14000 dễ dàng hơn nhiều. Sở dĩ như vậy là do hầu hết các công việc ban đầu đã được thực hiện thông qua đánh giá SXSH. Nhu cầu do mong muốn tiếp cận các cơ hội phát triển thị trường mới Nhận thức của khách hàng về các vấn đề môi trường ngày càng nâng cao đã làm nảy sinh nhu cầu về các sản phẩm xanh trên thị trường quốc tế. Kết quả là khi nỗ lực thực hiện SXSH thì đã mở ra các cơ hội phát triển thị trường mới cho mình và sản xuất ra các sản phẩm chất lượng cao hơn, có thể bán được với giá cao hơn. Nhu cầu do mong muốn tiếp cận dễ dàng hơn tới các nguồn tài chính Các đề án đầu tư dựa vào SXSH sẽ chứa đựng thông tin chi tiết về tính khả thi môi trường, kỹ thuật và kinh tế của khoản đầu tư dự kiến. Điều này tạo ra một cơ sở vững chắc để giành được sự hỗ trợ tài chính từ các ngân hàng hoặc các quỹ môi trường. Ví dụ: trong công nghiệp giấy và bột giấy, nếu một giải pháp SXSH là lắp đặt một chụp kiểm soát vận tốc ở bộ phận xeo giấy, thì cần phải tiến hành phân tích chi tiết về tiềm năng tiết kiệm hơi nước, tăng công suất sản xuất… Công ty có thể trình kết quả phân tích này lên các ngân hàng để xin vay vốn cho dự án lắp đặt chụp kiểm soát vận tốc. Trên thị trường quốc tế, các tổ chức tài chính đang rất quan tâm đến vấn đề suy thoái môi trường và đang nghiên cứu đơn xin vay vốn theo quan điểm môi trường. Nhu cầu cần thiết cho việc cải thiện môi trường làm việc Bên cạnh nâng cao hiệu quả môi trường và kinh tế, SXSH còn có thể cải thiện các điều kiện về an toàn và sức khỏe nghề nghiệp cho người lao động. Ví dụ, việc giảm thiểu rò rỉ clo tại công đoạn tẩy trắng sẽ giảm mùi clo khó chịu trong không khí nhờ đó có thể nâng cao năng suất của người công nhân. Các điều kiện làm việc thuận lợi có thể nâng cao tinh thần cho người lao động và đồng thời tăng cường sự quan tâm tới vấn đề kiểm soát chất thải. Các hành động như vậy sẽ giúp cho công ty của bạn thu được lợi thế cạnh tranh. Nhu cầu do vấn đề bảo tồn tài nguyên Bảo tồn nguyên liệu thô: Vì chi phí nguyên liệu đầu vào tăng nên không có nhà sản xuất công nghiệp nào có thể trang trải cho những tổn thất tài nguyên dưới dạng chất thải. Suất tiêu hao các nguyên liệu này có thể giảm đi đáng kể khi áp dụng các giải pháp SXSH như tối ưu hóa quy trình, tuần hoàn và các biện pháp quản lý tốt nội vi. Ở một cơ sở sản xuất giấy và bột giấy đặc thù quy mô vừa/nhỏ ở Việt Nam, có thể tiết kiệm nguyên liệu thô (gồm cả xơ và hóa chất) vào khoảng 6-15 %, mang lại lợi ích khoảng 4.000.000.000 đồng mỗi năm Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 19 Bảo tồn nguồn nước: Nước là nguồn tài nguyên đang bị cạn kiệt và một số cơ sở công nghiệp đang phải đối mặt với vấn đề thiếu nước. Việc khai thác nguồn nước ngầm liên tục còn phải cộng thêm cả chi phí cho việc bơm hút nước. Hơn thế nữa, một yếu tố rất quan trọng thường bị bỏ qua trong các ngành công nghiệp chế biến đó là càng sử dụng nhiều nước trong quy trình sản xuất thì chi phí cho hóa chất và năng lượng cũng càng nhiều. Trong ngành công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy ở Việt Nam tiềm năng tiết kiệm nước là khoảng từ 15-20%, điều này có thể mang lại tiết kiệm chi phí khoảng 275.000.000 VND mỗi năm. Bảo tồn năng lượng: Công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy là một ngành tiêu thụ nhiều năng lượng với chi phí chiếm từ 12-15% tổng chi phí sản xuất. Tiềm năng tiết kiệm năng lượng thông qua các biện pháp đơn giản và chi phí thấp sẽ là khoảng 10-12% tổng lượng năng lượng đầu vào. Có một số trường hợp tổng tiềm năng bảo tồn năng lượng (gồm các giải pháp thay đổi công nghệ, ví dụ lắp đặt hệ thống đồng phát sử dụng sinh khối nông nghiệp) là khoảng từ 20-25%. Ngày nay dưới sức ép về thay đổi khí hậu và hiện tượng nóng lên toàn cầu, các chương trình như Cơ chế phát triển sạch và thương mại Carbon đang là cơ hội sẵn sàng để các cơ sở công nghiệp tận dụng bằng cách bán lượng phát thải khí nhà kính (GHG) mà họ đã giảm được qua các năm nhờ áp dụng các biện pháp bảo tồn năng lượng. Bảng 4 dưới đây sẽ mô tả tình hình tiêu thụ tài nguyên trong các cơ sở sản xuất giấy và bột giấy ở Việt Nam so với các quốc gia khác, từ đó gợi ý tiềm năng có thể khai thác bằng việc áp dụng các nguyên lý của phương pháp luận SXSH. Bảng 4: So sánh tiêu thụ tài nguyên và tiềm năng cho các cơ hội SXSH Hạng mục Việt Nam Ấn Độ (nhà máy sử dụng phế thải nông nghiệp) Nhà máy ở Bắc Âu (giấy bao bì tẩy trẳng – gỗ mềm) Tiềm năng Xơ (sản lượng %) 44 – 55% 40 – 44% 55% Trung bình Hóa chất ( kg/T) 80 - 150 71-135 75 Trung bình Nhiệt năng (kCal/tấn) 3x106 – 8x106 3 x 106 – 5 x 106 1 x 106–4,6 x 106 Cao (Kg than đá/tấn ) 575- 1500 575 - 1000 192 -880 (Kg dầu/tấn ) 294 - 784 294 - 490 98- 450 Điện (kWh/tấn) 900-1900 855 - 980 700 - 850 Cao Nước (m3/tấn) 175 - 350 180 - 280 20- 40 Cao 2.3 Phương pháp luận đánh giá sản xuất sạch hơn Phân tích dòng nguyên liệu và năng lượng vào và ra của một quy trình là yếu tố trọng tâm của đánh giá SXSH. Việc thực hiện một đánh giá SXSH phải được thực hiện theo tiếp cận có phương pháp luận và logic giúp nhận diện được các cơ hội SXSH, giải quyết các vấn đề về chất thải và phát thải ngay tại nguồn, và 20 Tài liệu Hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy đảm bảo tính liên tục của các hoạt động SXSH tại nhà máy. Tiếp cận đánh giá phân tích này được tổng quannhư mô tả trên Hình 3. Chương 4 sẽ giới thiệu chi tiết từng bước thực hiện đánh giá SXSH theo tiếp cận này. Mặc dù theo định nghĩa thì đánh giá SXSH bao gồm cả các vấn đề về nguyên liệu và năng lượng, nhưng trong thực tế các vấn đề năng lượng đối với các quy trình ít khi được xem xét một cách chi tiết trừ các vấn đề về bảo ôn, rò rỉ, thu hồi nước ngưng, v.v… nghĩa là chỉ đối với các dòng hữu hình. Đây là điều đáng tiếc vì SXSH và nâng cao hiệu quả năng lượng thường có tính bổ trợ cho nhau rất cao và sự tích hợp giữa hai hoạt động này có thể tạo ra sức mạnh mở rộng phạm vi ứng dụng và đem lại các kết quả có hiệu quả cao hơn – cả về môi trường và kinh tế. Tài liệu này sẽ đề cập đến cả nguyên liệu và năng lượng trong ngành giấy và bột giấy. Hình 3: Phương pháp luận về đánh giá SXSH Do SXSH thường được áp dụng đối với những lãng phí tài nguyên hữu hình (ví dụ nguyên liệu), nên hiện tượng lãng phí ngẫu nhiên sẽ là rất ít. Nhìn chung, có thể tính toán truy tìm được vật liệu đầu vào cho một công đoạn nào đó thông qua các sản phẩm đầu ra định tính và định lượng được. Điều này không phải lúc nào cũng đúng khi xem xét các dòng năng lượng. Trong khi cùng áp dụng quy luật Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy 21 căn bản đó cho các dòng năng lượng đầu vào (về căn bản, năng lượng “vào” phải bằng năng lượng “ra”), thì vấn đề gặp phải ở đây là các dòng năng lượng đầu ra thường khó nhận biết hơn so với dòng vật liệu. Vì thế, việc xác định và đánh giá các dòng năng lượng lãng phí dạng ẩn và sử dụng thiếu hiệu quả thường gặp nhiều khó khăn. Điều này đặc biệt đúng với các thiết bị chạy điện như máy bơm, quạt, máy nén khí, v.v… khi năng lượng đầu vào dưới dạng điện năng có thể dễ dàng đo lường được, nhưng mức độ chuyển đổi hiệu quả sang đầu ra hữu ích (v.d: nước được bơm, khí được nén, v.v…) thì lại không thể định lượng trực tiếp được. Các mâu thuẫn có thể nảy sinh SXSH và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng (HQSDNL) có tính bổ trợ cho nhau rất cao. Tuy nhiên, trong một số tình huống, các kết quả có lợi thu được của một phương pháp luận (chẳng hạn SXSH) lại có thể được hiểu là đối lập với phương pháp còn lại (HQSDNL). Dưới đây là một số ví dụ minh chứng cho điều này: • Tuần hoàn là một kỹ thuật SXSH rất có lợi, nhưng tuần hoàn dầu và chất bôi trơn, tái sử dụng các ổ đệm đã qua sửa chữa hoặc quấn lại các động cơ bị cháy (đặc biệt là trường hợp việc sửa chữa hoặc quấn lại được thực hiện không hoàn chỉnh) thường dẫn đến tiêu hao năng lượng ở mức cao hơn. • Làm lạnh bằng công nghệ hấp thụ hơi là một giải pháp SXSH chuyên nghiệp và thân thiện sinh thái khi so sánh với các máy nén hơi đang thịnh hành. Tuy nhiên, khi xét về mặt sử dụng năng lượng thì các hệ thống hấp thụ hơi lại có hiệu quả thấp hơn. • Các bóng đèn huỳnh quang tuýp gầy có hiệu quả năng lượng hơn loại bóng sợi đốt, nhưng về mặt môi trường (SXSH) thì việc phủ thủy ngân làm cho loại bóng này ít thân thiện sinh thái hơn. Các bước thực hiện phương pháp luận SXSH 6 bước được mô tả trong Hình 4. Chương 4 sẽ trình bày chi tiết hơn từng bước để thực hiện SXSH. 22 Tài liệu Hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy BƯỚC 1: KHỞI ĐỘNG BƯỚC 2 : PHÂN TÍCH CÁC BƯỚC QUY TRÌNH Nhiệm vụ 3: Chuẩn bị lưu đồ của quy trình sản xuất Nhiệm vụ 4: Cân bằng vật liệu, năng lượng và cấu tử Nhiệm vụ 2: Liệt kê các bước quy trình và nhận diện các dòng