Bài giảng Công nghệ môi trường: Chương 2 - Đặng kim Chi

Bài giảng Công nghệ môi trường: Chương 2 - GS.TS Đặng kim Chi

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM

THIỂU PHÁT SINH CHẤT THẢI

A Công nghệ sạch

I Khái niệm, đặc điểm, ý nghĩa

1 Định nghĩa Công nghệ sạch là các loại hình công nghệ:

+ Sử dụng các loại tài nguyên một cách bền vững

+ Tái sử dụng chất thải, các sản phẩm nhiều lần

+ Quản lý chất thải theo cách ít ô nhiễm so với các công nghệ khác mà chúng thay thế

 Định nghĩa: Công nghệ sạch là công nghệ không sinh ra hoặc ít sinh ra chất

thải

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU, PHÁT SINH

• - Phát triển CN sạch ở một quốc gia phải phù

hợp với hoàn cảnh kinh tế, quan tâm đến chất lượng phát triển kinh tế xã hội, văn hóa, môi

trường của quốc gia.

• - CN sạch là biện pháp thay đổi, giảm thiểu ô

nhiễm tận gốc của quá trình

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU PHÁT

SINH CHẤT THẢI

3 Ý nghĩa

- CN sạch là một cách tiếp cận mới không phải ở khâu xử lý

chất thải mà là giảm chi phí tổng thể do tiết kiệm nguyên tài nguyên, phát triển độ bền sản phẩm

- Hiện nay nếu đầu tư cho công nghệ sạch là rất lớn.

-Công nghệ sạch là công nghệ mới có lợi về mặt môi trường

cũng như có lợi về mặt kinh tế

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU PHÁT SINH CHẤT

THẢI

- Nội dung công nghệ sạch hiện nay gồm

• Các loại công nghệ:

• -Tiêu thụ ít năng lượng và tài nguyên

• - Thải ít chất thải vào môi trường

• - Làm ra sản phẩm bền vững, tuổi thọ lớn

• - Sử dụng nguyên liệu đầu vào dễ kiếm, dễn

khai thác

• - Ít độc đối với người tiêu dùng và người sản

xuất cũng như khi thải bỏ, tiêu hủy, vận

chuyển…

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU PHÁT

SINH CHẤT THẢI

II Phân loại công nghệ

Công nghệ sạch bao gồm những quá trình ngăn ngừa phát sinh ô nhiễm

- CN ít hoặc không sinh ra trong từng giai đoạn

- CN giảm tiêu thụ năng lượng, giảm phát sinh chất thải

CN tuần hoàn tái chế, tái sử dụng chất thải phát sinh trong từng quá trình công nghệ.

- CN bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và bảo toàn năng

lượng.

* Chú ý: Việc phân loại chỉ có tính tương đối, quan trọng là lợi ích kinh tế của công nghệ sạch đối với hoạt động sản xuất của một ngành

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU PHÁT

SINH CHẤT THẢI

III Lợi ích kinh tế của công nghệ sạch

- Hiệu quả sử dụng tài nguyên cao  chi phí sản xuất thấp  lợi nhuận cao  tạo thị trường mới về sản phẩm thân thiện môi trường mà vẫn duy trì khách hàng cũ.

- Giảm những chi phí do ô nhiễm môi trường được qui định bởi luật pháp, tránh những rủi ro, sự cố sinh ra trong hoạt động sản xuất.

- Tăng năng suất lao động, động lực làm việc của người lao động do điều kiện làm việc ở một môi trường có chất lượng tốt.

- Là cầu nối giữa hoạt động của con người với việc sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU PHÁT SINH CHẤT

THẢI

• - Bảo vệ tính bền vững của công nghệ trong quá trình sản xuất

• + Bền vững về mặt môi trường: bảo vệ được hệ sinh

thái, nguồn tài nguyên.

• + Bền vững về mặt kinh tế (Giảm chi phí sản xuất, giảm kiểm soát ô nhiễm, dễ được thị trường chấp nhận do sản phẩm thân thiện MT)

• + Bền vững về mặt xã hội (Giữ môi trường sống của

cộng đồng trong lành, môi trường làm việc tốt hơn; Gìn giữ, tăng cường những giá trị văn hóa - xã hội

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU PHÁT

SINH CHẤT THẢI

IV Xu hướng nghiên cứu áp dụng công nghệ sạch hơn

- Nghiên cứu nhằm phát minh công nghệ

- Tìm công nghệ và lĩnh vực áp dụng công nghệ thông tin về phát minh, conngười cần công nghệ

- Thị trường hóa công nghệ mới

- Cung cấp tài chính cho quá trình chuyển giao công nghệ

- Ứng dụng vào công nghiệp, xác định những điều kiện biến đổi cần thiết để biếnđổi công nghệ, đánh giá những tác động tốt, chưa tốt của công nghệ thay thếtrong điều kiện cụ thể của nơi áp dụng, đề ra những giải pháp cần thiết, thíchứng tối đa với hoàn cảnh áp dụng

 Đây là giai đoạn gặp nhiều trở ngại nhất cần sự hỗ trợ của hai bên quyết định

sự thành bại của việc thử nghiệm

- Chuyển giao công nghệ sạch

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU PHÁT

SINH CHẤT THẢI

V Một vài công nghệ sạch

1 CN năng lượng: Thay thế nguyên liệu, nhiên liệu

Năng lượng mặt trời, gió, thủy triều

Địa nhiệt độ

Hạt nhân

Năng lượng sinh khối

2 Công nghê vật liệu: Thay thế những vật liệu tự nhiên (Gỗ

bằng nhựa cứng, Gang thép bằng nhựa cứng…)

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU PHÁT SINH CHẤT

THẢI

• 3 Công nghệ sản xuất : phân bón Urê: CO(NH2)2

• Trước: (1) Dùng than khí hóa sản xuất H2  bụi, khí có thêm công đoạn xử lý khí, bụi

• to, ánh sáng

• (2) N2 + H2 - NH3

• (3) NH3 + CO2 - CO(NH2)2

• Mới: dùng khí thiên nhiên làm nguyên liệu thay than

• 4 Công nghệ cơ khí, giao thông

• Cải tiến động cơ, thay xăng bằng gas, methanol,

CH3OH

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM

THIỂU, PHÁT SINH CHẤT THẢI

trình sản xuất (nguyên lý sản xuất sạch hơn)

1 Định nghĩa về sản xuất sạch hơn

Sản xuất sạch hơn là việc áp dụng liên tục chiến lược phòng ngừa tổng hợp về môitrường vào các quá trình sản xuất sản phẩm và dịch vụ nhằm nâng cao hiệu suất

và giảm thiểu rủi ro cho con người và môi trường

- Với quá trình sản xuất, sản xuất sạch hơn gồm bảo toàn năng lượng và nguyênliệu, loại bỏ nguyên liệu độc hại, giảm lượng và tính các nguồn thải, phát sinh ngaytại nơi sản xuất

- Với sản phẩm: sản xuất sạch hơn gồm giảm ảnh hưởng tiêu cực trong suốt vòngđời sản phẩm từ khâu khai thác nguyên liệu đến khâu thải bỏ cuối cùng

Chú ý: Với định nghĩa trên, sản xuất sạch hơn thực chất là sự phòng ngừa, giảmthiểu ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất và tiêu dùng

- Sản xuất sạch định nghĩa với một số thuật ngữ khác thường được sử dụng trongnhững năm 90 như năng suất xanh, đánh giá vòng đời sản phẩm (LCA)

•Một cách tiếp cận (cách nghĩ) mới và có tính sáng tạo đối với các sản phẩm và quá trình sản xuất

Sản xuất sạch hơn

•Đối với các quá trình sản xuất:

•- Giảm tiêu thụ nguyên liệu và năng lượng cho một đơn vị sản phẩm

•- Loại bỏ tối đa các vật liệu độc hại

•- Giảm lượng và độc tính của tất cả các dòng thải

và chất thải trước khi chúng ra khỏi quá trình sản xuất

Sản xuất sạch hơn

•Đối với sản phẩm:

• - Giảm các ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường trong suốt chu kỳ sống của sản phẩm từ khâu khai thác đến thải bỏ

•Đối với dịch vụ:

•- SXSH đưa các yếu tố về môi trường vào trong thiết kế và phát triển các dịch vụ

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU, PHÁT

SINH CHẤT THẢI

2 Nội dung của sản xuất sạch hơn

Quản lý tốt nội vi Thay đổi nguyên liệu đầu vào

Kiểm soát tốt quá trình sản xuất Thay đổi công nghệ sản xuất

Ngăn ngừa phát sinh chất thải tại nguồn

Sản xuất sạch hơn

Tái sử dụng và tuần hoàn chất thải

Tái chế chất thải Cải tiến chất lượng sản phẩm

Giảm thiểu phát sinh chất thải

Các kĩ thuật Sản xuất sạch hơn

CÁC KỸ THUẬT SXSH

GIẢM TẠI NGUỒN

TUẦN HOÀN

CẢI TIẾN SẢN PHẨM

Thu hồi và tái

sử dụng

tại chỗ

Tạo ra sản phẩm

có ích

Thay đổi quy trình sản xuất

Quản lý tốt nội vi

Kiểm soát tốt hơn quy trình SX

Cải tiến thiết bị

Thay nguyên liệu đầu vào

Thay đổi công nghệ

SXSH đem lại những lợi ích

Lợi ích của sản xuất sạch hơn

-Lợi ích của sản xuất sạch hơn

-- Tiết kiệm chi phí thông qua giảm tiờu thụ năng lượng và nguyên liệu

-- Cải thiện hiệu quả hoạt động của công ty

- Chất lượng và độ đồng đều của sản phẩm tốt hơn

- Thu hồi được một lượng nguyên liệu bị hao phí trong quá trình sản xuất

- Có khả năng cải thiện môi trường làm việc (sức khoẻ và an toàn)

Lợi ớch của sản xuất sạch hơn (tiếp)

- Cải thiện hình ảnh của công ty

- Tuân thủ các quy định môi trường tốt hơn

- Tiết kiệm chi phí xử lý cuối dường ống

- Có được các cơ hội thị trường mới và tốt hơn

- Thuận lợi trong việc đạt ISO 14000

Ví dụ các cơ hội SXSH(1)

• Ví dụ các cơ hội SXSH(1)

• 1 Quản lý nội vi tốt

 Thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng thiết bị

 Khoá chặt các van và kiểm tra các đường ống để tránh rò rỉ

 Giảm lượng dung dịch bám theo vật thể Lưu trữ hoá chất ở nơi thích hợp

 Tránh các sự cố do rò rỉ, rơi vãi

 Bảo ôn đường ống và thiết kế các hệ thống phân phối hơi hợp lý

Ví dụ các cơ hội SXSH (2)

• 2 - Thay đổi nguyên vật liệu đầu vào

 Thay dung môi hữu cơ bằng nước

 Thay thế axit trong tẩy rỉ bằng peroxit

 Thay thế axit formic bằng HCl trong nhuộm vải

 Thay thế tẩy Clo bằng tẩy Ôxy

 Tèi ­u ho¸ dung tû nhuém

 Sö dông hÖ thèng camera ph¸t hiÖn nhanh c¸c sai sãt trong vËn hµnh

Vớ dụ cỏc cơ hội SXSH (4)

• 4 - Cải tiến thiết bị

 Thay thế quá trình làm sạch bằng dung môi bằng

làm sạch cơ học

 Rửa ngược chiều nhiều bậc

 Sử dụng súng phun sơn hiệu quả cao

 Thay thế hệ thống thiết bị làm lạnh sử dụng gaz

Freon bằng thiết bị dùng gaz Amoniăc

Vớ dụ cỏc cơ hội SXSH (6)

6 - Thu hồi và tái sử dụng tại chỗ (trong

phạm vi nhà máy) Thu gom nước trắng để pha loãng dung

dịch bột giấy và nghiền thuỷ lực Tái sử dụng nước làm lạnhTuần hoàn

dung dịch nhuộm Thu hồi nước ngưng và dùng lại cho nồi

hơi Tái sử dụng lại dung dịch trung hoà (sau

nấu và giặt) của các mẻ nhuộm

 S¶n xuÊt vµ sö dông tói nilon dÔ ph©n huû

 ThiÕt kÕ l¹i bao b× s¶n phÈm (Ýt líp h¬n, cã thÓ thu

håi t¸i sö dông)

3 Giảm ô nhiễm tại nguồn

4 Các kỹ thuật liên quan:

quản lý nội vi, thay đổi

nguyên liệu, công nghệ, cải

tiến thiết bị trong dây chuyền

SXSH và xử lý cuối đường ống

SXSH

liệu hoá chất, năng lượng

2 Giảm chi phí sản xuất

do:

3 Giảm định mức tiêu thụ

nguyên liệu, năng lượng

4 Đầu tư có hoàn vốn

Xử lý cuối đường ống

nguyên liệu, hoá chất, năng lượng

2 Tăng chi phí sản xuất do:

3 Đầu tư xây dựng hệ thống xử

lý chất thảI

4 Vận hành hệ thống (nhân công, hoá chất, bảo dưỡng )

Hiện trạng sxsh ở Việt Nam

Chính sách vĩ mô:

- Từ năm 1996 đến nay chính phủ đã tiếp nhận 20

dự án quốc tế và đề tài cấp nhà nước về SXSH, giảm thiểu chất thải và các lĩnh vực liên quan.

- 22/9/1999, Bộ trưởng Bộ KHCN và Môi trường

đã ký tuyên ngôn quốc tế về SXSH.

- Bộ KHCN và Môi trường đã ban hành kế hoạch hành động quốc gia về SXSH: 2001-2005

Hiện trạng sxsh ở Việt Nam

Các hoạt động về SXSH ở nước ta

1 Phổ biến thông tin và nâng cao nhận thức

2 Trình diễn kỹ thuật đánh giá SXSH tại doanh nghiệp nhằm thuyết phục giới công nghiệp tiếp nhận tiếp cận SXSH vào hoạt động

SX kinh doanh

3 Đào tạo nguồn nhân lực và xây dựng năng lực quốc gia về SXSH

4 Hỗ trợ chính sách

Hiện trạng SXSH ở Việt Nam

– Gần 200 doanh nghiệp tham gia các dự án trình diễn ở các mức độ khác nhau, trong đó có 21 doanh nghiệp chế biến thuỷ sản và 20 doanh nghiệp nhuộm

– Xu thế ngày càng có thêm các doanh nghiệp tham gia các dự án SXSH

Hiện trạng SXSH ở Việt Nam

Can

Tho

Da

Nang

Don

g N

Ca au

Nam

Dinh

Bac

Ninh

Nin

Binh

Hoa

Binh

Ngh

e An

Bin

Duong

Bac L u

Bac

Giang

Hiện trạng SXSH ở Việt Nam

Sè DN thùc hiÖn SXSH theo c¸c n¨m

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Hiện trạng SXSH ở Việt Nam

– 60 doanh nghiệp thực hiện đánh giá SXSH với

sự hướng dẫn của Trung tâm Sản xuất sạch Việt Nam

• Đầu tư: 1,15 triệu USD

• Tiết kiệm: trên 6 triệu USD – SXSH giúp cải thiện môi trường lao động

Ví dụ công ty Liên doanh Plastic Vĩnh Phú

• giảm 46% dung môi MEK (Methyl ethyl Keton)

• giảm 29% Toluen, giảm 25% bột PVC

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM

THIỂU PHÁT SINH CHẤT THẢI

C Công nghệ tuần hoàn tái sử dụng chất thải

để sản xuất hơi quá nhiệt, nước thải sau xử lí dùng cho tưới tiêu….

Đặc điểm: - Thường là sản phẩm đã hoàn chỉnh đưa vào sử dụng

- Sử dụng lại có thể cho mục đích ban đầu, có thể cho mục đích khác

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU PHÁT SINH

được cho các quá trình, mục đích khác

Ví dụ: tái chế giấy thải thành giấy loại 2 hoặc giấy bao bì, tái chế nhựa thải thành đồ dùng

như ghế nhựa, áo mưa, cặp học sinh, túi đựng đồ

d) C«ng nghÖ t¸i chÕ chÊt th¶i

 Các bước thực hiện:

Thu hồi vật liệu từ chất thải

Xử lý trung gian Vận chuyển

Xử dụng

(làm nguyên liệu thô hoặc tạo sản phẩm cuối)

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM

THIỂU, PHÁT SINH CHẤT THẢI

II Ý nghĩa của công nghệ tái chế chất thải

Có ý nghĩa đặc biệt trong phòng ngừa, giảm thiểu, phát sinh chất ô nhiễm, thể hiện qua những đặc điểm sau:

+ Giảm thiểu nhu cầu tiêu thụ nguyên liệu thô ban đầu

+ Giảm thiểu tiêu thụ năng lượng do tiết kiệm, đơn giản các quá trình sản xuất+ Giảm thiểu lượng chất thải phát sinh giảm chi phí sử dụng chất thải  hạ giá thành sản phẩm

+ Kéo dài vòng đời sử dụng (tăng tuổi thọ sản phẩm)

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM

THIỂU, PHÁT SINH CHẤT THẢI

II Ý nghĩa của công nghệ tái chế chất thải (tiếp)

Những vấn đề phát sinh

- Trong quá trình tái chế, tái tuần hoàn thường thấp hơn sản phẩm từ nguyên liệu thô

- Đòi hỏi quá trình loại bỏ tạp chất  tăng chi phí sản xuất

- Tiêu hao năng lượng, tăng chi phí làm mới, tăng chi phí vận chuyển

- Đa số công nghệ tái chế dễ gây ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất, tái chế lại Tăng chi phí xử lý môi trường

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU, PHÁT

SINH CHẤT THẢI

III Tình hình áp dụng công nghệ tuần hoàn, tái chế, tái sử dụng

1 Một số chất thải có thể được tái chế, tái sử dụng

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU, PHÁT

Xỉ than đáy lò được dùng làm gạch nhẹ

Tro bay được dùng để sản xuất vữa bê tông xây dựng

Bùn đỏ (chất thải Boxit) sản xuất gạch chèn

* Thụy Điển: Bắt các cơ sở sinh ra chất thải phải tuần hoàn và sử dụng lại

75% chất thải, 45% xỉ lò gang được tuần hoàn sử dụng lại

80% lốp ô tô được tái chế

* Việt Nam: CN 3R còn yếu, có tính tự phát

Tái chế chất thải ở các làng nghề phát triển mạnh, cơ sở sản xuất nhỏ…

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU, PHÁT

SINH CHẤT THẢI

Sản phẩm: túi Nylon, vải nhựa, ghế, dép nhựa

IV Một số công nghệ tái chế chất thải

1.Công nghệ tái chế nhựa thải (CN kèm dòng thải)

Làm sạch phế liệu Phân loại

Xay, nghiền Nước

Hơi khí

Hơi khí Nước thải

Ô nhiễm nhiệt

Nước thải (cặn hữu

cơ, vô cơ ) Nước

Nước làm mát,

nhiệt độ

Vận chuyển Thu gom phế liệu

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU, PHÁT

SINH CHẤT THẢI

2 Công nghệ tái chế kim loại (Nhôm, sắt)

Nấu chảy Phân loại

Cắt Bavia

Sản phẩm

Xong, nồi, nhôm, chậu

CTR không phải kim loại (giấy quảng cáo)

Nước làm mát Khói thải

Đúc sản phẩm Phôi đúc

Nấu chảy, t o

Kim loại Tiếng ồn Bụi

Khí thải

Xỉ than, xỉ kim loại

Vỏ lon bia, nước ngọt

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU, PHÁT

SINH CHẤT THẢI

Bụi CTR không phải sắt, nhựa

* Công nghệ tái chế Sắt

Sắt phế liệu

Nấu, cán Gia công sơ bộ Phân loại

Thép dẹt Đột dập

Bụi

CO, CO2, SO2

Ô nhiễm nhiệt

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU, PHÁT

SINH CHẤT THẢI

3 Công nghệ tái chế giấy

Ngâm kiềm Phân loại

Đánh tơi Xeo Sấy

CTR không phải giấy như ghim, nilon, keo dán

Nước thải

Nghiền Ngâm tẩy NaỌH

Tiếng ồn Bụi Giấy loại

Hơi kiềm Nước thải

Cuộn Cắt Bao gói Sản phẩm

Bụi, Xỉ Than

Nước

CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ PHÒNG NGỪA, GIẢM THIỂU, PHÁT

SINH CHẤT THẢI

4 Công nghệ tái chế rác hữu cơ (để phân hủy rác chợ, thức ăn…)

Trộn Phân loại

Phân loại

Nhà chế biến

Đóng gói

Bụi CTR vô cơ, hữu cơ khó phân hủy (gạch, vữa, túi nilon)

Chất dinh dưỡng

Băm chặt

Mùi Kim loại, thủy tinh, nilon, gạch ngói

CHẾ BIẾN PHÂN COMPOST

 Thành phần hữu cơ của hầu hết các CTR đô thị chứa: prrotit, axit

amin, chất béo, xenllulo được phân huỷ sinh học hiếu khí đúng quy trình thì sẽ cho sản phẩm cuối cùng là phân vi sinh (compost)

Prrotit Axit amin

Chất béo

…

O 2, Chất d 2

CHẾ BIẾN PHÂN COMPOST

CTR hữu cơ Phân loại Sàng

Tạo viên, đóng bao

Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý xử lý CTR hữu cơ làm phân compost