TỔNG QUAN
TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM
Ngành dệt và may ở Việt Nam đã tồn tại hơn một thế kỷ, đóng góp quan trọng vào sự phát triển kinh tế quốc gia Tuy nhiên, sự phát triển này cũng đi kèm với những vấn đề môi trường nghiêm trọng, bao gồm việc phát thải các chất độc hại có thể ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người.
Ngành công nghiệp dệt may là quá trình chuyển đổi sợi tự nhiên, tái sinh hoặc tổng hợp thành sợi và vải, sau đó sản xuất quần áo, đồ dùng và vải vóc gia dụng Hình 2.1 minh họa sơ đồ tổng quan của ngành công nghiệp dệt may.
Trong hình 2.1, có thể thấy rằng xơ hoặc sợi đôi khi được nhuộm trực tiếp Vải mộc, sau khi dệt, thường trải qua quá trình xử lý bề mặt trước khi tiến hành may, và quá trình này được gọi là xử lý ướt.
Nguyên liệu thô sử dụng trong sản xuất vải bao gồm bốn loại chính: cotton, polyester, lanh và lụa Quá trình tạo ra vải từ các nguyên liệu này diễn ra qua ba bước chính.
Hình 2.1 Sơ đồ tổng quan quy trình tạo ra sản phẩm may
Xe sợi Nhuộm xơ Vải không dệt
Tạo cấu trúc xơ chéo
2.1.1.1 Sản xuất sợi Đầu tiên, xơ đƣợc làm sạch nhằm loại bỏ cac tạp chất nhƣ cát, bụi và vỏ cây Tùy theo yêu cầu sản phẩm, xơ được pha trộn theo tỷ lệ và kéo dài dưới dạng cúi sợi để các xơ gần nhƣ là song song mà không xoắn vào nhau Quá trình pha trộn đƣợc tiếp tục bằng cách kết hợp các cuộn cúi và xe mảnh, đƣợc gọi là kéo duỗi Việc loại bỏ các xơ sợi quá ngắn và đảm bảo chắc chắn rằng xơ sợi trong con cúi đều nằm trong giới hạn chiều dài nhất định đƣợc gọi là chải thô Công đoạn chải kỹ sẽ tiếp tục làm các sợi song song với nhau và lặp lại cho đến khi không có hoặc còn rất ít sợi bị quấn vào nhau Lúc này, xơ sợi đƣợc gọi là sợi thô có đủ độ bền để không bị đứt khi bị kéo sợi Cuối cùng, xơ sợi đồng nhất ở dạng sợi thô đƣợc kéo và xe lại tạo ra sợi thành phẩm
Xơ và sợi là nguyên liệu sản xuất vải Các loại vải đƣợc sản xuất gồm:
Các công đoạn áp dụng trong sản xuất các loại vải trên được mô tả dưới đây
Vải dệt thoi được hình thành từ hai bộ sợi: sợi dọc và sợi ngang Sợi dọc, kéo dài theo chiều dài của vải, cần có độ bền cao để chịu được sức căng trong quá trình dệt, trong khi sợi ngang có thể là loại sợi kém bền hơn do chúng được đan xen với sợi dọc Để tăng cường độ bền cho sợi dọc và ngăn ngừa đứt gãy, người ta thường phủ một lớp hồ mỏng và sấy khô Hồ tinh bột thường được sử dụng cho vải cotton, trong khi hồ chứa polymer tổng hợp được áp dụng cho sợi tổng hợp.
Dệt kim có thể được thực hiện bằng tay hoặc bằng máy, trong đó các hàng mũi đan được tạo thành theo kiểu nối tiếp Trong máy dệt kim, các kim được sắp xếp đều đặn với khoảng cách phù hợp với kích thước mắt sợi cần dệt Mỗi kim có một vòng sợi xung quanh để hình thành mắt sợi trong quá trình dệt Sợi được dẫn qua từng kim, và sự di chuyển của kim cùng sợi tạo ra mắt sợi mới, đồng thời để lại một vòng sợi mới quanh mũi kim.
Vải không dệt là một loại vải mới, được ưa chuộng bởi cả nhà sản xuất và người tiêu dùng nhờ vào quy trình sản xuất nhanh, dễ dàng và chi phí thấp Loại vải này được tạo thành từ sự pha trộn của nhiều loại xơ, trong đó có một loại xơ đặc biệt có khả năng trở thành xơ dính trong các công đoạn gia công, đóng vai trò như chất kết dính Kết quả là hỗn hợp xơ tạo thành một lớp hoặc mạng dày, có kích thước phù hợp với sản phẩm vải hoàn thiện.
Trong quá trình sản xuất vải, lượng phát thải chủ yếu phát sinh từ khâu hồ sợi, nơi dịch hồ chứa hóa chất dư thải ra ngay sau khi sử dụng hoặc sau một vài lần tuần hoàn Các công đoạn khác trong quy trình sản xuất vải hầu như không tạo ra lượng chất thải đáng kể.
Vải mộc là loại vải thô sau khi dệt thoi hoặc dệt kim, có cảm giác thô ráp và chứa tạp chất từ xơ tự nhiên hoặc trong quá trình sản xuất Để cải thiện hình thức và đáp ứng nhu cầu tiêu dùng, vải cần trải qua quá trình xử lý với các công đoạn chính được áp dụng trong giai đoạn này.
Xử lý sơ bộ (giũ hồ, nấu chuội, kiềm bóng, tẩy trắng)
Chất hồ sợi đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ bền và tính năng uốn của sợi trong quá trình dệt vải Có ba loại chất hồ chính: hồ tự nhiên, hồ tổng hợp và hồ hỗn hợp Đối với vải tổng hợp, thường chứa các chất hồ tổng hợp tan trong nước và đất như polyvinyl alcohol (PVA), carboxyl methyl cellulose (CMC) và polyacrylytes Trong khi đó, đối với vải cotton, hồ tinh bột là loại chất hồ chủ yếu được sử dụng.
Giũ hồ là quy trình quan trọng để loại bỏ các chất hồ có trong vải, chủ yếu là vải cotton, với khoảng 10-20% khối lượng vải bị ảnh hưởng Ngoài việc loại bỏ hồ, quy trình này cũng giúp tách các tạp chất lẫn trong vải Các chất không tan trong nước và hồ còn sót lại sẽ bị phân hủy một phần qua thủy phân và ôxy hóa, sau đó được tách ra Quy trình xử lý vải này được minh họa trong hình 2.2.
Chất thải từ quá trình loại bỏ các chất hồ này chứa nhiều hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học cao, với mức BOD và COD đạt tới 600.000 ppm.
Quá trình nấu vải nhằm tách triệt để các tạp chất ngoại lai sau khi đã loại bỏ sơ bộ, bao gồm sáp, axit béo và dầu Nấu được thực hiện trong môi trường kiềm với nhiệt độ và áp suất cao để đảm bảo hiệu quả tối ưu.
Trong quá trình nấu, xơ sợi sẽ nở ra, tăng cường khả năng hấp thụ thuốc nhuộm của vải trong các giai đoạn tiếp theo Ngoài ra, các loại dầu tạp chất sẽ bị thủy phân, và mức độ hóa xà phòng phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian phản ứng.
Công đoạn này sinh ra chất thải dạng kiềm với nồng độ BOD và COD cao
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
2.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Nguyễn Phước Dân, Huỳnh Khánh An và Trần Xuân Sơn Hải (2009) đã trình bày trong bài viết "Đề xuất quy trình xây dựng tiêu chuẩn nước thải công nghiệp dựa trên cơ sở độc tính toàn phần" những phương pháp và quy trình cần thiết để thiết lập tiêu chuẩn cho nước thải công nghiệp, nhằm đảm bảo an toàn cho môi trường và sức khỏe cộng đồng.
Tiêu chuẩn xả thải cho các ngành công nghiệp cần được phân chia theo đặc thù riêng của từng lĩnh vực, nhằm đảm bảo không quá khắt khe với một ngành mà lại dễ dãi với ngành khác.
Tiêu chuẩn thải nước thải công nghiệp, đặc biệt là trong ngành dệt nhuộm, cần dựa trên lượng thải, nồng độ và chất lượng nước nguồn tiếp nhận Đoàn Đặng Phi Công cùng các cộng sự (2009) trong nghiên cứu "Đánh giá độc tính của một số nước thải công nghiệp điển hình" đã chỉ ra rằng độc tính của nước thải không chỉ phụ thuộc vào nồng độ COD mà còn liên quan chặt chẽ đến nồng độ BOD, amonia, nitrite và TDS, thông qua các thử nghiệm EC50 và LC50 với các sinh vật khác nhau.
2.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Johannes Fresner (1998) nêu lên sản xuất sạch hơn là phương tiện để quản lý môi trường hiệu quả
Sản xuất sạch hơn là chiến lược quan trọng trong việc giảm thiểu phát thải tại nguồn, tập trung vào việc phòng ngừa hơn là khắc phục các vấn đề môi trường, do đó được coi là trọng tâm của quản lý môi trường.
Sản xuất sạch hơn và tiêu chuẩn ISO 14001 cùng hợp tác và hỗ trợ nhau trong việc giúp tổ chức giảm các tác động môi trường
Nghiên cứu trường hợp tại một nhà máy sản xuất dệt vải ở Áo đã chỉ ra tiềm năng của phương pháp sản xuất sạch hơn trong việc giải quyết các vấn đề môi trường mà ngành công nghiệp dệt nhuộm đang đối mặt tại quốc gia này.
Kết quả đã được chứng minh: giảm 30% lượng nước sử dụng, 30% COD trong nước thải, 15% khí đốt tiêu thụ ở máy sấy
Xin Ren (2000) nêu lên sự thiết lập các thông số hoạt động môi trường cho ngành dệt nhuộm
Nhu cầu đánh giá hiệu suất môi trường trong các ngành công nghiệp đang gia tăng, dẫn đến việc phát triển các chỉ số EPIs (Environmental Performance Indicators) chuyên biệt cho từng lĩnh vực Đặc biệt, trong ngành công nghiệp sản xuất sản phẩm tiêu dùng như dệt nhuộm, việc đánh giá hiệu suất môi trường cần được thực hiện từ quy trình sản xuất cho đến vòng đời sản phẩm.
Edson V Cordova Rosa, Edesio Luiz Simionatto, Maria Marta de Souza Sierra, Savio Leandro Bertoli, Claudemir Marcos Radetski (2000) nêu lên sự đánh giá hiệu quả xử lý nước thải dệt may dựa trên độc tính
Bài viết đánh giá các công nghệ xử lý nước thải ngành dệt không chỉ dựa trên các chỉ tiêu hóa lý mà còn sử dụng phương pháp đánh giá độc tính qua các thí nghiệm sinh hóa với nhiều loại vi sinh vật như vi khuẩn Vibrio fischeri, tảo Scenedesmus subspicatus, động vật Daphnia magna, cá Poecilia reticulata, cùng với các thực vật như đậu tương (Glycine max), gạo (Oryza sativa) và lúa mì (Triticum aestivum) Ngoài ra, còn có thí nghiệm kiểm tra hiệu ứng genotoxic trên nhân Vicia faba để đánh giá mức độ độc hại của nước thải.
Quá trình ozon hóa đã chứng minh hiệu quả trong việc giảm độc tính của nước thải dệt, theo kết quả thí nghiệm Ngoài ra, các thí nghiệm sinh hóa được sử dụng cho thấy độ nhạy và độ tin cậy cao, trở thành công cụ đánh giá độc tính nước thải công nghiệp hiệu quả, từ đó hỗ trợ trong việc đánh giá hiệu quả của các công nghệ xử lý nước thải.
Gulen Eremektar, Huseyin Selcuk và Sureyya Meric (2007) nêu lên mối liên hệ giữa chỉ tiêu COD và độc tính trong nước thải Dệt nhuộm sau xử lý
Ngành dệt nhuộm là một lĩnh vực quan trọng toàn cầu, nhưng lại tiêu tốn lượng nước lớn và phát sinh nước thải có tính chất đa dạng, bao gồm thuốc nhuộm, biocides và chất tẩy rửa Do đó, việc áp dụng công nghệ tiên tiến để xử lý nước thải trong ngành dệt nhuộm đang được nghiên cứu và cải tiến liên tục.
Trong thập kỷ qua, các quá trình oxy hóa tiên tiến (AOPs) đã đạt được nhiều thành tựu quan trọng trong việc phân hủy, giảm độc tính và màu sắc trong nước thải dệt nhuộm Tuy nhiên, cơ chế loại bỏ độc tính của AOPs vẫn còn nhiều thành phần "trơ" trong nước thải sau xử lý, và vấn đề này vẫn đang được nghiên cứu.
Mối liên hệ giữa COD “trơ” và độc tính đƣợc thử nghiệm và chứng minh preozonation có thể làm giảm độc tính của nước thải thô
Ertan Oztuk, Ulku Yetis, Filiz B Dilek and Goksel N Demirer (2008) nêu lên phương pháp thay thế một số hóa chất cho các nhà máy chế biến ướt ngành dệt nhuộm
Nhiều hóa chất đang được sử dụng trong công nghiệp dệt, ảnh hưởng đến số lƣợng, thành phần chất thải sản xuất, và nguồn tiếp nhận chất thải
Một trong những bước quan trọng của nghiên cứu phòng ngừa ô nhiễm là kiểm toán sử dụng hóa chất và thay thế hóa chất khi cần thiết
Nghiên cứu được thực hiện tại các nhà máy dệt may lớn ở Thổ Nhĩ Kỳ với công suất 20.000 tấn vải/năm, tập trung vào mức tiêu thụ hóa chất, hiệu quả áp dụng, các vấn đề môi trường và tìm kiếm các hóa chất thay thế.
Bằng cách thay thế thuốc nhuộm lưu huỳnh với hàm lượng sulfua thấp đã giảm hơn 70% hàm lƣợng sulfua (rất độc hại cho thủy sản)
Bằng cách thay thế một tác nhân lựa chọn phức hợp, các nhà máy đã giảm 3.100 kg COD mỗi tháng cho các cơ sở xử lý chất thải, đồng thời nâng cao khả năng phân hủy sinh học của nước thải.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SẢN XUẤT SẠCH HƠN
2.3.1 Lý thuyết về sản xuất sạch hơn
Quá trình công nghiệp hóa nhanh chóng tại Việt Nam đã thúc đẩy sự phát triển kinh tế, nhưng cũng kéo theo nhiều vấn đề môi trường nghiêm trọng Sự bùng nổ trong sản xuất công nghiệp dẫn đến ô nhiễm môi trường, với các nguồn ô nhiễm chính bao gồm khí thải, nước thải và chất thải rắn.
Một trong những phương pháp truyền thống để giải quyết vấn đề ô nhiễm là xử lý cuối đường ống (EOP), tức là xử lý chất thải sau khi chúng đã phát sinh Thực tế, điều này đồng nghĩa với việc xây dựng và vận hành các cơ sở xử lý nước thải, thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí và bãi chôn lấp an toàn, tất cả đều rất tốn kém.
Hình 2.3 Sơ đồ tổng quát quá trình sản xuất công nghiệp
Trong sản xuất công nghiệp, luôn tồn tại một lượng tổn hao nguyên liệu và năng lượng không thể chuyển đổi thành sản phẩm hữu dụng, dẫn đến lãng phí và ô nhiễm, hay còn được gọi là “cơ hội bị mất trong quá trình sản xuất” Để giải quyết vấn đề này, cần có một cách tiếp cận chủ động nhằm giảm thiểu chất thải ngay tại nguồn phát sinh, được biết đến với tên gọi Sản Xuất Sạch Hơn (SXSH).
Theo Chương trình Môi trường Liên hợp quốc (UNEP, 1994) Sản xuất sạch hơn đƣợc định nghĩa nhƣ sau:
SXSH là việc áp dụng liên tục các chiến lược phòng ngừa môi trường tổng hợp trong sản xuất, sản phẩm và dịch vụ, nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực đến con người và môi trường.
(Raw materials) Quá trình sản xuất
Sản xuất sạch hơn (SXSH) trong quá trình sản xuất tập trung vào việc bảo tồn nguyên liệu, nước và năng lượng, đồng thời loại trừ nguyên liệu độc hại và giảm thiểu khối lượng cũng như độc tính của chất thải ra môi trường Chiến lược SXSH cho sản phẩm nhằm giảm thiểu tác động đến môi trường trong toàn bộ vòng đời sản phẩm, từ khai thác nguyên liệu đến thải bỏ Đối với dịch vụ, SXSH tích hợp các yếu tố môi trường vào thiết kế và cung cấp dịch vụ.
SXSH đòi hỏi áp dụng các bí quyết, cải tiến công nghệ và thay đổi thái độ.”
Nhƣ 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
2.3.2 Phương pháp luận đánh giá sản xuất sạch hơn
2.3.2.1 Tổng quan Để áp dụng đƣợc SXSH cần phải phân tích một cách chi tiết về trình tự vận hành của quá trình sản xuất cũng nhƣ thiết bị sản xuất hay còn gọi là đánh giá về SXSH (Cleaner Production Assessment: CPA) Đánh giá SXSH là một công cụ hệ thống có thể giúp nhận ra việc sử dụng nguyên liệu không hiệu quả, việc quản lý chất thải kém, và các rủi ro về bệnh nghề nghiệp bằng cách tập trung chú ý vào các khía cạnh môi trường và các tác động của các quá trình sản xuất công nghiệp Nhiệm vụ cụ thể của đánh giá SXSH chính là tổng quan toàn bộ quy trình sản xuất của một nhà máy để nhận ra những công đoạn có thể làm giảm đƣợc sự tiêu thụ tài nguyên, các nguyên vật liệu và giảm phát sinh chất thải
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) Phương pháp DESIRE gồm 6 giai đoạn, 8 bước và 18 nhiệm vụ được minh họa trong hình 2.4 dưới đây
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)
Nhóm công tác cần xác định các mục tiêu dài hạn cho chương trình sản xuất sạch hơn (SXSH) nhằm tập trung nỗ lực và tạo sự đồng lòng Các mục tiêu này cần phải phù hợp với chính sách của doanh nghiệp và có tính khả thi.
Hình 2.4 Sơ đồ các bước thực hiện sản xuất sạch hơn
(Nguồn: Trung tâm sản xuất sạch Việ t Nam, 2008)
Nhiệm vụ 2: Liệt kê các công đoạn của quá trình sản xuất
Để đảm bảo hiệu quả trong toàn bộ quy trình, cần xem xét tổng thể các bước như sản xuất, vận chuyển và bảo quản Đặc biệt, cần chú trọng đến các hoạt động theo chu kỳ, chẳng hạn như các quá trình làm sạch, nhằm duy trì chất lượng và an toàn sản phẩm.
Thu thập số liệu để xác định định mức (công suất, tiêu thụ nguyên liệu, nước, năng lƣợng )
Nhiệm vụ 3 yêu cầu xác định và lựa chọn các công đoạn gây lãng phí trong quy trình sản xuất, tập trung vào việc đánh giá tổng thể lượng chất thải, tác động môi trường, cơ hội sản xuất sạch hơn (SXSH) và lợi ích dự kiến Những đánh giá này giúp xác định các công đoạn chính để thực hiện kiểm toán chi tiết hơn Trong giai đoạn này, việc tính toán các định mức như tiêu thụ nguyên liệu (tấn nguyên liệu/tấn sản phẩm) là rất cần thiết để hỗ trợ quá trình phân tích.
Tiêu thụ năng lƣợng: kWh/tấn sản phẩm
Tiêu thụ nước: m 3 nước/tấn sản phẩm
Lượng nước thải: m 3 nước thải/tấn sản phẩm
Lƣợng phát thải khí: kg/tấn sản phẩm
So sánh các định mức thu được với các công ty khác và công nghệ tốt nhất hiện có (BAT - Best Available Technology) sẽ giúp ước lượng tiềm năng sản xuất sạch hơn (SXSH) của đơn vị kiểm toán.
Các tiêu chí xác định trọng tâm kiểm toán:
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/nước cao
Có sử dụng các hóa chất độc hại Đƣợc lựa chọn bởi đa số các thành viên trong nhóm SXSH
2) Giai đoạn 2 - Phân tích các công đoạn
Nhiệm vụ 4: Chuẩn bị sơ đồ dòng của quá trình sản xuất
Để kiểm soát chặt chẽ quá trình kiểm toán, cần lập một sơ đồ dòng giới thiệu các công đoạn của quá trình đã lựa chọn, 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 Mặc dù việc thiết lập sơ đồ chính xác không dễ dàng, nhưng đây là nhiệm vụ quan trọng quyết định đến hiệu quả kiểm soát quá trình.
Trong hình 2.5 mô tả một khuôn mẫu điển hình cho sơ đồ dòng của quá trình sản xuất
Nhiệm vụ 5: Lập cân bằng vật chất và năng lƣợng
Cân bằng vật chất (CBVC) có thể áp dụng cho toàn bộ hệ thống hoặc cho từng công đoạn cụ thể, như cân bằng nước trong ngành dệt nhuộm Tuy nhiên, việc thực hiện CBVC cho từng khu vực, hoạt động hay quá trình sản xuất riêng biệt sẽ mang lại độ chính xác và ý nghĩa cao hơn Dựa trên những cơ sở này, CBVC của toàn bộ nhà máy sẽ được xây dựng một cách hiệu quả.
Nhiệm vụ 6: Xác định chi phí cho các dòng thải
Một ước tính sơ bộ có thể thực hiện bằng cách tính toán chi phí nguyên liệu và các sản phẩm trung gian bị mất qua dòng thải, chẳng hạn như hóa chất nhuộm trong quá trình nhuộm Việc xác định chi phí cho dòng thải hoặc tổn thất giúp xếp hạng các vấn đề theo tầm mức kinh tế và chỉ ra mức độ đầu tư cần thiết để giải quyết hoặc giảm nhẹ các vấn đề này.
Hình 2.5 Mẫu điển hình của một sơ đồ dòng quá trình sản xuất
Nước thải Các thành phần: kg kg
Chất thải rắn: kg kg kg
Dòng vào (Input) Dòng ra (Output)
Nhiệm vụ 7: Phân tích quá trình để xác định nguyên nhân sinh ra chất thải
Mục đích của nhiệm vụ này là phân tích để xác định các nguyên nhân thực tế hoặc ẩn gây ra tổn thất, từ đó đề xuất những cơ hội tối ưu cho các vấn đề thực tiễn.
3) Giai đoạn 3 - Đề xuất các cơ hội giảm thiểu chất thải
Nhiệm vụ 8 : Xây dựng các cơ hội giảm thiểu chất thải
Các cơ hội giảm thiểu chất thải đƣợc đƣa 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 chuyền tương 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 giảm thiểu chất thải cho mỗi quá trình/dòng thải thành các nhóm:
(2) Quản lý nội vi tốt hơn
(3) Kiểm soát quá trình tốt hơn
(6) Thu hồi và tuần hoàn tại chỗ
(7) Sản xuất sản phẩm phụ hữu ích
Nhiệm vụ 9 : Lựa chọn các cơ hội có thể thực hiện đƣợc
Các cơ hội sản xuất sạch hơn đã được xem xét và loại bỏ những trường hợp không khả thi Quá trình này cần phải đơn giản, nhanh chóng và dễ hiểu, thường chỉ yêu cầu đánh giá định tính.
Các cơ hội sẽ đƣợc 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 đƣợc nghiên cứu tính khả thi chi tiết hơn
4) Giai đoạn 4 - Lựa chọn giải pháp giảm thiểu chất thải
CÁC GIẢI PHÁP SẢN XUẤT SẠCH HƠN
Các giải pháp sản xuất sạch hơn không chỉ đơn thuần là thay đổi thiết bị mà còn liên quan đến việc cải tiến quy trình vận hành và quản lý trong doanh nghiệp Những giải pháp này có thể được phân loại thành nhiều nhóm khác nhau để tối ưu hóa hiệu quả sản xuất và giảm thiểu tác động đến môi trường.
Quản lý nhà xưởng tốt
Để ngăn ngừa ô nhiễm do rò rỉ hoặc tràn ra ngoài, cần thiết lập các quy định hợp lý về quản lý và tác nghiệp, như quy định thời gian bảo dưỡng định kỳ và thực hiện duy tu thiết bị thường xuyên Đồng thời, việc thực thi các hướng dẫn an toàn lao động hiện có cũng rất quan trọng, có thể được thực hiện thông qua giám sát chặt chẽ và tổ chức các buổi tập huấn cho nhân viên.
Thay thế vật liệu đầu vào
Thay thế các vật liệu đầu vào bằng những lựa chọn ít độc hại và dễ tái tạo hơn, hoặc bổ sung các phụ gia như dầu bôi trơn, chất làm mát và chất tẩy rửa, có thể giúp tăng tuổi thọ sản phẩm.
Kiểm soát tốt hơn đối với quy trình sản xuất
Cải thiện quy trình làm việc và hướng dẫn sử dụng máy móc một cách hiệu quả là rất quan trọng Việc ghi chép và theo dõi đầy đủ quy trình công nghệ sẽ giúp nâng cao hiệu suất sản xuất, đồng thời giảm thiểu mức phát thải và lượng chất độc hại xả ra môi trường.
Thay đổi trang thiết bị
Cải thiện hiệu quả hoạt động và giảm thiểu ô nhiễm có thể đạt được bằng cách thay đổi các trang thiết bị hiện có, chẳng hạn như bổ sung thêm các bộ phận đo lường hoặc kiểm soát vào dây chuyền sản xuất Điều này giúp tối ưu hóa quy trình, giảm mức phát thải và hạn chế xả chất độc hại ra môi trường.
Thay thế công nghệ và điều chỉnh trình tự sản xuất là cách hiệu quả để giảm thiểu chất thải và ô nhiễm trong quá trình sản xuất Việc cải tiến phương pháp tổng hợp cũng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường.
Thay đổi các tính chất đặc trưng của sản phẩm giúp giảm thiểu tác động độc hại đối với môi trường, cả trong quá trình sử dụng và sản xuất Điều này không chỉ bảo vệ môi trường mà còn nâng cao tính bền vững của sản phẩm.
Sử dụng năng lƣợng có hiệu quả
Năng lượng có thể gây ra tác động môi trường đáng kể, ảnh hưởng đến đất, nước, không khí và đa dạng sinh học, đồng thời tạo ra lượng lớn chất thải rắn Để giảm thiểu những tác động này, cần sử dụng năng lượng một cách hiệu quả hơn và chuyển sang các nguồn năng lượng sạch như năng lượng mặt trời và gió.
Tái chế, tái sử dụng ngay tại chỗ
Tái sử dụng nguồn vật liệu thải trong quy trình sản xuất hoặc áp dụng cho các mục đích khác trong doanh nghiệp là một chiến lược hiệu quả Điều này không chỉ giúp giảm thiểu lãng phí mà còn tối ưu hóa nguồn lực, đóng góp vào sự phát triển bền vững của công ty.
CÁC LỢI ÍCH CỦA SẢN XUẤT SẠCH HƠN
Việc áp dụng rộng rãi các biện pháp SXSH có thể mang lại những lợi ích rất đáng kể, cụ thể nhƣ sau:
Cải thiện tình trạng môi trường:
SXSH có thể mang lại nhiều cải thiện về môi trường mà các văn bản pháp quy không thể bao quát, bao gồm tăng cường hiệu quả sử dụng nước và năng lượng, giảm thiểu chất thải, hạn chế nguyên vật liệu độc hại, giảm mức tiêu thụ tài nguyên, duy trì chất lượng đất trồng và giảm ô nhiễm do hiệu ứng nhà kính Ngoài ra, SXSH còn góp phần nâng cao điều kiện làm việc và bảo vệ chất lượng nước và không khí.
Giảm chi phí tổng thể:
SXSH giúp giảm thiểu chất thải, tiêu thụ nguyên vật liệu, năng lượng và nước, từ đó làm giảm đáng kể chi phí Các hoạt động bảo vệ môi trường không còn là chi phí bổ sung mà trở thành yếu tố quan trọng trong quản lý chi phí Tính tổng thể, SXSH không chỉ giảm chi phí đầu vào như nguyên vật liệu và năng lượng, mà còn giảm chi phí xử lý chất thải.
Tránh phát sinh chất thải không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn tiết kiệm chi phí, vì giảm thiểu các khoản chi cho xử lý và loại bỏ chất thải, cũng như giảm chi phí mua nguyên vật liệu và dịch vụ có thể trở thành phế thải trong sản xuất.
Một số dự án sản xuất sạch hơn đã tái chế các phế phẩm có giá trị, cho phép chúng được sử dụng hoặc bán lại, từ đó gia tăng lợi ích kinh tế cho người sản xuất.
Ứng dụng sản xuất sạch hơn (SXSH) có thể cải thiện hiệu quả và năng suất của công ty thông qua nhiều phương pháp khác nhau Một trong những lợi ích chính của SXSH là tăng cường độ tin cậy cho thời gian biểu và kế hoạch ngân sách.
Sử dụng có hiệu quả hơn các nguồn nhân tài vật lực
Cải tiến điều kiện làm việc
Giảm bớt các nghĩa vụ pháp lý
Cải thiện hình ảnh doanh nghiệp thông qua áp dụng sản xuất sạch hơn (SXSH) sẽ giúp các công ty tăng cường lợi thế cạnh tranh Những doanh nghiệp có môi trường hoạt động tốt và sản phẩm đạt tiêu chuẩn môi trường sẽ chiếm ưu thế trên thị trường, bởi vì người tiêu dùng ngày càng chú trọng đến vấn đề bảo vệ môi trường.
Môi trường liên tục được cải thiện:
Áp dụng sản xuất sạch hơn (SXSH) mang lại lợi ích quan trọng nhất là cải thiện môi trường một cách liên tục, điều này là yếu tố cơ bản để đạt được phát triển bền vững Nhận thức rằng mọi hoạt động đều có tiềm năng cải thiện tình trạng môi trường cũng là một vấn đề quan trọng không kém.
PHÂN TÍCH TỐI ƯU SỬ DỤNG NƯỚC
2.5.1 Khái niệm cơ bản Điểm xuất phát của các nghiên cứu là các mạng lưới cấp nước sản xuất hiện nay đều sử dụng nước sạch cung cấp cho các quá trình sản xuất Hình vẽ 2.6 biểu diễn mạng lưới ban đầu với 3 quá trình sản xuất được xem xét Thông thường thì các dòng ra của các quá trình riêng lẻ đƣợc thu gom và xử lý đồng thời trong trạm xử lý nước thải Trạm XLNT này có thể xây dựng ngay trong khuôn viên của nhà máy hay nước thải thu gom được dẫn đến nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp tập trung bên ngoài khuôn viên nhà máy
Bước đầu tiên để tiết kiệm nước là nhận diện các cơ hội tiết kiệm mà không cần đầu tư chi phí Những cơ hội này bao gồm việc tái sử dụng nước thải từ một quy trình sản xuất làm nước đầu vào cho quy trình sản xuất khác Để thực hiện các dự án này, chỉ cần lắp đặt hệ thống ống dẫn đơn giản để kết nối hai quy trình sản xuất Hình vẽ 2.7 minh họa việc tái sử dụng nước từ quy trình sản xuất 2 làm đầu vào cho quy trình sản xuất 1.
Hình 2.6 Mạng lưới cấp nước của quá trình sản xuất với nước vào là nước sạch
Thải bỏ vào nguồn tiếp nhận Nước sạch
Hình 2.7 Mạng lưới cấp nước với cơ hội tái sử dụng trực tiếp, nước đầu ra từ quá trình này làm đầu vào của quá trình khác
Mạng lưới cấp nước có tái sinh cho phép nước đầu ra từ quá trình sản xuất được làm sạch và sử dụng làm đầu vào cho các quy trình khác Đầu ra từ quá trình sản xuất 2, được xem là nước làm mát không trực tiếp và chỉ chứa nhiệt độ cao mà không có chất ô nhiễm, dễ dàng tái sử dụng Việc nhận diện cơ hội tiết kiệm nước trong trường hợp này rất đơn giản; ví dụ, nước rửa đầu ra từ bước rửa 2 có thể được tái sử dụng làm đầu vào cho bước rửa 1 mà không cần đầu tư vốn, chỉ cần lắp đặt đường ống nối Tất cả các dự án tối ưu hóa sử dụng nước đều bắt đầu từ việc tiết kiệm nước cơ bản này.
Thải bỏ vào nguồn tiếp nhận Nước sạch
Thải bỏ vào nguồn tiếp nhận Nước sạch
Hiện nay, các dự án tiết kiệm nước không chỉ đơn thuần không cần vốn đầu tư, mà còn bao gồm hai bước nghiên cứu riêng biệt Đầu tiên, cơ hội sẽ được xác lập khi nước thải đầu ra từ một quá trình sản xuất có thể được làm sạch đến mức phù hợp, để trở thành đầu vào cho các quá trình sản xuất khác hoặc cho chính quá trình đó.
Hình 2.9 Mạng lưới cấp nước với nước đầu ra của quá trình được xử lý cục bộ
Trong giai đoạn này, cần xác định hiệu suất xử lý để loại bỏ chất ô nhiễm, nhằm đảm bảo chất lượng nước đầu vào cho quá trình sản xuất Đồng thời, cần đánh giá xem có cần xử lý toàn bộ dòng ra hay không, vì chất ô nhiễm trong dòng ra có thể ức chế khả năng xử lý của trạm xử lý nước thải tập trung Ví dụ, nồng độ sunphate cao có thể cản trở quá trình nitrát hóa trong hệ thống bùn hoạt tính Do đó, trong trường hợp này, dòng ra của một quá trình sản xuất cần được xử lý cục bộ trước khi thải ra cùng với đầu ra của trạm xử lý tập trung.
2.5.2 Lý thuyết phân tích tối ưu sử dụng nước – Water Pinch Đặc điểm sử dụng nước của các quá trình sản xuất
Nước thải sinh ra trong quá trình sản xuất khi nước tiếp xúc với vật liệu sản xuất và bị ô nhiễm Ban đầu, nồng độ chất ô nhiễm trong nước là 0, nhưng sau đó tăng lên do quá trình truyền khối Trong suốt quá trình sản xuất, dòng nước thải mang theo một tải lượng chất ô nhiễm (Δm c) ra khỏi hệ thống.
Thải bỏ vào nguồn tiếp nhận Nước sạch
Xử lý cục bộ là quá trình liên quan đến hai sản phẩm, trong đó nồng độ chất ô nhiễm trong dòng sản phẩm giảm trong khi nồng độ chất ô nhiễm trong dòng nước ra tăng Hình 2.10 minh họa hoạt động sử dụng nước thông qua nồng độ chất ô nhiễm và quá trình truyền khối chất ô nhiễm giữa các dòng nước ra và dòng sản phẩm Để xây dựng biểu đồ trong hình 2.10, cần xác định các thông số của quá trình liên quan.
Nồng độ chất ô nhiễm trong nước đầu vào quá trình C in (ppm)
Nồng độ chất ô nhiễm trong nước đầu ra quá trình C out (ppm)
Tải lƣợng chất ô nhiễm m c (kg/h)
Lưu lượng nước mw (tấn/h)
Để giảm lượng nước sử dụng trong quá trình sản xuất, cần tuân thủ yêu cầu về lưu lượng tối thiểu của QTSX và nồng độ chất ô nhiễm tối đa trong đầu ra Nồng độ chất ô nhiễm tối đa trong đầu vào phụ thuộc vào độ hòa tan lớn nhất của chất ô nhiễm trong nước.
Lưu lượng yêu cầu nhỏ nhất của QTSX
Nồng độ lớn nhất cho phép trong hệ thống tái sinh và xử lý nước là yếu tố quan trọng để tạo ra cơ hội tái sử dụng nước giữa các quy trình sản xuất Để đảm bảo nước cấp đầu vào cho quy trình sản xuất có thể chứa một lượng chất ô nhiễm nhất định, cần xác định rõ ràng các giới hạn nồng độ chất ô nhiễm cho cả dòng vào và dòng ra Trường hợp này được gọi là profile giới hạn sử dụng nước, được thể hiện trong hình 2.11.
Hình 2.11 Profile sử dụng nước mà trong đó cả nồng độ của dòng vào và dòng ra đƣợc thiết lập với giá trị lớn nhất
Hình 2.12 Profile (Đường) giới hạn sử dụng nước
Đường giới hạn sử dụng nước, như hình vẽ 2.12, được sử dụng để xác định ranh giới giữa vùng nồng độ không khả thi và nồng độ khả thi trong việc sử dụng nước.
Dòng nước được coi là có thể tái sử dụng khi nồng độ chất ô nhiễm trong nước thấp hơn ngưỡng cho phép, như thể hiện trong hình 2.12 Những phương pháp này sẽ được áp dụng để xác định cơ hội tái sử dụng nước trong các phần tiếp theo.
Các ƣu điểm của cách tiếp cận này bao gồm:
Các hoạt động khác nhau có thể được so sánh dựa trên một cơ sở chung, chẳng hạn như việc sử dụng nước trong quá trình trích ly và nước cho vòi phun.
Không có sự phụ thuộc vào bất kỳ mô hình dòng chảy nào (xuôi dòng hay ngƣợc dòng)
Có thể thực hiện trên bất kỳ loại hoạt động/QTSX sử dụng nước nào (bổ sung nước chữa cháy, nước làm mát,…)
2.5.3 Xác định các khả năng tái sử dụng nước
Việc sử dụng nước sạch cho tất cả các hoạt động sản xuất có thể dẫn đến việc giảm thiểu lượng nước tiêu thụ ở mức tối thiểu, nhưng điều này cũng làm mất cơ hội tái sử dụng nước Nếu nước đầu vào cho các hoạt động sản xuất cho phép một nồng độ chất bẩn nhất định, thì có thể tái sử dụng nước giữa các hoạt động sản xuất.
Hình 2.13 minh họa một dây chuyền sản xuất hoàn chỉnh với bốn công đoạn, trong đó chỉ xem xét một chất ô nhiễm để phân tích tối ưu việc sử dụng nước Các số liệu chỉ ra nồng độ giới hạn cho phép của chất ô nhiễm trong dòng vào và dòng ra, bao gồm các hợp chất như acetone, phenol, và tinh bột, cũng như các thành phần tích hợp như tổng chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng (SS), chất rắn hòa tan (DS) và COD.
Bảng 2.8 cung cấp số liệu về lưu lượng thực tế và nồng độ chất ô nhiễm trong dòng vào và dòng ra của hệ thống xử lý Thông tin này là cần thiết để đánh giá hiệu quả của quá trình xử lý chất thải.
