Giáo trình sản XUẤT SẠCH hơn

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ

Khoa Môi trường

GIÁO TRÌNH

SẢN XUẤT SẠCH HƠN (Cleaner Production)

Huế, 2008

Chương 1

MỞ ĐẦU1.1 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 vàchất thải rắn:

Hình 1.1 Sơ đồ 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 đổi theo thời gian:

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

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

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

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

VD: một nhà máy sản xuất bia 1 ngày thải ra 50 m3 nước thải COD của nước thải là1000mg/l Để đáp ứng tiêu chuẩn cho phép ở Việt Nam đối với COD của nước thải côngnghiệp loại B (nhỏ hoặc bằng 100 mg/l), nhà máy pha loãng 1 m3 nước thải với 9 m3 nước Tuy nhiên, đối với pha loãng và phát tán thì tổng lượng chất thải đưa vào môi trường làkhông đổi Thủy quyển và khí quyển không phải là một bãi rác cho mọi chất thải: các kim loạinặng, PCB (polychlorinated biphenyls: bền và độc hại có trong biến thế, tụ điện ) đã tuầnhoàn và tích lũy trong trầm tích, sinh khối

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

Lắp đặt các hệ thống xử lý nước thải, khí thải ở cuối dòng thải để phân hủy hay làm giảmnồng độ các chất ô nhiễm nhằm đáp 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 để kiểm soát ô nhiễmcông nghiệp

Tuy nhiên, xử lý cuối đường ống thường nảy sinh các vấn đề như:

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

2

Quá trình sản xuất

(Process)

Quá trình sản xuất

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

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

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

(4) Phòng ngừa phát sinh chất thải (Waste prevention)

Ngăn chặn phát sinh chất thải ngay tại nguồn nguồn bằng cách sử dụng năng lượng vànguyên vật liệu 1 cách có hiệu quả nhất, nghĩa là có thêm một tỷ lệ nguyên vật liệu nữa đượcchuyển vào thành phẩm thay vì phải loại bỏ Tiếp cận này bắt đầu xuất hiện từ những năm 1980với 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) được sử dụng phổ biến trên thế giới để chỉ cách tiếp cận này, mặc dù các

thuật ngữ tương đương vẫn còn ưa thích vài nơi

Trước đây, lối suy nghĩ của chúng ta trong việc giải quyết ô nhiễm môi trường vẫn tậptrung sử dụng các phương pháp truyền thống xử lý chất thải mà không chú ý đến nguồn gốcphát sinh của chúng Do vậy, chi phí quản lý chất thải ngày càng tăng nhưng ô nhiễm ngàycàng nặng Các ngành công nghiệp phải chịu hậu quả nặng nề về mặt kinh tế và mất uy tín trênthị trường Để thoát khỏi sự bế tắc này, cộng đồng công nghiệp càng ngày càng trở nên nghiêmtúc 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, đến kiểm soát cuốiđường ống và cuối cùng là SXSH là 1 quá trình phát triển khách quan, tích cực có lợi cho môitrường và kinh tế cho các doanh nghiệp nói riêng và toàn xã hội nói chung Ba cách ứng phó

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

quản lý chất thải chủ động 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, điều này không

có nghĩa là xem nhẹ biện pháp xử lý cuối đường ống Phòng ngừa và ngăn chặn ô nhiễm lànguyên tắc chủ đạo 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 đẩy mạnh việc áp dụng chiến lược SXSH trong công nghiệp, đặc biệt ở cácnước đang phát triển Hội nghị chuyên đề đầu tiên của UNEP về lĩnh vực này được tổ chức tạiCanterbury (Anh) Sau đó các hội nghị tiếp theo đã được 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 được chính thức sử dụng trong "Tuyên ngôn Quốc tế về sảnxuất sạch hơn" (International Declaration on Cleaner Production) của UNEP Năm 1999, ViệtNam đã ký tuyên ngôn Quốc tế về SXSH khẳng định cam kết của Việt Nam với chiến lượcphát triển bền vững

“Chiến lược Bảo vệ môi trường quốc gia đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020”(2003) của Việt Nam đã xác định quan điểm“Coi phòng ngừa là chính, kết hợp với xử lý và

kiểm soát ô nhiễm…” Một trong 36 chương trình, đề án, dự án ưu tiên cấp quốc gia trongchiến lược (số 28) liên quan đến 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 đối với các quá trình sản xuất, các sản phẩm và các dịch vụ nhằm làm giảm tác động xấu đến 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 độc hại và làm giảm khối lượng, độc tính của các chất thải vào nước và khí quyển

- Đối với các sản phẩm, chiến lược SXSH nhắm vào mục đích làm giảm tất cả các tác động đến môi trường trong toàn bộ vòng đời của sản phẩm, từ khâu khai thác nguyên liệu đến 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 đòi hỏi áp dụng các bí quyết, cải tiến công nghệ và thay đổi thái độ.”

(Lưu ý: Trong định nghĩa năm SXSH 1992 của UNEP chưa đề cập đến các dịch vụ)

Như vậy, SXSH không ngăn cản sự phát triển, SXSH chỉ yêu cầu rằng sự phát triển phảibền vững về mặt môi trường sinh thái Không nên cho rằng SXSH chỉ là 1 chiến lược về môitrường bởi nó cũng liên quan đến lợi ích kinh tế Trong khi xử lý cuối đường ống luôn tăng chiphí sản xuất thì SXSH có thể mang lại lợi ích kinh tế cho doanh nghiệp thông qua việc giảmthiểu sự tiêu thụ năng lượng và nguyên liệu hoặc phòng ngừa và giảm thiểu rác thải Do vậy cóthể khẳng định rằng SXSH là 1 chiến lược “một mũi tên trúng hai đích” (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 được các ngành công nghiệp áp dụng để giảm thiểu hayloại bỏ quá trình phát sinh chất thải hay ô nhiễm tại nguồn và tiết kiệm được nguyên liệu vànăng lượng đều được gọi là công nghệ sạch Các biện pháp kỹ thuật này có thể được áp dụng từkhâu thiết kế để thay đổi quy trình sản xuất hoặc là các áp dụng trong các dây chuyền sản xuấtnhằm tái tận dụng phụ phẩm để 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 điều kiên thực tiễn về kinh tế, kỹ thuật, có quan tâm đến chiphí trong việc nghiên cứu, phát triển và triển khai bao gồm thiết kế, xây dựng, bảo dưỡng, vậnhành và loại bỏ công nghệ (UNIDO, 1992) BAT giúp đánh giá tiềm năng SXSH

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

VN

Tiêu thụ nước 16 -24 m 3 / m 3 bia 4 -6 m 3 / m 3 bia 60-75%

Tiêu thụ điện 200-285 kWh/ m 3 bia 120 kWh/ m 3 bia 40-60%

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

4

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

1.3.3 Hiệu quả sinh thái (Eco-efficiency)

Hiệu quả sinh thái (HQST) chính là sự phân phối hàng hoá và dịch vụ có giá cả rẻ hơntrong khi giảm được nguyên liệu, năng lượng và các tác động đến môi trường trong suốt cả quátrình của sản phẩm và dịch vụ (WBCSD, 1992) Hai khái niệm SXSH và HQST được xem như

là đồng nghĩa Tuy nhiên, có một sự khác biệt nhỏ giữa hai thuật ngữ: HQST bắt nguồn từ các

vấn đề liên quan đến hiệu quả kinh tế mà những hiệu quả này có tác dộng tích cực đến MT Trong khi đó, SXSH khởi đầu từ ý tưởng hiệu quả sinh thái mà những hiệu quả này có tác

động tích cực đến kinh tế

1.3.4 Phòng ngừa ô nhiễm (Pollution prevention)

Hai thuật ngữ SXSH và phòng ngừa ô nhiễm (PNÔN) thường được sử dụng thay thếnhau Chúng chỉ khác nhau về mặt địa lý Thuật ngữ PNÔN được sử dụng ở Bắc Mỹ trong khiSXSH được sử dụng ở các khu vực còn lại trên thế giới

1.3.5 Giảm thiểu chất thải (Waste minimisation)

Khái niệm về giảm thiểu chất thải (GTRT) được đưa ra vào năm 1988 bởi Cục Bảo vệMôi trường của Hoa Kỳ (US EPA) Hai thuật ngữ GTRT và PNÔN thường được sử dụng thaythế nhau Tuy nhiên, GTRT tập trung vào việc tái chế rác thải và các phương tiện khác để giảmthiểu lượng rác 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 suấtChâu Á (APO) để nói 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 môi trường cho sựphát triển kinh tế - xã hội nói chung

1.3.7 Kiểm soát ô nhiễm (Pollution control)

Sự khác nhau cơ bản của kiểm soát ô nhiễm (KSÔN) và SXSH là vấn đề thời gian.KSÔN là 1 cách tiếp cận từ phía sau (chữa bệnh), giống như xử lý cuối đường ống, trong khiSXSH là cách tiếp cận từ phía trước, mang tích chất dự đoán và phòng ngừa

1.3.8 Sinh thái công nghiệp (Industrial ecology)

Việc quảng bá và nâng cao nhận thức về SXSH đã đạt được nhiều tiến bộ đáng kể ởnhiều nơi trên thế giới Tuy nhiên các nỗ lực về SXSH thường chỉ tập trung vào các quá trìnhsản xuất đơn lẻ, các sản phẩm cụ thể hoặc các vật liệu độc hại mang tính cách cá nhân hơn làmột bức tranh toàn cảnh về các tác động 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 đã nhận ra rằng cần phải xây dựng một hệ thống sản xuất công nghiệp mang

tính chất tuần hoàn dẫn đến việc tất cả các đầu ra của quá trình sản xuất này trở thành các đầu vào của các quá trình sản xuất khác để giảm thiểu tối đa lượng chất thải

Chính các mối quan hệ phức tạp giữa các sinh vật và vật chất trong các hệ sinh thái tựnhiên đã cung cấp cho con người một bài học giá trị về việc làm thế nào để thiết kế tốt hơn các

hệ thống công nghiệp Tương tựa như các hệ sinh thái trong tự nhiên mà ở đó chất thải của mộtsinh 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 đó không còn chất thải Chính ý tưởng này đã dẫn đến khái niệm vềsinh thái công nghiệp (STCN) Điều này có nghĩa là tất cả các đầu ra của một quá trình sản xuất

sẽ là các đầu vào của các quá trình sản xuất khác theo một vòng tuần hoàn

a Case study: Khu công nghiệp sinh thái Kalundborg (Hà Lan)

Sinh khối

Hơi nước Khí đốt Hơi nước

Tro bay Nhiệt thừa

Thạch cao

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

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

- Nhà máy sản xuất điện bằng than cung cấp phụ gia (tro bay) cho nhà máy xi măng, cung cấp hơi nước cho nhà máy sản xuất insulin và enzyme công nghiệp và nhà máy lọc dầu, cung cấp thạch cao cho nhà máy sản xuất tấm vữa bằng cách lắp 1 hệ thống chiết xuất lưu huỳnh từ khói thải nhà máy để tạo ra CaSO 4 (thạch cao), cung cấp nhiệt thừa cho thị trấn dùng

để đun nước nóng.

- Nhà máy lọc dầu cung cấp lưu huỳnh cho nhà máy sản xuất H 2 SO 4.

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

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 thảinguy cơ rủi ro đối 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 độ trong cùng 1 công ty, STCN liên kết các qúa trình sản xuất với nhau và vớicác quá trình tự nhiên để xác định các cơ hội sử dụng chất thải của 1 quá trình này cho 1 quátrình khác

• Ở mức độ khu công nghiệp, STCN cố gắng cực đại hoá năng suất và hiệu quả chungcủa cả khu công nghệp hơn là tính đến hiệu quả của từng công ty đơn lẻ Ví dụ như các cơ hộicủa 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

6

Hồ Tisso Nhà máy lọc dầu

Nhà máy điện

Nhà máy tấm vứa

N.máy SX

H2SO4

Insulin và enzym

Nhà máy xi

măng

Thị trấn Kalundborg Nông trại

• Giá thành sản xuất giảm nhờ hiệu quả sử dụng năng lượng và nguyên vật liệu Nhờvậy 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 được bị phạt về gây ô nhiễm môitrường,

• Sự phân chia về các chi phí liên quan đến 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 được bảo mật,

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

• Các vấn đề 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 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT ĐỂ ĐẠT ĐƯỢC SẢN XUẤT SẠCH HƠN

Các giải pháp (hay cơ hội) để đạt được SXSH bao gồm các nhóm sau:

1.4.1 Quản lý nội vi tốt (Good housekeeping)

Quản lý nội vi là một loại giải pháp đơn giản nhất của sản xuất sạch hơn Quản lý nội vithường không đòi hỏi chi phí đầu tư và có thể được thực hiện ngay sau khi xác định được cácgiải pháp SXSH Quản lý nội vi chủ yếu là cải tiến thao tác công việc, giám sát vận hành, bảotrì 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 đường ống để tránh rò rĩ,

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

Mặc dù quản lý nội vi là dơn giản nhưng vẫn cần có sự quan tâm của ban lãnh dạo cũngnhư việc đào tạo nhân viên

1.4.2 Thay thế nguyên vật liệu (Raw material substitution)

Là việc thay thế các nguyên liệu đang sử dụng bằng các nguyên liệu khác thân thiện vớimôi trường hơn Thay dổi nguyên liệu còn có thể là việc mua nguyên liệu có chất lượng tốt hơn

để đạt được 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 điều kiện sản xuất được 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 độ, thời gian, áp suất, pH,tốc độ cần được giám sát, duy trì và hiệu chỉnh càng gần với điều kiện tối ưu càng tốt, làmcho quá trình sản xuất đạt được hiệu quả cao nhất, có năng suất tốt nhất Ví dụ:

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

− Tối ưu hóa quá trình đốt nồi hơi

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

1.4.4 Bổ sung thiết bị (Equipment modification):

Lắp đặt thêm các thiết bị để đạt được hiệu quả cao hơn về nhiều mặt Ví dụ:

− Lắp đặt máy ly tâm để tận dụng bia cặn,

− Lắp đặt các thiết bị cảm biến (sensor) để tiết kiệm điện, nước VD: thiết bị cảm biếnthời gian (time sensor), thiết bị cảm biến chuyển động (motion sensor), v.v

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

Tận dụng chất thải để tiếp tục sử dụng cho quá trình sản xuất hay sử dụng cho một mụcđích khác Ví dụ:

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

− Thu hồi nước ngưng để 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 để tiếp tục sử dụng cho một mục đích khác Ví dụ:

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

− 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 đổi thiết kế sản phẩm có thể cải thiện quá trình sản xuất và làm giảm nhu cầu sửdụng các nguyên liệu độc hại Ví dụ:

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

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

sẽ tránh được các vấn đề về môi trường cũng như các chi phí để sơn hoàn thiện nắp đậy đó

1.4.8 Thay đổi công nghệ (Technology change)

Chuyển đổi 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 đắt tiền, nhưng có thể thu hồivốn 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 đầu tư cao hơn các giải pháp sản xuất sạch khác, do dó cầnphải dược nghiên cứu cẩn thận Mặc dù vậy, tiềm năng tiết kiệm nguyên liệu và cải thiện chấtlượng sản phẩm có thể cao hơn so với các giải pháp khác

Tài liệu đọc thêm chương 1

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

photocopy)

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

8

Hiện nay, có một số thuật ngữ tương đương hiện đang được sử dụng để thể hiện phươngpháp luận SXSH như: Kiểm toán giảm thiểu chất thải (Waste Minimization Audit), Đánh giágiảm thiểu chất thải (Waste Minimization Assessment), Hướng dẫn phòng ngừa ô nhiễm(Pollution Prevention Guide),

Đã có nhiều cẩm nang, hướng dẫn đánh giá SXSH với các mức độ chi tiết khác nhauđược đề xuất và áp dụng bởi các tổ chức quốc tế, quốc gia và cơ sở nghiên cứu Tuy nhiên, tất

cả đều có chung ý nghĩa: đó là "con đường" để đến SXSH; ý tưởng và khái niệm cơ bản là hầunhư giống nhau Dưới đây là một số ví dụ về các cẩm nang, hướng dẫn được sử dụng phổ biến:

(1) Đánh giá cơ hội giảm thiểu chất thải, US EPA 1988 (Waste Minimization Opportunity Assessment, US EPA 1988)

(2) Hướng dẫn phòng ngừa ô nhiễm, US EPA 1992 (Facility Pollution Prevention Guide, US EPA 1992)

(3) Tài liệu hướng dẫn cho các Trung tâm Quốc gia SXSH - Cẩm nang đánh giá SXSH.

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

Production Centres Cleaner Production Assessment Manual Draft 1995)

(4) Cẩm nang PREPARE cho phòng ngừa chất thải và phát thải Bộ Kinh tế Hà Lan

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

1991)

(5) Cẩm nang kiểm toán và giảm thiểu các chất thải và phát thải công nghiệp Báo cáo

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

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

(6) Quy trình kiểm toán chất thải DESIRE UB Năng suất Quốc gia Ấn Độ, 1994 (DESIRE Procedure for waste audit India NPC, 1994)

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

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

nhận ra những chỗ, những công đoạn có thể làm giảm được sự tiêu thụ tài nguyên, các nguyên liệu độc hại và sự phát sinh chất thải

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

Hình 2.1 Sơ đồ các bước kiểm toán giảm thiểu chất thải DESIRE

10

Giai đoạn 1: Khởi đầu

Nhiệm vụ 1: Thành lập nhóm SXSH (hay kiểm toán giảm thiểu chất thải)

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

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

Giai đoạn 2: Phân tích các công đoạn

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

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

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

Nhiệm vụ 7: Thẩm định quá trình để xác định nguyên nhân sinh ra chất thải

Giai đoạn 3: Đề xuất các cơ hội giảm thiểu chất thải

Nhiệm vụ 8: Xây dựng các cơ hội giảm thiểu chất thải

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

Giai đoạn 4: Lựa chọn các giải pháp giảm thiểu chất thải

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 đoạn 5 : Thực hiện các giải pháp giảm thiểu chất thải

Nhiệm vụ 14: Chuẩn bị thực hiện

Nhiệm vụ 15: Thực hiện giải pháp giảm thiểu chất thải

Nhiệm vụ 16: Giám sát và đánh giá kết quả

Giai đoạn 6: Duy trì giảm thiểu chất thải

Nhiệm vụ 17: Duy trì các giải pháp giảm thiểu chất thải

Nhiệm vụ 18: Xác định và chọn ra các công đoạn gây lãng phí mới

Hình 2.2 Sơ đồ 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 tạicác ngành công nghiệp nhỏ" (DESIRE = Desmontration in Small Industries of Reducing Waste).Quy trình kiểm toán chất thải đã được phát triển trong khuôn khổ Dự án và đã được áp dụng rộng

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 đoạn Bước 3: Xây dựng sơ đồ khối kết nối các công đoạn

GIAI ĐOẠN 1

CÁC ĐẦU VÀO CỦA qtsx

Bước 4: Xác định các đầu vào

Bước 5: Ghi số liệu sử dụng nước

Bước 6: Đo mức độ 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 đặc trưng hóa các chất thải có vấn

đề

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 động giảm

chất thải để đạt hiệu quả cho quá trình cải tiến

rãi Phương pháp luận DESIRE gồm 6 giai đoạn - 18 nhiệm vụ như sơ đồ ở hình 2.1 Các giai đoạncủa đánh giá SXSH theo DESIRE được trình bày chi tiết như dưới đây.

2.2.1 Giai đoạn 1 - Khởi động

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

Nhiệm vụ 1: Thành lập nhóm SXSH (hay nhóm kiểm toán giảm thiểu chất thải)

− Thành phần điển hình của một nhóm công tác SXSH nên bao gồm đại diện của:

 Cấp lãnh đạo doanh nghiệp (Ban Giám đốc công 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, có thể mời các chuyên gia SXSH bên ngoài)

− Quy mô và thành phần của nhóm công tác phù hợp với cơ cấu tổ chức của doanhnghiệp

− Cần phải có một nhóm trưởng để điều phối toàn bộ chương trình kiểm toán và các hoạtđộng cần thiết khác

− Mỗi thành viên trong nhóm công tác sẽ được chỉ định một nhiệm vụ cụ thể, nhưng tổchức của nhóm càng linh hoạt càng tốt để việc trao đổi thông tin được dễ dàng

− Nhóm công tác phải đề ra được các mục tiêu định huớng lâu dài cho chương trìnhSXSH Định ra tốt các mục tiêu sẽ giúp tập trung nỗ lực và xây dựng được sự đồng lòng Cácmục tiêu phải phù hợp với chính sách của doanh nghiệp, có tính hiện thực

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

− Cần tổng quan tất cả các công 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 (công suất, tiêu thụ nguyên liệu, nước, NLượng, )

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

− Ở nhiệm vụ này, nhóm công tác không cần đi vào chi tiết mà phải đánh giá diện rộng tất

cả các công đoạn của quá trình sản xuất về lượng chất thải, mức độ tác động đến môi trường, các cơhội SXSH dự kiến, các lợi ích dự đoán, Những đánh giá như vậy là hữu ích để đặt trọng tâm vào

một hay một số công đoạn sản xuất (trọng tâm kiểm toán) sẽ phân tích chi tiết hơn.

− Ở bước này, việc tính toán 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 công ty khác và với công nghệ tốtnhất hiện có (BAT = Best Available Technology) sẽ cho phép ước tính tiềm năng SXSH củađơn vị kiểm toán

− Các tiêu chí xác định trọng tâm kiểm toán:

12

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

 Tổn thất nguyên liệu cao, tổn thất hóa chất,

 Định mức tiêu thụ nguyên liệu/năng lượng cao,

 Có sử dụng các hóa chất độc hại,

 Được lựa chọn bởi đa số các thành viên trong nhóm SXSH

2.2.2 Giai đoạn 2 - Phân tích các công đoạn

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

− Lập ra một sơ đồ dòng giới thiệu các công đoạn của quá trình đã lựa chọn (trọng tâmkiểm toán) nhằm xác định tất cả các công đoạn và nguồn gây ra chất thải Sơ đồ này cần liệt kê

và mô tả dòng vào - dòng ra đối với từng công đoạn Việc thiết lập sơ đồ chính xác thườngkhông dễ, nhưng lại là nhiệm vụ rất quan trọng quyết định đến sự thông suốt của quá trình

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

Hình 2.3 Mẫu điển hình của một sơ đồ dòng quá trình sản xuất

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

Nguyên liệu:

kg m 3

Phát thải kg Nhiệt thải kW

Chất thải rắn:

kg kg kg

Sản phẩm:

kg m 3

Khách hàng

Dòng vào

(Input)

Dòng ra (Output)

Hinh 2.4 Sơ đồ dòng quá trình thuộc 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

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 để định lượng sơ đồ dòng và nhận ra các tổnthất cũng như chất thải trong quá trình sản xuất Ngoài ra, cân bằng vật chất còn sử dụng đểgiám 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 chotừng công đoạn thậm chí từng thiết bị; cân bằng cho tất cả vật chất hay cân bằng cho từngthành phần nguyên liệu (ví dụ như cân bằng nước trong công nghiệp giấy, cân bằng dầu trongcông nghiệp dầu cọ, cân bằng crom trong công nghiệp thuộc da) Tuy nhiên, CBVC sẽ dễ dànghơn, có ý nghĩa hơn và chính xác hơn khi nó được thực hiện cho từng khu vực, các hoạt độnghay các quá trình sản xuất riêng biệt Dựa trên những cơ sở này, CBVC của toàn bộ nhà máy sẽđược 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 động môi trường

 Các đo đạc trực tiếp tại chỗ

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

 Các số liệu đòi hỏi phải có độ tin cậy, độ chính xác và tính đại diện

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

 Phải kiểm tra tính thống nhất của các đơn vị đo sử dụng

 Nguyên liệu càng đắt và độc hại, cân bằng càng phải chính xác

 Kiểm tra chéo có thể giúp tìm ra những điểm mâu thuẩn

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

− Dưới đây là 2 ví dụ đơn giản về cân bằng vật chất cho toàn bộ quá trình sản xuất và chomột thiết bị Các ví dụ tương tự và chi tiết sẽ được đề 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

16

Ví dụ 2.2 Cân bằng vật chất trên 100 lít bia của một nhà máy bia tiêu thụ ít điện 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 định 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 sảnphẩm trung gian mất theo dòng thải (ví dụ mất mát sợi trong sản xuất giấy và bột giấy) Phântích chi tiết hơn có thể tìm ra chi phí bổ sung của nguyên liệu tạo ra chất thải, chi phí của sảnphẩm nằm trong chất thải, chi phí thải bỏ chất thải, thuế chất thải, Ví dụ: các mục chi phí chonước thải trong sản xuất giấy:

Thành phần Cơ sở tính toán

Hóa chất nấu bột còn dư giá mua hóa chất

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

− Việc xác định chi phí cho dòng thải hay tổn thất giúp tạo ra khả năng xếp hạng các vấn

đề theo tầm mức kinh tế và chỉ ra cần đầu tư bao nhiêu để giải quyết hay giảm nhẹ vấn đề

Nồi hơi

4 T/h

Nước 161.280 kcal

Gas 2.7 Gcal

Bức xạ ra bên ngoài 17,144 kcal 309,222 kcalkhói

Hơi 2.526.720

Khí thải: chưa tính được

Bia đóng 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 định quá trình để xác định nguyên nhân sinh ra chất thải

− Mục đích của nhiệm vụ này là qua phân tích tìm ra các nguyên nhân thực tế hay ẩn gây

ra các tổn thất và từ đó có thể đề xuất các cơ hội tốt nhất cho các vấn đề thực tế

Không cần phân tích nguyên nhân đối với các vấn đề đã có giải pháp ngay và hiệu quả

− Để tìm ra nguyên nhân, cần đặt 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 được tạo ra nhiều ?

2.2.3 Giai đoạn 3 - Đề xuất các cơ hội (giải pháp) giảm thiểu chất thải

 Nhiệm vụ 8: Xây dựng các cơ hội giảm thiểu chất thải (GTCT)

− Các cơ hội GTCT được đưa ra trên cơ sở:

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

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

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

− Phân loại các cơ hội GTCT 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 đổi 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 được

− Các cơ hội SXSH đề ra ở trên được sàng lọc để loại đi các trường hợp không thực tế.Quá trình loại bỏ phải đơn giản, nhanh và dễ hiểu, thường chỉ cần định tính

− Các cơ hội sẽ được phân chia thành:

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

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

18

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?

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

2.2.4 Giai đoạn 4 - Lựa chọn giải pháp giảm thiểu chất thải

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

− Để thực hiện nhiệm vụ này, cần phải đánh giá tác động của cơ hội SXSH dự kiến đếnquá trình sản xuất, sản phẩm, tốc độ sản xuất, độ an toàn, Ngoài ra, cũng cần phải liệt kê ranhững thay đổi kỹ thuật để thực hiện cơ hội SXSH này

− Danh mục các yếu tố kỹ thuật để đánh giá:

 Chất lượng sản phẩm

 Công suất

 Yêu cầu về diện tích

 Thời gian ngừng sản xuất để lắp đặt

 Tính tương thích với các thiết bị đang 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 trọngnhất để đánh giá các cơ hội SXSH Cần ưu tiên trước hết các cơ hội có chi phí thấp

Dòng ra (Tiền tiêu đi) Dòng vào (Tiền thu về)

vận hành

Ví dụ 2 về thời gian của các dòng tiền:

Kết thúc dự án

Giá trị còn lại Doanh thu/tiết kiệm hàng năm

Chi phí/lãng phí hàng năm

Năm 0:

Đầu tư ban đầu

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

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

– Tiếp theo là khái niệm về chiết khấu:

+ Khi chúng ta đầu tư cho một dự án, chúng ta có: một khoản đầu tư ban đầu hôm nay và một loạt dòng tiền (vào-ra) trong tương lai.

+ Để có thể so sánh các dòng tiền ở các năm khác nhau, chúng ta cần quy đổi chúng về cùngmột mặt bằng giá trị tại một năm duy nhất Cách đơn giản nhất là quy đổi các dòng tiền của

dự án về thời điểm hiện tại khi bắt đầu thực hiện dự án thông qua phương pháp chiết khấu

Công thức chiết khấu: t t

r

FV PV

) 1

=

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

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

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

t: Số năm từ khi bắt đầu dự án

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

20

Thời gian

* Có thể sử dụng tiêu chí đơn giản là “thời gian hoàn vốn” (payback period) để đánh giá.

Thời gian hoàn vốn là thời gian cần thiết để các dòng tiền tương lai dự tính có thể hoàn lại đượcdòng tiền đầu tư ban đầu

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

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

Thời gian hoàn vốn giản đơn:

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

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

* Gọi là thời gian hoàn vốn đơn giản vì không tính đến chiết khấu của các dòng tiềntương lai

Thời gian hoàn vốn chiết khấu:

* Thời gian hoàn vốn có thể được tính dựa trên những dòng tiền tương lai đã được chiếtkhấu Cách tính này chính xác hơn bởi vì nó nhìn nhận giá trị thời gian của đồng tiền

* Có thể sử dụng phương pháp cộng dồn để 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 hoànvốn giản đơn của nó

Ví dụ thời gian hoàn vốn:

Một nhà máy bia đầu tư máy ép bia cặn để thu hồi bia Chi phí đầu tư máy ép là 306.000 $ Hàng năm nhà máy tiết kiệm được 107.000 $

 Thời gian hoàn vốn đơn 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 đơn 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 đến lãi suất/chiếtkhấu Khi đó 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 đầu tư SXSH, để phản ánh đúng bản chấtcủa nó người ta đưa tất cả các giá trị lợi ích cũng như chi phí về một thời điểm để so sánh Thờiđiểm để so sánh thường tính là năm dự án bắt đầu hoạt động Các giá trị về lợi ích và chi phíkhi đưa về thời điểm so sánh phải được chiết khấu thông qua lãi suất chiết khấu (r) thườngbằng với lãi suất ngân hàng

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

Dòng tiền ròng hàng năm

- Hiệu số của hiện giá lợi ích và chi phí được 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 đầu tư choSXSH có thể mang lại sau khi đã hoàn đủ vốn đầu tư ban đầu tính theo thời giá hiện tại Do vậyNPV phải lớn hơn 0 thì giải pháp đầu 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 nhất

Co : Chi phí đầu tư ban đầu

t: thời gian tính từ năm gốcn: Vòng đời dự án

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

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

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 thulợi bằng tổng hiện giá vốn đầu tư hay:

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 trịhiện tại của chi phí (giá thành)

22

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 đa số trường hợp, nhất là với các cơ hội SXSH liên quan đến quản lý nội vi vàcải tiến hiệu quả, các lợi ích về môi trường là khá rõ (giảm chất thải) Tuy nhiên, với nhữngtrường hợp phức tạp như thay đổi nguyên liệu, sản phẩm hay quá trình thì việc đánh giá cáckhía cạnh môi trường cần được quan tâm Cần chú ý các khía cạnh môi trường:

 Ảnh hưởng lên số lượng và độc tính của các dòng thải

 Nguy cơ chuyển sang môi trường khác

 Tác động 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 độc tính của dòng thải hay phát thải còn lại

 Giảm sử dụng nguyên liệu không tái tạo hay độc hại

 Giảm tiêu thụ năng lượng

 Nhiệm vụ 13: Lựa chọn giải pháp sẽ thực hiện

− Kết hợp các kết quả đánh giá khả thi về kỹ thuật, kinh tế, môi trường để lựa chọn giảipháp SXSH cho việc thực hiện tiếp sau

− Một trong các phương pháp để lựa chọn sơ bộ các cơ hội GTCT là phương pháp “Lấy

tổng có trọng số” (Xem tài liệu đọc thêm)

2.2.5 Giai đoạn 5 - thực thi giải pháp giảm thiểu chất thải

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

rò rỉ và buộc tuân thủ các quy trình công tác), trong khi một số khác đòi hỏi phải có một kếhoạch hệ thống để thực hiện

 Nhiệm vụ 14: Chuẩn bị thực hiện

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

 Các hoạt động gì sẽ được tiến hành?

 Các hoạt động phải tiến hành như thế nào?

 Các nguồn tài chính và các nhu cầu về nhân lực để tiến hành các hoạt động?

 Ai sẽ chịu trách nhiệm quản lý các hoạt động?

 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 đổi 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 để giảm thiểu thời gian lắp đặt

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

 Nhiệm vụ 15: Thực hiện giải pháp giảm thiểu chất thải

− Cần chú ý rằng để đạt được kết quả tối ưu thì việc đào tạo nguồn nhân lực nội bộ (cán

bộ, công nhân) không được phép bỏ qua mà phải xem là một công tác quan trọng Nhu cầu đàotạo phải được xác định trong khi đánh giá jhả thi về mặt kỹ thuật

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

có thể đạt được ngay các kết quả ngắn hạn nhưng sẽ không duy trì được lâu

 Nhiệm vụ 16: Giám sát và đánh giá kết quả

− Việc giám sát và đánh giá nhằm tìm ra các nguyên nhân làm sai lệch (nếu có) của kếtquả đạt được so với kết quả dự kiến và thông tin đến cấp quản lý để duy trì sự cam kết của họvới SXSH

− Việc giám sát và đánh giá đạt được bằng cách so sánh kết quả trước và sau khi thựchiện giải pháp SXSH về tiêu thụ nguyên liệu, năng lượng, sự phát sinh chất thải,

2.2.6 Giai đoạn 6 - Duy trì giải pháp giảm thiểu chất thải

Nhóm công tác SXSH vẫn còn trách nhiệm sau khi đã thực hiện các giải pháp SXSHnhằm 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 giảm thiểu chất thải

− Thông thường trong các lĩnh vực như quản lý nội vi hay tối ưu hóa quá trình, người laođộng thường hay có xu hướng quay trở lại với các hoạt động và gây lãng phí nếu không thườngxuyên tạo ra động cơ duy trì các hoạt động đã cải tiến Một số biện pháp có thể bảo đảm chongười lao động tiếp tục tham gia và các thành tựu đã đạt được như tiền thưởng, bằng khen,

 Nhiệm vụ 18: Tiếp tục xác định và chọn ra các công đoạn gây lãng phí

− Trong khi đang cải thiện hoạt động môi truờng của quá trình lãng phí đã lựa chọn, phảilựa chọn quá trình mới để làm trọng tâm cho quá trình kiểm tóan SXSH tiếp theo Trọng tâmkiểm toán mới lựa chọn sẽ lại là đối tượng của các nhiệm vụ bắt đầu từ giai đoạn 2

Tài liệu đọc 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.

MỘT SỐ NGHIÊN CỨU ĐIỂN HÌNH VỀ ÁP DỤNG SXSH

24

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 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 chính để sản xuất bia gồm: malt (đại mạch, tiểu mạch ); nguyên liệuthay thế (gạo, lúa mì, ngô); hoa houblon; men và một lượng nước rất lớn

− Các công đoạn của công nghệ sản xuất bia được mô tả ở hình 3.1 Các công đoạn chínhlà: đường hóa, nấu sôi dịch nha với hoa houblon, lên men bia, lọc và đóng chai

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất bia chai

3.1.2 Các vấn đề môi trường

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

với hàm lượng chất hữu cơ cao, pH, nhiệt độ 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 hèm (cặn sinh khối + men dư), chất trợ lọc,

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

Thông số, đơn vị Giá trị TCVN 5945-1995

pH 4,5 - 5,0 6 - 9 5,5 - 9 5 - 9 BOD 5, mg/L 1700 - 2700 20 50 100

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 đích khác.

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

Bảng 3.2 Các định mức tiêu thụ nguyên liệu và phát sinh chất thải của sản xuất bia đóng 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 đoạn chính được chỉ ra ở hình 3.2

Bia chai

Ngũ cốc thay malt Hoa houblon Nước, kiềm

Mùi

Bã bột Nước thải

CO2Men 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 đa, Nước

Hình 3.2 Các vấn đề môi trường quan tâm ở các công đoạn 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 được đặc trưng bởi sự tiêu thụ nhiều nước và nước thải cóhàm lượng chất hữu cơ cao Chỉ có rất ít các nguyên liệu và hóa chất nguy hại được 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 động môi trường ởtất cả các bộ phận Dưới đây là một 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 trên các tuyếnống cấp nước đến các thiết bị hay công đoạn tiêu thụ nước; định kỳ ghi lại lượng nước sử dụngtrong thời gian làm việc bình thường, trong thời gian làm vệ sinh nhà xưởng và những giờkhông làm việc) sẽ tìm ra những nơi sử dụng nước không cần thiết, ví dụ để vòi chảy liên tụckhông nhằm mục đích gì cả Ngừng các lãng phí như vậy bằng cách lắp các thiết bị tự độngnhư sensor, bộ hẹn giờ,

 Công tác vệ sinh

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

 Bảo dưỡng

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

 Cân đối nước nóng

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

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

− Từ cân bằng có thể tính toán kích thước thích hợp của bể nước nóng Nếu bể quá to, sẽcần nhiều hơi để đun nóng lại sau khi nghỉ cuối tuần Nếu bể quá nhỏ, sẽ mất nước nóng dochảy tràn Mất 1m3 nước nóng (85oC) tương ứng với mất 8,7 kg dầu

 Sử dụng hơi

− Phải bảo đảm tất cả các bề mặt ấm hay nóng (ống, bể) đều được bảo ôn tốt và phầnnước ngưng được hồi lưu về nồi hơi Nồi hơi phải đuợc điều chỉnh để bảo đảm sinh hơi tối ưu

và ô nhiễm không khí ít nhất

 Sử dụng điện

− Tất cả thiết bị và đèn chiếu sáng phải được tắt khi không cần đến, và các cửa ở khu vựclạnh phải được đóng kín để giảm tổn thất nhiệt

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

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

b Cơ hội SXSH ở các công đoạn chính

(1) Nấu sôi dịch nha với hoa houblon

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

sơ bộ), rồi được đun sôi với hoa houblon Trong quá trình sôi, các protein sẽ keo tụ và lắngxuống cùng với bã hoa và các chất chát (tannin) Mục đích đun sôi là vô trùng dịch nha; tạo ra

vị cho bia sau này; chiết chất đắng từ hoa houblon; tăng nồng độ dịch nha

Các vấn đề môi trường:

− Tiêu thụ năng lượng cao và ô nhiễm không khí

Đây là công đoạn tiêu thụ năng lượng nhiều nhất Nếu nồi hơi đun bằng than đá hay dầuthì sử dụng nhiều hơi sẽ dẫn đến phát thải nhiều khí carbonic (CO2), oxít lưu huỳnh (SO2), cácoxit nitơ (NOx) và các hydrocarbon thơm đa vòng (PAH)

− Mùi: Quá trình nấu dịch nha sẽ sinh ra mùi đặc trưng có thể gây khó chịu cho những

người sống gần đó

Các cơ hội SXSH

− Làm giảm sự bay hơi.của dịch nha: Giảm bay hơi từ 8 15% bình thường xuống 5

-8% sẽ làm giảm đáng kể tiêu thụ năng lượng

− Cải tiến sự truyền nhiệt Làm vệ sinh định kỳ các ống dẫn hơi để tránh tạo cắn trên các

ống hơi

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

trong một bộ trao đổi nhiệt (để đun nóng nước) Có thể lắp một vòi hơi để tái sử dụng hơi củadịch nha trở lại đun sôi dịch nha

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 hèm (sinh khối men) đáng kể

từ thiết bị lên men

+ Lên men chính: thực hiện ở nhiệt độ: 280 - 300 Tế bào nấm men phát triển mạnh, phânhuỷ nhiều cơ chất để biến thành etanol, CO2, H2O Kết thúc cho ra sản phẩm là bia non còn đục,

có mùi đặc trưng

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

Các vấn đề môi trường

− Phần hèm đóng 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 đầu phân huỷ

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

Các cơ hội SXSH

− Tận dụng nhiệt từ dịch nha nóng VD: dùng nước lạnh làm nguội dịch nha trước khi lên

men, sau đó nước nóng thu được sẽ dùng trong các công đoạn khác

− Sử dụng hèm làm sản phẩm hữu ích Hèm (chứa nhiều protein, vitamin, chất béo và

khoáng) có thể sử dụng vào mục đích làm thức ăn gia súc, thức ăn nuôi cá; ở dạng tươi hay sấykhô

− Ly tâm hèm Để giảm tổn thất bia và tận dụng sinh khối men, có thể lắp một máy ly lâm

để tách sinh khối men và bia tươi Sau đó hồi lưu bia tươi về thiết bị lên men còn sinh khối menthì được sử dụng lại hoặc sấy khô để bán làm thức ăn gia súc

− Tái sử dụng CO 2 Lắp đặt nhà máy tinh chế CO2, sử dụng CO2 ở các công đoạn khác

(3) Công đoạn lọc

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

29

Điện Giấy lọc Bột trợ lọc

Các vấn đề môi trường quan tâm

− Cải thiện hiệu năng lọc (Tăng lượng bia được lọc trước khi trở kháng lọc cao)

Có thể tăng hiệu năng lọc bằng:

• Giảm hàm lượng men và protein trong bia bằng cách cải tiến quá trình lắng trong buồnglên 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 để 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 điểm là có thể tái chế và tái

Chai mới hay cũ

Súc chai

Chai đã rửa

Thuỷ tinh vỡ Nước thải có pH cao

và nhiều chất bẩn

Tiêu thụ nước rửa, tráng và ngâm chai rất cao, đến 3-4 lít nước/lít thể tích chai cũ

Các cơ hội SXSH

− Giảm tiêu thụ kiềm (NaOH)

•Sửa chữa và bảo dưỡng thích hợp máy bóc nhãn cũ sẽ giúp kéo dài thời gian sử dụng bểxút (lâu thải hơn)

•Lắp 1 bể thu hồi kiềm Trong những ngày nghỉ cuối tuần, dung dịch kiềm được bơm vàomột bể lắng kín để tách các bụi và vật rắn Sau đó tái sử dụng dung dịch kiềm này Giải phápnày có thời gian hoàn vốn rất 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 khi gián đoạn sản xuất

•Lắp đặt các loại vòi rửa hiệu quả hơn

•Nước tráng ở 2 vòng sau cùng có thể dùng lại cho vòng đầu 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 đoạn chủ yếu: kéo sợi thành chỉ; dệt vải và

xử lý (nấu tẩy); nhuộm và hoàn thiện vải Trong số đó các công đoạn “ướt” như hồ sợi, giặt,nhuộm vải, hoàn tất là đáng quan tâm về môi trường Sơ đồ công nghệ dệt-nhuộm cho ở hình3.3

− Nguyên liệu đầu 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; đặc biệt là các thuốc nhuộm và phụ gia

3.2.2 Các vấn đề môi trường

Các vấn đề môi trường đối với ngành dệt-nhuộm gồm:

– sử dụng nhiều nước và hoá chất ⇒ tạo ra nước thải có lưu lượng lớn và chứa nhiều chất ônhiễm, đặc 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 đoạn “ướt” và rửa Ước tínhcần khoảng 50 ÷ 300 lít nước/kg hàng dệt cho khâu xử lý hoàn tất Tiêu thụ nhiều nước cũng cónghĩa là lượng nước thải cũng lớn

b Tiêu thụ năng lượng

− Năng lượng được sử dụng chủ yếu để đun nóng nước và sấy khô sản phẩm nhuộm.Tiêu thụ năng lượng làm giảm tài nguyên và đóng góp vào ô nhiễm không khí

Hình 3.3 Sơ đồ 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 đoạn, nên thành phần nướcthải cũng thay đổi đáng kể và khó xử lý Thuốc nhuộm gây màu mạnh khi thải nước thải gây sựchú ý đặc biệt Một số hóa chất trong nước thải độc hại với cá và các thủy sinh vật khác

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

d Sức khỏe và an toàn nghề nghiệp

− Vấn đề sức khỏe nghề nghiệp cũng quan trọng không kém các vấn đề tác động môitrường Nhiều hóa chất phụ trợ cho thuốc nhuộm có thể gây nguy hiểm khi thao tác Một số cónguy cơ cháy nếu bảo quản không tốt Các hóa chất có tính oxy hóa (chất tẩy trắng) hay kiềmmạnh có tính ăn mòn hay độc tính cấp Một số dung môi và chất màu có thể gây nguy cơ mạntính nếu tiếp xúc lâu dài

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

32

Các công đoạn Tiêu thụ/chất thải Các vấn đề môi trường

Giũ hồ (Desizing) Nước thải có hàm lượng chất

hữu cơ cao

Gây ra phú duỡng cho sông, hồ, biển và tác động xấu đến đa 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 độc và gây ra sương mù quang hoá ảnh hưởng xấu đến 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 đến đa dạng sinh học các thủy vực do các độc tố Nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng và ảnh hưởng xấu đến 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 độc Formôn độc và có khả năng gây ung thư

Cân bằng vật chất

Trong hình 3.4 sau đây mô tả cân bằng vật chất cho một công nghiệp dệt-nhuộm trungbình

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 động lớn về lưu lượng và hàm lượng các chất ônhiễm, tùy thuộc loại sản phẩm, chất lượng sản phẩm, Đặc điểm chung của nước thải dệtnhuộm là độ kiềm cao, có màu mạnh, hàm lượng chất hữu cơ và tổng chất Xử lý NT dệtnhuộm 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) được cho ở bảng 3.4

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

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

Khí thải: chưa tính được

Vải dệt: 1 tấn Nước thải: 216 m 3

Chất thải: chưa tính được

Sản phẩm, Thông số Hàng bông

dệt thoi

Hàng pha dệt kim

Dệt len Sợi

Tổng chất rắn, mg/L 400 - 1000 950 - 1380 420 800 - 1300 BOD5, mg/L 70 - 135 90 - 220 120 - 130 90 - 130

COD, mg/L 150 - 380 230 - 500 400 - 450 210 - 230

Độ màu, Pt-Co 350 - 600 250 - 500 260 - 300

(Nguồn: Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga - Giáo trình CN xử lý nước thải)

3.2.3 Các cơ hội SXSH

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

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

2 Kiểm tra các đơn pha chế

− Việc kiểm tra toàn diện các đơn pha chế nhằm làm giảm liều dùng quá mức nước vàcác hóa chất Không chỉ tập trung vào các thuốc nhuộm và hóa chất đắt tiền, mà cả các muối vàchất trợ nhuộm khác Dùng đúng “toa” không những giảm được tiêu thụ hóa chất mà còn cảithiện được chất lượng sản phẩm nhuộm

− Các giải pháp đơn gián ít tốn kém như lắp đặt các van tự động tắt, lắp đồng hồ nước,bảo dưỡng tốt các ống nước và các thiết bị đo, lắp các vòi phun để làm vệ sinh

Tự động hóa pha chế hóa chất

− Tự động hóa sẽ dẫn giúp giảm tiêu thụ nguyên liệu, cải thiện độ lặp lại và giảm thiểunguy cơ mắc sai sót Thiết bị để tự động hóa việc pha chế đắt tiền, nhưng các lợi ích về kinh tế

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

Tiêu thụ năng lượng

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

− Bảo ôn tất cả các bề mặt ấm và nóng (ống, bể) để 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 đoạn lựa chọn

(1) Hồ sợi (Sizing)

34

Hồ sợi (Sấy khô)

Sợi chỉ

Hồ Điện Nước

Khí thải

Hồ dư

Sợi chỉ đã được hồ

Đặc điểm:

− Hồ sợi được tiến hành trước khi dệt để tăng độ 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 dịchnước của hoá chất hồ, sau đó sấy khô và xe cuộn

− Các hoá chất dùng hồ sợi có thể là tinh bột (khoai tây, ngô, gạo, sắn) hay tinh bột biếntính; 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 diệtkhuẩn, chất hút ẩm, tác nhân chống tạo bọt, chất làm mềm, chất nhũ hoá,

− PVA và PAC dùng khá phổ biến đối với các sợi tổng hợp, trong khi tinh bột được dùngchủ yếu với các sợi gốc cellulose

Các mối quan tâm môi trường

− Lượng hồ dùng dư và tiêu thụ năng lượng là các vấn đề 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 để sấy có thể giảm qua việc kiểm soát nhiệt độ chính xác và thuhồi nhiệt

(2) Giũ hồ (Desizing)

Đặc điểm

− Giũ hồ chỉ tiến hành với vật liệu đã dệt Do các hoá chất hồ sợi làm cho vật liệu không

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

Giũ hồ (Sấy khô)

Vải đã dệt

Hoá chất Điện Nước

Khí thải Nước thải

Vải đã giũ hồ

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

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

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

− Lọc qua màng các bể giũ hồ để có thể tái sử dụng nước có chứa kiềm và chất tẩy rửa.Chất thải được làm đặc cần được tách riêng để xử lý bằng thiêu đốt hay ủ phân

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

Vải thô

Hoá chất Hơi Điện Nước

Khí thải Nước thải

Vải thô đã giặt

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

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

Tiền xử lý với dung môi

− Các sợi bông và len hoặc sợi pha (với sợi nhân tạo) được tiền xử lý bằng dung môi hữu

cơ thay vì nước Dung môi chính được sử dụng là perchloroethylene (PER) Mục đích tiền xử

lý là loại chất dầu mỡ và sáp khỏi sợi bông hay len, chất chuốt ống và bôi trơn sợi khỏi sợinhân tạo và sợi bông

Các vấn đề môi trường

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

− NTA và EDTA sử dụng để 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 đề môi trường và sức khỏe khác là sử dụng dung môi trong tiền xử lý: dungmôi PER có thể gây ung thư và độc với hệ thần kinh

Các cơ hội SXSH

Không sử dụng quy trình giặt có dùng dung môi

Tránh sử dụng các hóa chất độc hại như các chất hoạt động bề mặt nhóm alkylphenoletoxilates (APEO); thay các alkylbenzene sulfonates mạch thẳng (LAS) bằng các alkylsulfonates, 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

Khí thải Nước thải

Vải thô đã tẩy trắng