TÀI LIỆU môn NGĂN NGỪA ô NHIỄM bài 6 hệ thống sinh học tích hợp

HỆ THỐNG THIẾT BỊ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG Các công nghệ thu hồi nhiệt  Thu hồi nhiệt khói thải;  Sản xuất hơi nước;  Tích hợp trực tiếp;  Điều hòa không khí khu vực... Mô hình doanh nghiệ

Hệ thống sinh học tích hợp

(Integrated Biosystem)

PGS TS LÊ THANH HẢI

Chủ nhiệm Ngành Quản lý Môi trường

Viện Môi trường và Tài nguyên Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh

NỘI DUNG

thống công – nông nghiệp bền vững (AIZES);

ngành chế biến rau quả xuất khẩu Việt Nam

 Xây dựng mô hình doanh nghiệp điển hình

 Đề xuất mô hình AIZES cho doanh nghiệp điển hình

công – nông nghiệp bền vững cho các doanh nghiệp Việt Nam.

Hệ thống sinh học tích hợp

Khái niệm

 Tích kết một hệ thống sinh học tự nhiên vào

một quy trình sản xuất theo cách thức: chất

thải là cơ sở để sản xuất nguồn tài nguyên hữu

cơ, cắt giảm chi phí và phát sinh những sản

phẩm bổ sung có giá trị;

 Tích kết những ứng dụng của chất thải từ các quy trình sản xuất với cách xử lý nước thải để giảm chi phí xử lý đồng thời cung cấp những

cơ hội lao động mới bằng cách tạo ra thu nhập hay những sản phẩm bổ sung

Hệ thống sinh học tích hợp

Khái niệm (tt)

thủy sản: sử dụng tàn dư sinh khối và nước thải cho việc sản xuất thức ăn, phân bón hữu cơ,

thức ăn gia súc giàu protein vi lượng và năng

lượng sinh học;

xuất nước giải khát tạo ra chất thải và nước thải không độc cung cấp đầu vào cho những hệ

thống sinh học tích hợp.

Hệ thống sinh học tích hợp

Khái niệm (tt)

Như vậy có thể nói:

 Hệ thống sinh học tích hợp (IBS - Integrated biosystems): chất thải từ thành phần này được

sử dụng làm nguyên vật liệu đầu vào cho thành phần khác.

 hình thành giải pháp khả thi cho quản lý chất thải, cung cấp năng lượng và nhân lực.

Hệ thống sinh học tích hợp

Phân loại

 Kết nối đơn giản: phân vật nuôi được sử dụng làm

phân bón cho cây trồng;

 Kết nối tương đối phức tạp: chất thải hữu cơ –

compost;

 Vòng khép kín: vật nuôi – phân – trồng cỏ khô – vật

nuôi;

 Sản sinh năng lượng: chất thải hữu cơ – bể phản ứng

sinh học – khí sinh học;

 Cải tạo và tái sinh chất dinh dưỡng: dòng thải từ xử lý

nước thải cống rãnh  bơm vào hồ lưu trữ, sử dụng để trồng thủy sinh vật nổi (bèo tấm);

Hệ thống sinh học tích hợp

Phân loại (tt)

 Sử dụng nước đa dạng/đa mục đích: sử dụng nước ở

đập nước nuôi cá, tôm, tưới tiêu;

 Sử dụng phế phẩm/sản phẩm phụ công nghiệp: nhiệt

và chất hữu cơ được sử dụng trực tiếp cho việc nuôi

trồng thủy sản, còn carbon dioxide được sử dụng cho việc sản xuất các thức uống nhẹ,…;

 Thiết kế nơi ở tích hợp (Settlement design): kết hợp

hệ thống sinh học tại chỗ với cộng đồng địa phương,

hạn chế lượng tài nguyên khai thác qua việc chuyển đổi, tái sinh và tái sử dụng lượng tài nguyên đang được sử dụng.

AIZES – mô hình IBS hướng tới không phát

thải trong sản xuất công – nông nghiệp

 Hệ thống công – nông nghiệp bền vững (AIZES –

Agro-Industrial Zero Emission Systems): một trường hợp cụ thể

của hệ thống sinh học tích hợp (IBS) ứng dụng trong lĩnh vực công – nông nghiệp.

 Chất thải từ thành phần sản xuất nông nghiệp sẽ là nơi cung cấp nguyên vật liệu đầu vào cho thành phần sản xuất công nghiệp

 Các thành phần công nghiệp sẽ chế biến nông sản

thành các sản phẩm và phát sinh chất thải

 Chất thải này sẽ được tận dụng để sản sinh năng lượng cung cấp bổ sung cho quá trình chế biến Phần còn lại sẽ được cấp lại cho nông nghiệp dưới dạng phân bón

Đề xuất mô hình AIZES phù hợp cho ngành chế biến rau quả xuất khẩu Việt Nam

 Tổng quan về ngành chế biến rau quả

xuất khẩu Việt Nam;

 Xây dựng mô hình doanh nghiệp điển

hình

 Đề xuất mô hình AIZES cho doanh

nghiệp điển hình

Tổng quan về ngành chế biến rau quả xuất khẩu Việt Nam

QUY TRÌNH KỸ THUẬT CHẾ BIẾN

Quy trình kỹ thuật chế biến rau quả sấy

Những quy trình khác nhau bởi phương pháp làm khô được sử dụng, điều này phụ thuộc vào loại hình rau quả và đặc tính của thành phẩm

Rau quả được sấy hay khử nước được tiến hành theo các bước chế biến sau:

bảo quản màu;

hay nhân tạo;

đóng gói.

Quy trình kỹ thuật chế biến rau quả đóng lon

Châm dung dịch

Rửa

Nguyên liệu

Chọn lựa và phân loại

Vô lon

Gọt đầu, cắt thành lát

Bài khí

Ghép nắp

Thanh trùng bằng nhiệt Làm nguội

Dán nhãn,

bao gói Thành phẩm

HỆ THỐNG THIẾT BỊ SỬ DỤNG

NĂNG LƯỢNG

Các công nghệ thu hồi nhiệt

 Thu hồi nhiệt khói thải;

 Sản xuất hơi nước;

 Tích hợp trực tiếp;

 Điều hòa không khí khu vực.

HỆ THỐNG THIẾT BỊ SỬ DỤNG

NĂNG LƯỢNG

Trigeneration

Sản xuất ba dạng năng lượng khác nhau từ một nguồn năng

lượng sơ cấp; chẳng hạn như: nhiệt, lạnh và điện; còn được gọi là CHCP (kết hợp phát điện, nhiệt và lạnh)

Hệ thống trigeneration cơ bản gồm có một nhà máy cogeneration

và một nhà máy lạnh hấp thụ để sản xuất hơi lạnh bằng cách tận

dụng một số nhiệt thu hồi từ nhà máy cogeneration.

Hệ thống cogeneration kết hợp với máy lạnh hấp thụ có thể giúp tiết kiệm một lượng năng lượng đáng kể so với hệ thống phát điện và máy lạnh hấp thụ

HỆ THỐNG THIẾT BỊ SỬ DỤNG

NĂNG LƯỢNG

Pin mặt trời

Có 2 cách chính để sử dụng năng lượng mặt trời:

(iii) hệ thống tải là các thiết bị tiêu thụ như đèn chiếu sáng, radio,

TV, các thiết bị thông tin, bơm nước….

HỆ THỐNG THIẾT BỊ SỬ DỤNG

NĂNG LƯỢNG

Thiết bị thu hồi và nâng cấp nhiệt thải

1) Bộ trao đổi nhiệt cảm:

Từ khí sang khí: - Thiết bị thu hồi

- Bánh xe nhiệt

- Bộ gia nhiệt không khí

- Ống nhiệt

- Ồng xoắn tròn

Từ khí sang lỏng: - Bộ gia nhiệt lò hơi (bộ hâm nước)

- Lò hơi thu hồi nhiệt thải

- Bộ trao đổi nhiệt từ khí sang lưu chất hữu cơ

Từ lỏng sang lỏng: - Bộ trao đổi nhiệt kiểu ống, vỏ sò

- Bộ trao đổi nhiệt kiểu tấm

- Bộ trao đổi nhiệt kiểu ống kép 2) Bộ trao đổi nhiệt kiểu ngưng tụ

3) Bộ trao đổi nhiệt kiểu tiếp xúc: - Trao đổi nhiệt từ khí sang khí

VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG

Tác nhân gây ô nhiễm môi trường ngành CBRQ XK

Loại hình Tác nhân

Chất thải rắn

Nước thải sinh hoạt;

Các vấn đề môi trường của ngành CBRQXK

Khí thải và mùi

Hơi chlorine (CaOCl2)

Dung dịch nước chlorine: khử trùng dụng cụ, thiết bị sản xuất, rửa tay, rửa nguyên vật liệu, vệ sinh giày ủng trước khi vào phân xưởng với hàm lượng từ 20 – 200ppm

 Hơi chlor khuếch tán vào không khí với nồng độ cao.

Các vấn đề môi trường của ngành CBRQXK

Nước thải

Đặc trưng ô nhiễm nước thải của ngành CBRQXK

Nhiệt thải, tiếng ồn và độ rung

Các bệnh nghề nghiệp đặc trưng của ngành CBRQXK

SS BOD COD

Một số giải pháp quay vòng CTR

Lượng tàn tích từ quá trình chế biến

của một số loại hình rau quả

Loại hình

rau quả (1000 tấn) Dạng thô Dạng lỏng (triệu gal) (1000 tấn) Dạng rắn

Táo 1000 5000 320 Cam quýt 7800 23000 3390 Thơm 1000 500 450 Ngô 2500 4500 1660

Cà chua 5000 10000 400 Khoai tây trắng 2400 9600 610

Xây dựng mô hình doanh nghiệp điển hình

ngành CBRQXK

Mục đích

Xây dựng mô hình doanh nghiệp cụ thể thuộc ngành

CBRQXK

 đối tượng mô hình mẫu cho việc nghiên cứu thiết lập một

mô hình công – nông nghiệp bền vững (AIZES)

 xem xét đánh giá tính hiệu quả của việc áp dụng mô hình về khía cạnh quản lý chất thải rắn và sử dụng năng lượng tái sinh.

Mô hình doanh nghiệp điển hình được giả lập dựa trên kết quả khảo sát thực tế

bảo đảm tính sát thực tế của trường hợp xây dựng đối tượng điển hình phục vụ nghiên cứu áp dụng

Doanh nghiệp điển hình có một số nét tương đồng thể hiện tính đặc trưng của một nhà máy đông lạnh rau quả quy mô tương

Mô hình doanh nghiệp đề xuất

doanh nghiệp ABC

Giới thiệu chung về doanh nghiệp CBRQXK ABC

Là một doanh nghiệp chuyên chế biến rau quả xuất khẩu

cung ứng chủ yếu cho thị trường ngoài nước;

Các sản phẩm chủ lực chủ doanh nghiệp ABC bao gồm: dứa đóng lon, mít sấy và một số loại hình nông sản đông lạnh khác;

Công suất chế biến khoảng 2.600 tấn sản phẩm/năm (trong đó 2 mặt hàng dứa và mít chiếm khoảng 2.400 tấn/năm), ABC

được xếp vào loại hình doanh nghiệp có quy mô vừa;

Lợi thế của ABC là nằm gần vùng nguyên liệu dứa và các loại trái cây khác;

Mức độ hiện đại của công nghệ sản xuất ở mức tương đối hiện đại;

Thị trường xuất khẩu đầy hứa hẹn và mức sản xuất là ổn

Mô hình doanh nghiệp đề xuất (tt)

Cân bằng nguyên vật liệu và sử dụng năng lượng

Nguyên vật liệu

4 tấn nguyên liệu dứa chế biến được 1 tấn sản phẩm dứa đóng lon (dứa đông lạnh)  phát sinh chất thải rắn một lượng khoảng 2,94 tấn/tấn sản phẩm.

Tiêu thụ năng lượng

Điện năng tiêu thụ trong nhà máy chủ yếu từ điện lưới quốc gia Lượng điện chạy máy phát không đáng kể

Sử dụng một lượng lớn dầu FO cho 01 nồi hơi, lượng dầu tiêu thụ hằng năm là 90.000 lít với giá khoảng 4.170 đồng/lít.

Tải lượng thải hữu cơ và nhu cầu năng lượng

cho sản xuất

STT Sản phẩm Công suất

(tấn/năm) lượng tiêu thụ Định mức năng

(kWh/tấn

sp)

Năng lượng tiêu thụ (kWh/năm)

lon/đông lạnh

STT Sản phẩm Công suất

(tấn/năm) Định mức thải (tấn/tấn

Mơ hình AIZES kiến nghị cho doanh nghiệp ABC

tiền xử lý sơ chế vô lon thanh trùng

tiền xử lý

sơ chế

dầu chân không

biogas

HT xử lý nước thải Điểm tập trung

CTR

sơ chế tiền xử lý

sản phẩm

NVL cho sấy: mít, khoai,

sản phẩm

NVL đông lạnh: mít, dứa, làm mát

sản phẩm

nước mát

NVL đóng lon Mít, dứa,

bể nước nóng

Dàn Nóng nước nóng

G

không khí nhiên liệu

buồng đốt

hơi lò hơi

Nước bổ sung

HT thu năng lượng mặt trời

máy phát điện tuabin khí lò sấy chân không

nguyên liệu bổ sung

Mô hình AIZES kiến nghị cho doanh nghiệp ABC (tt)

Các dòng năng lượng và vật chất sẽ được tập hướng hướng quay vòng trong nội vi quy trình sản xuất, mục đích:

- tái sinh năng lượng;

- tiết giảm nhu cầu bổ sung;

- giảm thiểu chất thải

Chất thải rắn: thu gom  bể biogas  cấp khí sinh học.

Nước thải: xử lý cơ học  bồn chứa nước mát:

- tận dụng nhiệt từ dàn nóng, làm tăng nhiệt độ nước trước khi được chuyển về bồn nước nóng;

- bổ sung cho lò hơi trong trường hợp nước nóng cấp không

đủ nhu cầu vận hành

- nước từ công đoạn làm mát sản phẩm dẫn về cấu phần dàn lạnh trong thiết bị dàn nóng dàn lạnh  tận dụng lượng nước có nhiệt

độ thấp.

PHÂN XƯỠNG SƠ CHẾ - KHO NGUYÊN LIỆU KHO LẠNH

HẤP THANH TRÙNG

KHU VỰC SẤY CHÂN KHÔNG

HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC

Bãi CTR và Biogas

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ MẶT BẰNG ĐỀ XUẤT TRONG MÔ HÌNH AIZES KIẾN NGHỊ CHO DOANH NGHIỆP NGÀNH CHẾ BIẾN RAU QUẢ XUẤT KHẨU ĐIỂN HÌNH

Xây dựng bộ tiêu chí áp dụng mô hình công –

nông nghiệp bền vững cho các doanh nghiệp

Cơ sở đề xuất tiêu chí

Các định hướng phát triển của vùng: đặc trưng cho chiến lược và định hướng

BVMT

Các tiêu chí cho việc đề xuất một mô hình AIZES phù hợp cho 1 khu vực cho trước phải phù hợp với thực trạng nguồn nguyên liệu sẵn có.

Thực trạng sản xuất kinh doanh của doanh nghiệp: chủng lọai mặt hàng không

đơn điệu, công suất sản xuất lớn, có lượng CTR vừa đủ, đáp ứng cho nguồn nguyên liệu nạp vào bể tạo khí sinh học Biogas, có tiềm lực tài chính nhất định, thu hồi vốn cho công tác đầu tư của mô hình AIZES không được quá 05 năm

Việc ứng dụng các công nghệ mới: xây dựng chương trình dạng “nghiên cứu –

trình diễn – triển khai thực tế” đánh giá hiệu quả của mô hình AIZES, hướng đến những khả năng “bù - trừ” trong lúc vận hành, mô hình AIZES được xây dựng cần được hướng đến khả năng tự động hóa

Tiêu chí khi lựa chọn xây dựng mô hình (tối đa 100 điểm)

1 Nguồn nguyên vật liệu đầu vào cho sản xuất:

- Có những chủng lọai nào,

- Khối lượng vào là bao nhiêu,

- Có thể đáp ứng cho sản xuất được bao lâu,

20

2 Địa điểm của nhà máy áp dụng mô hình:

- Địa điểm này có gần nguồn nguyên liệu sẵn có không,

- Gần khu dân cư, nhất là khu dân cư nông thôn không,

- Thuận tiện giao thông liên lạc không,

5

3 Tính sẵn có của các nguồn năng lượng (cả nước, nhiên liệu) cung cấp cho

nhà máy:

- Tình trạng cấp điện, cấp nước như thế nào,

- Đặc biệt là có gần nguồn phát sinh CTR hữu cơ nào khác không (như phân

heo, chất thải nông nghiệp khác ) để cung cấp bổ xung cho bể biogas

trong trường hợp thiếu hụt CTR,

- Các nguồn năng lượng khác như gió, năng lượng sinh học, năng lượng

mặt trời tại địa điểm xây dựng nhà máy thì thế nào

10

4 Tình trạng hệ thống và trình độ quản lý hiện nay của doanh nghiệp:

- Năng lực và hiện trạng hệ thống quản lý có bài bản không,

- Tình hình quản lý kế tóan tài chính thể nào,

- Quản lý việc mua bán và vật tư ra sao,

- Có tiến hành kiểm tra chất lượng định kỳ không,

Quản lý công tác tiếp thị và quảng bá sản phẩm như thế nào,

10

Tiêu chí khi lựa chọn xây dựng mô hình (tối đa 100 điểm)

5 Tình trạng môi trường, sức khỏe và an tòan trong nội bộ doanh nghiệp như

thế nào:

- Tình trạng môi trường lao động bên trong nhà xưởng thông qua các chỉ tiêu

về chất lượng môi trường như thế nào,

- Các biện pháp chăm sóc sức khỏe cho CBCNV được thực hiện ra sao,

- Việc vận hành các công trình xử lý và ngăn ngừa ô nhiễm nếu có như thế

- Đối với nhân dân của khu dân cư hoặc nhà máy lân cận,

- Đối với địa phương nơi nhà máy đang họat động,

- Đối với các cơ quan pháp luật của Nhà Nước về BVMT tại khu vực)

10

7 Tình trạng sản xuất và kinh doanh của doanh nghiệp cũng như những triển

vọng trong tương lai sắp tới, bao gồm cả xu hướng của thị trường đối với các

sản phẩm rau quả xuất khẩu:

- Năng lực tài chính của doanh nghiệp như thế nào,

- Hiện trạng kinh doanh trong những năm gần đây, nhất là đối với các sản

phẩm rau quả xuất khẩu,

- Thị trường có ổn định không,

15

Tiêu chí khi lựa chọn xây dựng mô hình (tối đa 100 điểm)

STT Tiêu chí Điểm tối

đa

biogas, có ảnh hưởng đền sản xuất của công nghệ hiện tại

không

10

trong nhà máy:

10

hình AIZES không,

5

Tiêu chí khi vận hành và đánh giá hiệu quả của mô hình

(tối đa 100 điểm)

đa

A Tiêu chí về các công nghệ trong mô hình AIZES đề nghị áp dụng 30

Tiêu chí khi vận hành và đánh giá hiệu quả của mô hình

(tối đa 100 điểm)

đa

A Tiêu chí về các công nghệ trong mô hình AIZES đề nghị áp dụng 30

và đang được áp dụng ở những công ty tương tự trong và ngòai nước

không

3

Tiêu chí khi vận hành và đánh giá hiệu quả của mô hình

(tối đa 100 điểm)

tối đa

B Tiêu chí về kinh tế của mô hình AIZES đề nghị áp dụng 30

hòan vốn là bao nhiêu, có phù hợp với năng lực tài chánh và năng lực

kinh doanh của bản thân doanh nghiệp không (cho cả hiện tại và

tương lai)

5

(điện, nước, chất đốt, ) đầu vào cho sản xuất không? Giảm bao

nhiêu?

4

Tiêu chí khi vận hành và đánh giá hiệu quả của mô hình

(tối đa 100 điểm)

tối đa

B Tiêu chí về kinh tế của mô hình AIZES đề nghị áp dụng 30

bảo hộ lao động, an tòan lao động và phòng chống cháy nổ không ?

Giảm đáng kể không?

4

công tác tín dụng ngân hàng, kể cả việc vay vốn ưu tiên ở các quỹm, tổ

chức trong và ngoài nước không?

3

Tiêu chí khi vận hành và đánh giá hiệu quả của mô hình

(tối đa 100 điểm)

C Tiêu chí về môi trường của mô hình AIZES đề nghị áp dụng 40

Tiêu chí khi vận hành và đánh giá hiệu quả của mô hình

(tối đa 100 điểm)

C Tiêu chí về môi trường của mô hình AIZES đề nghị áp dụng 40