Bài giảng sản xuất sạch hơn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT BÀI GIẢNG SẢN XUẤT SẠCH HƠN (Cleaner Production) Biên soạn: ThS Hồ Bích Liên Bình Dương, 2019 MỤC LỤC Đề mục Trang Chương Giới thiệu sản xuất 1 Quá trình hình thành sản xuất 1.1 Qúa trình thị hóa, cơng nghiệp hóa nhiễm mơi trường 1.2 Một số biến đổi môi trường sống giới Việt Nam …… 1.3 Những thách môi trường nhân loại Tiến trình giảm thiểu nhiễm .10 Giới thiệu chung sản xuất 14 2.1 Định nghĩa sản xuất 14 2.2 Mục tiêu sản xuất 15 2.3 Đặc điểm sản xuất 16 2.4 Lợi ích sản xuất 16 2.5 yêu cầu sản xuất 19 2.6 Trở ngại việc thực sản xuất 19 Các khái niệm thuật ngữ liên quan 21 Sản xuất phát triển bền vững 25 Tình hình áp dụng sản xuất giới Việt Nam 27 Chương Đánh giá sản xuất 36 Tổng quan đánh giá sản xuất 36 Định nghĩa ý nghĩa đánh giá sản xuất 37 2.1 Định nghĩa 37 2.2 Ý nghĩa .37 Quy trình đánh giá sản xuất 38 Nội dung đánh giá sản xuất 40 4.1 Giai đoạn 1: Khởi động 40 4.2 Giai đoạn 2: Phân tích cơng đoạn 46 4.3 Giại đoạn 3: Đề xuất hội sản xuất 55 4.4 Giai đoạn 4: Lựa chọn hội sản xuất .57 4.5 Giai đoạn 5: Thực giải pháp sản xuất 65 4.6 Giai đoạn 6: Duy trì SXSH 67 Tổng quan hội sản xuất 68 Chương Đánh giá vòng đời chế phát triển .75 Đánh giá vòng đời 75 1.1 Định nghĩa 75 1.2 Mục đích đánh giá vịng đời 76 1.3 Các giai đoạn phân tích vịng đời 76 Cơ chế phát triển (CDM) 80 2.1 Giới thiệu chế phát triển sạch(CDM) 80 2.2 Chu trình dự án CDM 83 2.3 Cơ chế CDM số thách thức Việt Nam tham gia nghị định thư Kyoto 2.4 Một số dự án DCM điển hình 99 Chương V Áp dụng sản xuất 116 Áp dụng SXSH ngành chế biến cao su 104 Áp dụng SXSH ngành sản xuất xi măng 114 Áp dụng SXSH ngành sản xuất bia 126 Tài liệu tham khảo 137 92 Chương I GIỚI THIỆU SẢN XUẤT SẠCH HƠN QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH SẢN XUẤT SẠCH HƠN 1.1 Q trình thị hóa, cơng nghiệp hóa nhiễm mơi trường Trải qua trình hình thành phát triển lâu dài, người vơ tình hay cố ý có nhiều tác động xấu đến môi trường Ảnh hưởng xấu hoạt động người đến môi trường ngày trở nên mạnh kể từ kinh tế xã hội, thị hóa cơng nghiệp hóa diễn mạnh mẽ, người sử dụng ngành công nghiệp vào sản xuất để đáp ứng cải vật chất, thỏa mãn nhu cầu ngày tăng đời sống Không phủ nhận thành tựu phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp mang lại Tuy nhiên, đồng hành với phát triển ngành công nghiệp, vấn đề ô nhiễm môi trường phát sinh ngày nặng nề Mức tiêu thụ tài ngun, khống sản khơng ngừng leo thang, đặc biệt nhu cầu quặng sắt quặng lượng (energy minerals) tăng lên đáng kể: quặng sắt 7%; quặng nhôm 9,8%; plantinum 9%… Ree (1990) Việc tăng lượng tiêu thụ tài nguyên thiên nhiên dẫn đến tăng áp lực sử dụng loại tài nguyên có giá trị thấp khó khai thác mà cịn tăng nhanh lượng chất thải mơi trường Trong năm qua, q trình thị hóa, cơng nghiệp hóa tác động mạnh mẽ đến mơi trường, gây nhiễm mơi trường khơng khí, nước, đất với mức độ khác Nguyên nhân chủ yếu gia tăng chất thải thải môi trường trình sản xuất 1.1.1 Nước thải ô nhiễm môi trường Khái niệm nước thải: Nước thải chất lỏng thải sau trình sử dụng người làm thay đổi tính chất ban đầu chúng Nước thải nước dùng sinh hoạt, sản xuất chảy qua vùng đất nhiễm Phụ thuộc vào điều kiện hình thành, nước thải chia thành: nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải tự nhiên nước thải đô thị Tác Động đến môi trường: - Tác động nước thải đến mơi trường khơng khí Các chất độc thoát nước thải như: H2S, CH4, CO2, NH3, gây mùi hôi thối làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe dân cư, gây nhiều bệnh đường hô hấp Cùng với hững mùi thối đó, ruồi muỗi phát triển nhanh chóng gây dịch bệnh - Tác động nước thải đến môi trường nước Khi nước thải thải không quy định, hay xử lý không hợp lý gây ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng (như vụ công ty Vedan làm ô nhiễm nặng sông Thị Vải) Làm biến đổi đặc tính nước, gây nhiễm nguồn nước ngầm, làm chết sinh vật nước, gây ung thư cho người sống lân cận nguồn nước nhiễm Sơng suối nguồn tiếp nhận vận chuyển chất ô nhiễm nước thải từ khu công nghiệp, khu dân cư sở sản xuất kinh doanh Nước thải chứa chất hữu vượt giới hạn cho phép gây tượng phú dưỡng, loài thuỷ sinh bị thiếu oxy dẫn đến bị chết hàng loạt Sự xuất độc chất dầu mỏ, kim loại nặng, loại hoá chất nước thải tác động đến động thực vật thuỷ sinh vào chuỗi thức ăn hệ thống sinh thái loài sinh vật, cuối ảnh hưởng tới sức khoẻ người Do lượng muối khoáng hàm lượng chất hữu dư thừa làm cho quần thể sinh vật nước khơng thể đồng hố Kết làm cho hàm lượng ôxy nước giảm đột ngột, khí độc tăng lên, tăng độ đục nước, gây suy thối thủy vực Ơ nhiễm nước có nguyên nhân từ loại chất thải nước thải công nghiệp thải lưu vực sơng mà chưa qua xử lí mức ngấm vào nguồn nước ngầm nước ao hồ gây ô nhiễm trầm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe người dân khu vực - Tác động nước thải đến môi trường đất Nước thải thải ngấm xuống bề mặt đất làm cho tăng trưởng trình hoạt động vi khuẩn đất đi, làm giảm trình phân hủy chất hữu thành chất dinh dưỡng cho trồng, trực tiếp làm giảm suất canh tác gián tiếp làm cho đất thối hóa, bạc màu 1.1.2 Chất thải rắn (rác thải) ô nhiễm môi trường Khái niệm chất thải rắn: Là lọai vật liệu lọai bỏ thứ vô giá trị thải trình họat động, sản xuất, chế biến người Tác động đến môi trường: Theo Báo cáo riêng Bộ Tài Nguyên Môi Trường Việt Nam, năm 2010 chất thải rắn từ nhiều nguồn khác phát sinh 15 triệu tấn, đó, 80% rác thải sinh hoạt Dự báo đến năm 2015, nước có 43,6 triệu chất thải rắn phát sinh đến 2025 91 triệu Chất thải rắn gia tăng đột biến môi trường tốt cho loài gây bệnh ruồi, muỗi, gián, chuột…qua trung gian phát triển mạnh thành dịch bệnh cộng đồng Đồng thời nguyên nhân gia tăng tình trạng nhiễm mơi trường nhiễm mơi trường đất, nước, khơng khí… - Tác động chất thải rắn đến môi trường khơng khí Chất thải rắn gây nhiễm khơng khí trình vận chuyển lưu trữ rác Như rác hữu dễ phân hủy sinh học sinh mùi hôi, gây ô nhiễm thứ cấp, ô nhiễm cục khu vực chứa rác mơi trường hiếu khí, kỵ khí có độ ẩm cao, rác phân hủy sinh CO, CO2, H2S, NH3…ngay từ khâu thu gom đến khâu chơn lấp Bên cạnh đó, CH4 cịn chất thải thứ cấp nguy hại, gây cháy nổ Các khí phát sinh từ trình phân hũy chất hữu rác là: - Amoni có mùi khai - Phân có mùi - Hydrosunfur: Trứng thối - Sunfur hữu cơ: bắp cải rữa - Amin: Cá ươn - Diamin: Thịt thối - Cl2: Nồng - Phenol: xốc đặc trưng Ngồi ra, q trình đốt rác phát sinh nhiều khí nhiễm như: SO2, NOx, CO2, bụi - Tác động Chất thải rắn đến môi trường nước Chất thải rắn không thu gom thải vào kênh rạch, sông, hồ phân hủy gây ô nhiễm nguồn nước Ngoài ra, rác nặng lắng làm nghẽn đường nước lưu thông, rác nhẹ làm đục nước, nilon làm giảm diện tích tiếp xúc với khơng khí, giảm lượng oxi hòa tan nước, gây ảnh hưởng đến sống sinh vật sống nước, mỹ quan đô thị đặc biệt gây ảnh hưởng xấu đến người sử dụng nguồn nước bị nhiễm - Tác động Chất thải rắn đến môi trường đất Có nhiều ngun nhân gây nhiễm mơi trường đất phần nguyên nhân lượng chất thải rắn gia tăng Chẳng hạn, nước rò rỉ bãi chứa rác thải mang nhiều mầm bệnh hóa chất độc hại, kim loại nặng… Nếu chất thải khó phân hủy nilon, nhựa tồn lâu năm đất gây ảnh hưởng đến cấu trúc đất Đất bị ô nhiễm chất thải rắn ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp tới sức khỏe người Chẳng hạn, thực vật hấp thụ hóa chất, kim loại nặng đất người tiêu thụ sản phẩm từ thực vật bị nhiễm bệnh Hay động vật ăn loại thực vật trồng khu vực có đất bị ô nhiễm chất thải rắn người tiêu thụ sản phẩm từ động vật, từ ảnh hưởng đến sức khỏe người 1.1.3 Bùn thải ô nhiễm môi trường Khái niệm bùn thải: Các Trạm xử lý nước thải tập trung tạo sản phẩm chính, nước (sau xử lý) bùn Trong nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường thải trực tiếp vào môi trường bùn sinh từ trình xử lý nước thải thải trực tiếp vào môi trường mà phải xử lý đáp ứng yêu cầu an tồn mơi trường, đảm bảo sức khỏe cộng đồng Bùn hình thành từ trạm xử lý nước thải chứa lượng lớn chất hữu kim loại nặng Vì bùn chưa xử lý an tồn mà thải vào mơi trường gây ô nhiễm môi trường gây ảnh hưởng đến sức khỏe người trầm trọng Trong Trạm xử lý nước thải tập trung, bùn phát sinh chủ yếu từ trình xử lý học hay sơ (bể lắng 1), trình xử lý sinh học (bể aerotank, bể lọc sinh học…) trình xử lý bậc cao (xử lý nitơ phốtpho, oxy hoá bậc cao, keo tụ hóa học, lọc, …) Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ kinh tế - xã hội, bùn thải sinh học trở thành gánh nặng cho doanh nghiệp không Việt Nam mà nước có kinh tế, khoa học kỹ thuật tiên tiến giới Theo cục bảo vệ môi trường Mỹ (US-EPA), chi phí xử lý bùn thải chiếm tới 50% chi phí vận hành toàn hệ thống Ở Việt Nam, bùn thải chủ yếu xử lý cách ép loại nước, phơi khô, đổ bỏ hay chôn lấp, phần nhỏ sử dụng làm phân bón Việc đổ bỏ, chôn lấp bùn thải gây nhiễm mơi trường nghiêm trọng Có thể chia bùn loại sau: Bùn thải sinh học, bùn thải không độc hại, bùn thải nguy hại - Bùn thải sinh học Bùn thải sinh học bùn thải phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải theo phương pháp sinh học Bùn thải sinh học có mùi nặng, thối lại khơng độc hại Bùn thải sinh học chứa hàm lượng hữu cao - Bùn thải không độc hại Bùn không cần xử lý, tận dụng cho nhiều mục đích khác như: trồng cỏ, sản xuất phân hữu cơ, sản xuất giá thể hữu - Bùn thải nguy hại Bùn có chứa chất độc như: As, Cd, Cr, Cu, Pb, Mo, Hg, Ni, Se Zn cần phải xử lý triệt để thải bỏ an toàn nhằm ngăn chặn nguy lan truyền, phát tán ô nhiễm môi trường tự nhiên Tác động đến môi trường: Bùn thải từ trạm xử lý nước thải khơng thu gom, xử lý thích hợp trước thải bỏ nguồn gây ô nhiễm lớn đến mơi trường đất, nước, khơng khí sức khỏe người - Gây ô nhiễm đất Bùn thải từ trạm xử lý nước thải đem chôn lấp chứa nhiều chất ô nhiễm, mầm bệnh đặc biệt chất độc hại thấm vào đất làm cho đất bị ô nhiễm Thành phần kim loại nặng bùn thải gây độc cho trồng sinh vật sống đất Nếu người ăn phải trồng đất hay người dân sống gần bãi chơn lấp có nguy tiếp xúc với đất nhiễm tích tụ chất độc thể dẫn đến ảnh hưởng khơng tốt có gây tử vong - Gây nhiễm nước Chất hữu bùn thải bị phân hủy nhanh tạo sản phẩm trung gian sản phẩm phân hủy bốc mùi hôi thối Bùn thải bãi chôn lấp chứa nhiều loại vi trùng gây bệnh, khơng xử lý triệt để thấm vào đất gây ô nhiễm tầng nước ngầm hay vào nguồn nước mặt sông, hồ gây ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt người dân - Gây nhiễm khơng khí Bùn thải có thành phần dễ phân hủy sinh học lưu trữ bể chứa đem chôn lấp, với điều kiện khí hậu có nhiệt độ độ ẩm cao, sau thời gian ngắn chúng bị phân hủy hiếu khí kỵ khí sinh khí độc hại có mùi khó chịu gồm CO2, CO, CH4, H2S, NH3,…Bùn trình đốt sau đốt phát sinh nhiều tro bụi khơng có biện pháp giảm thiểu gây nhiễm khơng khí cho khu vực xung quanh, đồng thời nguyên nhân gây nên bệnh hô hấp, mắt 1.2 Một số biến đổi môi trường sống giới Việt Nam Cho đến nay, nói người nhận thức hành tinh phải đối mặt với số vấn đề môi trường nghiêm trọng ảnh hưởng xấu tới phát triển tồn nhân loại Một số biến đổi mơi trường mang tính chất tồn cầu bao gồm: 1.2.1 Sự biến đổi khí hậu tồn cầu (Hiệu ứng nhà kính) Các nghiên cứu khoa học cho thấy rằng, khí hậu toàn cầu bị biến đổi mạnh mẽ chưa thấy lịch sử loài người Kết trao đổi không cân lượng trái đất với không gian xung quanh, dẫn đến gia tăng nhiệt độ khí trái đất Hiện tượng diễn theo chế tương tự nhà kính gọi hiệu ứng nhà kính (Greenhouse effect) "Hiệu ứng nhà kính" mang lại thay đổi quan trọng cho khí hậu trái đất Những cư dân hành tinh phải quen sống giới nóng Nhưng cân động tự nhiên bị đảo lộn nhà máy, xe hoạt động, đốt cháy nhiên liệu than đá, dầu khí đốt tự nhiên sản sinh lượng khí CO2 khổng lồ Hàng năm có tới 18 tỷ CO2 bay vào khí Lượng CO2 lớn việc chặt phá rừng nhiều nên hấp thụ CO2 chuyển thành O2 hơn, dẫn tới hàng năm lượng CO2 bầu khí ngày tăng lên tạo lớp khí có chứa nhiều khí CO2 nên giống thuỷ tinh nhà kính Tác hại dioxydcarbon (CO2) gây nóng khơng khí tồn cầu giải thích sau: Khi ánh nắng xuyên qua khí trái đất, bề mặt trái đất nóng lên Một phần nhiệt bốc lên trở lại không gian bị CO2 giữ lại theo chế tác dụng giống nhà kính mà nhiệt bị giữ lại gây tăng nhiệt độ trái đất Hậu làm tan băng dâng cao mực nước biển, làm vùng thấp bị chìm ngập 1.2.2 Suy giảm tầng ozon Tầng ozon có vai trị bảo vệ, chặn đứng tia cực tím có ảnh hưởng trực tiếp tới đời sống người loài sinh vật trái đất Bức xạ tia cực tím có nhiều tác động, hầu hết mang tính chất phá huỷ người, động vật thực vật loại vật liệu khác Khi tầng ozon bị suy thoái, tác động trở nên tồi tệ Ozon loại khí khơng khí nằm tầng bình lưu khí gần bề trái đất tập trung thành lớp dầy độ cao từ 16 - 40 km phụ thuộc vào vĩ độ khác Vấn đề lỗ thủng tầng ozon ô nhiễm môi trường mối lo ngại nhân loại Do môi trường bị ô nhiễm chất clorofluorocarbon (CFC), tetraclorocarbon (CCl4) cloroform (CHCl3) vv Các chất sử dụng rộng rãi thiết bị lạnh, tác dụng tia cực tím chất xúc tác cho q trình phân huỷ ozon thành O2 Cứ phân tử clo phân huỷ 100 ngàn phân tử ozon CFC tồn lưu khí hàng 75 100 năm, ngồi oxyd nitơ (NO) phân huỷ ozon Do lượng O3 bị giảm thấp vùng tầng khí nên khả ngăn cản tia tử ngoại mặt trời chiếu xuống trái đất 1.2.3 Nhiễm bẩn môi trường nghiêm trọng Khắp nơi giới, nước tiên tiến, phát triển nước phát triển bị nhiễm bẩn môi trường nhiễm bẩn khơng khí, nhiễm bẩn lưu vực nước, nhiễm bẩn đất, nhiễm bẩn hoạt động công nghiệp, hoạt động nông nghiệp, nhiễm bẩn sinh hoạt - Khơng khí ngày chứa nhiều khí độc thải từ nhà máy khói xả từ tơ, xe máy Các khí gồm CO2, CO, hợp chất S, Cl, N Đặc biệt thị: nơi có tập trung nhà máy - Nhiễm bẩn nước nghiêm trọng hơn, đặc biệt số nước nằm khu vực lượng mưa thấp Hầu hết sông suối giới nằm tình trạng nhiễm nặng chất độc hại, số lượng nước ngày giảm Chất diệt côn trùng, chất diệt cỏ ngày tăng nhiều đất, nước chuỗi thức ăn - Những năm gần đây, người can thiệp vô ý thức vào môi trường làm tổn thất đa dạng sinh học Đó nạn phá rừng, săn bắn bừa bãi làm cho nhiều giống loài diệt chủng suy giảm, nhiều loại trồng vật nuôi truyền thống bị hủy bỏ để thay giống Điều làm cân sinh thái, làm tổn hại suy giảm nguồn tiền quý giới phục vụ cho hoạt động ngành sinh học, giáo dục, văn hóa giải trí thẩm mỹ khác toàn nhân loại Tại Hội nghị thượng đỉnh, tổ chức vào tháng năm 1992, cộng đồng quốc tế ký công ước đa dạng sinh học, đòi hỏi nước áp dụng phương pháp phương tiện nhằm bảo vệ đa dạng lồi sinh vật 1.3 Những thách thức mơi trường nhân loại Kiểm sốt để trì thông số công nghệ điều kiện gần tối ưu mang lại hiệu đáng kể để đạt chất lượng sản phẩm tốt ổn định với việc đạt giảm thiểu tổn thất nguyên liệu lượng tồn quy trình sản xuất - Kiểm soát tỉ lệ nguyên liệu đầu vào (đá vôi, đất sét, phụ gia…) theo đơn cơng nghệ - Kiểm sốt nhiệt độ nung, thời gian nung, tốc độ gia nhiệt để đạt hiệu nung cao - Kiểm sốt tỉ lệ khí dư q trình đốt, vận hành lị nung với tỉ lệ oxi tối ưu - Tối ưu hóa hình dạng lửa nhiệt độ - Kiểm soát áp lực hệ thống khí nén, Vận hành áp lực máy nén thấp giới hạn tiết kiệm điện 2.2.4.3 Thay đổi / Cải tiến qui trình, thiết bị - Sử dụng máy nghiền lăn /trục (roller mill) nghiền nguyên liệu Các máy nghiền bi truyền thống sử dụng nghiền loại nguyên liệu thô (thường đá vơi cứng) thay máy nghiền lăn/ trục hiệu suất cao, nghiền bi kết hợp với lăn /trục áp suất cao, hay máy nghiền lăn trục ngang Sử dụng máy nghiền loại giúp tiết kiệm lượng mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Vốn đầu tư ước tính 16.000 đồng /kg ngun liệu thơ - Sử dụng thiết bị nghiền lăn đứng để nghiền xi măng Thiết bị nghiền trục sử dụng kết hợp lực nén đẩy, sử dụng 2-4 trục nghiền Nguyên liệu nghiền trục lăn nhờ thủy lực kết hợp có sử dụng khí nóng để sấy trình nghiền (thiết bị sấy nghiền liên hợp) - Cải tạo Quạt tối ưu hóa lò nung Điều chỉnh cửa vào quạt lò làm giảm giảm tổn thất ma sát tổn thất áp suất dịng khí qua đường ống dẫn tiết kiệm lượng Tiết kiệm lượng từ giải pháp nhỏ có lợi chi phí đầu tư khơng đáng kể - Sử dụng thiết bị phân ly hiệu suất cao Thiết bị phân ly phân tách hạt mịn khỏi hạt thơ, hạt thơ sau đưa trở lại máy nghiền Ở thiết bị phân ly tiêu chuẩn thong thường có hiệu suất phân ly khơng cao dẫn đến tuần hồn hạt mịn lại nghiền làm tăng lượng điện sử dụng cho máy nghiền Một công nghệ nghiền hiệu sử dụng thiết bị phân ly hiệu suất cao Ở phân ly hiệu suất cao, nguyên liệu đạt độ mịn phân tách gần hoàn toàn nên lượng hạt mịn quay trở lại máy nghiền ít, giảm lượng điện cho trình nghiền Các thiết bị phân ly hiệu suất cao sử dụng máy nghiền nguyên liệu thơ máy nghiền xi măng Các chi phí đầu tư ước tính 45.000 đồng /tấn nguyên liệu thành phẩm năm 2.2.4.4 Thay đổi nguyên liệu nhiên liệu - Sử dụng chất thải thay phần nhiên liệu lị nung Một số chất thải sử dụng để làm nhiên liệu cho lò nung clinker Các chất thải sử dụng làm nhiên liệu dầu thải, plastic, cặn sơn, số chất thải nguy hại hữu cơ, săm lốp ô tô số rác thải khác Đây giải pháp thu hồi lượng từ chất thải có hiệu Với nhiệt độ cao thời gian lưu dài, hợp chất hữu bị phân hủy Có thể sử dụng nhiên liệu chất lượng (như đá xít) thay hồn tồn than cám cơng nghệ sản xuất xi măng lò đứng Việc thay giúp nhà máy tiết kiệm đáng kể chi phi nhiên liệu đồng thời giảm phế thải rắn cho ngành cơng nghiệp than Ví dụ: Cơng ty Cổ phần xi măng Tân Phú Xuân, từ năm 2010 kết hợp với Viện Vật liệu Xây dựng nghiên cuu - Sử dụng phụ gia trình xi măng Trong q trình nghiền xi măng nghiền thêm số loại phụ gia (như: xỉ lò cao, xỉ nhiệt điện, tro bay, puzolan, đá vôi ) để tăng sản lượng xi măng, giảm phát thải khí CO2, giảm bớt chất thải rắn ngành công nghiệp khác dẫn đến giảm ô nhiễm môi trường Phụ thuộc vào chất lượng clanhke loại phụ gia sử dụng dự kiến mác xi măng sản xuất mà có lượng phụ gia đưa vào VD: xỉ lò cao, sử dụng đến 45% xỉ khơng giảm cường độ nén mẫu xi măng 2.2.4.5 Thu hồi, Tuần hoàn, tái sử dụng - Thu hồi bụi hỗn hợp nguyên liệu từ khâu nghiền chuẩn bị nguyên liệu Từ thiết bị lọc bụi xử lý khí thải khâu nghiền chuẩn bị nguyên liệu, thu hồi bụi nguyên liệu tuần hoàn trở sản xuất giảm tổn thất nguyên liệu chất thải - Thu hồi xi măng từ hệ thống lọc bụi xử lý thiết bị nghiền xi măng Từ thiết bị nghiền clinker phát thải lượng bụi lớn, thu hồi lượng bụi xi măng từ hệ thống lọc bụi lắp đặt thiết bị nghiền xi măng ÁP DỤNG SXSH TRONG NGÀNH SẢN XUẤT BIA 3.1 Tổng quan trình sản xuất Bia loại nước giải khát lên men bổ đưỡng, có độ rượu nhẹ (hàm lượng etanol C2H5OH khoảng 3-6%), có gas (CO2: 3-4g/l) có bọt mịn, xốp, hương vị thơm ngon Các nguyên liệu để sản xuất bia gồm: malt (đại mạch, tiểu mạch ); nguyên liệu thay (gạo, lúa mì, ngơ); hoa houblon; men lượng nước lớn Các công đoạn công nghệ sản xuất bia mơ tả hình 4.3 Các cơng đoạn là: đường hóa, nấu sơi địch nha với hoa houblon, lên men bia, lọc đóng chai Malt Nước Nước Phụ gia Nguyên liệu thay Xay, nghiền Nước thải Đường hóa (nấu nha) Nước thải Lọc dịch đường Nước thải Bã malt Hình 4.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia chai 3.2 Các vấn đề mơi trường Nước thải vấn đề quan tâm - sản xuất bia sinh lượng nước thải lớn với hàm lượng chất hữu cao Tiêu thụ nhiều nước nhiều lượng Mùi từ nhà lên men phát thải khí từ nồi Các chất thải rắn bao gồm hèm (cặn sinh khối + men đư), chất trợ lọc, Bảng 4.1 Một số đặc trưng nước thải nhà máy bia Sài Gòn TCVN 5945-1995 A B C - 5,5 - - Thông số, đơn vị Giá trị pH 4,5 - 5,0 1700 20 2700 3500 50 4000 250 - 300 50 20 - 40 12 - 15 0,1 BOD5, mg/L COD, mg/L SS, mg/L Tổng PO43-, mg/L NH3-N, mg/L 50 100 100 400 100 200 10 (Nguồn: CEFINEA, ĐHQG Tp.HCM) Ghi chú: Loại A - thải vào nguồn dùng cho xử lý nước cấp sinh hoạt Loại B - thải vào nguồn nước dùng cho mục đích khác Loại C - nước thải có nồng độ lớn cột C khơng phép thải vào mơi trường Bảng 4.2 Các định mức tiêu thụ nguyên liệu phát sinh chất thải sản xuất bia đóng chai Định mức ngun liệu/Chất thải Cơng nghệ Cơng nghệ truyền trung bình thống Nước (m3 /m3 bia) 20-35 7-15 Nhiệt (MJ/100 L bia) 390 250 150 Điện (kWh/100 L bia) 20 16 8-12 Malt/ng.liệu thay malt (kg/100 18 L bia) 16 15 NaOH (kg/100 L bia) 0,25 0,1 0,5 BAT Định mức nguyên liệu/Chất thải Công nghệ Công nghệ truyền trung bình thống BAT Chất trợ lọc Kieselguhr (g/100 L 570 bia) 255 80 Nước thải (m3 /m3 bia) 5,5-12 2,5 18-28 (Nguồn: UNEP, 1998 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 1999) Malt, Nước Hình 3.2 Các vấn đề mơi trường quan tâm cơng đoạn sản xuất bia Mùi Ngũ cốc thay malt Nấu mạch nha Bã bột Hoa houblon Nước, kiềm Men Lên men Nước CO thải Nước, kiềm Men thừa Bột trợ lọc CO2 Nước thải Lọc bia Tấm lọc Chai, nắp Nước,két, kiềm Tấm Chailọc vỡ Đóng chai Nhãn, Keo Sơ đa, Nước Bột trợ lọc men Bia chai Nước thải Bia thừa Nước thải Hình 4.4 Các vấn đề mơi trường quan tâm cơng đoạn sản xuất bia 3.3 Các hội SXSH 3.3.1 Các hội SXSH tổng quát - Quản lý nội vi tốt Công nghiệp sản xuất bia đặc trưng tiêu thụ nhiều nước nước thải có hàm lượng chất hữu cao Chỉ có ngun liệu hóa chất nguy hại tiêu thụ Các hội SXSH sản xuất bia tập trung vào việc giảm tiêu thụ nguyên liệu, cải tiến hiệu suất trình xử lý thích hợp chất thải sản phẩm phụ Quản lý nội vi tốt giúp tiết kiệm nguyên liệu giảm tác động môi trường tất phận Dưới số ví dụ tổng quát liên quan đến quản lý nội vi tốt - Giám sát lượng nước sử dụng Từ chỗ phân tích kỹ việc sử dụng nước (bằng cách lắp đặt đồng hồ nước tuyến ống cấp nước đến thiết bị hay công đoạn tiêu thụ nước; định kỳ ghi lại lượng nước sử dụng thời gian làm việc bình thường, thời gian làm vệ sinh nhà xưởng khơng làm việc) tìm nơi sử dụng nước khơng cần thiết, ví dụ để vịi chảy liên tục khơng nhằm mục đích Ngừng lãng phí cách lắp thiết bị tự động sensor, hẹn giờ, - Công tác vệ sinh Các vòi nước dùng vệ sinh sàn thiết bị nên lắp vòi phun tia để giảm lượng nước tiêu thụ Bằng cách giảm 20-30% lượng nước tiêu thụ Phải bố trí cho nước khử trùng phải dùng cho số bồn hay ống thay thải bỏ sau vơ trùng bồn - Bảo dưỡng Một phần quan trọng quản lý nội vi tốt công tác bảo dưỡng Có thể tổn thất nhiều nước, hơi, bia bảo dưỡng khơng thích hợp - Cân đối nước nóng Liên quan đến tiết kiệm lượng Để tối ưu hoá việc sử dụng nước nóng, phải tính cân cho tồn q trình sản xuất bia; phải làm rõ cần dùng nước nóng chỗ nào, bao nhiêu; nơi cần trộn nước lạnh với để thay nước nóng (ví dụ rửa, trùng, súc chai) Từ cân tính tốn kích thước thích hợp bể nước nóng Nếu bể to, cần nhiều để đun nóng lại sau nghỉ cuối tuần Nếu bể nhỏ, nước nóng đo chảy tràn Mất 1m3 nước nóng (85oC) tương ứng với 8,7 kg đầu - Sử dụng Phải bảo đảm tất bề mặt ấm hay nóng (ống, bể) bảo ôn tốt phần nước ngưng hồi lưu nồi Nồi phải đuợc điều chỉnh để bảo đảm sinh tối ưu nhiễm khơng khí - Sử dụng điện Tất thiết bị đèn chiếu sáng phải tắt không cần đến, cửa khu vực lạnh phải đóng kín để giảm tổn thất nhiệt Việc lắp đặt mô tơ hiệu suất cao làm giảm tiêu thụ điện Các biến tần tạo khả kiêm soát mơ tơ tốt hơn, ví dụ làm giảm tốc độ băng tải đến tối ưu 3.3.2 Cơ hội SXSH cơng đoạn (1) Nấu sơi địch nha với hoa houblon Dịch nha Hơi Điện Hơi Nấu dịch nha Dịch kiềm (soda) Mùi Nước thải Hoa houblon Dịch nha nóng Mơ tả tóm tắt: Dịch nha bơm từ thùng chứa vào buồng nấu (trực tiếp hay qua đun sơ bộ), đun sôi với hoa houblon Trong q trình sơi, protein keo tụ lắng xuống với bã hoa chất chát (tannin) Mục đích đun sơi vơ trùng dịch nha; tạo vị cho bia sau này; chiết chất đắng từ hoa houblon; tăng nồng độ dịch nha Các vấn đề môi trường: Tiêu thụ lượng cao ô nhiễm không khí: Đây công đoạn tiêu thụ lượng nhiều Nếu nồi đun than đá hay dầu sử dụng nhiều dẫn đến phát thải nhiều khí carbonic (CO2), oxít lưu huỳnh (SO2), oxit nitơ (NOx) hyđrocarbon thơm đa vịng (PAH) Mùi: Q trình nấu dịch nha sinh mùi đặc trưng gây khó chịu cho người sống gần Các hội SXSH: Làm giảm bay hơi.của dịch nha: Giảm bay từ - 15% bình thường xuống 8% làm giảm đáng kể tiêu thụ lượng Cải tiến truyền nhiệt Làm vệ sinh định kỳ ống dẫn để tránh tạo cắn ống Tận thu nhiệt từ dịch nha Sử dụng nhiệt từ dịch nha cách ngưng trao đổi nhiệt (để đun nóng nước) Có thể lắp vòi để tái sử dụng dịch nha trở lại đun sôi dịch nha (2) Lên men Dịch nha thơng khí Lên men Điện Khí CO2 Hèm (sinh khối men) Bia tươi Tóm tắt trình: Trong thời gian lên men, nấm men phát triển chuyển hoá địch chiết thành etanol CO2 Do sinh truởng nấm men (6-7 lần), có lượng hèm (sinh khối men) đáng kể từ thiết bị lên men + Lên men chính: thực nhiệt độ: 280 - 300 Tế bào nấm men phát triển mạnh, phân huỷ nhiều chất để biến thành etanol, CO2, H2O Kết thúc cho sản phẩm bia non cịn đục, có mùi đặc trưng + Lên men phụ: thực thiết bị kín, nhiệt độ: - 50 C Q trình lên men chậm, ủ chín bia, kéo dài vài tuần tuỳ theo loại bia Các vấn đề môi trường Phần hèm đóng góp hàm lượng chất hữu vào nước thải Huyến phù men (gồm men bia) có BOD cao (120.000-140.000 mg/L) Khi thải vào nước cống gây nhiễm nặng tạo mùi khó chịu bắt đầu phân huỷ Quá trình lên men sinh CO2 đóng góp vào hiệu ứng nhà kính Các hội SXSH - Tận dụng nhiệt từ dịch nha nóng VD: dùng nước lạnh làm nguội dịch nha trước lên men, sau nước nóng thu dùng công đoạn khác - Sử dụng hèm làm sản phẩm hữu ích Hèm (chứa nhiều protein, vitamin, chất béo khống) sử dụng vào mục đích làm thức ăn gia súc, thức ăn ni cá; dạng tươi hay sấy khô - Ly tâm hèm Để giảm tổn thất bia tận dụng sinh khối men, lắp máy ly lâm để tách sinh khối men bia tươi Sau hồi lưu bia tươi thiết bị lên men sinh khối men sử dụng lại sấy khơ để bán làm thức ăn gia súc - Tái sử dụng CO2 Lắp đặt nhà máy tinh chế CO2, sử dụng CO2 công đoạn khác (3) Công đoạn lọc Tóm tắt q trình: Thơng thường, bia lọc vật liệu trợ lọc kieselguhr (một loại khoáng sét) Khi trở kháng cao, thiết bị lọc rửa ngược nước Các thiết bị lọc khác sử dụng lọc cao áp, đĩa lọc, Bia lạnh Điện Giấy lọc Bột trợ lọc Giấy lọc sử dụng Lọc Nước thải với hàm lượng chất hữu cao Nước Bia tươi Các vấn đề môi trường quan tâm Nước thải: Khi rửa ngược thiết bị lọc, vật liệu lọc sử dụng men bị giữ lại theo vào nước thải, làm tăng hàm lượng chất hữu cơ, độ dục, tạo mùi hôi Sức khoẻ nghề nghiệp: Thao tác với kieselguhr gây bệnh nghề nghiệp đo hạt bụi mịn, dẫn đến bệnh phổi Các hội SXSH Cải thiện hiệu lọc (Tăng lượng bia lọc trước trở kháng lọc cao) Có thể tăng hiệu lọc bằng: - Giảm hàm lượng men protein bia cách cải tiến trình lắng buồng lên men buồng ủ bia, ví dụ thêm chất trợ lắng Chất lượng malt xấu làm q trình lắng buồng lên men, phải mua malt chất lượng tốt - Lắp thiết bị ly tâm để loại men trước lọc - Tối ưu hố q trình lọc nhờ kỹ thuật nhồi vật liệu trợ lọc vào thiết bị - Thay kieselguhr perlite (một loại khống khác) có ưu điểm tái chế tái sử dụng (4) Súc rửa chai Mơ tả tóm tắt: Chai cũ hay súc rửa qua hệ thống rửa; rửa nước nóng → rửa với đung địch kiềm nóng → phun tráng nước nóng → tráng nước lạnh Chai hay cũ NaOH Nước Súc chai Nước thải có pH cao nhiều chất bẩn Thuỷ tinh vỡ Khí nén Chai rửa Các vấn đề môi trường quan tâm Nước thải: Nước thải từ khâu rửa chai chứa bụi, bia, giấy vụn (nhãn bóc ra), đặc biệt có tính kiềm mạnh với pH lên tới 12 Tiêu thụ nước: Tiêu thụ nước rửa, tráng ngâm chai cao, đến 3-4 lít nước/lít thể tích chai cũ Các hội SXSH: Giảm tiêu thụ kiềm (NaOH) - Sửa chữa bảo dưỡng thích hợp máy bóc nhãn cũ giúp kéo dài thời gian sử dụng bể xút (lâu thải hơn) - Lắp bể thu hồi kiềm Trong ngày nghỉ cuối tuần, dung dịch kiềm bơm vào bể lắng kín để tách bụi vật rắn Sau tái sử dụng dung địch kiềm Giải pháp có thời gian hồn vốn ngắn - Khống chế nồng độ kiềm khoảng 2-3% đủ để rửa Giảm tiêu thụ nước: Tối ưu hoá khu vực rửa để tiết kiệm nước: - Lắp đặt van tự động để ngắt vòi nước gián đoạn sản xuất - Lắp đặt loại vòi rửa hiệu - Nước tráng vịng sau dùng lại cho vòng TÀI LIỆU THAM KHẢO I TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Chương trình hợp tác phát triển Việt Nam- Đan Mạch môi trường, 2011 Tài liệu hướng dẫn sản xuất ngành xi măng Bộ cơng thương Chương trình hợp tác phát triển Việt Nam- Đan Mạch môi trường, 2011 Tài liệu hướng dẫn sản xuất ngành sản xuất bia Bộ cơng thương Chương trình hợp tác Việt Nam – Thụy Điển tăng cường lực quản lý đất đai mơi trường (Chương trình Semla Đồng Nai), 2009 Báo cáo kết triển khai chương trình sản xuất nhà máy Xuân Lập Trung tâm thông tin tư liệu khoa học công nghệ quốc gia 2001 Sản xuất Bộ Khoa học, Công nghệ Môi trường Ngân hàng giới, 2003 Phát triển bền vững giới động – Thay đổi thể chế, tăng trưởng chất lượng sống Nxb Chính trị quốc gia Trường Đại Học Y Khoa Thái Nguyên, 2007 Môi trường độc học Nhà Xuất Bản Y học Trường Đại Học Khoa học Huế, 2012 Sản xuất Phan Như Trúc, 2013 Giáo trình quản lý mơi trường Trường Đại học Bách khoa Đà Nẳng Nguyễn Đình Huấn, 2005 Giáo trình Sản xuất NXB Đà Nẵng 10 Nguyễn Vinh Quy, 2008 Giáo trình quản lý môi trường Trường Đại học Khoa học Tự nhiên 11 Heinz Leuenberger, 2000 Sản xuất - Chiến lược phương pháp luận Trung tâm sản xuất Việt Nam 12 Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, Lâm Minh Triết, 2008 Xử lý nước thải đô thị công nghiệp, NXB ĐHQGTPHCM 13 Cù Thị Phương, 2014 Cơ chế CDM số thách thức Việt Nam tham gia nghị định thư Kyoto Trường Đại học Thủy lợi 14 Nguyễn Quang Thu, 2011 Quản trị tài Nhà xuất lao động 15 Bộ công thương, 2010 Tài liệu hướng dẫn giảng viên- tập huấn kỹ thuật sản xuất cho cán kỹ thuật doanh nghiệp 16 trung tâm sản xuất Việt Nam, 2010 Tài liệu hướng dẫn Sản xuất ngành hoàn tất sản phẩm kim loại II TÀI LIỆU TIẾNG ANH 17 Colin Fitzpatrick, 2014 Life Cycle Assessment (LCA) 18 Paul L Bishop, 2014 Pollution Prevention 19 Lucian Constantin, Aurelia Ballo, Andrei Vasile, Maria Teodorescu, Mihai, 2013 Stefanescu Cleaner Production Assessment Project financed through LIFE Programme 20 Jackson T 1992 Cleaner Production Strategies Lewis Publishers 21 Michael D.L, et al 1994 Hazardous Waste Management McGraw Hill International Editions 22 COWI Consulting Engineers and Planners AS, Denmark, 2000 Cleaner Production Assessment in Meat Processing 23 Trung tâm nghiên cứu lượng môi trường, 2007 Guide to clean development machenism TiV Rheiland Hong Kong Ltd RCEE 24 Germain, M et al 2007 How to design and use the clean development mechanism under the Kyoto Protocol? A developing country perspective Environmental & Resource Economics 25 Michael Gillenwater, 2011 The clean development mechanism Princaton University 26 Lennart Nilson, 2012 Introduction cleaner production Royal Institute of Technology Stockholm 27 Lennart Nilsson, Per Olof Persson Lars Rydén, Siarhei Darozhka and Audrone Zaliauskiene, 2007 Cleaner Production - Technologies and Tools for Resource Efficient Production The Baltic University, Sweden 28 Lennart Nilsson, Per Olof Persson Lars Rydén, Siarhei Darozhka and Audrone Zaliauskiene, 2007 Product Design and Life Cycle Assessment The Baltic University, Sweden 29 R Nowosielski, R Babilas, W Pilarczyk, 2007 Sustainable technology as a basis of cleaner production Silesian University of Technology, ul Konarskiego 18a, 44-100 Gliwice, Poland 30 http://www.uneptie.org/pc/cp/ Internet Resources United Nations Environmental Programme (UNEP) Cleaner Production activities 31 http://www.unido.org/doc/4460 United Nations Industrial Development Organisation (UNIDO) Cleaner Production (CP) programme 32 http://www.uneptie.org/PC/cp/understanding_cp/cp_Zero Emissions Research & Initiatives (ZERI) (exploring the concept of Cleaner Production on a meta level) United Nations Environment Programme Division of Technology, Industry, and Economics (UNEP DTIE) – CP Assessment in Industries