Một số nghiên cứu điển hình về áp dụng sản xuất sạch hơn

MỘT SỐ NGHIÊN CỨU ĐIỂN HÌNH VỀ ÁP DỤNG SXSH GV: ThS. Lý Thuận An Email: lythuanan@gmail.com ÁP DỤNG SXSH TRONG CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BIA TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT „ Bia là một loại nước giải khát lên men bổ dưỡng, có độ rượu nhẹ (hàm lượng ethanol khoảng 3-6%), có gas (CO2 3-4g/l) có bọt mịn, xốp, hương vị thơm ngon. „ Các nguyên liệu chính để sản xuất bia: „ malt (đại mạch, tiểu mạch); „ nguyên liệu thay thế (gạo, lúa mì, ngô); „ hoa houblon; „ Men; „ một lượng nước rất lớn. „ Các công đoạn chính: „ đường hóa, „ nấu sôi dịch nha với hoa houblon, „ lên men bia, lọc „ đóng chai Xay, nghiền Malt Nguyên liệu thay thế Nước Nước Nước thải Nước thải Nước thải Nước thải Nước thải Nước thảiPhụ gia Đường hóa (nấu nha) Lọc dịch đường Nấu sôi dịch nha với hoa Tách bã Làm lạnh Lên men chính, phụ Lọc bia Bão hòa CO2 Chiết chai, đóng nắp Thanh trùng Nước thải Bã lọc Bã men Bã hoa Bã malt Nước thải Hoa houblon Men giống Phục hồi men Chất trợ lọc Rửa chai Nước Xút Chai Các vấn đề môi trường „ Nước thải: sinh ra một lượng nước thải rất lớn với chất hữu cơ cao, pH, nhiệt độ cao „ Tiêu thụ nhiều nước và khá nhiều năng lượng „ Mùi từ nhà lên men và phát thải khí từ nồi hơi „ Các chất thải rắn: cặn sinh khối + men dư, chất trợ lọc Một số đặc trưng nước thải nhà máy bia SG Thông số, đơn vị Giá trị TCVN 5945 - 1995 A B C pH 4,5 – 5,0 6 – 9 5,5 – 9 5 – 9 BOD5 , mg/l 1700 – 2700 20 50 100 COD, mg/l 3500 – 4000 50 100 400 SS, mg/l 250 – 300 50 100 200 Tổng PO43-, mg/l 20 – 40 4 6 8 NH3 -N, mg/l 12 – 15 0,1 1 10 Các định mức tiêu thụ nguyên liệu và phát sinh chất thải Định mức nguyên liệu/ chất thải Công nghệ truyền thống Công nghệ trung bình BAT Nước (m3/m3 bia) 20 – 35 7 – 15 4 Nhiệt (MJ/100L bia) 390 250 150 Điện (kWh/100L bia) 20 16 8 – 12 Malt/nguyên liệu thay thế malt (kg/100L bia) 18 16 15 NaOH (kg/100L bia) 0,5 0,25 0,1 Chất trợ lọc Kieselguhr (g/100L bia) 570 255 80 Nước thải (m3/m3 bia) 18 – 28 5,5 – 12 2,5 Các vấn đề môi trường quan tâm ở các công đoạn chính trong sản xuất bia NẤU MẠCH NHA LÊN MEN LỌC BIA ĐÓNG CHAI Malt, Nước Ngũ cốc thay malt Hoa houblon Nước, kiềm Mùi Bã bột Nước thải Men Nước, kiềm CO2 Men thừa Nước thải Bột trợ lọc Tấm lọc Nước, kiềm Chai, két, nắp Nhãn, Keo Sôđa Nước Chai vỡ Bia thừa Nước thải BIA CHAI CO2 Bột trợ lọc và men Tấm lọc Nước thải CÁC CƠ HỘI SXSH „ Công nghiệp sản xuất bia được đặc trưng bởi sự tiêu thụ nhiều nước và nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao „ Có rất ít các nguyên liệu và hóa chất nguy hại được tiêu thụ „ Cơ hội áp dụng SXSH tập trung: „ Giảm thiểu tiêu thụ nguyên liệu „ Cải tiến hiệu suất quá trình „ Xử lý thích hợp các chất thải & sp phụ QUẢN LÝ NỘI VI „ Giám sát lượng nước sử dụng „ Công tác vệ sinh „ Bão dưỡng „ Cân đối nước nóng „ Sử dụng hơi „ Sử dụng điện CƠ HỘI SXSH Ở CÁC CÔNG ĐOẠN CHÍNH „ NẤU SÔI DỊCH NHA VỚI HOA HOUBLON Dịch nha được bơm từ thùng chứa vào buồng nấu, rồi được đun sôi với hoa houblon Trong quá trình sôi, các protein sẽ keo tụ và lắng xuống cùng với bã hoa và các chất chát Æ Vô trùng dịch nha, tạo ra vị bia, chiết chắt đắng từ hoa, tăng nồng độ dịch nha Mô tả NẤU MẠCH NHA Dịch nha Hơi Điện Dịch kiềm Hoa houblon Nước Mùi Hơi Nước thải Dịch nha nóng Các vấn đề môi trường „ Tiêu thụ năng lượng cao và ô nhiễm không khí Đây là công đoạn tiêu thụ năng lượng nhiều nhất. Nếu nồi hơi đun bằng than đá hay dầu Æ CO2, SO2, NOx, PAH „ Mùi Quá trình nấu dịch nha sẽ sinh ra mùi đặc trưng có thể gây khó chịu cho những khu dân cư xung quanh Các cơ hội SXSH „ Làm giảm sự bay hơi của dịch nha: giảm bay hơi từ 8 – 15% bình thường Æ 5 – 8%: sẽ làm giảm đáng kể tiêu thụ năng lượng „ Cải tiến sự truyền nhiệt: làm vệ sinh định kỳ các ống dẫn hơi để tránh tạo cặn trên các ống hơi „ Tận thu nhiệt từ hơi dịch nha: Æ sử dụng nhiệt từ hơi dịch nha để đun nóng nước, lắp vòi hơi để tái sử dụng LÊN MEN LÊN MEN Dịch nha được thông khí Điện CO2 Hèm (sinh khối men) Bia tươi Mô tả „ Trong thời gian lên men, nấm men sẽ phát triển và chuyển hóa dịch chiết thành etanol và CO2. Do sự sinh trưởng của nấm men (6 – 7 lần), sẽ có một lượng hèm (sinh khối men) đáng kể từ thiết bị lên men „ Lên men chính: thực hiện ở nhiệt độ 280 – 300, tế bào nấm men phát triển mạnh, phân hủy nhiều cơ chất Æ ethanol, CO2, H2O. Kết thúc Æ bia non còn đục, có mùi đặc trưng „ Lên men phụ: thực hiện trong các thiết bị kín, 0 – 50C. Quá trình lên men chậm, ủ chín bia, có thể kéo dài vài tuần tùy theo từng loại bia Các vấn đề môi trường „ Phần hèm làm hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải cao „ Huyền phù men (men + bia) có BOD rất cao (120.000 – 140.000mg/l) Æ Khi thải vào nước cống sẽ gây ô nhiễm nặng và tạo mùi khó chịu khi bắt đầu phân hủy „ Quá trình lên men sinh CO2 Æ hiệu ứng nhà kính Các cơ hội SXSH „ Tận dụng nhiệt từ dịch nha nóng: dùng nước làm nguội dịch nha trước khi lên men, nước nóng thu được dùng trong các công đoạn khác „ Sử dụng hèm làm sản phẩm hữu ích: hèm chứa nhiều protein, vitamin, chất béo và khoáng Æ làm thức ăn gia súc, cá, „ Ly tâm hèm: tách sinh khối men và bia tươi „ Tái sử dụng CO2: lắp đặt nhà máy tinh chế CO2 Æ sử dụng cho các công đoạn khác CÔNG ĐOẠN LỌC LỌC Bia lạnh Điện Giấy lọc Bột trợ lọc Nước Giấy lọc đã sử dụng Nước thải với hàm lượng CHC cao Bia tươi Mô tả „ Thông thường bia được lọc bằng vật liệu lọc là Kiesselguhr (một loại khoáng sét) „ Khi trở kháng cao, thiết bị lọc được rửa ngược bằng nước „ Các thiết bị lọc khác được sử dụng: tấm lọc cao áp, dĩa lọc Các vấn đề môi trường quan tâm „ Nước thải „ Khi rửa ngược thiết bị lọc, vật liệu lọc đã sử dụng và men bị giữ lại sẽ theo vào nước thải Æ tăng hàm lượng CHC, độ đục và mùi „ Sức khỏe nghề nghiệp „ Thao tác với Kieselguhr có thể gây bệnh về phổi do các hạt bụi mịn của Kieselguhr Các cơ hội SXSH „ Cải thiện hiệu năng lọc „ Giảm lượng men và protein trong bia bằng cách cải tiến quá trình lắng trong buồng lên men và buồng ủ bia, sử dụng malt có chất lượng tốt để tăng hiệu quả lắng „ Lắp thiết bị ly tâm để loại men trước khi lọc „ Thay Kieselguhr bằng Perlite (một loại khoáng khác) có ưu điểm: tái chế và tái sử dụng được SÚC RỬA CHAI „ Chai cũ hay mới được súc rửa qua hệ thống: đầu tiên rửa bằng nước nóng Æ rửa với dung dịch kiềm nóng Æ phun và tráng bằng nước nóng Æ tráng bằng nước lạnh SÚC CHAI Chai mới hay cũ NaOH Nước Khí nén Nước thải có pH cao và nhiều chất bẩn Thủy tinh vỡ Chai đã rửa Các vấn đề môi trường „ Nước thải Nước thải từ khâu rửa chai chứa bụi, bia, giấy vụn, đặc biệt có tính kiềm mạnh với pH có thể lên tới 12 „ Tiêu thụ nước Tiêu thụ nước rửa, tráng và ngâm chai rất cao, đến 3 – 4 lít nước/lít thể tích chai cũ CÁC CƠ HỘI SXSH „ Giảm tiêu thụ kiềm (NaOH): „ Sửa chữa và bảo dưỡng „ Lắp 1 bể thu hồi kiềm „ Khống chế nồng độ kiềm đủ để rửa „ Giảm tiêu thụ nước „ Lắp van tự động để ngắt vòi khi gián đoạn sản xuất „ Lắp vòi rửa hiệu quả hơn „ Tái sử dụng nước ở các công đoạn cuối ÁP DỤNG SXSH TRONG CÁC DỊCH VỤ KHÁCH SẠN MỘT SỐ VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH „ Sử dụng nước thải lần sau cùng từ các máy giặt để dùng cho nhà vệ sinh Æ giảm được 15.900 lít nước sử dụng hằng ngày Æ tiết kiệm được 5.000$ trong 1 năm Khu nhà trọ hạng sang Apple Farm ở California, Mỹ „ Xử lý nước thải trong 3 hồ nối liền nhau thông qua một hệ thống lọc có sự tham gia của thủy sinh vật Æ nước sau xử lý bằng tia cực tím được tưới cây trong khuôn viên khu nghỉ mát Æ tiết kiệm được 3,8 triệu lít nước và hàng ngàn đôla Khu nghỉ mát Le Sport ở St. Lucia „ Rác hữu cơ được xén vụn, phân hủy Æ làm thức ăn cho giun ở trại nuôi giun của khu nghỉ mát Æ phân hữu cơ bón cho khu vườn Æ giảm được chất thải và chi phí vận chuyển rác thải ra khỏi hòn đảo Khu nghỉ mát đảo Great Keppel, Úc „ Thay thế Cl2 bằng Natri Cacbonat và dung dịch muối sử dụng trong các hồ bơi Æ giảm thiểu được các hóa chất độc hại và tiết kiệm 1.500$/năm Khách sạn Vancouver tại British Columbia, Canada ÁP DỤNG SXSH Ở KHÁCH SẠN INTER CONTINENTAL SYDNEY „ Là 1 khách sạn 5 sao với 498 phòng khách và 500 nhân viên, 4 nhà hàng, các tiện nghi phục vụ các buổi tiệc lớn và dịch vụ phòng phục vụ 24/24 „ Việc chuẩn bị các bữa ăn, giặt ủi và chùi rửa diễn ra thường xuyên hằng ngày „ Hoạt động từ 1985 và đã cân nhắc về các vấn đề môi trường. „ 1991, khách sạn đã chính thức hóa một chính sách môi trường MỤC TIÊU CỦA CHÍNH SÁCH MÔI TRƯỜNG „ Chủ động tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên và năng lượng „ Sử dụng tài nguyên hiệu quả hơn „ Giảm thiểu tối đa các sản phẩm bị loại thải „ Sử dụng các sản phẩm và các vật liệu ít ảnh hưởng đến môi trường „ Thực hiện các chương trình hành động đem lại các lợi ích về môi trường tại cộng đồng địa phương „ Tăng cường giáo dục về nhận thức môi trường ở trong và ngoài khách sạn TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN Khách sạn xác định 12 lĩnh vực ưu tiên, bao gồm: „ Quản lý chất thải „ Bảo tồn năng lượng „ Mua sắm sản phẩm „ Sử dụng nước „ Hành động liên quan đến cộng đồng „ Giặt ủi và giặt khô CÁC Ý TƯỞNG SXSH „ Một ủy ban về môi trường được thành lập và kiểm tra về việc quản lý chất thải được tiến hành Æ bản báo cáo đề cập đến nhiều loại rác: „ Giấy (tạp chí, carton) „ Thủy tinh „ Nhựa (hộp đựng sữa,... ) „ Kim loại „ Thức ăn „ Nút chai „ Tấm ra trải giường cũ „ Pin „ Các vật dụng vệ sinh, bao bì, nến,... Giấy và văn phòng phẩm „ Tất cả các văn phòng trong khách sạn đều có thùng đựng giấy: „ màu vàng – giấy 1 mặt, „ màu đen – giấy loại bỏ Æ được thu gom về cơ sở tái chế GARBAGE GARBAGE Vận chuyển rác „ Tốn kém nhiều chi phí 3 lần/1 tuần „ 1992, mua 1 máy nén giấy với giá 5000$ „ Giấy carton được nén thành các kiện 1/2m3 Ægiảm thể tích Æ thu gom giảm còn 2 lần/ tuần „ Æ tiết kiệm được 25.000$/1 năm Nút chai „ Một lượng rượu lớn tiêu thụ tại khách sạn Æ 6.000 nút chai/tháng „ Được tái chế Æ quả bóng cricket, các miếng đệm xe hơi, gạch lót sàn nhà „ Khách sạn tặng số nút chai này cho hội cựu chiến binh tự tái chế và bán Æ mua lại xe lăn, phương tiện hỗ trợ cho các bệnh nhân,... Các định mức về thắp sáng „ Các bóng đèn gắn trên trần nhà quá sáng Æ thay bóng 150W thành 100W „ Tháo bỏ bớt 1 bóng đèn ở một số khu vực „ Lắp đặt hệ thống tắt điện tự động mỗi khi khách khóa cửa ra khỏi phòng „ Sử dụng cảm biến ánh sáng ở các lối đi bên ngoài khách sạn Các vấn đề khác „ Máy điều hòa: giảm nhiệt độ „ Máy nước nóng: từ 960 – 600 „ Vòi sen phòng tắm: 22 lít/phút – 12 lít/phút „ Giặt ủi: tái sử dụng nước ở các công đoạn xả quần áo sau cùng Æ sử dụng lại cho lần giặt đầu Các biện pháp khác „ Huấn luyện cho các nhân viên quản lý nội vi „ Thay thế các toa lét cũ 1 nút xả - 2 nút xả Æ tiết kiệm nước „ Khách sạn yêu cầu các cửa hàng cung cấp giảm bớt các bao bì không cần thiết, sử dụng các sản phẩm dễ phân hủy sinh học „ Sử dụng các bình xịt cố định để cung cấp dầu gội và xà phòng „ Các hộp xốp thải bỏ được cung cấp cho trung tâm địa phương dùng để trồng cây „ Bếp trưởng của khách sạn đã lập 1 vườn rau trên sân thượng. „ Các loại rau được trồng trong các hộp xốp thải bỏ. „ Vườn rau cung cấp 40% nhu cầu về rau thơm của khách sạn „ Tạo một vườn nuôi giun trong các hộp xốp Æ sử dụng thức ăn thừa nuôi giun Æ sử dụng phân để bón cho vườn rau LỢI ÍCH „ Giảm thiểu lượng CO2 thải vào khí quyển hàng năm: 1.581.749kg do giảm sự tiêu thụ gas và điện „ Giảm tiêu thụ nước: 24.950m3/năm „ Tiết kiệm được: 279.588$ THANKS!