GIÁO TRÌNH:SẢN XUẤT SẠCH HƠN doc

- Đối với các quá trình sản xuất, SXSH bao gồm việc bảo toàn nguyên liệu, nước và năng lượng, loại trừ các nguyên liệu ñộc hại và làm giảm khối lượng, ñộc tính của các chất thải vào nướ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ

Khoa Môi trường

GIÁO TRÌNH

SẢN XUẤT SẠCH HƠN (Cleaner Production)

Huế, 2011

Chương 1

1.1 SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA Ý TƯỞNG SẢN XUẤT SẠCH HƠN

Các quá trình sản xuất công nghiệp gây ra ô nhiễm môi trường do khí thải, nước thải và chất thải rắn:

Hình 1.1 Sơ ñồ tổng quát một quá trình sản xuất công nghiệp

- Trong vòng hơn 40 năm qua, các cách thức ứng phó với sự ô nhiễm công nghiệp gây

nên suy thoái môi trường thay ñổi theo thời gian:

(1) Phớt lờ ô nhiễm (Ignorance of pollution)

Không quan tâm ñến ô nhiễm do hậu quả do ô nhiễm gây ra chưa thực sự nghiêm trọng, mức ñộ phát triển của các ngành công nghiệp còn nhỏ lẻ

(2) Pha loãng và phát tán (Dilute and disperse)

Pha loãng: dùng nước nguồn ñể pha loãng nước thải trước khi ñổ vào nguồn nhận Phát tán: nâng chiều cao ống khói ñể phát tán khí thải

VD: một nhà máy sản xuất bia 1 ngày thải ra 50 m3 nước thải COD của nước thải là 1000mg/l Để ñáp ứng tiêu chuẩn cho phép ở Việt Nam ñối với COD của nước thải công nghiệp loại B (nhỏ hoặc bằng 100 mg/l), nhà máy pha loãng 1 m3 nước thải với 9 m3 nước Tuy nhiên, ñối với pha loãng và phát tán thì tổng lượng chất thải ñưa vào môi trường là không ñổi Thủy quyển và khí quyển không phải là một bãi rác cho mọi chất thải: các kim loại nặng, PCB (polychlorinated biphenyls: bền và ñộc hại có trong biến thế, tụ ñiện ) ñã tuần hoàn và tích lũy trong trầm tích, sinh khối

(3) Xử lý cuối ñường ống (EOP = end-of-pipe treatment)

Lắp ñặt các hệ thống xử lý nước thải, khí thải ở cuối dòng thải ñể phân hủy hay làm giảm nồng ñộ các chất ô nhiễm nhằm ñáp ứng yêu cầu bắt buộc trước khi thải vào môi trường Phương pháp này phổ biến vào những năm 1970 ở các nước công nghiệp ñể kiểm soát ô

nhiễm công nghiệp

Tuy nhiên, xử lý cuối ñường ống thường nảy sinh các vấn ñề như:

- Gây nên sự chậm trễ trong việc tìm ra giải pháp xử lý;

- Không thể áp dụng với các trường hợp có nguồn thải phân tán như nông nghiệp;

Quá trình sản xuất

- Đôi khi sản phẩm phụ sinh ra khi xử lý lại là các tác nhân ô nhiễm thứ cấp;

- Chi phí ñầu tư và sản xuất sẽ tăng thêm do chi phí xử lý

(4) Sản xuất sạch hơn (Cleaner production)

Ngăn chặn phát sinh chất thải ngay tại nguồn nguồn bằng cách sử dụng năng lượng và nguyên vật liệu 1 cách có hiệu quả nhất, nghĩa là có thêm một tỷ lệ nguyên vật liệu nữa ñược chuyển vào thành phẩm thay vì phải loại bỏ Tiếp cận này bắt ñầu xuất hiện từ những năm

1980 với những cách gọi khác nhau như "phòng ngừa ô nhiễm" (pollution prevention), "giảm

thiểu chất thải" (waste minimization) Ngày nay, thuật ngữ "sản xuất sạch hơn" (cleaner

production) (SXSH) ñược sử dụng phổ biến trên thế giới ñể chỉ cách tiếp cận này, mặc dù các

thuật ngữ tương ñương vẫn còn ưa thích vài nơi

Trước ñây, lối suy nghĩ của chúng ta trong việc giải quyết ô nhiễm môi trường vẫn tập trung sử dụng các phương pháp truyền thống xử lý chất thải mà không chú ý ñến nguồn gốc phát sinh của chúng Do vậy, chi phí quản lý chất thải ngày càng tăng nhưng ô nhiễm ngày càng nặng Các ngành công nghiệp phải chịu hậu quả nặng nề về mặt kinh tế và mất uy tín trên thị trường Để thoát khỏi sự bế tắc này, cộng ñồng công nghiệp càng ngày càng trở nên nghiêm túc hơn trong việc xem xét cách tiếp cận SXSH

Hình 1.2 Sự phát triển logic của tiến trình ứng phó với ô nhiễm

Như vậy, từ phớt lờ ô nhiễm, rồi pha loãng và phát tán chất thải, ñến kiểm soát cuối ñường ống và cuối cùng là SXSH là 1 quá trình phát triển khách quan, tích cực có lợi cho môi trường và kinh tế cho các doanh nghiệp nói riêng và toàn xã hội nói chung Ba cách ứng phó

ñầu là những tiếp cận quản lý chất thải bị ñộng trong khi cách ứng phó sau cùng là tiếp cận

quản lý chất thải chủ ñộng Như vậy, SXSH là tiếp cận “nhìn xa, tiên liệu và phòng ngừa”

Nguyên tắc “phòng bệnh hơn chữa bệnh” bao giờ cũng là chân lý Tuy nhiên, ñiều này không

có nghĩa là xem nhẹ biện pháp xử lý cuối ñường ống Phòng ngừa và ngăn chặn ô nhiễm là nguyên tắc chủ ñạo và phải kết hợp với xử lý ô nhiễm

Vào năm 1989, UNEP khởi xướng “Chương trình sản xuất sạch hơn” nhằm phổ biến

khái niệm SXSH và ñẩy mạnh việc áp dụng chiến lược SXSH trong công nghiệp, ñặc biệt ở các nước ñang phát triển Hội nghị chuyên ñề ñầu tiên của UNEP về lĩnh vực này ñược tổ chức tại Canterbury (Anh) Sau ñó các hội nghị tiếp theo ñã ñược tổ chức cứ 2 năm một: tại Paris (Pháp, 1992); Warsaw (Ba Lan, 1994); Oxford (Anh, 1996); Phoenix (Hàn Quốc, 1998); Montreal (Canada, 2000), Prague (CH Séc, 2002),

Năm 1998, thuật ngữ SXSH ñược chính thức sử dụng trong "Tuyên ngôn Quốc tế về sản

xuất sạch hơn" (International Declaration on Cleaner Production) của UNEP Năm 1999, Việt

Nam ñã ký tuyên ngôn Quốc tế về SXSH khẳng ñịnh cam kết của Việt Nam với chiến lược phát triển bền vững

“Chiến lược Bảo vệ môi trường quốc gia ñến năm 2010 và ñịnh hướng ñến năm 2020” (2003) của Việt Nam ñã xác ñịnh quan ñiểm“Coi phòng ngừa là chính, kết hợp với xử lý và kiểm soát ô nhiễm…” Một trong 36 chương trình, ñề án, dự án ưu tiên cấp quốc gia trong chiến lược (số 28) liên quan ñến SXSH

1.2 ĐỊNH NGHĨA SẢN XUẤT SẠCH HƠN

Theo Chương trình Môi trường LHQ (UNEP, 1994):

“Sản xuất sạch hơn là sự áp dụng liên tục một chiến lược phòng ngừa môi trường tổng hợp ñối với các quá trình sản xuất, các sản phẩm và các dịch vụ nhằm làm giảm tác

ñộng xấu ñến con người và môi trường

- Đối với các quá trình sản xuất, SXSH bao gồm việc bảo toàn nguyên liệu, nước và

năng lượng, loại trừ các nguyên liệu ñộc hại và làm giảm khối lượng, ñộc tính của các chất thải vào nước và khí quyển

- Đối với các sản phẩm, chiến lược SXSH nhắm vào mục ñích làm giảm tất cả các tác ñộng ñến môi trường trong toàn bộ vòng ñời của sản phẩm, từ khâu khai thác nguyên liệu ñến

khâu thải bỏ cuối cùng

- Đối với các dịch vụ, SXSH là sự lồng ghép các mối quan tâm về môi trường vào trong

việc thiết kế và cung cấp các dịch vụ

- SXSH ñòi hỏi áp dụng các bí quyết, cải tiến công nghệ và thay ñổi thái ñộ.”

(Lưu ý: Trong ñịnh nghĩa năm SXSH 1992 của UNEP chưa ñề cập ñến các dịch vụ)

Như vậy, SXSH không ngăn cản sự phát triển, SXSH chỉ yêu cầu rằng sự phát triển phải bền vững về mặt môi trường sinh thái Không nên cho rằng SXSH chỉ là 1 chiến lược về môi trường bởi nó cũng liên quan ñến lợi ích kinh tế Trong khi xử lý cuối ñường ống luôn tăng chi phí sản xuất thì SXSH có thể mang lại lợi ích kinh tế cho doanh nghiệp thông qua việc giảm thiểu sự tiêu thụ năng lượng và nguyên liệu hoặc phòng ngừa và giảm thiểu rác thải Do vậy có thể khẳng ñịnh rằng SXSH là 1 chiến lược “một mũi tên trúng hai ñích” (win-win outcome)

1.3 CÁC KHÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ LIÊN QUAN

1.3.1 Công nghệ sạch (Clean technology)

Bất kỳ biện pháp kỹ thuật nào ñược các ngành công nghiệp áp dụng ñể giảm thiểu hay loại bỏ quá trình phát sinh chất thải hay ô nhiễm tại nguồn và tiết kiệm ñược nguyên liệu và năng lượng ñều ñược gọi là công nghệ sạch Các biện pháp kỹ thuật này có thể ñược áp dụng

từ khâu thiết kế ñể thay ñổi quy trình sản xuất hoặc là các áp dụng trong các dây chuyền sản xuất nhằm tái sử dụng sản phẩm phụ ñể tránh thất thoát (OCED, 1987)

1.3.2 Công nghệ tốt nhất hiện có (Best Available Technology - BAT)

Là công nghệ sản xuất có hiệu quả nhất hiện có trong việc bảo vệ môi trường nói chung, có khả năng triển khai trong các ñiều kiên thực tiễn về kinh tế, kỹ thuật, có quan tâm ñến chi phí trong việc nghiên cứu, phát triển và triển khai bao gồm thiết kế, xây dựng, bảo dưỡng, vận hành và loại bỏ công nghệ (UNIDO, 1992) BAT giúp ñánh giá tiềm năng áp dụng SXSH, ví dụ ở bảng 1.1

Bảng 1.1 Mức tiêu thụ nước & ñiện trong các nhà máy bia theo công nghệ Việt Nam và BAT

* Kết quả ñánh giá của dự án UNIDO năm 1998-2000

** Kết quả ñánh giá SXSH trong sản xuất bia của UNDP năm 1999

1.3.3 Hiệu quả sinh thái (Eco-efficiency)

Hiệu quả sinh thái (HQST) là sự tạo ra hàng hố và dịch vụ cĩ giá cả rẻ hơn trong khi giảm được tiêu thụ nguyên liệu, năng lượng và các tác động mơi trường trong suốt vịng đời của sản phẩm và dịch vụ (WBCSD, 1992) Nĩi cách khác, hiệu quả sinh thái chính là hiệu quả

sử dụng các tài nguyên sinh thái để tạo ra sản phẩm, dịch vụ đáp ứng nhu cầu của con người Hai khái niệm SXSH và HQST được xem như là đồng nghĩa

1.3.4 Phịng ngừa ơ nhiễm (Pollution prevention)

Hai thuật ngữ SXSH và phịng ngừa ơ nhiễm (PNƠN) thường được sử dụng thay thế nhau Chúng chỉ khác nhau về mặt địa lý Thuật ngữ PNƠN được sử dụng ở Bắc Mỹ trong khi

SXSH được sử dụng ở các khu vực cịn lại trên thế giới

1.3.5 Giảm thiểu chất thải (Waste minimisation)

Khái niệm về giảm thiểu chất thải (GTCT) được đưa ra vào năm 1988 bởi Cục Bảo vệ Mơi trường Hoa Kỳ (US EPA) Hai thuật ngữ GTCT và PNƠN thường được sử dụng thay thế nhau Tuy nhiên, GTCT tập trung vào việc tái chế chất thải và các phương tiện khác để giảm thiểu lượng chất thải bằng việc áp dung nguyên tăc 3P (Polluter Pay Principle) và 3R (Reduction, Reuse, Recycle)

1.3.6 Năng suất xanh (Green productivity)

Năng suất xanh (NSX) là thuật ngữ được sử dụng vào năm 1994 bởi Cơ quan năng suất Châu Á (APO) để nĩi đến thách thức trong việc đạt được sản xuất bền vững Giống như SXSH, năng suất xanh là 1 chiến lược vừa nâng cao năng suất vừa thân thiện với mơi trường cho sự phát triển kinh tế - xã hội nĩi chung

1.3.7 Kiểm sốt ơ nhiễm (Pollution control)

Kiểm sốt ơ nhiễm (KSƠN) là cách thể hiện khác của xử lý cuối đường ống Sự khác nhau cơ bản KSƠN và SXSH, do đĩ, là ở thời gian “can thiệp” KSƠN là 1 cách tiếp cận từ phía sau (chữa bệnh), trong khi SXSH là cách tiếp cận từ phía trước, mang tích chất dự đốn

và phịng ngừa

Kiểm sốt chất ơ nhiễm bằng các bộ lọc, các

Là yếu tố đĩng gĩp vào chi phí, giá thành Chất thải được xem như nguồn tài nguyên Trách nhiệm giải quyết là bởi các chuyên

gia mơi trường

Trách nhiệm giải quyết là của tất cả mọi người trong cơng ty

Cải thiện mơi trường bằng giải pháp kỹ

1.3.8 Sinh thái công nghiệp (Industrial ecology)

Việc quảng bá và nâng cao nhận thức về SXSH ñã ñạt ñược nhiều tiến bộ ñáng kể ở nhiều nơi trên thế giới Tuy nhiên các nỗ lực về SXSH thường chỉ tập trung vào các quá trình sản xuất ñơn lẻ, các sản phẩm cụ thể hoặc các vật liệu ñộc hại mang tính cách cá nhân hơn là một bức tranh toàn cảnh về các tác ñộng môi trường do một hệ thống sản xuất công nghiệp gây ra Do vậy, song song với sự phát triển của SXSH, các nhà khoa học, các kỹ sư và các nhà

quản lý công nghiệp ñã nhận ra rằng cần phải xây dựng một hệ thống sản xuất công nghiệp

mang tính chất tuần hoàn dẫn ñến việc tất cả các ñầu ra của quá trình sản xuất này trở thành các ñầu vào của các quá trình sản xuất khác ñể giảm thiểu tối ña lượng chất thải

Chính các mối quan hệ phức tạp giữa các sinh vật và vật chất trong các hệ sinh thái tự nhiên ñã cung cấp cho con người một bài học giá trị về việc làm thế nào ñể thiết kế tốt hơn các hệ thống công nghiệp Tương tựa như các hệ sinh thái trong tự nhiên mà ở ñó chất thải của một sinh vật này trở thành nguồn thức ăn của một sinh vật khác, con người cần phải phát triển các hệ thống sản xuất mà trong ñó không còn chất thải Chính ý tưởng này ñã dẫn ñến khái niệm về sinh thái công nghiệp (STCN) Điều này có nghĩa là tất cả các ñầu ra của một quá trình sản xuất sẽ là các ñầu vào của các quá trình sản xuất khác theo một vòng tuần hoàn

a Ví dụ ñiển hình - Khu công nghiệp sinh thái Kalundborg (Đan Mạch)

Hình 1.2 Sơ ñồ rút gọn của khu công nghiệp sinh thái Kalundborg

- Hồ Tisso: cung cấp nước cho nhà máy ñiện, các nông trại và nhà máy lọc dầu

- Nhà máy nhiệt ñiện bằng than cung cấp phụ gia (tro bay) cho nhà máy xi măng, cung cấp hơi nước cho nhà máy sản xuất enzyme công nghiệp và nhà máy lọc dầu, cung cấp thạch

nhiệt thừa cho thị trấn dùng ñể ñun nước nóng

- Nhà máy sản xuất enzyme công nghiệp cung cấp sinh khối thừa ñể làm phân bón cho các nông trại

Hồ Tisso Nhà máy lọc dầu

Nhà máy nhiệt ñiện

Nhà máy tấm vữa

NM SX

H 2 SO 4

NM SX Enzym

Nhà máy tấm vữa

NM SX

H 2 SO 4

NM SX Enzym

cao

b Mối quan hệ giữa SXSH và STCN

- Tương tự như SXSH, mục tiêu của STCN là nâng cao hiệu quả sinh thái và giảm thải nguy cơ rủi ro ñối với môi trường và sức khỏe con người, nâng cao hiệu quả kinh tế

- Tuy nhiên STCN có 1 tầm nhìn rộng hơn vượt qua khỏi ranh giới của 1 công ty

• Ở mức ñộ trong cùng 1 công ty, STCN liên kết các qúa trình sản xuất với nhau và với các quá trình tự nhiên ñể xác ñịnh các cơ hội sử dụng chất thải của 1 quá trình này cho 1 quá trình khác

• Ở mức ñộ khu công nghiệp, STCN cố gắng cực ñại hoá năng suất và hiệu quả chung của cả khu công nghệp hơn là tính ñến hiệu quả của từng công ty ñơn lẻ Ví dụ như các cơ hội của việc thu gom rác thải, việc mua kết hợp các vật liệu sản xuất, xử lý và loại bỏ rác thải, v.v

c Các lợi ích của STCN

• Giá thành sản xuất giảm nhờ hiệu quả sử dụng năng lượng và nguyên vật liệu Nhờ vậy sản phẩm sẽ mang tính cạnh tranh hơn,

• Giảm thiểu ô nhiễm và các yêu cầu về sử dụng tài nguyên thiên nhiên,

• Việc tận dụng rác thải giúp các doanh nghiệp tránh ñược bị phạt về gây ô nhiễm môi trường,

• Sự phân chia về các chi phí liên quan ñến cơ sở hạ tầng, các nghiên cứu và phát triển (R & D), việc duy trì các hệ thống thông tin việc mua kết hợp các vật liệu sản xuất

d Các mặt hạn chế của STCN

• Các kế hoạch kinh doanh của công ty không ñược bảo mật,

• Khả năng bị lệ thuộc vào các cơ sở sản xuất khác VD: Nếu 1 công ty chuyển ñi nơi khác thì các công ty phụ thuộc sẽ gặp rắc rối,

• Các vấn ñề về luật pháp và trách nhiệm VD: 1 sản phẩm có sự cố thì khó hậu quả sẽ

do công ty nào chịu trách nhiệm

1.4 CÁC NHÓM GIẢI PHÁP SẢN XUẤT SẠCH HƠN

1.4.1 Quản lý nội vi tốt (Good housekeeping)

Quản lý nội vi là một loại giải pháp ñơn giản nhất của sản xuất sạch hơn Quản lý nội vi thường không ñòi hỏi chi phí ñầu tư và có thể ñược thực hiện ngay sau khi xác ñịnh ñược các giải pháp SXSH Quản lý nội vi chủ yếu là cải tiến thao tác công việc, giám sát vận hành, bảo trì thích hợp, cải tiến công tác kiểm kê nguyên vật liệu và sản phẩm Ví dụ:

− Phát hiện rò rỉ, tránh các rơi vãi,

− Bảo ôn tốt ñường ống ñể tránh rò rĩ,

− Đóng các van nước hay tắt thiết bị khi không sử dụng ñể tránh tổn thất …

Mặc dù quản lý nội vi là dơn giản nhưng vẫn cần có sự quan tâm của ban lãnh ñạo cũng như việc ñào tạo nhân viên

1.4.2 Thay thế nguyên vật liệu (Raw material substitution)

Là việc thay thế các nguyên liệu ñang sử dụng bằng các nguyên liệu khác thân thiện với môi trường hơn Thay dổi nguyên liệu còn có thể là việc mua nguyên liệu có chất lượng tốt hơn ñể ñạt ñược hiệu suất sử dụng cao hơn Ví dụ:

− Thay thế mực in dung môi hữu cơ bằng mực in dung môi nước,

− Thay thế acid bằng peroxit (VD: H2O2, Na2O2) trong tẩy rỉ

1.4.3 Tối ưu hóa quá trình sản xuất (Process optimization)

Để dảm bảo các ñiều kiện sản xuất ñược tối ưu hoá về mặt tiêu thụ nguyên liệu, sản xuất

và phát sinh chất thải, các thông số của quá trình sản xuất như nhiệt ñộ, thời gian, áp suất, pH, tốc ñộ cần ñược giám sát, duy trì và hiệu chỉnh càng gần với ñiều kiện tối ưu càng tốt, làm cho quá trình sản xuất ñạt ñược hiệu quả cao nhất, có năng suất tốt nhất Ví dụ:

− Tối ưu hóa tốc ñộ băng chuyền và hiệu chỉnh nhiệt ñộ thích hợp của máy màng co,

− Tối ưu hóa quá trình ñốt nồi hơi

Cũng như quản lý nội vi, việc kiểm soát quá trình tốt hơn dòi hỏi các quan tâm của ban lãnh ñạo cũng như việc giám sát ngày một hoàn chỉnh hơn

1.4.4 Bổ sung thiết bị (Equipment modification):

Lắp ñặt thêm các thiết bị ñể ñạt ñược hiệu quả cao hơn về nhiều mặt Ví dụ:

− Lắp ñặt máy ly tâm ñể tận dụng bia cặn,

− Lắp ñặt các thiết bị cảm biến (sensor) ñể tiết kiệm ñiện, nước VD: thiết bị cảm biến thời gian (time sensor), thiết bị cảm biến chuyển ñộng (motion sensor), v.v

1.4.5 Thu hồi và tái sử dụng tại chỗ (On-site recovery and reuse)

Tận dụng chất thải ñể tiếp tục sử dụng cho quá trình sản xuất hay sử dụng cho một mục ñích khác Ví dụ:

− Sử dụng siêu lọc ñể thu hồi thuốc nhuộm trong nước thải,

− Thu hồi nước ngưng ñể dùng lại cho nồi hơi

1.4.6 Sản xuất các sản phẩm phụ hữu ích (Production of useful by-products)

Tận dụng chất thải ñể tiếp tục sử dụng cho một mục ñích khác Ví dụ:

− Sản xuất cồn từ rỉ ñường phế thải của nhà máy ñường,

− Sử dụng lignin trong nước thải sản xuất giấy làm phụ gia pha chế thuốc trừ sâu,

1.4.7 Thiết kế sản phẩm mới (New product design)

Thay ñổi thiết kế sản phẩm có thể cải thiện quá trình sản xuất và làm giảm nhu cầu sử dụng các nguyên liệu ñộc hại Ví dụ:

− Sản xuất pin không chứa kim loại ñộc như Cd, Pb, Hg ,

− Thay nắp ñậy kim loại có phủ sơn bằng nắp ñậy nhựa cho một số sản phẩm nhất dịnh

sẽ tránh ñược các vấn ñề về môi trường cũng như các chi phí ñể sơn hoàn thiện nắp ñậy ñó

1.4.8 Thay ñổi công nghệ (Technology change)

Chuyển ñổi sang một công nghệ mới và hiệu quả hơn có thể làm giảm tiêu thụ tài nguyên và giảm thiểu lượng chất thải và nước thải Thiết bị mới thường ñắt tiền, nhưng có thể thu hồi vốn rất nhanh Ví dụ:

− Rửa cơ học thay vì rửa bằng dung môi,

− Thay công nghệ sơn ướt bằng sơn khô (sơn bột)

Giải pháp này yêu cầu chi phí ñầu tư cao hơn các giải pháp sản xuất sạch khác, do dó cần phải dược nghiên cứu cẩn thận Mặc dù vậy, tiềm năng tiết kiệm nguyên liệu và cải thiện chất lượng sản phẩm có thể cao hơn so với các giải pháp khác

1.5 CÁC LỢI ÍCH CỦA SẢN XUẤT SẠCH HƠN

Nói một cách tổng quát, SXSH vừa là công cụ quản lý, công cụ kinh tế, công cụ bảo vệ môi trường và là công cụ nâng cao chất lượng sản phẩm SXSH giúp:

Ě Tiết kiệm tài chính và cải thiện hiệu quả sản xuất do tiết kiệm chi phí do việc sử dụng nước, năng lượng, nguyên liệu hiệu quả hơn, chi phí xử lý cuối ñường ống, chi phí loại bỏ các chất thải rắn, nước thải, khí thải,

Ě Nâng cao hiệu suất hoạt ñộng của nhà máy,

Ě Nâng cao mức ổn ñịnh sản xuất và chất lượng sản phẩm,

Ě Giảm sử dụng tài nguyên thiên nhiên thông qua các biện pháp thu hồi và tái sử dụng chất thải,

Ě Tiếp cận tài chính dễ dàng hơn,

Ě Nâng cao hiểu biết về quá trình sản xuất, các chi phí, các vấn ñề về môi trường trong nội bộ doanh nghiệp và nâng cao nhận thức, tinh thần trách nhiệm của công nhân thông qua

sự tham gia tgrực tiếp của họ vào quá trình thực hiện SXSH

SXSH và phát triển bền vững

SXSH có thể giảm thiểu hay loại bỏ nhu cầu cân bằng giữa phát triển kinh tế và môi trường Hiện nay, SXSH ñặc biệt quan trọng ñối với các nước ñang trên con ñường chuyển dịch cơ cấu kinh tế SXSH tạo ra cơ hôi “bước nhảy vọt” vượt qua các công nghệ cũ ñược sử dụng lâu nay mà vẫn còn tiêu tốn nhiều tiền cho việc kiểm soát ô nhiễm do các công nghệ này gây ra Như vậy có thể nói rằng SXSH là một trong những công cụ hỗ trợ ñắc lực nhất cho sự PTBV

Bảng 1.2 Một số ví dụ SXSH giúp giải quyết các vấn ñề môi trường

Vấn ñề môi trường Giải pháp SXSH (Thảo luận trên lớp)

Suy giảm tầng ozon Thay thế tất cả các chất làm suy giảm tầng ozon bằng các chất an

toàn Nóng lên toàn cầu Thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng năng lượng mặt trời

Bảo tồn năng lượng Phát sinh các chất

thải rắn và chất thải

nguy hại

Thay ñổi các dây chuyền sản xuất và nguyên liệu Mua các sản phẩm mà công nghệ sản xuất ra chúng tạo ra ít chất thải nguy hại hơn và không chứa các chất ñộc

Vấn ñề môi trường Giải pháp SXSH (Thảo luận trên lớp)

Mua các sản phẩm bền Mua các sản phẩm ít ñộc Tái sử dụng các sản phẩm Yêu cầu dùng ít bao gói cho sản phẩm Mưa acid

Sử dụng than sạch (có hàm lượng lưu huỳnh thấp) cho các nhà máy ñiện

Sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo ñược Sương mù quang hoá

Sử dụng ô tô chạy bằng ñiện hay các nhiên liệu thay thế Thay thế các sản phẩm tạo ra nhiều chất hứu cơ dễ bay hơi như kep xịt tóc, sơn, bình nước hoa,

Tài liệu ñọc thêm chương 1

1.1 INFOTERRA Việt Nam Sản xuất sạch Tổng luận, số 10-2001 (164) (Bản

photocopy)

1.2 Các bài ñọc thêm về công nghệ sạch (Xem các bài ñọc thêm của chương 1)

Hiện nay, có một số thuật ngữ tương ñương hiện ñang ñược sử dụng ñể thể hiện phương pháp luận SXSH như: Kiểm toán giảm thiểu chất thải (Waste Minimization Audit), Đánh giá giảm thiểu chất thải (Waste Minimization Assessment), Hướng dẫn phòng ngừa ô nhiễm (Pollution Prevention Guide),

Đã có nhiều cẩm nang, hướng dẫn ñánh giá SXSH với các mức ñộ chi tiết khác nhau ñược ñề xuất và áp dụng bởi các tổ chức quốc tế, quốc gia và cơ sở nghiên cứu Tuy nhiên, tất

cả ñều có chung ý nghĩa: ñó là "con ñường" ñể ñến SXSH; ý tưởng và khái niệm cơ bản là hầu như giống nhau Dưới ñây là một số ví dụ về các cẩm nang, hướng dẫn ñược sử dụng phổ biến:

Opportunity Assessment, US EPA 1988)

Guide, US EPA 1992)

SXSH (Bản thảo) UNEP/UNIDO 1995 (Guidance Material for the UNEP/UNIDO National

Cleaner Production Centres Cleaner Production Assessment Manual Draft 1995)

1991 (PREPARE Manual for the Prevention of Waste and Emissions, Dutch Ministry of Economic

Affairs 1991)

kỹ thuật số 7, UNEP/UNIDO 1991 (Audit and Reduction Manual for Industrial Emissions

and Waste, Technical Report Series No 7, UNEP/UNIDO 1991)

(DESIRE Procedure for waste audit India NPC, 1994)

Nhìn chung, các cẩm nang-hướng dẫn tuy khác nhau về thuật ngữ, ñộ dài ngắn, nội

dung cụ thể nhưng có cùng ý tưởng chính: tổng quan toàn bộ quy trình sản xuất của 1 nhà

máy ñể nhận ra những chỗ, những công ñoạn có thể làm giảm ñược sự tiêu thụ tài nguyên, các nguyên liệu ñộc hại và sự phát sinh chất thải

Trong chương này sẽ giới thiệu chi tiết quy trình DESIRE (sơ ñồ cho ở hình 2.1)

Ở Việt Nam, ñánh giá SXSH cơ bản dựa theo quy trình DESIRE với một số ñiều chỉnh

Hình 2.1 Sơ ñồ quy trình DESIRE ñánh giá SXSH

Giai ñoạn 1: Khởi ñộng

Nhiệm vụ 1: Thành lập nhóm SXSH

Nhiệm vụ 2: Liệt kê các công ñoạn của quá trình sản xuất

Nhiệm vụ 3: Xác ñịnh và chọn ra các công ñoạn gây lãng phí

Giai ñoạn 2: Phân tích các công ñoạn

Nhiệm vụ 4: Chuẩn bị sơ ñồ dòng của quá trình

Nhiệm vụ 5: Lập cân bằng vật chất và năng lượng

Nhiệm vụ 6: Xác ñịnh chi phí cho các dòng thải

Nhiệm vụ 7: Thẩm ñịnh quá trình ñể xác ñịnh nguyên nhân sinh ra chất thải

Giai ñoạn 3: Đề xuất các cơ hội SXSH

Nhiệm vụ 8: Xây dựng các cơ hội SXSH

Nhiệm vụ 9: Lựa chọn các cơ hội có thể thực hiện ñược

Giai ñoạn 4: Lựa chọn các giải pháp SXSH

Nhiệm vụ 10: Đánh giá tính khả thi về kỹ thuật

Nhiệm vụ 11: Đánh giá tính khả thi về kinh tế

Nhiệm vụ 12: Đánh giá khía cạnh môi trường

Nhiệm vụ 13: Lựa chọn giải pháp sẽ thực hiện

Giai ñoạn 5 : Thực hiện các giải pháp SXSH

Nhiệm vụ 14: Chuẩn bị thực hiện

Nhiệm vụ 15: Thực hiện giải pháp SXSH

Nhiệm vụ 16: Giám sát và ñánh giá kết quả

Giai ñoạn 6: Duy trì SXSH

Nhiệm vụ 17: Duy trì các giải pháp SXSH

Nhiệm vụ 18: Xác ñịnh và chọn ra các công ñoạn gây lãng phí mới

Hình 2.2 Sơ ñồ kiểm toán giảm thiểu chất thải của UNEP/UNIDO (1991)

2.2 QUY TRÌNH DESIRE

Năm 1993, Ủy ban Năng suất quốc gia Ấn Độ thực hiện dự án "Trình diễn giảm chất thải tại các ngành công nghiệp nhỏ" (DESIRE = Desmontration in Small Industries of Reducing Waste) Quy trình kiểm toán chất thải ñã ñược phát triển trong khuôn khổ Dự án và ñã ñược áp dụng rộng rãi Phương pháp luận DESIRE gồm 6 giai ñoạn - 18 nhiệm vụ như sơ ñồ ở hình 2.1

Các giai ñoạn của ñánh giá SXSH theo DESIRE ñược trình bày chi tiết như dưới ñây

CHUẨN BỊ KIỂM TOÁN

Bước 1: Chuẩn bị nhân lực và tổ chức nhóm kiểm toán Bước 2: Chia quá trình sản xuất thành các công ñoạn Bước 3: Xây dựng sơ ñồ khối kết nối các công ñoạn

GIAI ĐOẠN 1

CÁC ĐẦU VÀO CỦA QTSX

Bước 4: Xác ñịnh các ñầu vào

Bước 5: Ghi số liệu sử dụng nước

Bước 6: Đo mức ñộ tái sử

dụng/tuần hoàn chất thải hiện tại

XÁC ĐỊNH CÁC PHƯƠNG ÁN GIẢM CHẤT THẢI

Bước 15: Kiểm tra các giải pháp giảm chất thải

Bước 16: Định mục tiêu và ñặc trưng hóa các chất thải có vấn

ñề

Bước 17: Tách riêng các nguồn thải

Bước 18: Xây dựng các giải pháp giảm chất thải lựa chọn lâu

dài

GIAI ĐOẠN 3

ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG ÁN GIẢM CHẤT THẢI

Bước 19: Đánh giá về mặt môi trường và kinh tế các

phương án giảm chất thải

Kế HOẠCH HÀNH ĐỘNG GIẢM CHẤT THẢI

Bước 20:Thiết kế và thực hiện kế hoạch hành ñộng giảm

chất thải ñể ñạt hiệu quả cho quá trình cải tiến

2.2.1 Giai đoạn 1 - Khởi động

Mục đích của giai đoạn này là lập kế hoạch và tổ chức kiểm tốn SXSH

Nhiệm vụ 1: Thành lập nhĩm SXSH

− Thành phần điển hình của một nhĩm cơng tác SXSH nên bao gồm đại diện của:

Cấp lãnh đạo doanh nghiệp (Ban Giám đốc cơng ty, nhà máy),

Các bộ phận sản xuất (xí nghiệp, phân xưởng),

Bộ phận tài chính, vật tư, bộ phận kỹ thuật,

Các chuyên gia SXSH (tùy yêu cầu, cĩ thể mời các chuyên gia SXSH bên ngồi)

− Quy mơ và thành phần của nhĩm cơng tác phù hợp với cơ cấu tổ chức của doanh nghiệp

− Cần phải cĩ một nhĩm trưởng để điều phối tồn bộ chương trình kiểm tốn và các hoạt động cần thiết khác

− Mỗi thành viên trong nhĩm cơng tác sẽ được chỉ định một nhiệm vụ cụ thể, nhưng tổ chức của nhĩm càng linh hoạt càng tốt để việc trao đổi thơng tin được dễ dàng

− Nhĩm cơng tác phải đề ra được các mục tiêu định huớng lâu dài cho chương trình SXSH Định ra tốt các mục tiêu sẽ giúp tập trung nỗ lực và xây dựng được sự đồng lịng Các mục tiêu phải phù hợp với chính sách của doanh nghiệp, cĩ tính hiện thực

Nhiệm vụ 2: Liệt kê các cơng đoạn của quá trình sản xuất

− Cần tổng quan tất cả các cơng đoạn bao gồm sản xuất, vận chuyển, bảo quản,

− Chú ý đặc biệt đến các hoạt động theo chu kỳ, ví dụ các quá trình làm sạch,

− Thu thập số liệu để xác định định mức (cơng suất, tiêu thụ nguyên liệu, nước, NLượng, )

Nhiệm vụ 3: Xác định và chọn ra các cơng đoạn gây lãng phí

− Ở nhiệm vụ này, nhĩm cơng tác khơng cần đi vào chi tiết mà phải đánh giá diện rộng tất

cả các cơng đoạn của quá trình sản xuất về lượng chất thải, mức độ tác động đến mơi trường, các

cơ hội SXSH dự kiến, các lợi ích dự đốn, Những đánh giá như vậy là hữu ích để đặt trọng tâm

vào một hay một số cơng đoạn sản xuất (trọng tâm kiểm tốn) sẽ phân tích chi tiết hơn

− Ở bước này, việc tính tốn các định mức (benchmark) là rất cần thiết như:

Tiêu thụ nguyên liệu: tấn nguyên liệu/tấn sản phẩm

Tiêu thụ năng lượng: kWh/tấn sản phẩm

Tiêu thụ nước: m 3 nước/tấn sản phẩm

Lượng nước thải: m 3 nước thải/tấn sản phẩm

Lượng phát thải khí: kg/tấn sản phẩm,

− Các định mức thu được khi so sánh sơ bộ với các cơng ty khác và với cơng nghệ tốt nhất hiện cĩ (BAT = Best Available Technology) sẽ cho phép ước tính tiềm năng SXSH của đơn vị kiểm tốn

− Các tiêu chí xác định trọng tâm kiểm tốn:

Gây ơ nhiễm nặng (định mức nước thải/phát thải cao),

Tổn thất nguyên liệu cao, tổn thất hĩa chất,

Định mức tiêu thụ nguyên liệu/năng lượng cao,

Có sử dụng các hóa chất ñộc hại,

Được lựa chọn bởi ña số các thành viên trong nhóm SXSH

2.2.2 Giai ñoạn 2 - Phân tích các công ñoạn

Nhiệm vụ 4: Chuẩn bị sơ ñồ dòng của quá trình sản xuất

− Lập ra một sơ ñồ dòng giới thiệu các công ñoạn của quá trình ñã lựa chọn (trọng tâm kiểm toán) nhằm xác ñịnh tất cả các công ñoạn và nguồn gây ra chất thải Sơ ñồ này cần liệt

kê và mô tả dòng vào - dòng ra ñối với từng công ñoạn Việc thiết lập sơ ñồ chính xác thường không dễ, nhưng lại là nhiệm vụ rất quan trọng quyết ñịnh ñến sự thông suốt của quá trình

− Trong hình 2.3 mô tả một khuôn mẫu ñiển hình cho sơ ñồ dòng của quá trình sản xuất

Hình 2.3 Mẫu ñiển hình của một sơ ñồ dòng quá trình sản xuất

Hình 2.4 cho ví dụ về một sơ ñồ công nghệ cụ thể - sơ ñồ công nghệ thuộc da

Nguyên liệu:

kg m3

kg kg

Phát thải kg Nhiệt thải kW

Chất thải rắn:

kg kg kg

Sản phẩm:

kg m3

Khách hàng

Dòng vào

(Input)

Dòng ra (Output)

Hinh 2.4 Sơ ñồ dòng quá trình thuộc da

Cr2(SO4)3, Syntan, muối,

HCOONa, Na2CO3, cất

chống vi khuẩn

Da

(ướp muối bảo quản)

Ngâm, rửa hồi tươi

Loại bỏ lông, ngâm vôi

H2S

NT có tính kiềm, chứa lông, bụi, muối hữu cơ, vôi, Na2S Thịt và da rẻo

Dịch ép

Mảnh da bào chứa Cr

NT có tính acid, chứa Cr3+, dịch chiết tannin, syntan, chất màu, chất

béo Mẩu da xén chứa Cr

Hơi dung môi

Nước thải Chất thải rắn Khí thải

Nhiệm vụ 5: Lập cân bằng vật chất và năng lượng

Cân bằng vật chất và năng lượng là cần thiết ñể ñịnh lượng sơ ñồ dòng và nhận ra các tổn thất cũng như chất thải trong quá trình sản xuất Ngoài ra, cân bằng vật chất còn sử dụng

ñể giám sát việc thực hiện các giải pháp SXSH sau này

− Cân bằng vật chất (CBVC) có thể là: cân bằng cho toàn bộ hệ thống hay cân bằng cho từng công ñoạn thậm chí từng thiết bị; cân bằng cho tất cả vật chất hay cân bằng cho từng thành phần nguyên liệu (ví dụ như cân bằng nước trong công nghiệp giấy, cân bằng dầu trong công nghiệp dầu cọ, cân bằng crom trong công nghiệp thuộc da) Tuy nhiên, CBVC sẽ dễ dàng hơn, có ý nghĩa hơn và chính xác hơn khi nó ñược thực hiện cho từng khu vực, các hoạt ñộng hay các quá trình sản xuất riêng biệt Dựa trên những cơ sở này, CBVC của toàn bộ nhà máy sẽ ñược xây dựng nên

− Để thiết lập cân bằng vật chất và năng lượng, các nguồn số liệu sau là cần thiết:

Báo cáo sản xuất

Các báo cáo mua vào và bán ra

Báo cáo tác ñộng môi trường

Các ño ñạc trực tiếp tại chỗ

− Những ñiều cần lưu ý khi lập cân bằng vật chất và năng lượng:

Các số liệu ñòi hỏi phải có ñộ tin cậy, ñộ chính xác và tính ñại diện

Không ñược bỏ sót bất kỳ dòng thải quan trọng nào như phát thải khí, sản phẩm phụ,

Phải kiểm tra tính thống nhất của các ñơn vị ño sử dụng

Nguyên liệu càng ñắt và ñộc hại, cân bằng càng phải chính xác

Kiểm tra chéo có thể giúp tìm ra những ñiểm mâu thuẩn

Trong trường hợp không thể ño dược, hãy ước tính một cách chính xác nhất

− Dưới ñây là 2 ví dụ ñơn giản về cân bằng vật chất cho toàn bộ quá trình sản xuất và cho một thiết bị Các ví dụ tương tự và chi tiết sẽ ñược ñề cập trong chương 3 và bài tập

Ví dụ 2.1 Cân bằng vật chất cho toàn bộ quá trình sản xuất 1 kg xi măng:

750 g clinker

1000 g xi măng không khí

Ví dụ 2.2 Cân bằng vật chất trên 100 lít bia của một nhà máy bia tiêu thụ ít ñiện và nước

Ví dụ 2.3 Cân bằng năng lượng của nồi hơi

1 Gcal = 10 9 cal

Năng lượng cung cấp: 2.861.280 kcal

Năng lượng hữu ích: 2.526.720 kcal

Tổn thất năng lượng: 334.430 kcal → hiệu suất nồi hơi: 88,3%  tổn thất 11,7%

Nhiệm vụ 6: Xác ñịnh chi phí cho các dòng thải

− Một ước tính sơ bộ có thể tiến hành bằng cách tính toán chi phí nguyên liệu và các sản phẩm trung gian mất theo dòng thải (ví dụ mất mát sợi trong sản xuất giấy và bột giấy) Phân tích chi tiết hơn có thể tìm ra chi phí bổ sung của nguyên liệu tạo ra chất thải, chi phí của sản phẩm nằm trong chất thải, chi phí thải bỏ chất thải, thuế chất thải, Ví dụ: các mục chi phí cho nước thải trong sản xuất giấy:

Hóa chất nấu bột còn dư giá mua hóa chất

Mất mát nhiệt giá năng lượng (tính từ giá trị calo)

− Việc xác ñịnh chi phí cho dòng thải hay tổn thất giúp tạo ra khả năng xếp hạng các vấn ñề theo tầm mức kinh tế và chỉ ra cần ñầu tư bao nhiêu ñể giải quyết hay giảm nhẹ vấn

ñề

Nồi hơi

4 T/h

Nước 161.280 kcal

Gas 2.7 Gcal

Bức xạ ra bên ngoài 17,144 kcal

khói 309,222 kcal

Hơi 2.526.720 kcal

Định kỳ xả ñáy 8.064 kcal

Nhà máy bia tiêu thụ ít năng lượng

và nhiên liệu (Tính cho 100 L bia)

Khí thải: chưa tính ñược

Bia ñóng chai: 100 L

Bã bia: 14 kg

Men dư: 3 kg Nước thải: 350 L BOD trong nước thải: 0.8 kg

Nước: 500 L

Malt/Phụ gia: 15 kg

Dầu: 7 L

Điện: 12 KWh

Nhiệm vụ 7: Thẩm ñịnh quá trình ñể xác ñịnh nguyên nhân sinh ra chất thải

− Mục ñích của nhiệm vụ này là qua phân tích tìm ra các nguyên nhân thực tế hay ẩn gây ra các tổn thất và từ ñó có thể ñề xuất các cơ hội tốt nhất cho các vấn ñề thực tế

Không cần phân tích nguyên nhân ñối với các vấn ñề ñã có giải pháp ngay và hiệu quả

− Để tìm ra nguyên nhân, cần ñặt ra các câu hỏi “Tại sao ?”, ví dụ:

 Tại sao tồn tại dòng chất thải này?

 Tại sao tiêu thụ nguyên liệu, hóa chất và năng lượng cao như vậy?

 Tại sao chất thải ñược tạo ra nhiều ?

2.2.3 Giai ñoạn 3 - Đề xuất các cơ hội SXSH

Nhiệm vụ 8: Xây dựng các cơ hội SXSH

− Các cơ hội SXSH ñược ñưa ra trên cơ sở:

 Sự ñộng não, kiến thức và tính sáng tạo của các thành viên trong nhóm,

 Tranh thủ ý kiến từ bên ngoài nhóm (người làm việc ở các dây chuyền tương tự, các nhà cung cấp thiết bị, các kỹ sư tư vấn, ),

 Khảo sát công nghệ và thu thập thông tin về ñịnh mức từ các cơ sở ở nước ngoài

− Phân loại các cơ hội SXSH cho mỗi quá trình/dòng thải vào các nhóm:

(1) Thay thế nguyên liệu

(2) Quản lý nội vi tốt hơn

(3) Kiểm soát quá trình tốt hơn

(4) Cải tiến thiết bị

(5) Thay ñổi công nghệ (6) Thu hồi và tuần hoàn tại chỗ (7) Sản xuất sản phẩm phụ hữu ích (8) Cải tiến sản phẩm

Nhiệm vụ 9: Lựa chọn các cơ hội có thể thực hiện ñược

− Các cơ hội SXSH ñề ra ở trên ñược sàng lọc ñể loại ñi các trường hợp không thực tế Quá trình loại bỏ phải ñơn giản, nhanh và dễ hiểu, thường chỉ cần ñịnh tính

Chất thải sinh ra có phải vì:

Tình trạng của thiết bị? Thiết kế và

bố trí thiết bị?

Đặc tính của sản phẩm?

Vận hành và bảo dưỡng?

Kỹ năng của công nhân?

Kế hoạch quản lý

và hệ thống thông tin?

Lựa chọn và chất

lượng của nguyên liệu vào?

Lựa chọn công nghệ?

Nguyên nhân của dòng thải ñược xác ñịnh một cách có hệ thống và ñầy ñủ nhất khi sử dụng phương pháp thảo luận nhóm và biểu ñồ Ishikawa (hay còn gọi là biểu ñồ xương cá) Biểu ñồ Ishikawa là một trong bảy loại biểu ñồ kiểm soát chất lượng, ñược coi là công cụ phổ biến nhất ñể thực hiện phân tích nhân-quả Để xây dựng biểu ñồ này cần dùng phương pháp xem xét 4M1E, bao gồm con ngýời (Man), phương pháp (Method), nguyên liệu (Material), máy móc (Machine) và môi trường (Environment)

− Các cơ hội sẽ ñược phân chia thành:

 Cơ hội khả thi thấy rõ, có thể thực hiện ngay,

 Cơ hội không khả thi thấy rõ, loại bỏ ngay,

 Các cơ hội còn lại - sẽ ñược nghiên cứu tính khả thi chi tiết hơn

2.2.4 Giai ñoạn 4 - Lựa chọn giải pháp SXSH

Nhiệm vụ 10: Đánh giá tính khả thi về kỹ thuật

− Đánh giá tác ñộng của cơ hội SXSH dự kiến ñến quá trình sản xuất, sản phẩm, tốc ñộ sản xuất, ñộ an toàn, Ngoài ra, cũng cần phải liệt kê những thay ñổi kỹ thuật ñể thực hiện

− Danh mục các yếu tố kỹ thuật ñể ñánh giá:

 Chất lượng sản phẩm

 Công suất

 Yêu cầu về diện tích

 Thời gian ngừng sản xuất ñể lắp ñặt

 Tính tương thích với các thiết bị ñang dùng

 Các yêu cầu về vận hành và bảo dưỡng

 Nhu cầu huấn luyện kỹ thuật

 Khía cạnh an toàn và sức khỏe nghề nghiệp

Nhiệm vụ 11: Đánh giá tính khả thi về kinh tế

− Đối với các doanh nghiệp vừa và nhỏ, tính khả thi về kinh tế là thông số quan trọng nhất ñể ñánh giá các cơ hội SXSH Cần ưu tiên trước hết các cơ hội có chi phí thấp

Ví dụ 2 về thời gian của các dòng tiền:

Đầu tư ban ñầu

Ví dụ 3 về dòng tiền bằng bảng (CF: Cash Flow)

Năm 0 Năm 1 Năm 2 Năm Năm n

(I: Invest, C: Cost, B: Benefit, CF: Cash flow)

– Tiếp theo là khái niệm về chiết khấu:

Công thức chiết khấu: t t

r

FV PV

) 1

=

PV (Present Value): Giá trị dòng tiền ở thời ñiểm gốc, tức là lúc bắt ñầu dự án

FVt (Future Value): Giá trị dòng tiền ở năm thứ t

r: Tỷ lệ chiết khấu (thường tính theo lãi suất ngân hàng)

t: Số năm từ khi bắt ñầu dự án

Thời gian

(1) Với các giải pháp có chi phí thấp hay trung bình

* Có thể sử dụng tiêu chí ñơn giản là “thời gian hoàn vốn” (payback period) ñể ñánh

giá Thời gian hoàn vốn là thời gian cần thiết ñể các dòng tiền tương lai dự tính có thể hoàn lại ñược dòng tiền ñầu tư ban ñầu

* Sử dụng chủ yếu ñể ñánh giá các ñầu tư về thiết bị khi thời gian hoàn vốn ngắn (1-3 năm) và không cần thiết phải dùng ñến các phương pháp ñánh giá chi tiết hơn

* Thời gian hoàn vốn càng ngắn thì cơ hội SXSH xem xét càng khả thi

Thời gian hoàn vốn giản ñơn:

* Nếu các dòng tiền tương lai ước tính cố ñịnh bằng nhau, thì thời gian hoàn vốn giản ñơn sẽ là:

* Nếu các dòng tiền tương lai của các năm ước tính không bằng nhau thì sử dụng phương pháp cộng dồn

* Gọi là thời gian hoàn vốn ñơn giản vì không tính ñến chiết khấu của các dòng tiền tương lai

Thời gian hoàn vốn chiết khấu:

* Thời gian hoàn vốn có thể ñược tính dựa trên những dòng tiền tương lai ñã ñược chiết khấu Cách tính này chính xác hơn bởi vì nó nhìn nhận giá trị thời gian của ñồng tiền

* Có thể sử dụng phương pháp cộng dồn ñể tính thời gian hoàn vốn chiết khấu

* Thời gian hoàn vốn chiết khấu có chiết khấu của một dự án sẽ dài hơn thời gian hoàn vốn giản ñơn của nó

Ví dụ thời gian hoàn vốn:

Một nhà máy bia ñầu tư máy ép bia cặn ñể thu hồi bia Chi phí ñầu tư máy ép là 306.000 $ Hàng năm nhà máy tiết kiệm ñược 107.000 $

 Thời gian hoàn vốn ñơn giản = 306.000/107.000 = 2,9 năm

 Với tỷ lệ chiết khấu 12%:

- Hiện giá tiết kiệm năm thứ nhất = 107.000/(1+0,12) = 95535,7

- Hiện giá tiết kiệm năm thứ hai = 107.000/(1+0,12)2 = 85299,7

- Hiện giá tiết kiệm năm thứ ba = 107.000/(1+0,12)3 = 76160,5

- Hiện giá tiết kiệm năm thứ tư = 107.000/(1+0,12)4 = 68000,4

- Tổng hiện giá tiết kiệm sau 3 năm = 256.996 $

- Tổng hiện giá tiết kiệm sau 4 năm = 324.996 $

Vậy thời gian hoàn vốn chiết khấu ~ 4 năm, dài hơn thời gian hoàn vốn ñơn giản

(2) Với các giải pháp có chi phí cao

Với các giải pháp có chi phí cao, cần phải chi tiết hơn - tức là phải tính ñến lãi suất/chiết khấu Khi ñó người ta thường dùng 3 tiêu chí sau:

a Giá trị hiện tại ròng (NPV = Net Present Value)

- Khi tiến hành so sánh giữa lợi ích và chi phí ñầu tư SXSH, ñể phản ánh ñúng bản chất của nó người ta ñưa tất cả các giá trị lợi ích cũng như chi phí về một thời ñiểm ñể so sánh Thời ñiểm ñể so sánh thường tính là năm dự án bắt ñầu hoạt ñộng Các giá trị về lợi ích và chi

Thời gian hoàn vốn (năm) = Vốn ñầu tư ban ñầu

Dòng tiền ròng hàng năm

phí khi ñưa về thời ñiểm so sánh phải ñược chiết khấu thông qua lãi suất chiết khấu (r) thường bằng với lãi suất ngân hàng

- Hiệu số của hiện giá lợi ích và chi phí ñược gọi là giá trị hiện tại ròng của dự án (NPV) Giá trị hiện tại ròng NPV cho chúng ta biết quy mô của khoản thu nhập ròng mà ñầu

tư cho SXSH có thể mang lại sau khi ñã hoàn ñủ vốn ñầu tư ban ñầu tính theo thời giá hiện tại Do vậy NPV phải lớn hơn 0 thì giải pháp ñầu tư SXSH xem xét mới là khả thi về kinh tế

- Khi có sự lựa chọn giữa các giải pháp SXSH khác nhau, giải pháp nào có NPV cao

t t o

n t

t t

r

C C

r

B

1

1 (1 ) (1 ) > 0 Trong ñó:

Bt: Lợi ích năm thứ t

Ct: Chi phí năm thứ t

Co : Chi phí ñầu tư ban ñầu

t: thời gian tính từ năm gốc n: Vòng ñời dự án

r: tỷ suất chiết khấu (hay lãi suất ngân hàng)

Ví dụ về thẩm ñịnh tài chính dự án ñầu tư SXSH- tính giá trị hiện tại ròng NPV

Tổng tiết kiệm ròng ñã

chiết khấu (5 năm) 1.996 $

Giá trị hiện tại ròng

Chỉ số sinh lợi

b Tỷ số thu hồi vốn nội tại hay hệ số hoàn vốn nội tại (IRR = Internal Rate of Return)

IRR chính là lãi suất chiết khấu (r) mà ứng với nó tổng giá trị hiện tại của các khoản thu lợi bằng tổng hiện giá vốn ñầu tư hay:

t t o

n t

t t

r

C C

c Tỷ số lợi ích-chi phí (BCR = Benefits Cost Ratio)

Tỷ số này cho biết mối tương quan giữa giá trị hiện tại của thu nhập (doanh thu) và giá trị hiện tại của chi phí (giá thành)

n t

t o

n t

t t

r

Ct C

r B

1

1

)1(

)1(

→ Nếu BCR > 1 thì giải pháp xem xét là khả thi về kinh tế

Nhiệm vụ 12: Đánh giá khía cạnh môi trường

−Trong ña số trường hợp, nhất là với các cơ hội SXSH liên quan ñến quản lý nội vi và cải tiến hiệu quả, các lợi ích về môi trường là khá rõ (giảm chất thải) Tuy nhiên, với những trường hợp phức tạp như thay ñổi nguyên liệu, sản phẩm hay quá trình thì việc ñánh giá các khía cạnh môi trường cần ñược quan tâm Cần chú ý các khía cạnh môi trường:

 Ảnh hưởng lên số lượng và ñộc tính của các dòng thải

 Nguy cơ chuyển sang môi trường khác

 Tác ñộng môi trường của các nguyên liệu thay thế

 Tiêu thụ năng lượng

− Những tiêu chí cải thiện môi trường thực sự là:

 Giảm tổng lượng chất ô nhiễm

 Giảm ñộc tính của dòng thải hay phát thải còn lại

 Giảm sử dụng nguyên liệu không tái tạo hay ñộc hại

 Giảm tiêu thụ năng lượng

Nhiệm vụ 13: Lựa chọn giải pháp sẽ thực hiện

− Kết hợp các kết quả ñánh giá khả thi về kỹ thuật, kinh tế, môi trường ñể lựa chọn giải pháp SXSH cho việc thực hiện tiếp sau

− Một trong các phương pháp ñể lựa chọn sơ bộ các cơ hội SXSH là phương pháp “Lấy tổng có trọng số” (Xem tài liệu ñọc thêm)

2.2.5 Giai ñoạn 5 - thực thi giải pháp SXSH

Một số các giải pháp có thể thực hiện ngay sau khi ñược xác lập (ví dụ sửa chữa các chỗ

rò rỉ và buộc tuân thủ các quy trình công tác), trong khi một số khác ñòi hỏi phải có một kế hoạch hệ thống ñể thực hiện

Nhiệm vụ 14: Chuẩn bị thực hiện

− Để bảo ñảm thực hiện tốt các cơ hội SXSH, một kế hoạch hành ñộng (action plan) phải ñược xây dựng Một kế hoạch hành ñộng phải gồm:

 Các hoạt ñộng gì sẽ ñược tiến hành?

 Các hoạt ñộng phải tiến hành như thế nào?

 Các nguồn tài chính và các nhu cầu về nhân lực ñể tiến hành các hoạt ñộng?

 Ai sẽ chịu trách nhiệm quản lý các hoạt ñộng?

 Giám sát các cải tiến bằng cách nào?

Tổng hiện giá thu nhập

Tổng hiện giá chi phí

 Thời gian biểu?

− Ví dụ với giải pháp thay ñổi thiết bị, các nội dung chuẩn bị cụ thể gồm :

 Ghi ra các tính năng kỹ thuật chi tiết của thiết bị

 Chuẩn bị một kế hoạch xây dựng chi tiết

 So sánh và lựa chọn thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau

 Lập kế hoạch thích hợp ñể giảm thiểu thời gian lắp ñặt

− Dĩ nhiên kế hoạch hành ñộng phải ñược cấp quản lý thông qua trước khi thực hiện

Nhiệm vụ 15: Thực hiện giải pháp SXSH

− Cần chú ý rằng ñể ñạt ñược kết quả tối ưu thì việc ñào tạo nguồn nhân lực nội bộ (cán

bộ, công nhân) không ñược phép bỏ qua mà phải xem là một công tác quan trọng Nhu cầu ñào tạo phải ñược xác ñịnh trong khi ñánh giá jhả thi về mặt kỹ thuật

− Để có thể áp dụng SXSH một cách hiệu quả và tự duy trì ñược thì cần phải thực hiện phương pháp ñược thiết kế phù hợp với cơ sở, ngành ñó Thực hiện trên cơ sở từng phần một

có thể ñạt ñược ngay các kết quả ngắn hạn nhưng sẽ không duy trì ñược lâu

Nhiệm vụ 16: Giám sát và ñánh giá kết quả

− Việc giám sát và ñánh giá nhằm tìm ra các nguyên nhân làm sai lệch (nếu có) của kết quả ñạt ñược so với kết quả dự kiến và thông tin ñến cấp quản lý ñể duy trì sự cam kết của họ với SXSH

− Việc giám sát và ñánh giá ñạt ñược bằng cách so sánh kết quả trước và sau khi thực hiện giải pháp SXSH về tiêu thụ nguyên liệu, năng lượng, sự phát sinh chất thải,

2.2.6 Giai ñoạn 6 - Duy trì giải pháp SXSH

Nhóm công tác SXSH vẫn còn trách nhiệm sau khi ñã thực hiện các giải pháp SXSH nhằm duy trì giải pháp và tiếp tục làm giảm chất thải, tăng lợi nhuận trong tương lai

Nhiệm vụ 17: Duy trì các giải pháp SXSH

− Thông thường trong các lĩnh vực như quản lý nội vi hay tối ưu hóa quá trình, người lao ñộng thường hay có xu hướng quay trở lại với các hoạt ñộng và gây lãng phí nếu không thường xuyên tạo ra ñộng cơ duy trì các hoạt ñộng ñã cải tiến Một số biện pháp có thể bảo ñảm cho người lao ñộng tiếp tục tham gia và các thành tựu ñã ñạt ñược như tiền thưởng, bằng khen,

Nhiệm vụ 18: Tiếp tục xác ñịnh và chọn ra các công ñoạn gây lãng phí

− Trong khi ñang cải thiện hoạt ñộng môi truờng của quá trình lãng phí ñã lựa chọn, phải lựa chọn quá trình mới ñể làm trọng tâm cho quá trình kiểm tóan SXSH tiếp theo Trọng tâm kiểm toán mới lựa chọn sẽ lại là ñối tượng của các nhiệm vụ bắt ñầu từ giai ñoạn 2

Tài liệu ñọc thêm chương 2:

2.1 Car Duisberg Gesellschaft (Bangkok office), EE Program (AIT) Project Casework

on Integrated Pollution Prevention and Control Bangkok 1995 (Phân tích tình hình tài chính

của việc phòng ngừa ô nhiễm ở nhà máy sản xuất polypropylen)

2.2 Phương pháp tính tổng trọng số

Chương 3.

3.1 ÁP DỤNG SXSH TRONG CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA

3.1.1 Tổng quan về quá trình sản xuất

− Bia là một loại nước giải khát lên men bổ dưỡng, có ñộ 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 chính ñể sản xuất bia gồm: malt (ñại mạch, tiểu mạch ); nguyên liệu thay thế (gạo, lúa mì, ngô); hoa houblon; men và một lượng nước rất lớn

− Các công ñoạn của công nghệ sản xuất bia ñược mô tả ở hình 3.1 Các công ñoạn chính là: ñường hóa, nấu sôi dịch nha với hoa houblon, lên men bia, lọc và ñóng chai

Hình 3.1 Sơ ñồ công nghệ sản xuất bia chai

Chất trợ lọc

Rửa chai

Chai Nước Xút

3.1.2 Các vấn ñề môi trường

− Nước thải là vấn ñề quan tâm chính - sản xuất bia sinh ra một lượng nước thải rất lớn

với hàm lượng chất hữu cơ cao (xem ví dụ NM Bia Sài Gòn cho ở bảng 3.1.)

− Tiêu thụ nhiều nước và khá nhiều năng lượng

− Mùi từ nhà lên men và phát thải khí từ nồi hơi

− Các chất thải rắn bao gồm bã malt, cặn sinh khối, chất trợ lọc,

Bảng 3.1 Một số ñặc trưng nước thải nhà máy bia Sài Gòn

TCVN 5945-1995 Thông số, ñơn vị Giá trị

Loại A - khi thải vào nguồn dùng cho xử lý nước cấp sinh hoạt

Loại B - khi thải vào nguồn nước dùng cho các mục ñích khác

Loại C - nước thải có nồng ñộ lớn hơn cột C thì không ñược phép thải vào môi trường

Bảng 3.2 Các ñịnh mức tiêu thụ nguyên liệu và phát sinh chất thải của sản xuất bia ñóng chai

Định mức nguyên liệu/Chất thải Công nghệ

truyền thống

Công nghệ trung bình

(Nguồn: UNEP, 1998 và Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 1999)

Các nguồn chất thải ở 4 công ñoạn chính ñược chỉ ra ở hình 3.2

Hình 3.2 Các vấn ñề môi trường quan tâm ở các công ñoạn chính sản xuất bia

3.1.3 Các cơ hội SXSH

a Các cơ hội SXSH tổng quát - Quản lý nội vi tốt

− Công nghiệp sản xuất bia ñược ñặc trưng bởi sự tiêu thụ nhiều nước và nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao Chỉ có rất ít các nguyên liệu và hóa chất nguy hại ñược tiêu thụ

Các cơ hội SXSH trong sản xuất bia tập trung vào việc giảm tiêu thụ nguyên liệu, cải tiến hiệu

suất quá trình và xử lý thích hợp các chất thải và sản phẩm phụ

− Quản lý nội vi tốt có thể giúp tiết kiệm nguyên liệu và giảm các tác ñộng môi trường

ở tất cả các bộ phận Dưới ñây là một số ví dụ tổng quát liên quan ñến quản lý nội vi tốt

− Từ chỗ phân tích kỹ việc sử dụng nước (bằng cách lắp ñặt ñồng hồ nước trên các tuyến ống cấp nước ñến các thiết bị hay công ñoạn tiêu thụ nước; ñịnh kỳ ghi lại lượng nước

sử dụng trong thời gian làm việc bình thường, trong thời gian làm vệ sinh nhà xưởng và những giờ không làm việc) sẽ tìm ra những nơi sử dụng nước không cần thiết, ví dụ ñể vòi chảy liên tục không nhằm mục ñích gì cả Ngừng các lãng phí như vậy bằng cách lắp các thiết

bị tự ñộng như sensor, bộ hẹn giờ,

− Các vòi nước dùng vệ sinh sàn và thiết bị nên lắp vòi phun tia ñể giảm lượng nước tiêu thụ Bằng cách này có thể giảm 20-30% lượng nước tiêu thụ Phải bố trí sao cho nước khử trùng phải dùng ñược cho một số bồn hay ống thay vì thải bỏ sau khi vô trùng chỉ 1 bồn

− Một phần quan trọng của quản lý nội vi tốt là công tác bảo dưỡng Có thể tổn thất nhiều nước, hơi, bia nếu bảo dưỡng không thích hợp

− Liên quan ñến tiết kiệm năng lượng Để tối ưu hoá việc sử dụng nước nóng, phải tính cân bằng cho toàn bộ quá trình sản xuất bia; phải làm rõ cần dùng nước nóng chỗ nào, khi

Nấu mạch nha

Lên men

Lọc bia

Đóng chai Malt, Nước

Bia chai

Ngũ cốc thay malt Hoa houblon Nước, kiềm

Mùi

Bã bột Nước thải

CO 2

Men thừa Nước thải

CO2Bột trợ lọc và men Tấm lọc

Nước thải Chai vỡ Bia thừa Nước thải

Men Nước, kiềm

Bột trợ lọc Tấm lọc Nước, kiềm Chai, két, nắp Nhãn, Keo

Sô ña, Nước

nào và bao nhiêu; nơi nào cần trộn nước lạnh với hơi ñể thay nước nóng (ví dụ rửa, thanh trùng, súc chai)

− Từ cân bằng có thể tính toán kích thước thích hợp của bể nước nóng Nếu bể quá to,

sẽ cần nhiều hơi ñể ñun nóng lại sau khi nghỉ cuối tuần Nếu bể quá nhỏ, sẽ mất nước nóng do chảy tràn Mất 1m3 nước nóng (85oC) tương ứng với mất 8,7 kg dầu

− Việc lắp ñặt một mô tơ mới và hiệu suất cao hơn sẽ làm giảm tiêu thụ ñiện năng Các

bộ biến tần tạo khả năng kiêm soát các mô tơ tốt hơn, ví dụ làm giảm tốc ñộ các băng tải ñến tối ưu

b Cơ hội SXSH ở các công ñoạn chính

(1) Nấu sôi dịch nha với hoa houblon

Mô tả tóm tắt: Dịch nha ñược bơm từ thùng chứa vào buồng nấu (trực tiếp hay qua ñun

sơ bộ), rồi ñược ñun sôi với hoa houblon Trong quá trình sôi, các protein sẽ keo tụ và lắng xuống cùng với bã hoa và các chất chát (tannin) Mục ñích ñun sôi là vô trùng dịch nha; tạo ra

vị cho bia sau này; chiết chất ñắng từ hoa houblon; tăng nồng ñộ dịch nha

Các vấn ñề môi trường:

Đây là công ñoạn tiêu thụ năng lượng nhiều nhất Nếu nồi hơi ñun bằng than ñá hay dầu thì sử dụng nhiều hơi sẽ dẫn ñến phát thải nhiều khí carbonic (CO2), oxít lưu huỳnh (SO2), các oxit nitơ (NOx) và các hydrocarbon thơm ña vòng (PAH)

người sống gần ñó

Các cơ hội SXSH

8% sẽ làm giảm ñáng kể tiêu thụ năng lượng

− Tận thu nhiệt từ hơi dịch nha Sử dụng nhiệt từ hơi của dịch nha bằng cách ngưng nó

trong một bộ trao ñổi nhiệt (ñể ñun nóng nước) Có thể lắp một vòi hơi ñể tái sử dụng hơi của dịch nha trở lại ñun sôi dịch nha

(2) Lên men

Tóm tắt quá trình:

Trong thời gian lên men, nấm men sẽ phát triển và chuyển hoá dịch chiết thành etanol

và CO2 Do sự sinh truởng của nấm men (6-7 lần), sẽ có một lượng bã sinh khối ñáng kể từ thiết bị lên men

+ Lên men chính: thực hiện ở nhiệt ñộ: 280 - 300 Tế bào nấm men phát triển mạnh, phân huỷ nhiều cơ chất ñể biến thành etanol, CO2, H2O Kết thúc cho ra sản phẩm là bia non còn ñục, có mùi ñặc trưng

+ Lên men phụ: thực hiện trong các thiết bị kín, nhiệt ñộ: 0 - 50 C Quá trình lên men chậm, ủ chín bia, có thể kéo dài vài tuần tuỳ theo từng loại bia

Các vấn ñề môi trường

− Phần bã sinh khối ñóng góp hàm lượng chất hữu cơ vào nước thải Huyến phù men (gồm men và bia) có BOD rất cao (120.000-140.000 mg/L) Khi thải vào nước cống sẽ gây ô nhiễm nặng và tạo mùi khó chịu khi bắt ñầu phân huỷ

− Quá trình lên men sinh ra CO2 ñóng góp vào hiệu ứng nhà kính

Các cơ hội SXSH

lên men, sau ñó nước nóng thu ñược sẽ dùng trong các công ñoạn khác

vitamin, chất béo và khoáng, có thể sử dụng vào mục ñích làm thức ăn gia súc, thức ăn nuôi cá; ở dạng tươi hay sấy khô

ly lâm ñể tách sinh khối men và bia tươi Sau ñó hồi lưu bia tươi về thiết bị lên men còn sinh khối men thì ñược sử dụng lại hoặc sấy khô ñể bán làm thức ăn gia súc

(3) Công ñoạn lọc

Tóm tắt quá trình: Thông thường, bia ñược lọc bằng vật liệu trợ lọc là kieselguhr (một loại khoáng sét) Khi trở kháng cao, thiết bị lọc ñược rửa ngược bằng nước Các thiết bị lọc khác ñược sử dụng như tấm lọc cao áp, dĩa lọc,

Lên men Dịch nha ñược thông khí

Các vấn ñề môi trường quan tâm

Có thể tăng hiệu năng lọc bằng:

• Giảm hàm lượng men và protein trong bia bằng cách cải tiến quá trình lắng trong buồng lên men và buồng ủ bia, ví dụ thêm chất trợ lắng Chất lượng malt xấu cũng có thể làm

• quá trình lắng kém trong buồng lên men, có thể phải mua malt chất lượng tốt hơn

• Lắp thiết bị ly tâm ñể loại men trước khi lọc

• Tối ưu hoá quá trình lọc nhờ kỹ thuật nhồi vật liệu trợ lọc vào thiết bị

• Thay kieselguhr bằng perlite (một loại khoáng khác) có ưu ñiểm là có thể tái chế và tái

Chai mới hay cũ

Súc chai

Chai ñã rửa

Thuỷ tinh vỡ Nước thải có pH cao

và nhiều chất bẩn

Các vấn ñề môi trường quan tâm

• Sửa chữa và bảo dưỡng thích hợp máy bóc nhãn cũ sẽ giúp kéo dài thời gian sử dụng

bể xút (lâu thải hơn)

• Lắp 1 bể thu hồi kiềm Trong những ngày nghỉ cuối tuần, dung dịch kiềm ñược bơm vào một bể lắng kín ñể tách các bụi và vật rắn Sau ñó tái sử dụng dung dịch kiềm này Giải pháp này có thời gian hoàn vốn rất ngắn

• Khống chế nồng ñộ kiềm khoảng 2-3% ñủ ñể rửa

• Lắp ñặt van tự ñộng ñể ngắt vòi nước khi gián ñoạn sản xuất

• Lắp ñặt các loại vòi rửa hiệu quả hơn

• Nước tráng ở 2 vòng sau cùng có thể dùng lại cho vòng ñầu tiên

3.2 ÁP DỤNG SXSH TRONG CÔNG NGHIỆP DỆT NHUỘM

3.2.1 Tổng quan về quá trình sản xuất

− Về cơ bản, công nghệ dệt-nhuộm có 3 giai ñoạn chủ yếu: kéo sợi thành chỉ; dệt vải và

xử lý (nấu tẩy); nhuộm và hoàn thiện vải Trong số ñó các công ñoạn “ướt” như hồ sợi, giặt, nhuộm vải, hoàn tất là ñáng quan tâm về môi trường Sơ ñồ công nghệ dệt-nhuộm cho ở hình 3.3

− Nguyên liệu ñầu có thể là sợi thiên nhiên (sợi bông) hay tơ nhân tạo (polyester, visco, ) Các hóa chất sử dụng trong dệt-nhuộm khá phong phú, gồm hồ (tinh bột hay PVA), chất tẩy trắng (NaOCl, H2O2, ); NaOH, H2SO4; ñặc biệt là các thuốc nhuộm và phụ gia

3.2.2 Các vấn ñề môi trường

Các vấn ñề môi trường ñối với ngành dệt-nhuộm gồm:

– sử dụng nhiều nước và hoá chất ⇒ tạo ra nước thải có lưu lượng lớn và chứa nhiều chất ô nhiễm, ñặc biệt là có màu mạnh

– tiêu thụ nhiều năng lượng, sử dụng một số dung môi hữu cơ và hoá chất ⇒ tạo ra khí thải

a Tiêu thụ nước

− Công nghiệp dệt nhuộm tiêu thụ nhiều nước cho các công ñoạn “ướt” và rửa Ước tính cần khoảng 50 ÷ 300 lít nước/kg hàng dệt cho khâu xử lý hoàn tất Tiêu thụ nhiều nước cũng có nghĩa là lượng nước thải cũng lớn

b Tiêu thụ năng lượng

− Năng lượng ñược sử dụng chủ yếu ñể ñun nóng nước và sấy khô sản phẩm nhuộm Tiêu thụ năng lượng làm giảm tài nguyên và ñóng góp vào ô nhiễm không khí

Hình 3.3 Sơ ñồ dòng công nghệ dệt nhuộm hàng sợi bông

c Nước thải chứa nhiều hóa chất

− Do có nhiều hóa chất khác nhau sử dụng trong các công ñoạn, nên thành phần nước thải cũng thay ñổi ñáng kể và khó xử lý Thuốc nhuộm gây màu mạnh khi thải nước thải gây

sự chú ý ñặc biệt Một số hóa chất trong nước thải ñộc hại với cá và các thủy sinh vật khác

− Các thành phần không mong muốn trong nguyên liệu như dầu mỡ và bụi, hồ, ñóng góp vào sự ô nhiễm hữu cơ của nước thải

d Sức khỏe và an toàn nghề nghiệp

Kéo sợi, chải, ghép,

H2O2, NaOCl, hóa

chất

H2SO4 H2O2, chất tẩy giặt

NaOH, hóa chất

H2SO4 H2O2, chất tẩy giặt

− Vấn ñề sức khỏe nghề nghiệp cũng quan trọng không kém các vấn ñề tác ñộng môi trường Nhiều hóa chất phụ trợ cho thuốc nhuộm có thể gây nguy hiểm khi thao tác Một số

có nguy cơ cháy nếu bảo quản không tốt Các hóa chất có tính oxy hóa (chất tẩy trắng) hay kiềm mạnh có tính ăn mòn hay ñộc tính cấp Một số dung môi và chất màu có thể gây nguy cơ mạn tính nếu tiếp xúc lâu dài

Bảng 3.3 Các quan tâm về môi trường của một số công ñoạn lựa chọn trong dệt-nhuộm

Các công ñoạn Tiêu thụ/chất thải Các vấn ñề môi trường

Giũ hồ (Desizing) Nước thải có hàm lượng chất

hữu cơ cao

Gây ra phú duỡng cho sông, hồ, biển và tác

ñộng xấu ñến ña dạng sinh học

Giặt

(Washing/Scouring)

Nước thải chứa các nhiều hoá chất và phức chất Các dung môi

Tiêu thụ nhiều năng lượng

Tương tự như trên và nguy cơ gây ô nhiễm nước ngầm do kim loại nặng

Các hợp chất hữu cơ bay hơi ñộc và gây ra sương mù quang hoá ảnh hưởng xấu ñến hệ hô hấp và gây ra các bệnh về phổi

Làm cạn kiệt tài nguyên và gây ra ô nhiễm môi trường Đặc biệt góp phần gia tăng sự nóng lên toàn cầu do phát thải CO2

Nhuộm (Dyeing) Nước thải chứa nhiều chất

nhuộm và các chất lắng của các hoá chất phụ

Có thể tiêu thụ nhiều năng lượng cho việc làm khô

Gây ra sự phú dưỡng và nguy cơ ảnh hưởng xấu ñến ña dạng sinh học các thủy vực do các

ñộc tố Nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng và ảnh

hưởng xấu ñến con người Làm cạn kiệt tài nguyên và gây ra ô nhiễm môi trường Đặc biệt góp phần gia tăng sự nóng lên toàn cầu do phát thải CO2

Hoàn tất (Finishing) Hoá chất làm mềm nước

Formôn

Một số hoá chất làm mềm nước rất ñộc Formôn ñộc và có khả năng gây ung thư

Cân bằng vật chất

Trong hình 3.4 sau ñây mô tả cân bằng vật chất cho một công nghiệp dệt-nhuộm trung bình

Hình 3.4 Cân bằng vật chất cho một công nghiệp dệt nhuộm trung bình

Lưu ý: Thông thường, mức tiêu thụ nước tiết kiệm vào khoảng 100-200 lít/kg vải dệt Trong các ngành dệt sử dụng công nghệ tốt nhất hiện có, mức tiêu thụ nước có thể chỉ khoảng 50-100 lít/kg vải dệt Trong nhiều trường hợp, việc tiêu thụ các hoá chất cơ bản thấp hơn 360kg/ tấn vải dệt

− Nước thải dệt nhuộm thường dao ñộng lớn về lưu lượng và hàm lượng các chất ô nhiễm, tùy thuộc loại sản phẩm, chất lượng sản phẩm, Đặc ñiểm chung của nước thải dệt

Công nghiệp dệt tiêu thụ ít năng lượng và nhiên liệu (Tính cho 1 tấn sản phẩm)

Khí thải: chưa tính ñược

Vải dệt: 1 tấn Nước thải: 216 m3

nhuộm là ñộ kiềm cao, có màu mạnh, hàm lượng chất hữu cơ và tổng chất Xử lý NT dệt nhuộm thường rất khó, chủ yếu sử dụng các phương pháp hoá-lý và sinh học

− Nước thải một số cơ sở dệt nhuộm ở Việt Nam (mẫu hỗn hợp) ñược cho ở bảng 3.4

Bảng 3.4 Đặc tính nước thải của một số xí nghiệp dệt nhuộm ở Việt Nam

Sản phẩm, Thông số Hàng bông

dệt thoi

Hàng pha dệt kim

3.2.3.1 Các cơ hội SXSH chung - Quản lý nội vi tốt

Giảm tiêu thụ nước, năng lượng và hóa chất với các biện pháp:

Kiểm tra các ñơn pha chế

− Việc kiểm tra toàn diện các ñơn pha chế nhằm làm giảm liều dùng quá mức nước và các hóa chất Không chỉ tập trung vào các thuốc nhuộm và hóa chất ñắt tiền, mà cả các muối

và chất trợ nhuộm khác Dùng ñúng “toa” không những giảm ñược tiêu thụ hóa chất mà còn cải thiện ñược chất lượng sản phẩm nhuộm

− Các giải pháp ñơn gián ít tốn kém như lắp ñặt các van tự ñộng tắt, lắp ñồng hồ nước, bảo dưỡng tốt các ống nước và các thiết bị ño, lắp các vòi phun ñể làm vệ sinh

Tự ñộng hóa pha chế hóa chất

− Tự ñộng hóa sẽ dẫn giúp giảm tiêu thụ nguyên liệu, cải thiện ñộ lặp lại và giảm thiểu nguy cơ mắc sai sót Thiết bị ñể tự ñộng hóa việc pha chế ñắt tiền, nhưng các lợi ích về kinh

tế và môi trường là dễ thấy Các thiết bị bán tự ñộng rẻ hơn và có thể cho kết quả tốt tương tự

Tiêu thụ năng lượng

− Kết hơp các công ñoạn (giặt, tẩy trắng, nhuộm) có thể làm giảm tiêu thụ năng lượng

và nước

− Bảo ôn tất cả các bề mặt ấm và nóng (ống, bể) ñể tránh lãng phí năng lượng

Giảm dung tỷ nhuộm (Liquor ratio)

− Dung tỷ nhuộm - số lít nước trên 1 kg vải trong máy nhuộm từng mẻ (kg : l), ví dụ: tỷ

lệ 1:10 có nghĩa là 10 l nước trên 1kg vải

− Giảm nước tiêu thụ có thể bằng cách: Tránh rửa chảy tràn; thay bằng rửa nhiều lần; Làm các rãnh thu nước giữa các bước rửa tách biệt (hay vắt, hút)

3.2.3.2 Các cơ hội SXSH trong một số công ñoạn lựa chọn

(1) Hồ sợi (Sizing)

Đặ c ñiểm:

− Hồ sợi ñược tiến hành trước khi dệt ñể tăng ñộ bền cho chỉ và bảo vệ chỉ khỏi bị mòn

cơ học trong khi dệt Hồ sợi tiến hành bằng cách cho chỉ nhúng qua một bể chứa dung dịch nước của hoá chất hồ, sau ñó sấy khô và xe cuộn

− Các hoá chất dùng hồ sợi có thể là tinh bột (khoai tây, ngô, gạo, sắn) hay tinh bột biến tính; carboxymetylcellulose (CMC) hay các polymer tổng hợp như polyvinyl alcol (PVA), polyvinyl acrylate (PAC), polyester (PES) Các chất phụ trợ khác như mỡ bôi trơn, chất diệt khuẩn, chất hút ẩm, tác nhân chống tạo bọt, chất làm mềm, chất nhũ hoá,

− PVA và PAC dùng khá phổ biến ñối với các sợi tổng hợp, trong khi tinh bột ñược dùng chủ yếu với các sợi gốc cellulose

Các mối quan tâm môi trường

− Lượng hồ dùng dư và tiêu thụ năng lượng là các vấn ñề môi trường chính từ quá trình

hồ sợi

− Các mẻ hồ dư chứa hàm lượng lớn các chất hữu cơ, vì vậy chúng gây ra ô nhiễm hữu

cơ nặng khi thải ra sông, hồ,

Các cơ hội SXSH

− Trong một số trường hợp có thể tái sử dụng hồ dư cho mẻ tiếp Tuy nhiên, vì tinh bột

dễ bị phân huỷ nên khả năng sử dụng nhiều lần tinh bột là hạn chế

− Tiêu thụ năng lượng ñể sấy có thể giảm qua việc kiểm soát nhiệt ñộ chính xác và thu hồi nhiệt

(2) Giũ hồ (Desizing)

Hồ sợi (Sấy khô)

Vải ñã giũ hồ

Đặ c ñiểm

không thấm nước nên cần phải loại bỏ trước khi nhuộm, in và hoàn tất Hồ từ tinh bột và tinh bột biến tính thường ñược loại bằng các enzym (amylase), chúng phân huỷ tinh bột và làm cho nó tan trong nước Cũng có thể loại hồ tinh bột bằng sự oxy hoá với K2S2O8

− Các chất hồ PVA, PAC và CMC là tan ñược trong nước PVA hơi nhạy với kiềm và các peroxid làm cho khó rửa trôi Một số chất hồ PAC không bền nhiệt nên có thể biến thành khó tan khi ñun nóng

− Các chất hồ ñược rửa ra bằng nước Với các chất hồ dễ tan trong nước thì có thể rửa loại trực tiêp hay ngâm nước cho trương lên trước khi bị rửa trôi Thường tiến hành thao tác với máy giũ có một số ngăn, dòng nước ngược với dòng vật liệu

− Thay thế các chất ôxy hoá ñể giũ hồ nhóm tinh bột bằng enzym amylase

− Lọc qua màng các bể giũ hồ ñể có thể tái sử dụng nước có chứa kiềm và chất tẩy rửa Chất thải ñược làm ñặc cần ñược tách riêng ñể xử lý bằng thiêu ñốt hay ủ phân

− Có thể thu hồi các chất hồ tổng hợp bằng cách siêu lọc (ultrafiltration), có thể cho phép thu hồi 40 ÷ 80% hồ Tuy nhiên, cơ hội này chỉ thực tế ở các phân xưởng tổng hợp cả hồ sợi và giũ hồ

Vải thô

Hoá chất Hơi

Điện

Nước

Khí thải Nước thải

Vải thô ñã giặt

• Nhóm anionic - Natri palmitate, Natri stearate, Alkylarylsulfonates, alkanolamides sulfat hoá,

• Nhóm cationic- các dẫn xuất Alkylaminammonium, Benzyldimethylalkylammonium chloride, Cetyl pyridinium chloride,

• Nhóm non-ionic: Alkylphenol ethoxilates, Ethylene oxides kết hợp với alcol béo, các acid béo,

− Các chất chống kết tủa (EDTA, NTA, polyphosphates or phosphonates) thêm vào ñể ngăn xà phòng kết tủa

Tiền xử lý với dung môi

− Các sợi bông và len hoặc sợi pha (với sợi nhân tạo) ñược tiền xử lý bằng dung môi hữu cơ thay vì nước Dung môi chính ñược sử dụng là perchloroethylene (PER) Mục ñích tiền xử lý là loại chất dầu mỡ và sáp khỏi sợi bông hay len, chất chuốt ống và bôi trơn sợi khỏi sợi nhân tạo và sợi bông

Các vấn ñề môi trường

− Nước thải từ quá trình giặt - nhất là với các nguyên liệu bông và len - chứa dư lượng các hoá chất và phụ gia sử dụng, có tác ñộng lớn ñến môi trường Nước thải có thể chứa một số hóa chất khác

− NTA và EDTA sử dụng ñể tạo phức có ảnh hưởng xấu lên môi trường và sức khỏe NTA có khả năng gây ung thư, EDTA phân hủy sinh học chậm và có thể gây quái thai

− Một vấn ñề môi trường và sức khỏe khác là sử dụng dung môi trong tiền xử lý: dung môi PER có thể gây ung thư và ñộc với hệ thần kinh

Các cơ hội SXSH

Không sử dụng quy trình giặt có dùng dung môi

Tránh sử dụng các hóa chất ñộc hại như các chất hoạt ñộng bề mặt nhóm alkylphenol etoxilates (APEO); thay các alkylbenzene sulfonates mạch thẳng (LAS) bằng các alkyl sulfonates, alkyl sulfates hay các ethoxilates của alcol béo

Sử dụng các phosphates/polyphosphates thay cho EDTA, NTA và phosphonates

Giảm thiểu tiêu thụ nước ở nơi nào có thể, nên áp dụng dòng nước ngược

Thu hồi và tái sử dụng nước làm lạnh

(4) Tẩy trắng (Bleaching)

Tẩy trắng

Vải thô

Hoá chất Hơi

Điện

Nước

Khí thải Nước thải

Vải thô ñã tẩy trắng