Các vấn đề mà các nhà máy sản xuất nước giải khát cĩ gas ở Tp HCM đang gặp phải là việc tiêu thụ tài nguyên nước quá nhiều dẫn đến chi phí sản xuất gia tăng. Ngồi ra, khí SO2 tạo ra từ nồi hơi của các nhà máy hiện nay đều vượt quá mức tiêu chuẩn cho phép, các nhà máy phải tốn kém chi phí để xử lý lượng khí độc hại này.
Hướng đánh giá SXSH hiệu quả cho ngành sản xuất nước giải khát cĩ gas là thu hồi, tái sử dụng nước thải ở một số cơng đoạn và tận dụng khí thải nồi hơi để sản xuất CO2.
- Nước thải được thu hồi để tái sử dụng trong nội thiết bị hay sử dụng cho các cơng đoạn khác. Đây là những giải pháp cĩ tính khả thi về kỹ thuật và cĩ hiệu quả kinh tế cao. Các dịng thải cần được thu hồi là nước thải từ cơng đoạn tráng chai, nước qua lọc RO, nước làm mát trong thiết bị khử trùng, nước từ hệ thống rửa ngược, nước thải sau khi qua nhà máy xử lý nước thải (tận dụng để tưới cây, rửa xe), nước ngưng từ bẫy hơi.
- Giải pháp tận dụng khí thải nồi hơi để sản xuất CO2 là giải pháp SXSH đặc trưng và hiệu quả nhất cho các nhà máy sản xuất nước giải khát cĩ gas. Giải pháp này vừa tiết kiệm được nhiên liệu dầu vừa giảm một lượng lớn khí SO2từ nồi hơi.
Tồn bộ các giải pháp SXSH cĩ thể áp dụng cho các nhà máy sản xuất nước giải khát cĩ gas được thể hiện trong hình sau:
Nthải sau khi xử lý LỌC Nước rửa lại Bể trữ nước thơ Bể lọc cát và bể lọc cacbon Nhà máy xử lý nước cấp Nước
mềm Nồi hơi Bẫy hơi Nhà máy sản xuất CO Khu vực sản xuất phụ Nhà ăn, văn phịng Thải ra sơng Trạm xử lý nước thải Nước thải của tồn nhà máy Tưới cây, rửa xe Nhà máy xử lý nước thải Hơi nước Khí thải Nước thải
Nước được thu hồi, tái sử dụng Nước cấp Nước clo Nước thơ Nước clo Máy tráng chai PET, lon Máy rửa két Máy rửa chai
Nước tinh RO và đĩng nắpMáy chiết
Nước thải Nước thơ Thiết bị khử
trùng Khu vực sản xuất chính
KẾT LUẬN
Trường hợp nghiên cứu cụ thể một nhà máy sản xuất nước giải khát cĩ gas điển hình cho thấy cĩ thể giảm đáng kể mức tiêu thụ nước, dầu và lượng khí SO2 thải ra. Đối với nhà máy được nghiên cứu điển hình, khả năng áp dụng SXSH được thể hiện qua thời gian hồn vốn của các giải pháp SXSH đã thực hiện.
- Cĩ 6 phương án SXSH về tiết kiệm nước là thu hồi tái sử dụng nước.
- Cĩ 2 phương án SXSH về tiết kiệm dầu là cải tiến thiết bị và thay đổi cơng nghệ. Qua đĩ, giảm một lượng lớn khí SO2 từ quá trình đốt dầu trong nồi hơi.
Vậy, hướng đánh giá phù hợp và hiệu quả cho ngành sản xuất nước giải khát cĩ gas là:
- Thu hồi, tái sử dụng nước thải trong nội bộ hay từ cơng đoạn này sang cơng đoạn khác;
- Cải tiến hiệu suất nồi hơi; và
- Kế hợp nồi hơi và nhà máy sản xuất CO2: tận dụng khí thải từ nồi hơi để sản xuất CO2.
Với kết quả nghiên cứu cho thấy, SXSH là 1 hướng đi đúng để giải quyết vấn đề ơ nhiễm mơi trường hiện nay do ngành sản xuất nước giải khát cĩ gas gây ra. Ngồi ra, SXSH cịn đem lại lợi ích kinh tế vơ cùng to lớn. Điều này cho thấy tiềm năng áp dụng SXSH cho ngành sản xuất nước giải khát cĩ gas rất lớn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. TS. Ngơ Thị Nga, Hiện trạng triển khai áp dụng SXSH trong các doanh nghiệp ở Việt Nam, Diễn đàn cơng nghiệp và thương mại bền vững, 12/2004.
2. Tài liệu hướng dẫn SXSH, Trung Tâm Sản Xuất Sạch Việt Nam, năm 2000.
3. Thiết bị sử dụng nhiệt: nhiên liệu và quá trình cháy, Hướng dẫn sử dụng năng
lượng hiệu quả trong ngành cơng nghiệp Châu Á, UNEP, 2006.
4. Le Van Khoa, PhD –Thesis Wageningen University, Greening Small and Medium-sized Enterprises: Evaluating Environmental Policy in Viet Nam.
5. Pollution Prevention and Abatement Handbook, World Bank Group, 7/1998.
6. Self Monitoring Manual –Carbonated Beverage Industry, Ministry of State for
Environmental Affairs –Egyptian Environmental AffairsAgency (EEAA), Egyptian Pollution Abatement Project (EPAP), 8/2002.
7. Dan G. Chapel; Carl L. Mariz; John Ernest, Recovery of CO2 from Flue Gases: Commercial Trends, Originally presented at the Canadian Society of Chemical
Engineers annual meeting, 06/10/1999, Saskatoon, Saskatchewan, Canada. 8. www.yp..com.vn
PHỤ LỤC TÍNH TỐN TÍNH KHẢ THI VỀ KINH TẾ
(1) Thu hồi nước rửa ngược Đầu tư ban đầu
5 bộ van đường kính 114 = 16.800.000 đồng 3 bộ van đường kính 76 = 6.720.000 đồng 1 bơm 20 m3, 3 bar = 33.600.000 đồng Chi phí ống dẫn và lắp đặt = 33.600.000 đồng Tổng chi phí đầu tư = 90.720.000 đồng
Tiết kiệm
Lượng nước tái sử dụng = 100 m3/tuần
Giá nước (bao gồm chi phí xử lý nước thải) = 5.712 đồng/m3
Chi phí tiết kiệm được = 100 * 5.712
= 571.200 đồng/tuần
Thời hạn hồn vốn = 90.720.000 / 572.200 = 159 tuần ( 3,1 năm)
(2) Thu hồi nước rửa tráng chai PET và lon Đầu tư ban đầu
1 Đồng hồ nước = 16.800.000 đồng Chi phí đường ống và lắp đặt = 16.800.000 đồng Tổng chi phí đầu tư = 33.600.000 đồng
Tiết kiệm
Lượng nước tái sử dụng = 30 m3/ngày
Giá nước (bao gồm chi phí xử lý nước thải) = 5.712 đồng/m3
Chi phí tiết kiệm được = 30 * 5.712
Thời hạn hồn vốn = 33.600.000 / 171.360 = 196 ngày (6,5 tháng)
(3) Thu hồi nước khử trùng Đầu tư ban đầu
1 bể làm lạnh 3m3 = 33.600.000 đồng 1 bơm 6 m3/h, 3 bar = 20.160.000 đồng 1 lưới lọc = 8.400.000 đồng 1 bể trung gian 0,2 m3 = 10.080.000 đồng Chi phí đường ống và lắp đặt = 16.800.000 đồng Tổng chi phí đầu tư = 89.040.000 đồng
Tiết kiệm
Lượng nước tái sử dụng = 100 m3/ngày
Giá nước (bao gồm chi phí xử lý nước thải) = 5712 đồng/m3
Chi phí tiết kiệm được = 100 * 5712
= 571.200 (đồng/tuần)
Thời gian hồn vốn =89.040.000 / 571.200 = 156 ngày (5 tháng)
(4) Thu hồi nước qua RO Đầu tư ban đầu
1 đồng hồ nước = 16.800.000 đồng Chi phí đường ống và lắp đặt = 16.800.000 đồng Tổng chi phí đầu tư = 33.600.000 đồng
Tiết kiệm
Lượng nước tái sử dụng = 30 m3/ngày
Giá nước (bao gồm chi phí xử lý nước thải) = 5.712 đồng/m3
= 171.360 đồng/ngày
Thời hạn hồn vốn = 33.600.000 / 171.360 = 196 ngày (6,5 tháng)
(5) Thu hồi nước ngưng từ bẫy hơi Đầu tư ban đầu
Chi phí ống dẫn và lắp đặt = 16.800.000 đồng
Tiết kiệm
Lượng nước tái sử dụng = 12 m3/ngày
Giá nước (bao gồm chi phí xử lý nước thải) = 5.712 đồng/m3
Chi phí tiết kiệm được = 12 * 5.712
= 68.544 đồng/ngày
Thời hạn hồn vốn = 16.800.000 / 68.544 = 19 ngày (3 tuần)
(6) Sử dụng nước thải tưới cây, rửa xe Đầu tư ban đầu = 0
Tiết kiệm
Lượng nước tái sử dụng = 150 m3/ngày
Giá nước (bao gồm chi phí xử lý nước thải) = 5.712 đồng/m3
Chi phí tiết kiệm được = 150 * 5.712
= 856.800 đồng/ngày
(7) Rút bớt khí dư trong nồi hơi Đầu tư ban đầu = 0
Tiết kiệm
Lượng dầu giảm = 900 lít/ngày Giá dầu = 6.000 đồng/lít Chi phí tiết kiệm được = 900 * 6.000
= 5.400.000 đồng/ngày
(8) Kết hợp nồi hơi và nhà máy sản xuất CO2 Đầu tư ban đầu
Hệ thống thu hồi khí thải từ nồi hơi = 500.000.000 đồng
Tiết kiệm
Ước tính chi phí cho nhiên liệu và chi phí xử lý khí thải hiện nay
Nhiên liệu sử dụng hiện nay gồm dầu FO sử dụng cho nồi hơi và dầu DO sử dụng cho sản xuất CO2. Chi phí xử lý khí thải hiện nay chủ yếu là chi phí xử lý SO2 từ nồi hơi.
- Chi phí dầu FO cho nồi hơi
Lượng dầu FO sử dụng hiện nay = 3.500 kg/ngày Giá dầu FO = 6.000 đồng/lít Tỷ trọng dầu FO = 0,96 kg/lít
Chi phí dầu FO cho nồi hơi = Lượng FO / Tỷ trọng FO * Giá FO = 3.500 / 0,96 * 6000
= 21,875,000 (đồng/ngày) - Chi phí dầu DO cho sản xuất CO2
Lượng dầu DO sử dụng hiện nay = 2.000 kg/ngày Giá dầu DO = 8.600 đồng/lít Tỷ trọng dầu DO = 0,85 kg/lít
Chi phí dầu DO cho nồi hơi = Lượng DO / Tỷ trọng DO * Giá DO = 2.000 / 0,85 * 8.600
= 20.235.000 (đồng/ngày) - Chi phí xử lý khí SO2
Chi phí xây dựng hệ thống xử lý = 400.000.000 đồng (với thời hạn hoạt động 3 năm)
Chi phí hoạt động = 300.000 đồng/ngày (nước, hố chất, nhân cơng)
Chi phí hoạt động trong 1 năm = 90.000.000 đồng/3 năm (Ước tính 1 năm hoạt động 300 ngày)
Tổng chi phí đầu tư xử lý SO2 = chi phí xây dựng hệ thống + chi phí hoạt động = 400.000.000 + 90.000.000
= 490.000.000 đồng/3 năm Chi phí xử lý SO2trung bình = 490.000.000 / 300
= 1.600.000 đồng/ngày
Ước tính chi phí cho nhiên liệu và xử lý SO2 sau khi áp dụng cơng nghệ mới
- Ước tính chi phí dầu DO sử dụng cho nồi hơi
Nhiệt tạo thành từ lượng dầu DO thay thế = Nhiệt tạo thành từ lượng dầu FO sử dụng hiện nay
Lượng FO sử dụng hiện nay = 3.500 kg/ngày Nhiệt trị dầu FO = 40.000 MJ/kg
Lượng nhiệt tạo thành = lượng dầu FO * nhiệt trị dầu FO = 3.500 * 40.000 = 140.000 MJ/ngày Nhiệt trị dầu DO = 42.000 MJ/kg
Lượng dầu DO cần dùng = lượng nhiệt tạo thành / nhiệt trị dầu DO = 140.000 / 42.000 = 3.333 kg/ngày
= 3.333 / 0,85 * 8.600 = 33.725.000 đồng/ngày - Ước tính chi phí xử lý khí SO2
Lượng khí thải sinh ra ở 00C khi đốt 1 kg dầu = 24,5 m3
Lượng dầu DO cần dùng = 3.333 kg/ngày Ước tính lượng khí thải sinh ra = 24,5 * 3.333 (ở 00C) = 81,667 (m3/ngày)
Thể tích khí thải sinh ra = 81,7 * (180 + 273) / 273 (ở 1800C) = 142,288 (m3/ngày)
Thành phần S trong dầu DO = 0,5% so với khối lượng dầu Lượng S cĩ trong 3.333 kg DO = % S * lượng dầu DO
= 0,5% * 3.333 = 16,667 kg
Số mol S = số mol SO2 = Khối lượng S / 32 = 16,667 / 32
= 0,521 (Kmol)
S + O2 = SO2
0.521 0.521
Khối lượng SO2tạo thành = số mol SO2* 64 = 0,521 * 64 = 33,333 kg/ngày
Nồng độ SO2trong khí thải = Khối lượng SO2 / thể tích khí thải = 33,333 * 106/ 142,288
Khi sử dụng dầu DO, nồng độ SO2 trong khí thải là khoảng 234 mg/m3, đạt TCVN (nồng độ SO2theo TCVN là 500 mg/m3). Do đĩ, chi phí để xử lý khí SO2là = 0.
Ước tính giá tiền của lượng CO2dư
Với giải pháp này, lượng CO2tạo ra từ nhà máy sản xuất CO2 sẽ dư so với nhu cầu CO2của nhà máy. Lượng CO2dư này sẽ được bán cho các nhà máy khác.
- Lượng CO2 theo nhu cầu hiện nay của nhà máy= 6.416 kg/ngày
- Ước tính lượng CO2 tạo thành khi áp dụng cơng nghệ mới
Lượng DO cần dùng = 3.333 kg/ngày
Thành phần C trong dầu DO = 87,5% so với khối lượng dầu Lượng C cĩ trong 3.333 kg DO = % C * lượng dầu DO
= 87,5% * 3.333 = 2.916,667 kg Số mol C = số mol CO2 = Khối lượng C / 12
= 2.916,667 / !2 = 243,056 (Kmol)
C + O2 = CO2 243,056 243,056
Khối lượng CO2tạo thành = số mol CO2* 44 = 2.916,667 * 44 = 10.694,444 (kg/ngày)
Cơng nghệ kết hợp nồi hơi và nhà máy sản xuất Co2 thu hồi được khoảng 95% lượng Co2cĩ trong khí thải.
Lượng Co2sản xuất ra được =10.694,444 * 95% = 10.159,722 (kg/ngày)
Lượng CO2 dư = Lượng CO2 khi áp dụng cơng nghệ mới - Lượng CO2 hiện nay = 10.159,722 –6.416 =3.743 (kg/ngày)
Giá CO2 = 7.884 đồng/kg
Giá tiền của lượng CO2 dư = Lượng CO2 dư * giá CO2 = 3.743 * 7.884
= 29.511.000 (đồng /ngày)
Ước tính chi phí tiết kiệm được
Chi phí tiết kiệm được bao gồm:
(1) Chi phí tiết kiệm được từ nhiên liệu thay thế
= chi phí nhiên liệu hiện nay–chi phí nhiên liệu thay thế
= (Chi phí dầu FO hiện nay + Chi phí dầu DO hiện nay) - Chi phí dầu DO thay thế
= (21,875,000 + 20.235.000) - 33.725.000 = 8.385.000 (đồng/ngày)
(2) Chi phí tiết kiệm từ xử lý ơ nhiễm = 1.600.000 đồng/ngày
(3) Chi phí tiết kiệm từ việc bán lượng CO2 dư = 29.511.000 đồng/ngày Ước tính chi phí tiết kiệm được = (1) + (2) + (3)
= 8.358.000 + 1.600.000 + 29.511.000 = 39.469.000 đồng/ngày