Áp dụng cân bằng vật chất và năng lượng vào sản xuất sạch hơn

NHÓM 4
TRẦN NGUYỄN HOÀNG PHÚC
HÀ THỊ PHƯỚC
TRẦN THÚC NHÂN

L/O/G/O
www.themegallery.com


CHƯƠNG 4:
ÁP DỤNG CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
VÀO SẢN XUẤT SẠCH HƠN

4.1

TỔNG QUAN VỀ CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

4.2

CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.3

CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG


4.1 TỔNG QUAN VỀ CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG
LƯỢNG
4.1.1 Khái niệm:
Cân bằng vật chất và năng lượng thực chất là công cụ thống kê
ghi lại một cách đònh lượng nguyên liệu và năng lượng sử dụng tại

mỗi công đoạn sản xuất. Cân bằng vật chất và năng lượng đối
với đánh giá SXSH là cân bằng có số liệu tin cậy về tổn thất
nguyên nhiên liệu đi theo dòng thải. Căn cứ trên số liệu cân bằng
và kiểm chứng trong phần đặc trưng dòng thải ta sẽ có số liệu về
chiCân
phí mất
theo
dòng
bằng
vật
chấtthải.
có thể được thể hiện dưới một trong hai
hình thức sau:
+ Cân bằng tổng thể: Dùng cho tất cả các dòng nguyên
liệu vào dây chuyền sản xuất. Cân bằng được tiến hành qua
từng công đoạn với sự biến đổi của tất cả các thành phần
tham gia vào dây chuyền sản xuất.
+ Cân bằng từng phần: Chỉ dùng cho một loại nguyên liệu
hoặc từng phần có giá trò. Theo dõi biến đổi của từng phần
này trên mỗi công đoạn.


4.1 TỔNG QUAN VỀ CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG
LƯỢNG
4.1.2 Mục đích
Nhằm đònh lượng tổn thất vật liệu và năng lượng của từng quá
trình rồi tập hợp cho cả dây chuyền sản xuất. Trên cơ sở các số
liệu đã tính toán, thông thường nhóm SXSH lựa chọn và đề xuất
các cơ hội SXSH, sắp xếp theo thứ tự ưu tiên. Đồng thời, thực
hiện số liệu nền cho tình hình sản xuất hiện tại.

Add Your Text


4.1 TỔNG QUAN VỀ CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG
LƯỢNG
4.1.3 Tầm quan trọng
- Cân bằng vật chất và năng lượng không chỉ được dùng
để xác đònh đầu vào và đầu ra mà còn có y ùnghóa kinh tế
liên quan đến chi phí cho dòng thải.
- Cân bằng vật chất đóng vai trò quan trọng trong đánh giá
SXSH vì nhờ đó có thể đònh lượng các mất mát hoặc phát
tán chưa biết. Cân bằng vật chất còn hỗ trợ việc đánh giá
chi phí dòng thải.


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT
4.2.1 Ngun tắc
- Nguyên tắc cơ bản của cân bằng vật chất là nguyên liệu
đi vào dây chuyền sẽ phải ra khỏi dây chuyền sản xuất ở một điểm
nào đó, dưới một hình thức nào đó.
- Phương trình cân bằng vật chất được thể hiện như sau:
∑ Vật chất vào = ∑ Vật chất ra + ∑ Tổn thất

- Cân bằng vật chất được dựa trên các số liệu có được
bằng phương pháp tính toán lý thuyết hay các số liệu có được bằng
phương pháp đo đạc thực tế sản xuất hoặc kết hợp cả hai phương
- Lập kế hoạch đo đạc số liệu đầu vào và đầu ra cho một
ngày sản xuất, ghi lại lượng tiêu thụ các dòng thải cho một thời
gian.

- Lập bảng các thông số đầu vào và đầu ra đối với vật chất điển
hình, đại diện được đo đạc.


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT
Ví dụ:


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT
4.2.2 Chuẩn bị sơ đồ q trình sản xuất
Với quy mô sản xuất lớn hoặc triển khai SXSH mang tính
thí điểm, dây chuyền sản xuất chi tiết sẽ được xây dựng
cho khu vực được chọn để triển khai.
Cần thực hiện cụ thể các bước sau:
- Xem xét các công đoạn sản xuất.
- Thu thập thông tin toàn bộ qui trình sản xuất.
- Mặt bằng nhà máy, hệ thống cấp thoát nước, thông
gió, khu vực vận chuyển nguyên vật liệu.
- Điều kiện vận hành, điểm xả thải, sự cố,…
- Điều kiện làm việc giữa các ca vận hành,…
- Các thông tin phải được vẽ, viết theo từng hồ sơ hoặc
bảng riêng.
Cơng đoạn sản xuất

Chức năng

Hồ sơ số

Rửa

Xử lý bề mặt các kim loại

1

…

…

…


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT
4.2.3. Xây dựng sơ đồ qui trình sản xuất
- Nối các công đoạn sản xuất với nhau dưới dạng sơ đồ khối
- Các hoạt động trung gian có thể phân biệt bằng các đường
kẻ đứa đoạn
- Các qui trình sản xuất phức tạp nên chuẩn bò sơ đồ chính.
Sau đó vẽ sơ đồ chi tiết cho từng khu vực ra.
- Lưu ý đến chất thải phát sinh dễ ngăn ngừa hoặc giảm
thiểu
- Xác đònh dòng nguyên liệu đầu vào và xác đònh đầu ra của
quy trình sản xuất


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Hình 4.1. Dòng nguyên liệu đầu vào và đầu ra của một qui
trình sản xuất

4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Hình 4.2. Sô ñoà qui trình saûn xuaát
bia


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT
4.2.4. Các bước cân bằng vật chất
Bước 1: Xác đònh đầu vào.
Bước 2: Ghi chép tiêu thụ nước.
Bước 3: Tính toán lượng chất thải hiện tại.
Bước 4: Lượng hóa dầu ra của qui đònh.
Bước 5: Tính toán lượng nước thải.
Bước 6: Tính toán lượng khí thải.
Bước 7: Tính toán lượng chất thải đưa ra ngoài đòa điểm sản
xuất
Bước 8: Tổng hợp thông số đầu vào, đầu ra cho các
công đoạn sản xuất
Bước 9: Thành lập cân bằng vật chất sơ bộ cho từng
cơng đoạn sản xuất
Bước 10: Đánh giá cân bằng vật chất.
Bước 11: Hoàn thiện cân bằng vật chất.


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.2.4.1. Xác đònh đầu vào
- Lượng hóa việc sử dụng nguyên liệu qua xem xét sổ sách ghi
chép về việc mua bán nguyên liệu – tiêu hao nguyên liệu lớn
là do lưu kho và vận chuyển nhiên liệu.

- Sổ sách ghi chép các nguyên liệu được mua để xác đònh
tổng đầu vào của qui trình.
- Ghi chép tất cả vấn đề liên quan đến lưu kho và xử lý
nguyên liệu thô
- Nếu thông tin chính xác về tỷ lệ tiêu thụ nguyên liệu thô
cho từng đơn vò không thể đếm được thì cần phải cân đo xác
đònh được giá trò trung bình.
- Việc đo lường cần phải được tiến hành trong một khoảng thời
gian thích hợp
* Đối với nguyên liệu rắn:
- Xác đònh bao nhiêu kiện được lưu vào kho đầu tuần hoặc trước
khi đơn vị sản xuất vận hành
- Cân thử một vài kiện và kiểm tra đơn ghi chép về các
* Đối với nguyên liệu lỏng:
- Cần kiểm tra dung lượng của bể chứa và hỏi nhân viên vận
hành xem bể chứa đầy trong thời gian ngắn nhất
- Tính dung tích bể.


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.2.4.2. Ghi chép tiêu thụ nước
Đánh giá sử dụng nước cho từng đơn vò:
- Xác đònh nguồn nước? Nước sông hay nước giếng hoan,hay
hồ?..
- Công suất chứa nước tại nhà máy?
- Nước được chuyển bằng cách nào?
- Lượng nước mưa có quan trọng trên hiện trường không?
Mỗi đơn vò sản xuất cần phải xem xét:
- Nước dùng làm gì cho mỗi đơn vò? Để làm nguội cọ rửa,

tráng, làm ẩm kho nguyên liệu, bão dưỡng chung, ngâm nhúng,
làm nguội...
- Tần suất sử dụng.
- Lượng nước sử dụng cho một lần.
- Các vấn đề cần quan tâm:
- Quản lý chặt chẽ việc sử dụng nước có thể giảm được lượng
nước thải cần phải xử lý và tiết kiệm được chi phí.
- Chú ý đến các thông lệ bảo dưỡng tốt hằng ngày để có
thể giảm được lượng nước sử dụng và giảm được lượng nước
thải ra cống thoát nước.
- Chí phí chứa nước thải để dùng cho việc tái sử dụng có thể ít
hơn là chi phí xử lý nước thải và tiêu hủy.


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.2.4.3. Tính toán lượng chất thải hiện tại
Một số chất thải có thể chuyển sang sử dụng trực tiếp vào
sản phẩm và có thể chuyển sang cho các đơn vò khác sử dụng.
Các loại chất thải khác cần có sự thay đổi trước khi chúng có
thể tái sử dụng cho một qui trình sản xuất.
Dòng nước thải tái sử dụng này cần phải được lượng hóa.
Việc tái chế hay tái sử dụng chất thải có thể làm giảm lượng
nước ngọt và nguyên liệu thô cho một qui trình sản xuất.
Trong khi xem xét đầu vào cho một đơn vò hãy nghó đến khả
năng tái sử dụng và tái chế đầu ra của các hoạt động của
đơn vò khác.


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.2.4.4 Lượng hóa đầu ra của qui đònh
Cơ sơ û cần tính toán
- Đầu ra bao gồm: Sản phẩm chính bán thành phẩm, nước thải,
khí thải, chất lỏng thải, chất rắn cần được chứa hoặc vận
chuyển ra ngoài nhà máy để tái sử dụng hay tái chế, có thể
dùng bảng thống kê thông tin đầu ra.
- Điều quan trọng là xác đònh đơn vò đo lường.
-Đầu ra của qui trình sản xuất
- Đánh giá tổng sản phẩm chính hoặc sản phẩm phụ.
- Nếu sản phẩm được đưa ra ngoài nhà máy để bán, thì tổng
sản phảm phải được ghi chép trong sổ hồ sơ của công ty.
- Nếu sản phẩm được sử dụng là bán sản phẩm, nguyên liệu
đầu vào của một qui trình sản xuất khác thì đầu ra không thể
lượng hóa một cách dễ dàng.
- Tỷ lệ sản xuất phải được tính trong một khoảng thời gian tương
tự như vậy, việc lượng hóa bất cứ bán thành phẩm nào cũng
yêu cầu đo lường đầy đủ.


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.2.4.5 Tính toán lượng nước thải
Điều cực kỳ quan trọng là phải biết được bao nhiêu nước thải
chảy vào cống thoát nước và nước thải đó có chứa những gì.
- Các dòng nước thải từ mỗi công đoạn sản xuất và từ nhà
máy phải được đònh lượng và lấy mẫu phân tích.
- Xác đònh nguồn thải
Xác đònh nơi hội tụ của các dòng chảy từ các công đoạn sản
xuất vào dòng thải của toàn nhà máy.

Lập kế hoạch chi tiết cho chương trình quan trắc và cố gắng lấy
mẫu thật cẩn thận trong điều kiện hoạt động khác nhau của
toàn bộ qui trình sản xuất.
Các thông số cần xác đònh:
- Các thông số cần phân tích bao gồm: pH, nhu cầu oxy hóa học
(COD), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), cặn lơ lửng, chất dầu mỡ.
- Các thông số khác cần đo phụ thuộc vào nguyên liệu thô
đầu vào.


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.2.4.6 Tính toán lượng phát thải
Khi tính toán lượng thải điều quan trọng là phải xem xét các loại
khí thải tiềm năng và thực tế liên quan đến từng đơn vò sản
xuất, từ kho chứa nguyên liệu đến kho chứa thành phẩm.
Khí thải không phải lúc nào cũng nhìn thấy rõ và có thể rất
khó đo, tuy nhiên ta cũng có thể đo khí thải qua lỗ thoát bằng
miệng túi. Nơi nào không thể đo được thì ước tính bằng việc sử
dụng thông tin sẵn có.


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.2.4.7 Tính toán lượng chất thải đưa ra ngoài đòa điểm sản xuất
Quá trình sản xuất đôi khi thải ra những chất không thểxử lý
tại chỗ mà phải chuyên chở tới nhà máy xử lý hoặc đến
điểm thải quy đònh. Chất thải loại này thường là chất thải dạng
lỏng không có cặn lắng, bùn thải hoặc là chất rắn. Thường
chi phí xử lý và chuyên chở các chất thải rất cao, vì vậy giảm

thiểu các chất thải này sẽ đưa lại hiệu quả trực tiếp và thiết
thực. Đo số liệu và ghi thành phần bất cứ loại chất thải nào
liên quan đến quy trình nghiên cứu cần phải mang ra thải bỏ bên
ngoài. Nên đưa tất cả số liệu vào bảng.

Bảng 4.3. Lượng chất thải đưa vào xử lý/thải bỏ (m3/năm hoặc m3/ngày)


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.2.4.8 Tổng hợp thông số đầu vào, đầu ra cho các công đoạn sản xua
Để tổng hợp được các thông số đầu vào và đầu ra một cách
chính xác, chúng ta cần phải liệt kê tất cả các công đoạn của
một quá trình sản xuất, vận chuyển, bảo quản,… Chú ý đặc
biệt hơn nữa đến các hoạt động theo chu kỳ như quá trình làm
sạch… Đồng thời thu thập số liệu để xác đònh và đònh mức
công suất, tiêu thụ nguyên liệu. Tổng hợp các thông số đầu
vào cho một quá trình bằng tổng đầu ra.
Sau đó, chuẩn bò cân bằng vật chất ở những quy mô phù hợp
với mức độ cụ thể do nghiên cứu đòi hỏi.


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.2.4.9 Thành lập cân bằng vật chất sơ bộ cho từng công đoạn sản xu
Các nguồn số liệu cần thiết đề thiết lập cân bằng vật chất:
- Báo cáo sản xuất.
- Báo cáo tác động môi trường.
- Các báo cáo mua vào và bán ra.
- Các đo đạc trực tiếp tại chỗ.

4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.2.4.9 Thành lập cân bằng vật chất sơ bộ cho từng công đoạn sản xu
Để thiết lập một cân bằng vật chất cần lưu ý đến các yếu
tố sau:
- Đối với từng công đoạn sản xuất, sử dụng số liệu có được
để xây dựng cân bằng vật chất.
- Các số liệu đòi hỏi phải có độ tin cậy, độ chính xác và tính
đại diện.
- Không được bỏ sót bất kỳ dòng thải quan trọng nào như phát
thải khí, sản phẩm phụ,…
- Phải kiểm tra tính thống nhất của các đơn vò đo sử dụng
- Chú ý rằng cân bằng vật chất thường dùng đơn vò khối lượng
vì đơn vò thể tích không phải lúc nào cũng an toàn.
- Thành phần nào mà đơn vò khối lượng phải chuyển sang đơn vò
thể tích thì phải tính đến tỉ trọng của chất lỏng, khí và rắn liên
quan.
- Nguyên liệu càng đắt và độc hại cân bằng phải càng chính
xác.
- Kiểm tra chéo có thể giúp tìm ra những điểm mâu thuẫn.
- Trường hợp không thể đo được thì phải ước tính một cách chính
xác nhất.


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.2.4.9 Thành lập cân bằng vật chất sơ bộ cho từng công đoạn sản xu
- Ví dụ: Cân bằng vật chất và năng lượng cho toàn bộ quá trình sản

xuất 1 kg xi măng.


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.2.4.10 Đánh giá cân bằng vật chất
Ở giai đoạn này, phải kiểm tra lại toàn bộ công đoạn sản xuất để
tìm ra các thất thoát có thể xảy ra. Thậm chí có thể thu thập lại
một vài số liệu. Cân bằng vật chất sơ bộ phải được xem xét
đánh giá để xác đònh các thiếu hụt về thông tin và những điểm
không chính xác. Nếu phát hiện ra sự không cân bằng lớn thì phải
có những nghiên cứu thêm.


4.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.2.4.10 Đánh giá cân bằng vật chất
Cân bằng vật đươ ïc đánh giá thông qua đánh giá các yếu tố sau:
- Đánh giá tính khả thi về kỹ thuật: Để thực hiện đánh giá cân
bằng vật chất cần phải đánh giá tác động của cơ hội SXSH dự
kiến đến quá trình sản xuất, sản phẩm, tốc độ sản xuất, độ an
toàn,…
- Ngoài ra cũng cần phải liệt kê ra những thay đổi kỹ thuật để
thực hiện cơ hội sản xuất này.