Nghiên cứu giải pháp sử dụng hiệu quả năng lượng và giảm thiểu tác động môi trường tại các doanh nghiệp sản xuất bột nhẹ trên địa bàn thành phố phủ lý hà nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NgôThịVui NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG HIỆU QUẢ NĂNG LƢỢNG VÀ GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG MÔI TRƢỜNG TẠI CÁC DOANH NGHIỆP SẢN XUẤT BỘT NHẸ TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ PHỦ LÝ, HÀ NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HàNội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Ngô Thị Vui NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG HIỆU QUẢ NĂNG LƢỢNG VÀ GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG MÔI TRƢỜNG TẠI CÁC DOANH NGHIỆP SẢN XUẤT BỘT NHẸ TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ PHỦ LÝ, HÀ NAM Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Văn Quy HàNội - 2014 LỜI MỞ ĐẦU Trên giới Việt Nam vấn đề lượng vấn đề quan tâm Các nguồn lượng truyền thống (năng lượng hóa thạch, dầu mỏ, khí đốt ) dần cạn kiệt, nguồn lượng thay (năng lượng gió, lượng hạt nhân, lượng mặt trời, ) chưa thể đáp ứng nhu cầu thay cho nguồn lượng trước Vì giải pháp cấp bách vừa phải tiết kiệm nguồn lượng dần cạn kiệt, vừa phải có nh ững giải pháp hữu hiệu để trì nguồn lượng truyền thống Bột nhẹ (BN) chất độn có nhiều tính ưu việt, làm giảm độ co ngót tạo độ bóng cho bề mặt sản phẩm BN sử dụng nhiều ngành công nghiệp công nghiệp giấy, cao su, nhựa, xốp, thuốc đánh răng, mỹ phẩm, sơn, dược phẩm v.v Trong công nghiệp cao su giấy, bột nhẹ vượt trội cao lanh độ bền độ trắng Trong công nghiệp sản xuất keo gắn, bột nhẹ sử dụng làm chất độn có độ bám dính tốt Sản phẩm BN giới đa dạng hóa đến hàng trăm loại với phẩm cấp khác để phục vụ cho mục đích khác Công nghệ sản xuất với quy mô lớn giới hoàn chỉnh Tại Việt Nam, cơng nghệ sản xuất BN nhìn chung cịn lạc hậu, nên chưa tiết kiệm lượng, sở sản xuất BN cần nghiên cứu kỹ chế độ công nghệ, cải tiến thiết bị công đoạn như: chọn nguyên liệu, tạo sữa vôi, lọc, sấy, nghiền để cho tiết kiệm nguồn lương sử dụng Trong năm tới, ngành công nghiệp cao su, giấy, chất dẻo, sơn , phát triển mạnh việc sản xuất bột nhẹ đòi hỏi đáp ứng đủ nhu cầu Tại tỉnh Hà Nam có số mỏ đá vơi như: Mỏ đá vơi hóa chất Thanh Sơn, Mỏ đá vơi hóa chất Kiện Khê, Mỏ đá vơi xi măng Thanh Tân, Mỏ đá vôi xi măng Đồng Ao, Mỏ đá vôi xi măng Hồng Sơn, Mỏ đá vôi xi măng Bút Phong tiềm cho việc sản xuất bột nhẹ Hiện địa bàn tỉnh có nhiều doanh nghiệp vừa nhỏ sản xuất BN Năm 2010, ngành sản xuất BN Hà Nam tăng trưởng 35% có chiều hướng tăng cao Việc lựa cho ̣n đề tài: " Nghiên cứu giải pháp sử dụng hiệu lượng giảm thiểu tác động môi trường doanh nghiệp sản xuất bột nhẹ địa bàn thành phố Phủ Lý, Hà Nam" góp phần đánh giá trạng đề xuất giải pháp để sử dụng hiệu lượng giảm thiểu ô nhiễm môi trường lĩnh vực sản xuất BN TP Phủ Lý, Hà Nam Nội dung nghiên cứu bao gồm: - Tổng quan sản xuất bột nhẹ giới Việt Nam - Hiện trạng sản xuất, tình hình sử dụng lượng trạng ô nhiễm môi trường ngành sản xuất bột nhẹ - Nhu cầu chi phí lượng ngành sản xuất BN - Đề xuất giải pháp sử dụng tiết kiệm nguyên liệu giảm thiểu tác động môi trường phạm vi nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẢN XUẤT BỘT NHẸ TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƢỚC 1.1 Vai trò ứng dụng bột nhẹ Bột nhẹ (CaCO3 kết tủa) chất phụ liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp khác sử dụng dạng tinh khiết dạng tinh khiết tùy theo nhu cầu mục đích sử dụng cụ thể BN tên gọi thông thường thị trường hợp chất carbonat caxi (CaCO3) Trên thị trường BN tiêu thụ dạng bột nhiều kích cỡ khác Được sử dụng rộng rãi ngành như: sơn, nhựa, bột trát tư ờng, dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm, sản xuất thức ăn chăn nuôi nuôi trồng thủy sản, cao su, giấy… Ngồi thị trường cịn có sản phẩm loại giống BN bột canxi carbonat (CaCO3) người ta gọi bột nặng (bột đá nghiền CaCO3), nguyên nhân dẫn đến khác chúng sản xuất theo phương pháp khác nhau, từ tính chất chúng khác xa lĩnh vực ứng dụng khác 1.2 Tình hình sản xuất bột nhẹ giới[9] Trên giới có Mỹ, Canada, Châu Âu, Châu Á nơi sản xuất tiêu thụ BN lớn Chất độn khoáng sản phẩm giấy gồm canxi cacbonat nghiền mịn, bột nhẹ, cao lanh titan dioxyt Canxi cacbonat tự nhiên chất lượng cao không dễ kiếm Bắc Mỹ Do sản lượng sản xuất BN tăng lên mạnh thị trường chất độn ngành giấy Bắc Mỹ Một lý khác làm tăng nhu cầu bột nhẹ công nghiệp sản xuất bột giấy việc sử dụng giấy tái sinh Sợi giấy tái sinh ngắn mềm nên độ trắng sợi ban đầu, địi hỏi lượng lớn chất độn có độ trắng cao để nâng độ trắng giấy lên Mức độ độn khoáng bột giấy lên đến 50% Cơng thức độn Bắc Mỹ 80% cao lanh, 20% CaCO3 Hiện chuyển dần sang công thức 40% cao lanh 60% BN Ngoài nhu cầu BN sản xuất giấy cịn có nhu cầu BN sản xuất cao su, chất dẻo, sơn, dược phẩm v.v Tổng sản lượng BN Bắc Mỹ 600.000 tấn/năm Các công ty sản xuất BN hàng đầu Bắc Mỹ Plizer Inc ECC international Inc Plizer có 25 sở sản xuất BN toàn nước Mỹ Các sở sản xuất BN nằm khu vực sản xuất giấy BN dạng huyền phù vận chuyển theo đường ống sang sở nghiền bột giấy Đến cuối năm 1992 Plizer có tổng số sở sản xuất BN lên đến 32 sở Anh quốc có cơng ty sản xuất BN ICI, PLC, Rhon-Poulenc công ty nhỏ WR.Luscombe Ltd ICI sản xuất BN chủ yếu dùng làm chất độn cho công nghiệp cao su, keo gắn, keo trát Sản phẩm hãng 60% cung cấp cho Châu Âu Nhà máy BN Rhon-Poulenc khánh thành vào năm 1991 Nhà máy thiết kế hồn tồn tự động có cơng suất 30.000 tấn/năm Sản phẩm BN Rhon-Poulenc cung cấp cho ngành công nghiệp sản xuất kem đánh răng, giấy, keo gắn, keo trát, sơn, dược phẩm mỹ phẩm Cơng ty WR.Lurcombe Ltd có trụ sở London, cơng ty sản xuất BN với công suất 1.000 tấn/năm khai thác sản phẩm phụ công nghiệp làm mềm nước Công ty Fax Kalk Đan Mạch xem công ty cung cấp BN lớn Châu Âu Nhà máy sản xuất BN Fax Falk nhà máy Lesebo đặt Thuỵ Điển với công suất 6.000 tấn/năm Nhà máy sản xuất BN thứ hai đặt Nymola (Thuỵ điển) Sản phẩ m BN c nhà máy ký hiệu PCC95 Sản phẩm cung cấp cho tập đoàn làm giấy Stora, tập đoàn sản xuất giấy bột giấy lớn Châu Âu Phần Lan nước cung cấp BN quan trọng Châu Âu Tổng cơng suất tập đồn Partek 60.000 tấn/năm Ở khu vực Châu Á hai nước Trung Quốc Nhật Bản vượt xa khu vực khác tổng sản lượng bột nhẹ Năm 1992 sản lượng BN Trung Quốc đạt tới 550.000 tấn.Trong nhu cầu thị trường nước 512.000 Ở Nhật Bản người ta sản xuất loại BN chính: loại light PCC loại cloidal PCC Cũng khu vực khác nhu cầu BN cho ngành giấy cao nhất, sau ngành sơn, chất dẻo, cao su v.v 1.3 Tình hình sản xuất bột nhẹ nƣớc [9] Tại nước ta, 125 tụ khống đá vơi tìm kiếm thăm dị, trữ lượng ước đạt 13 tỷ tấn, tài nguyên dự báo khoảng 120 tỷ Đá vôi Việt nam phân bố tập trung tỉnh phía Bắc cực Nam Đá vơi Bắc Sơn Đồng Giao phân bố rộng có tiềm lớn Tại Hải Dương, đá vôi phân bố chủ yếu phạm vi sông Bạch Đằng sơng Kinh Thày Những núi có quy mơ lớn núi Han, núi Áng Dâu, núi Nham Dương thăm dò tỉ mỉ Tại Hải Phòng, đá vôi tập trung chủ yếu Trại sơn Tràng kênh thuộc huyện Thuỷ Ngun Ngồi cịn có mỏ đá vôi phân bố rải rác Dương Xuân Pháp Cổ, Phi Liệt, Thiếm Khê, Mai Động Nam Quan Đá vôi đôlômit tập trung dãy núi Han, dãy núi Hoàng Thạch - Hải Dương với trữ lượng lên tới 150 triệu Trữ lượng địa chất đá vơi khu vực Hải Phịng 782.240 nghìn Ở Miền Bắc Việt Nam có tới 340 mỏ điểm khai thác đá vôi hoạt động Quy mô, công suất khai thác khác nhiều Trên mỏ đá lớn Miền Bắc Việt Nam, người ta áp dụng công nghệ khai thác lớp Từ 40 năm nay, BN sản xuất Việt Nam với công nghệ tự thiết kế, chế tạo lắp đặt Tuy nhiên mức độ khí hóa thấp, thiết bị sấy, nghiền cịn thơ sơ nên chất lượng sản phẩm chưa cao, chưa đáp ứng nhu cầu nước Công nghệ sản xuất BN chủ yếu theo công nghệ hấp thụ CO2 Sản phẩm BN ta thường có độ kiềm cao không ổn định chất lượng qui trình thiết bị lạc hậu, thủ cơng, khơng đầu tư sâu vào việc nghiên cứu công nghệ Tuy số sở có cải tiến thiết bị số khâu việc thay đổi cục bộ, đơn lẻ đem lại hiệu Kể dây chuyền nhập cơng nghệ thiết bị tồn nước ngồi khơng hoạt động hiệu giá thành sản phẩm cao nhiều so với giá sản phẩm sản xuất dây truyền thủ cơng sản phẩm khơng hồn tồn đạt tiêu chuẩn "bột nhẹ cao cấp" Năm 2001 công ty Đất Đèn Hóa Chất Tràng Kênh đưa cơng trình sản suất BN chất lượng cao vào hoạt động, sản phẩm đạt chất lượng tốt, đặc biệt độ mịn Tuy nhiên giá thành lại cao nên khó tiêu thụ sản phẩm Trong đó, hàng năm nước ta sản xuất hàng trăm nghìn bột (CaCO3) bao gồm bột nặng bột nhẹ Năm 2001 nhà máy Cơng Ty Hóa Chât Minh Đức với xuất tiêu thụ 6000 BN thông dụng, sản lượng BN Công ty Trung Đức 3000 tấn, Công ty Đất Đèn Hóa Chất Tràng Kênh 1.200 Hiện nhu cầu nước cao, sản xuất nước chưa đáp ứng đủ nên hàng năm nước ta phải nhập BN Theo thống kê tập đồn hóa chất Việt Nam lượng sản phẩm BN sử dụng lĩnh vực : Ngành sơn 12% Sản xuất nhựa 14% Giấy 4% Chất tẩy rửa 10% Kem đánh mỹ phẩm Cao su Sản xuất vỏ bình acqui 24% 31% 5% 1.4 Tổng quan sở lý thuyết quy trình sản xuất bột nhẹ 1.4.1 Nguyên liệu Nguồn nguyên liệu sản xuất BN từ núi đá vôi (CaCO3) thiên nhiên Thành phần chủ yếu đá CaCO3 cịn pha lẫn tạp chất MgCO3, SiO2, Al2O3, Fe2O3 Phân loại : gồm loại loại dùng cho cơng nghiệp hóa chất loại cho công nghiệp sản xuất ximăng, tùy thuộc vào độ cứng đá, thành phần chất, màu sắc mà người sử dụng lĩnh vực cụ thể Yêu cầu chất lượng: Yêu cầu nguồn nguyên liệu đá vơi sử dụng cơng nghiệp hóa chất phải sạch, pha lẫn tạp chất học, có hàm lượng CaO cao u cầu kích thước hình dạng: Căn vào kiểu lò nguyên liệu đốt lò để định kích thước hình dạng cho đá thích hợp, đảm bảo lị hoạt động tốt tạo sản phẩm chín Hình dạng viên đá phải có diện tích tiếp xúc nhiệt lớn để CO2 nhanh đá chóng chín Kích thước viên đá phải đồng nhằm tránh tượng xếp đá tạo khe hở lớn làm cho lửa cháy nhanh gây tượng cháy lưới, ngồi khe hở lớn cịn làm cho than vụn bị dồn xuống đáy lò gây tượng vơi phần lị bị q lửa vơi phần lị bị sống Do thực tế để thuận tiện cho trình vận hành thu sản phẩm, thường dùng kích thước hạt nguyên liệu lớn (60 – 200mm), tỉ lệ đá vôi nhiên liệu 9:1, mà nhiệt độ lò để phân hủy CaCO3 cao (từ 900 – 1200oC) 1.4.2 Nhiên liệu Nhiên liệu sử dụng nhiều loại khác : - Nhiên liệu rắn: than, củi, rơm, rạ… - Nhiên liệu lỏng : dầu mazut, dầu DO, dầu FO… - Nhiên liệu khí: khí thiên nhiên, khí lị cao, khí lị cốc Ở nước khoa học tiên tiến ba loại nhiên liệu sử dụng, cịn nước ta chưa có nơi dùng nhiên liệu khí lỏng, chủ yếu than nguồn nhiên liệu rẻ tiền khai thác nước lại nguồn tài ngun khơng tái tạo, số lượng có hạn dần bị cạn kiệt 1.4.3 Q trình nung vơi Việc nung đá vôi thành vôi sống người phát ứng dụng từ lâu, nhiên liệu gỗ, củi, sau thường dùng nhiên liệu than đá than cốc Thực chất q trình nung vơi dùng nhiệt độ cao để phân hủy Carbonat canxi đá vôi thành oxyt canxi theo phản ứng sau : CaCO3 ↔ CaO + CO2 - 42.50kcal/mol Sau nung, hình dạng kích thước vơi khơng đổi (giống hình dạng lúc nhập liệu) Muốn phản ứng xảy theo chiều thuận phải giảm áp suất khí CO2 cách tạo điều kiện cho khí CO2 bay khỏi lị nung nhanh tăng thêm nhiệt độ nung so với nhiệt độ nung tính tốn lý thuyết Trong thí nghiệm carbonat canxi phân hủy nhiệt độ 900oC Thực 600oC phân hủy yếu, đến nhiệt độ đạt 850oC phân hủy mạnh Để đá vơi phân hủy hồn tồn cần giữ nhiệt độ 600oC đến 960oC thời gian định Trong thực tế đá vôi nung 1000oC đến 1200oC thường phải nung lượng nhiên liệu lớn với thành phần hóa học khơng đều, khơng ổn định, chứa nhiều tạp chất khác tốc độ nung lại lớn Ngồi theo phản ứng phân hủy đá vơi 10 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ KẾT LUẬN Các nguồn thải từ sản xuất bột nhẹ doanh nghiệp địa bàn thành phố Phủ Lý như: Nước thải từ q trình tơi vơi, ép, sinh hoạt cơng nhân viên; chất thải vào khơng khí như: bụi, CO2, CO, từ trình nung, sấy chưa quan tâm xử lý Kết phân tích tiêu bụi trung bình 1h Cơng ty Đức Tài so với QCVN 05:2013/BTNMT cho thấy: Tại khu vực cổng vào Công ty nồng độ bụi vượt 1,66 lần;Tại vị trí khu vực phía Đơng Nam cách xưởng nghiền đá 50m nồng độ bụi vượt 1,22 lần 3.Kết phân tích nước thải Cơng tyĐức Tài, cho thấy mộtsố tiêu vượt tiêu chuẩn cho phépso với QCVN 40:2011/BTNMT, cột A: COD vượt 1,27 lần, BOD5 vượt 2,13 lần NH4+ vượt 1,24 lần Việc sử dụng lượng sản xuất bột nhẹ chưa quan tâm chưa có biện pháp để theo dõi giảm thiểu lượng Đặc biệt công nghệ thiết bị sản xuất bột nhẹ công ty cũ sử dụng than nhiên liệu Đã đề xuất giải pháp để tiết kiệm lượng bao gồm: - Các biện pháp quản lý: nâng cao ý thức công nhân, theo dõi tiêu thụ lượng cách cụ thể, bảo dưỡng thường xuyên cải thiện lịch trình vận hành, tắt thiết bị điện không cần thiết - Các biện pháp địi hỏi đầu tư nhỏ: thay đổi đơn giản thiết bị tiết kiệm ngắn hạn trung hạn Các biện pháp công nghệ: thay đổi công nghệ sấy cũ máy sấy khuếch tán gió nóng - Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường: Lắp đặt hệ thống xử lý môi trường, đồng thời trang bị bảo hộ lao động cho công nhân làm việc trực tiếp 59 ; xây dựng bể chứa nước thải để tái sử dụng đóng gạch xỉ, lọc xử lý trước thải ngồi mơi trường; thay đổi cơng nghệ sấy KHUYẾN NGHỊ Nhà nước cần quan tâm đưa sách cho vay ưu đãi để tạo điều kiện khuyến khích cho doanh nghiệp thay đổi công nghệ thực tiết kiệm lượng 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Công nghiệp (2008), Hội thảo sách hiệu lượng Việt Nam, thành phố Hồ Chí Minh Bộ TNMT (2013), Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng khơng khí xung quanh, Hà Nội Bộ TNMT (2011), Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia nước thải công nghiệp, Hà Nội Cục thống kê Hà Nam (2010), Niên giám thống kê Hà Nam, Hà Nam Cục thống kê Hà Nam (2010), Báo cáo tình hình kinh tế - xã hội tháng 12 ước tính năm 2010 tỉnh Hà Nam, Hà Nam Công ty TNHH Đức Tài (2007), Bản cam kết bảo vệ môi trường Trần Phương Minh (2004), “Đổi công nghệ sản xuất sản xuất, trở ngại nhiều doanh nghiệp”, Bussiness World Nguyễn Xuân Nguyên (2004), Tiết kiệm tái sử dụng lượng sản xuất, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tập đoàn hóa chất Việt Nam (2002), Thơng tin kinh tế cơng nghệ hóa chất, Số 10 Trần Văn Phú (2001), Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB giáo dục 11 Trung tâm tiết kiệm lượng Thành phố Hồ Chí Minh (2004), Quản lý tiết kiệm lượng, NXB ĐHQG TP HCM, TP Hồ Chí Minh 12 Trần Xoa (2006), Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 13 http://www.vinachem.com.vn/Desktop.aspx/Xuat-ban-pham/12/133/ 14 http://www.vinachem.com.vn/Desktop.aspx/Xuat-ban-pham/So-5-2002/706/ 15 www.hanam.gov.vn 16 www.vncpc.org 17 www.energyefficiencyasia.org Tiếng Anh 61 18 Eurostat (2001), Definitions and Giudelines for Measurement and Reporting of company Environmental Protection Expense 62 PHỤ LỤC 63 HìnhPL Bản đồ hành vị trí địa lý Hà Nam 64 HìnhPL Trước cổng vào sở sản xuất bột nhẹ Hình PL 3.Lị nung vơi 65 Hình PL4 Cửa lị nạp ngun nhiên liệu Hình PL5 Cửa lị bên lấy thành phẩm (vơi) 66 HìnhPL Cửa trước lị sấy nạp nhiên liệu HìnhPL Cửa lò sấy nạp bột ép, lấy bột sây khơ 67 HìnhPL Bể tơi vơi HìnhPL Bể phản ứng 68 HìnhPL 10 Bể lắng HìnhPL 11 Đá vơi tập kết bãi chứa cơng ty 69 HìnhPL 12 Trạm bơm nước từ sơng Đáy phục vụ sản xuất HìnhPL 13 Téc giữ nước cao để đến công đoạn sản xuất 70 HìnhPL 14 Nguồn nước máy nối vào sở sản xuất Hình PL 15 Cống nước thải sở 71 HìnhPL 16 Các ống nước thải đổ trực tiếp sơng HìnhPL 17 Bãi than để lộ thiên sở sản xuất bột nhẹ 72 Hình PL 18: Hình ảnh máy sấy khuếch tán gió nóng 73 ... giải pháp sử dụng hiệu lượng giảm thiểu tác động môi trường doanh nghiệp sản xuất bột nhẹ địa bàn thành phố Phủ Lý, Hà Nam" góp phần đánh giá trạng đề xuất giải pháp để sử dụng hiệu lượng giảm thiểu. .. PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Sử dụng lượng tác động môi trường doanh nghiệp sản xuất BN địa bàn TP Phủ Lý tỉnh Hà Nam, nghiên cứu sâu công ty TNHH Đức Tài, doanh nghiệp sản xuất. .. HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Ngô Thị Vui NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG HIỆU QUẢ NĂNG LƢỢNG VÀ GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG MÔI TRƢỜNG TẠI CÁC DOANH NGHIỆP SẢN XUẤT BỘT NHẸ TRÊN ĐỊA