Đánh giá chi phí - hiệu quả của giải pháp tận dụng bụi bông và vỏ ngao để chế tạo vật liệu xử lý môi trường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
--------***--------

HỒ THỊ HÒA

§¸nh gi¸ chi phÝ – hiÖu qu¶ cña gi¶i ph¸p
tËn dông bôi b«ng vµ vá ngao ®Ó chÕ t¹o
vËt liÖu xö lý m«i tr-êng

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Hà Nội - 2007


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
--------***--------

HỒ THỊ HÒA

§¸nh gi¸ chi phÝ – hiÖu qu¶ cña gi¶i ph¸p
tËn dông bôi b«ng vµ vá ngao ®Ó chÕ t¹o
vËt liÖu xö lý m«i tr-êng
Chuyên ngành: Môi trường trong phát triển bền vững
(Chương trình đào tạo thí điểm)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN THỊ HÀ

Hà Nội - 2007

2


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình hoàn thành Luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ
tận tình và qúy báu của các cơ quan và cá nhân. Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ
lòng biết ơn sâu sắc đến:
TS. Nguyễn Thị Hà - người trực tiếp hướng dẫn, truyền thụ những
kiến thức và kinh nghiệm trong nghiên cứu khoa học cho tôi.
Tập thể cán bộ Trung tâm Nghiên cứu Nghiên cứu Tài nguyên và
Môi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Tập thể cán bộ Phòng Phân tích Môi trường – Khoa Môi trường,
trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong việc
nghiên cứu hoàn thành đề tài. Nhóm cán bộ, sinh viên thực hiện đề tài QG-0719 về sự hỗ trợ kinh phí và phối hợp trong quá trình thực hiện đề tài.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn những người thân và bạn bè đã động viên, giúp
đỡ tôi trong thời gian qua.
Hà Nội, ngà y

th¸ng năm 2007

Häc viªn

Hồ Thị Hoà

3

LI CAM OAN

Tôi xin cam đoan nội dung luận văn đã viết là do bản thân thực hiện,
không sao chép, cắt ghép các tài liệu, chuyên đề hoặc luận văn của ng-ời khác.
Các kết quả ch-a đ-ợc công bố trên bất kỳ tài liệu nào. Nếu sai tôi xin chịu
hoàn toàn trách nhiệm.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2007

Học viên

Hồ Thị Hòa

4


Danh mục chữ viết tắt

Acf

Vải cacbon hoạt tính (Activated carbon fabric cloth)

atfac

Cacbon hoạt tính có chi phí thấp đ-ợc chế tạo từ vỏ dừa

Atsac

Cacbon hoạt tính đ-ợc chế tạo từ vỏ dừa qua xử lý bằng axit

btcn

Bùn thải công nghiệp

cac

Cacbon hoạt tính

cba

Phân tích chi phí lợi ích (Cost Benefit Analysis)

cbba

Tro đáy (Coal - based bottom ash)

cea

Phân tích chi phí hiệu quả (Cost Effective Analysis)

scs

Than vỏ dừa

ctnh

Chất thải nguy hại

gac

Cacbon hoạt tính dạng hột (Granular activated carbon)

irr

Tỷ suất lợi nhuận nội bộ (Internal rate of return)

jpw

Chất thải từ quá trình chế biến đay

npv

Giá trị hiện tại ròng (Net Present Value)

pac

Cacbon hoạt tính dạng bột (Powdered activated carbon)

pb

Vỏ cây thông (Pipe bark)

rbf

Công nghệ lọc phản ứng (Reactive bed filter)

rscc

Cacbon hoạt tính từ vỏ cây cao su

wmpi

Nhiệt phân rác thải từ ngành công nghiệp giấy (Waste
material from paper industry)

5


mụC LụC
ch-ơng 1- tổng quan tài liệu .................................................................................3

1.1. Ph-ơng pháp phân tích chi phí - hiệu quả .................................................3
1.1.1. Tổng quan về ph-ơng pháp phân tích chi phí - hiệu quả.......................3
1.1.2. Các b-ớc phân tích chi phí -hiệu quả.......................................................5
1.2. Tận dụng vật liệu thải trên Thế giới và Việt Nam......................................9
1.2.1. Tận dụng vật liệu thải trên thế giới..........................................................9
1.2.2. Tận dụng vật liệu thải ở Việt Nam .........................................................22
1.2.3. Sử dụng vỏ ngao hấp phụ kim loại nặng trong n-ớc............................26
1.2.4. Hấp phụ màu bằng than hoạt tính..........................................................28
Ch-ơng 2 - Đối t-ợng và ph-ơng pháp nghiên cứu..................................30

2.1. Đối t-ợng nghiên cứu..................................................................................30
2.1.1. Vật liệu thải tận dụng..............................................................................30
2.1.2. Mẫu n-ớc nghiên cứu...............................................................................35
2.2. Ph-ơng pháp nghiên cứu............................................................................35
2.2.1. Thu thập và tổng quan, phân tích tài liệu..............................................35
2.2.2. Ph-ơng pháp khảo sát thực địa..............................................................35

2.2.3. Ph-ơng pháp nghiên cứu thực nghiệm..................................................35
2.2.4. Ph-ơng pháp phân tích chi phí -hiệu quả..............................................41

6


Ch-ơng 3 - Kết quả và thảo luận......................................................................42

3.1. Kết quả xử lý, hoạt hoá vỏ ngao và bụi bông............................................42
3.1.1. Kết quả hoạt hoá vỏ ngao........................................................................42
3.1.2. Kết quả hoạt hoá bụi bông......................................................................43
3.2. Kết quả nghiên cứu khả năng hấp phụ KLN trong n-ớc của vỏ ngao
hoạt hoá...............................................................................................................44
3.2.1. Trong hệ mẻ (hấp phụ tĩnh)....................................................................44
3.2.2. Trong hệ liên tục (hấp phụ động)..........................................................50
3.2.3. Cơ chế của ph-ơng pháp xử lý kim loại nặng trong n-ớc bằng
vỏ ngao.................................................................................................................51
3.3. Kết quả nghiên cứu khả năng hấp phụ màu của bụi bông hoạt hoá......52
3.3.1. Hệ hấp phụ tĩnh (thí nghiệm mẻ có lắc)................................................52
3.3.2. Hệ hấp phụ liên tục (hấp phụ động trên cột)........................................56
3.4. Kết quả phân tích sơ bộ chi phí - hiệu quả của giải pháp tận dụng
vật liệu thải..........................................................................................................59
3.4.1. Giải pháp tận dụng vỏ ngao làm vật liệu hấp phụ kim loại nặng........59
3.4.2. Giải pháp tận dụng bụi bông chế tạo cacbon hoạt hoá làm vật liệu
hấp phụ màu.......................................................................................................62
Kết luận và kiến nghị.................................................................................................65
tài liệu tham khảo.......................................................................................................67
phụ lục.................................................................................................................................73

7

DANH MụC BảNG

Bảng 1. Kết quả khảo sát khả năng hấp thu Cu2+ theo thời gian
(CCu2+ đầu vào =20mg/L) .....................................................................................46
Bảng 2- Khảo sát ảnh h-ởng của pH đến khả năng hấp phụ Cu2+ của
vỏ ngao hoạt hóa (Cu2+đầu vào =20mg/L; tỉ lệ vật liệu 2g/150ml)...........................47
Bảng 3. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ As3+ (As3+ đầu vào =10mg/L).........48
Bảng 4. Khảo sát ảnh h-ởng của pH đến khả năng hấp phụ As3+ của
vỏ ngao hoạt hóa (As3+ đầu vào =10mg/L; tỉ lệ vật liệu 2g/150ml)......................49
Bảng 5. Dung tích xử lý tối đa phụ thuộc vào tốc độ dòng
(Co=10mg/L; pH = 6,5; d<0,25mm)....................................................................51
Bảng 6. Giá trị mật độ quang (D) của các dung dịch tr-ớc và sau hấp phụ.........52
Bảng 7. Kết quả khảo sát ảnh h-ởng của vật liệu đến hiệu quả hấp phụ
(Dđầu vào =1,24; CODđầu vào= 670mg/L, thể tích dung dịch 50ml nồng độ 100mg/L)................55
Bảng 8. ảnh h-ởng của tốc độ dòng đến hiệu quả hấp phụ màu
(Dban

đầu

=1,19; CODban đầu = 658mg/L, pH=7-8)................................................57

Bảng 9. Tính toán sơ bộ về chi phí - hiệu quả của giải pháp công nghệ
tận dụng vỏ ngao hấp phụ Cu2+.............................................................................61
Bảng 10. Tính toán sơ bộ về chi phí - hiệu quả của giải pháp công nghệ
tận dụng bụi bông.................................................................................................64

8

DANH MụC HìNH
Hình 1. Hiệu quả hấp phụ màu của bùn than cacbon theo thời gian..................16
Hình 2. ảnh h-ởng của pH lên hiệu suất hấp phụ erythrosine của lông gà.........19
Hình 3. Một số loài ngao .....................................................................................31
Hình 4. Cấu trúc mạng tinh thể của canxi cacbonat............................................32
Hình 5. Than tre hoạt tính...................................................................................33
Hình 6. Vỏ ngao tr-ớc và sau hoạt hoá................................................................42
Hình7. Bụi bông sau khi xử lý bằng axit chuyển thành cacbon hoạt hoá............43
Hình 8. Kết quả khảo sát khả năng hấp thu Cu2+ theo thời gian
(CCu2+ đầu vào =20mg/L) .....................................................................................45
Hình 9. Khảo sát ảnh h-ởng của pH đến khả năng hấp phụ Cu2+ của
vỏ ngao hoạt hóa (Cu2+ đầu vào =20mg/L; tỉ lệ vật liệu 2g/150ml)....................47
Hình 10.Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ As3+ (As3+ đầu vào =10mg/L).......49
Hình11. Dung tích xử lý tối đa phụ thuộc vào tốc độ dòng
(Co=10mg/L; pH = 6,5; d<0,25mm)...................................................................51
Hình 12. ảnh h-ởng của pH đến hiệu quả xử lý COD của cacbon
hoạt hoá từ bụi bông............................................................................................ 53
Hình13. Biến thiên mật độ quang D theo thời gian ở
nhiệt độ hấp phụ khác nhau (Dban đầu=1,21 ở = 597,6nm )................................54

9


Hình 14. Kết quả khảo sát ảnh h-ởng của vật liệu đến hiệu quả hấp phụ
(Dđầu vào =1,24; CODđầu vào= 670mg/L, thể tích dung dịch 50ml nồng độ 100mg/L)...................56

Hình 15. ảnh h-ởng của tốc độ dòng đến hiệu quả hấp phụ màu
(Dban đầu=1,19; CODban đầu = 658mg/L, pH=7-8)..................................................57
Hình 16. Hiệu quả xử lý COD của cacbon hoạt hoá từ bụi bông đối với mẫu n-ớc

thải nhuộm thực tế................................................................................................58

10


Mở đầu

Phát triển bền vững là một yêu cầu và đòi hỏi của công cuộc công nghiệp
hoá, hiện đại hoá đất n-ớc ở mọi quốc gia. Phát triển bền vững tr-ớc hết là sự
phát triển cân đối trên cả ba ph-ơng diện: kinh tế, xã hội và môi tr-ờng. ở
Việt Nam, khi nền kinh tế đất n-ớc đang trên đà phát triển, công cuộc công
nghiệp hoá, hiện đại hoá đất n-ớc đã và đang diễn ra mạnh mẽ và là động lực của
sự tăng tr-ởng kinh tế thì vấn đề phát triển bền vững cần đặt lên thành một mục
tiêu cơ bản hàng đầu của đất n-ớc.
Để phục vụ cho sự tăng tr-ởng kinh tế nhằm đ-a Việt Nam trở thành n-ớc
Công nghiệp hoá vào năm 2020, việc khai thác các nguồn tài nguyên đang ngày
một gia tăng và đồng thời cũng thải vào môi tr-ờng một khối l-ợng chất thải
khổng lồ. Trong nền kinh tế hiện đại chất thải là tất yếu khách quan của mọi hoạt
động kinh tế và đã trở thành những vấn đề kinh tế, xã hội, thậm chí là xung đột
môi tr-ờng. Việc tái chế chất thải nhằm thu hồi lại các thành phần có ích trong
chất thải để có thể chế tạo thành các sản phẩm có ích mới góp phần hạn chế khai
thác tài nguyên sơ khai, giảm khối l-ợng chất thải phải vận chuyển và xử lý do
vậy đã tiết kiệm đ-ợc chi phí vận chuyển và xử lý chất thải đồng thời tiết kiệm
đ-ợc mặt bằng cho việc chôn lấp chất thải.
Trong thực tế nhiều n-ớc đã hình thành và phát triển nền kinh tế chất thải.
Chiến l-ợc bảo vệ môi tr-ờng quốc gia của Việt Nam đến năm 2010 và định
hướng đến năm 2020 cũng đã xác định mục tiêu đến năm 2020 hình thành và
phát triển ngành công nghiệp tái chế chất thải. Như vậy việc tái chế chất thải là
một công việc đem lại các lợi ích kinh tế, xã hội, môi tr-ờng cho xã hội.

11


Việc xử lý kim loại nặng và màu trong n-ớc bằng các vật liệu hấp phụ giá
thành thấp, thân thiện với môi tr-ờng nh- các vật liệu có nguồn gốc tự nhiên, các
chất thải nông nghiệp là biện pháp khá hiệu quả có ý nghĩa về kinh tế và môi
tr-ờng. Vỏ ngao là một loại chất thải trong ngành đánh bắt thủy sản có khả năng
loại bỏ một số kim loại nặng trong n-ớc khi đ-ợc hoạt hóa. Một trong các
ph-ơng pháp đ-ợc dùng phổ biến để xử lý màu và giảm hàm l-ợng chất hữu cơ
trong n-ớc thải dệt nhuộm là sử dụng cacbon đã đ-ợc hoạt hóa từ các nguyên
liệu nh- xơ dừa, vỏ lạc, vỏ trấu, bã míalàm vật liệu hấp phụ.
Để góp phần tận dụng các nguồn vật liệu thải, đồng thời góp phần nghiên
cứu chế tạo vật liệu xử lý ô nhiễm n-ớc, trong luận văn này đã tập trung vào
đánh giá, phân tích chi phí hiệu quả của giải pháp tận dụng bụi bông và vỏ
ngao để chế tạo vật liệu xử lý môi tr-ờng. Các nội dung chính bao gồm:
- Nghiên cứu giải pháp công nghệ tận dụng vỏ ngao và bụi bông để chế tạo
vật liệu xử lý ô nhiễm n-ớc thải;
- Khảo sát khả năng xử lý kim loại nặng và màu của vật liệu chế tạo từ vỏ
ngao và bụi bông;
- Đánh giá sơ bộ chi phí - hiệu quả của các giải pháp công nghệ nghiên cứu.

12


Ch-ơng 1
tổng quan tài liệu
1.1. Ph-ơng pháp phân tích chi phí - hiệu quả
1.1.1. Tổng quan về ph-ơng pháp phân tích chi phí - hiệu quả
Để xác định tính hiệu quả của các hoạt động dự án hay các giải pháp công
nghệ có hai ph-ơng pháp phân tích th-ờng đ-ợc sử dụng là phân tích chi phí hiệu quả (CEA - Cost Effective Analysis) và phân tích chi phí -lợi ích (CBA Cost Benefit Analysis).

Phân tích kinh tế, xã hội đ-ợc sử dụng để phân tích các hoạt động, dự án,
giải pháp công nghệ trên góc độ của toàn bộ nền kinh tế quốc dân, mục tiêu của
nó là tối đa hoá thu nhập quốc dân. Phân tích kinh tế trong đó đã bao hàm cả
phân tích tài chính đồng thời xét các chi phí và lợi ích về xã hội và môi tr-ờng
ảnh h-ởng tới hoạt động, dự án, giải pháp công nghệ mặc dù chúng có thể không
đ-ợc phản ánh trên thị tr-ờng.
Phân tích chi phí- hiệu quả là một ph-ơng pháp phân tích kinh tế, bản chất là
sử dụng đồng tiền làm th-ớc đo các mức độ tác động tích cực và tiêu cực đến môi
tr-ờng, xã hội.
Phân tích chi phí -hiệu quả xuất phát từ quan điểm phải cân bằng giữa hiệu
quả thu đ-ợc và chi phí bỏ ra hay thiệt hại, sự mất đi lợi ích tr-ớc khi đ-a ra bất
kỳ một quyết định nào. Theo đó hiệu quả thu đ-ợc bao giờ cũng phải lớn hơn chi
phí mới đáp ứng yêu cầu, hoặc nếu hiệu quả không bù đ-ợc toàn bộ chi phí thì
ph-ơng án nào bù đ-ợc nhiều nhất sẽ là tối -u.
Trong tất cả các hoạt động, đặc biệt là liên quan nhiều đến phát triển kinh tế
và bảo vệ môi tr-ờng, việc xem xét chi phí - hiệu quả tr-ớc khi thực hiện là một
việc làm cần thiết và quan trọng. Một hoạt động có hiệu quả tức là đem lại lợi ích

13


sẽ đ-ợc chấp nhận. Ph-ơng pháp phân tích chi phí -hiệu quả là một ph-ơng pháp
để đánh giá hiệu quả của các hoạt động đó, -u điểm của nó là không chỉ xác định
chi phí lợi ích về mặt tài chính mà còn mặt xã hội và môi tr-ờng.
Nguyên tắc đánh giá, lựa chọn là:

Bt

n

Ct

1 r

t

t 0

0

Trong đó Bt: Lợi ích thu đ-ợc ở thời điểm t
Ct: Chi phí bỏ ra để thu đ-ợc lợi ích ở thời điểm t
r: Tỷ suất chiết khấu
n: Thời gian thực hiện (năm)
Trong phân tích chi phí lợi ích, để nhấn mạnh chi phí và lợi ích môi tr-ờng,
yếu tố môi tr-ờng th-ờng đ-ợc tách riêng, khi đó:
n


t 0

Bt

C t Et

1 r

t

0

Et: chi phí hay lợi ích môi tr-ờng ở thời điểm t
Chi phí và hiệu quả ở đây đ-ợc hiểu theo nghĩa rộng bao gồm cả chi phí và
hiệu quả về tài nguyên, môi tr-ờng của các thành viên trong xã hội, do đó còn
gọi là phân tích chi phí -hiệu quả mở rộng.
ứng dụng thực tiễn: phân tích chi phí hiệu quả mở rộng đ-ợc tiến hành trên
cơ sở cộng tác nhiều lĩnh vực khác nhau. Điều khó nhất ở đây là quyết định chọn
những tác động nào đến tài nguyên và môi tr-ờng để đ-a vào phân tích và bằng
cách nào có thể định l-ợng cũng nh- định giá các tác động đó.
Một số điểm quan trọng cần l-u ý khi phân tích chi phí -hiệu quả:
- Bắt đầu từ những ảnh h-ởng đến môi tr-ờng dễ nhận biết và dễ đánh giá
nhất

14


- Tính đối xứng của phân tích chi phí lợi ích: một lợi ích bị bỏ qua thì chính
là chi phí và ng-ợc lại, tránh đ-ợc một chi phí thì là một lợi ích. Do đó
phải luôn chú ý tới khía cạnh lợi ích của bất cứ hành động nào.
- Phân tích kinh tế cần đ-ợc tiến hành với cả hai tr-ờng hợp: có và không có
dự án
- Mọi giả thiết phải đ-a ra một cách thật rõ ràng
- Khi không thể sử dụng giá cả thị tr-ờng thì có thể sử dụng giá bóng.
1.1.2. Các b-ớc phân tích chi phí -hiệu quả
Có nhiều cách phân chia các b-ớc thực hiện phân tích chi phí -hiệu quả,
thông th-ờng đ-ợc chia thành các b-ớc sau:
B-ớc 1: Phân định chi phí và hiệu quả, lợi ích thuộc về các đối t-ợng nào.
Đây là b-ớc đầu tiên quan trọng làm cơ sở để có cách nhìn nhận khá toàn diện

đối với việc sử dụng, phân bổ các nguồn lực vì mỗi sự phân định sẽ có một thay
đổi về chi phí và hiệu quả. Chi phí và hiệu quả, lợi ích trên quan điểm toàn cầu
hay quan điểm địa ph-ơng, quan điểm cá nhân hay quan điểm xã hội đều cần
đ-ợc xác định vì sẽ ảnh h-ởng đến kết quả phân tích tiếp theo. Có tr-ờng hợp ảnh
h-ởng bất lợi đến cá nhân nh-ng lại có hiệu quả đối với xã hội, và ng-ợc lại.
Chính vì vậy việc phân định ngay từ đầu chi phí và hiệu quả là hết sức quan
trọng.
B-ớc 2: Xác định, lựa chọn danh mục các ph-ơng án, giải pháp thay thế.
Khi có một hoạt động, dự án, giải pháp công nghệ nào áp dụng phân tích chi phí
hiệu quả thì đều có nhiều giải pháp thay thế khác nhau, từ đó lựa chọn ph-ơng
án, giải pháp tối -u. Muốn lựa chọn đ-ợc phải qua nhiều kỹ thuật phân tích và
đòi hỏi phải có sự so sánh và dự đoán.
B-ớc 3: Liệt kê các ảnh h-ởng tiềm năng và lựa chọn các chỉ số đo l-ờng.
Trong phân tích các dự án, đặc biệt các hoạt động, dự án, giải pháp liên quan đến

15


môi tr-ờng, việc đánh giá những ảnh h-ởng tiềm năng, từ đó xem xét các chỉ số
để tính toán là một vấn đề đòi hỏi kỹ thuật cao đối với ng-ời làm phân tích vì nếu
nh- ở b-ớc này không chính xác và đảm bảo tính toàn diện thì quá trình thực
hiện sẽ có các rủi ro. Nếu xét về mặt dài hạn thì những tác động tiềm năng không
đ-ợc dự đoán tr-ớc sẽ là nguyên nhân làm sai lệch các kết quả đã tính toán.
B-ớc 4: Dự đoán, tính toán định l-ợng suốt quá trình thực hiện trên cơ sở đã
liệt kê hay xác định đ-ợc những ảnh h-ởng có tính tiềm năng, vấn đề quan trọng
là các ảnh h-ởng đó phải đ-ợc l-ợng hoá dựa vào các nguyên lý và các chỉ tiêu
áp dụng.
B-ớc 5: L-ợng hoá bằng tiền tệ tất cả các tác động đã xác định. Trên cơ sở
b-ớc 4 đã quy đổi số l-ợng, chúng ta phải tiền tệ hoá các l-ợng đó để đ-a vào mô
hình phân tích và tính toán. Khi tiền tệ hoá gặp phải những khả năng có thể xảy

ra: có những chỉ số về số l-ợng có giá thị tr-ờng thì ta sử dụng giá thị tr-ờng để
tính toán. Còn đối với những ảnh h-ởng không có giá thị tr-ờng thì phải tính toán
thông qua giá tham khảo (giá bóng).
B-ớc 6: Quy đổi giá trị tiền tệ. Đó là việc mà bất cứ một hoạt động, dự án,
giải pháp nào cũng phải làm do đối với tất cả các hoạt động đ-ợc triển khai trong
thực tế th-ờng có các thay đổi theo thời gian (nhiều năm) nh-ng khi đ-a vào tính
toán thì lại xác định cho một năm cụ thể và do vậy cần phải quy đổi tất cả các
tính toán chi phí vào thời điểm tính toán.
B-ớc 7: Đối với b-ớc này, khi tiến hành phân tích tổng hợp: Giá trị đầu thiện tại ròng NPV, tỷ suất hoàn vốn nội bộ IRR, tỷ số lợi ích chi phí B/C, thời
hạn thu hồi vốn T:
- Giá trị hiện tại ròng (NPV - Net present value): là hiệu số giữa giá trị hiện
tại của các khoản thu nhập và chi phí trong t-ơng lai, có nghĩa là tất cả lợi nhuận
ròng hàng năm đ-ợc chiết khấu về thời điểm ban đầu bỏ vốn theo tỷ suất chiết

16


khấu đã định tr-ớc. Hoạt động, dự án chỉ đ-ợc chấp nhận khi NPV 0.
Công thức tính:

Bt Ct
t
t 0 1 r
n

NPV

Tr-ờng hợp các khoản thu chi là đều hàng năm thì áp dụng công thức:

NPV

t
t


1 r 1
1 r 1
C0 C
B
t
t
r 1 r
r 1 r

Trong đó C0 là chi phí đầu t- ban đầu
C là chi phí hàng năm
B là lợi ích hàng năm
t là số năm xuất hiện các khoản thu chi
- Tỷ suất lợi nhuận nội bộ (IRR - internal rate of return): là mức thu lợi
trung bình của vốn đầu t- với giả thiết là các khoản thu đ-ợc trong quá trình thực
hiện hoạt động đều đ-ợc đem đầu t- trở lại với suất thu lợi bằng chính suất thu
lợi nội tại IRR của hoạt động dự án. Một cách đơn giản thì IRR là một loại suất
thu lợi đặc biệt mà khi sử dụng để tính chỉ tiêu NPV thì chỉ tiêu này sẽ bằng 0.
Dự án đ-ợc chấp nhận khi IRRr.

IRR r1

NPVr1 r2 r1
NPVr1 NPVr2

Trong đó:
r1 là tỷ suất chiết khấu mà tại đó NPVr1 0 và NPVr1 0
r2 là tỷ suất chiết khấu mà tại đó NPVr2 0 và NPVr2 0
r1 và r2 trong thực tế chênh lệch nhau tối đa là 5%/năm thì chấp nhận đ-ợc.
- Chỉ số lợi ích chi phí B/C: là sự so sánh t-ơng đối giữa lợi ích và chi phí bỏ
ra để có lợi ích đó. Dự án đ-ợc chấp nhận khi B/C1. Công thức tính:

17


n

B

C

Bt

1 r

t

t 0
n

Ct

1 r
t 0

t

- Thời hạn thu hồi vốn T: là số năm cần thiết để có thể thu hồi đ-ợc toàn bộ
số vốn đầu t- ban đầu đã bỏ ra. Sau năm t thì toàn bộ thu nhập đều đ-ợc coi là lãi
và những yếu tố không chắc chắn trong t-ơng lai thì không còn quá nguy hiểm
đối với chủ đầu t-. Thời hạn thu hồi vốn T tuổi thọ của dự án thì chấp nhận
đ-ợc. Công thức tính theo ph-ơng pháp cộng dồn:
T

C 0 (lãi ròng năm t)
t 1

1

1 r t

Thực tế cho thấy th-ờng hay có các điểm không nhất quán khi tổng hợp các
chỉ tiêu này, liên quan đến các giá trị lợi ích và chi phí, hiệu quả mà không phản
ánh đúng giá trị trong thực tiễn. Do đó khi phân tích đòi hỏi phải có quan điểm
phù hợp với từng loại hoạt động, dự án, giải pháp công nghệ để thống nhất
ph-ơng thức tổng hợp các chỉ tiêu. Đối với hoạt động, dự án, giải pháp công nghệ
căn cứ vào tổng hợp NPV thì NPV0, căn cứ vào IRR thì IRRr, và căn cứ vào
B/C thì B/C0. Đây là b-ớc cơ bản để khẳng định có nên tiến hành các hoạt
động, dự án, giải pháp công nghệ hay không.
Đối với các dự án khi xét đến yếu tố môi tr-ờng, nhiều khi dự án có NPV<0
hoặc B/C>1 vẫn đ-ợc đầu t- vì khi đó ta có:
NPV=(PB-PC) +(EB+EC)

B PB E B
hoặc C P E

C
C
B-ớc 8: Phân tích độ nhạy. Là phân tích khả năng đối phó, sự thay đổi hiệu
quả của dự án khi có các thay đổi nh- lãi suất ngân hàng, lạm phát.

18


B-ớc 9: Đề xuất các ph-ơng án có lợi ích xã hội lớn nhất. Trên cơ sở phân
tích b-ớc 7 và 8 sẽ sắp xếp các ph-ơng án -u tiên thực hiện.
Hạn chế của ph-ơng pháp phân tích chi phí -hiệu quả: Trong thực tiễn
phân tích th-ờng gặp phải những hạn chế khi đ-a ra quyết định, đó là hạn chế về
mặt kỹ thuật, gây ra những khó khăn trong việc định l-ợng và tiền tệ hoá các tác
động liên quan đến chi phí, hiệu quả.
1.2. Tận dụng vật liệu thải trên Thế giới và Việt Nam
1.2.1. Tận dụng vật liệu thải trên thế giới
Xử lý kim loại nặng trong n-ớc thải
Y.C. Sharma, Uma, S.N. Singh, Paras và F. Gode (2007) đã nghiên cứu
việc sử dụng tro bay, một loại chất thải từ các nhà máy nhiệt điện để loại bỏ Mn
trong n-ớc và n-ớc thải. Quá trình loại bỏ Mn phụ thuộc và nồng độ Mn và hiệu
suất hấp thu khi nồng độ Mn trong dung dịch thấp. Hiệu suất hấp thu giảm từ
74,2 xuống 47,2% khi tăng nồng độ Mn từ 1,5 lên 5,0mg/l tại 298 0K và pH=8 và
dung dịch ion NaClO4 0,01M. Tuy nhiên, hiệu suất loại bỏ Mn giảm từ 51,3%
xuống 7,2% khi tăng kích th-ớc phần tử hấp phụ từ 100 lên 250 m. Về bản chất,
đây là quá trình toả nhiệt.
Shashi Prabha Dubey và Krishna Gopal (2007) đã nghiên cứu hai chất hấp
phụ có chi phí thấp đ-ợc chế tạo từ vỏ hạch để loại bỏ Cr trong hệ thống mẻ với
các mẫu n-ớc có chứa Cr: than chế tạo từ vỏ hạch đ-ợc phủ bạc làm xúc tác và
than chế tạo từ vỏ hạch. ảnh h-ởng của l-ợng chất hấp phụ, pH, thời gian tiếp
xúc và tốc độ dòng đối với việc loại bỏ Cr cũng đ-ợc nghiên cứu. Gần 97% Cr

(VI) đ-ợc loại bỏ tại pH=3 trong 5 giờ. Các chất hấp phụ đ-ợc biến đổi về mặt
hoá học với các tác nhân ôxi hoá có khả năng hấp thu Cr cao hơn so với các chất

19


hấp phụ ban đầu. Than vỏ hạch đ-ợc ôxi hoá với ph-ơng pháp bạc có hiệu suất
hấp thu Cr cao hơn.
Emine Malkoc và Yasar Nuhoglu (2007) đã đánh giá sự hấp phụ Cr(VI)
bằng vật liệu hấp phụ chế tạo từ chất thải nhà máy chè và nghiên cứu ảnh h-ởng
của các thông số nh- pH, nồng độ Cr (VI) ban đầu, nhiệt độ, tốc độ khuấy và
khối l-ợng chất hấp phụ đến hiệu quả của quá trình. Bản chất của t-ơng tác giữa
chất hấp phụ và ion kim loại đ-ợc kiểm tra bằng kỹ thuật FTIR. Hiệu suất hấp
thu cao nhất ở pH=2,0. Các số liệu thực nghiệm quá trình hấp thu đúng với mô
hình Langmuir hơn là mô hình Freundlich. Cân bằng hấp phụ đ-ợc miêu tả chính
xác theo mô hình đẳng nhiệt Langmuir với hiệu suất hấp thu cao nhất là
54,65mg/g của Cr (VI) ở 600C. Hiệu suất hấp thu tăng từ 30,00 lên 30,62mg/g
khi tăng nhiệt độ từ 25 lên 600C tại nồng độ Cr(VI) ban đầu là 400mg/l.
Umesh K. Garg, M.P. Kaur, Dhiral Sud, V.K. Garb (2007) đã nghiên cứu
khả năng hấp thu Cr (VI) trong n-ớc của các chất thải nông nghiệp khác nhau
nh- bã mía, lõi ngô và ảnh h-ởng của hàm l-ợng chất hấp phụ, nồng độ Cr(VI),
pH và thời gian tiếp xúc đến quá trình hấp thu. Hiệu suất hấp thu cao nhất ở
pH=2 với thời gian tiếp xúc là 60 phút, tốc độ khuấy là 250 vòng/phút.
Mykola Seredych và Teresa J. Bandosz (2006) đã tiến hành nghiên cứu
nhiệt phân cặn thải công nghiệp và cặn thải dầu công nghiệp tại nhiệt độ 650
hoặc 9500C (tách riêng hoặc trộn với tỷ lệ 1:1). Vật liệu tổng hợp đ-ợc sử dụng
làm chất hấp phụ ion Cu từ n-ớc thải. Hiệu suất hấp phụ Cu có thể sánh đ-ợc với
hiệu suất hấp phụ của cacbon hoạt hoá trên thị tr-ờng. Hiệu suất loại bỏ Cu phụ
thuộc vào pH và một số hợp chất có mặt trên bề mặt. Hiệu suất hấp thu cao thu
đ-ợc đối với vật liệu nung ở 6500C là do phản ứng trao đổi cation giữa Ca và Mg

trong nhôm silicat đ-ợc hình thành trên bề mặt trong suốt quá trình xử lý bằng

20


nhiệt. Mặt khác sự khoáng hoá của bề mặt của các vật liệu này đạt đ-ợc ở mức
độ cao ở khoảng 9500C kích thích sự tạo phức đồng và tích tụ trên bề mặt ở dạng
hydroxit hoặc hydroxyl cacbonat.
Tonni Agustiono Kurniawan, Gibert Y.S. Chan, Wai-hung Lo và Sandhya
Babel (2006) đã đánh giá và so sánh sự hấp thu và tính hiệu quả về kinh tế của
một số chất hấp phụ có chi phí thấp thu đ-ợc từ chất thải nông nghiệp, phụ phẩm
công nghiệp hoặc vật liệu tự nhiên và so sánh với cacbon hoạt tính để loại bỏ các
kim loại nặng (Cd(II), Cr(III), Cr(VI), Cu(II), Zn(II)) trong n-ớc thải nhiễm kim
loại nặng. Các nghiên cứu tr-ớc đây trong thời gian từ 1984 đến 2005 cho thấy,
các chất hấp phụ có chi phí thấp từ chất thải nông nghiệp có khả năng loại bỏ kim
loại nặng rất tốt: 170mg/g đối với cacbon hoạt hoá từ vỏ dừa, Ni(II):
158mg/l đối với vỏ cam, Cu(II): 154,9mg/g đối với vỏ đậu đ-ợc xử lý với NaOH
và axit citric, Cd(II): 52,08mg/g đối với vỏ mít, so với cacbon hoạt tính (Cd:
146mg/l, Cr(VI): 145mg/g, Cr(III): 30mg/g, Zn(II): 20mg/g).
Loại bỏ Cr(III) trong n-ớc sử dụng cacbon hoạt tính có chi phí thấp đ-ợc
sản xuất từ rác thải nông nghiệp và vải cacbon hoạt tính đ-ợc nghiên cứu trong
công trình của Dinesh Mohan, Kunwar P. Singh và Vinod K. Singh (2006).
Nghiên cứu chế tạo cacbon hoạt tính có chi phí thấp (ATFAC) đ-ợc chế tạo từ vỏ
dừa để loại bỏ Cr(III) trong n-ớc và so sánh với hiệu suất hấp thu của vải cacbon
hoạt tính (activated carbon fabric cloth) ACF. Hiệu suất hấp phụ của ATFAC và
ACF tại 250C là 12,2 và 39, 56mg/g. Hiệu suất hấp phụ Cr (III) tăng khi tăng
nhiệt độ (100C: ATFAC-10,97mg/g, ACF-36,05mg/g; 400C: ATFAC-16,10mg/g,
ACF-40,29mg/g).
C. Namasivayam và D. Sangeetha (2006) đã nghiên cứu sự hấp thu đối với
các anion vô cơ: , Selen, Crom, Vanadi, NO3-, SO42-, PO43- và các kim loại nặng

21


nh- Ni(II), Hg(II), các chất hữu cơ: resorcinol, 4-nitrophenol, catechol, bisphenol
A, 2-aminophenol, quinol, O-cresol, phenol và 2-chlorophenol, thuốc nhuộm:
xanh methylen, rhodamine B, direct đỏ 12B, congo đỏ và các thuốc nhuộm
hoạt tính nh- procion đỏ, procion da cam. Điều kiện tối -u cho sự hấp phụ khi
nồng độ chất bị hấp phụ là 20mg/l.
Emine Malkoc và Yasar Nuhoglu (2006) đã nghiên cứu khả năng hấp phụ
Cr(VI) trong n-ớc lên chất thải từ nhà máy chè. Hiệu suất tăng khi giảm tốc
độ dòng và kích th-ớc phần tử. Hiệu suất cao nhất là 55,65; 40,41 và 33,71mg/g
khi tốc độ dòng t-ơng ứng là 5; 10 và 20ml/phút. Khi nồng độ ban đầu của
Cr(VI) tăng từ 50 lên 200mg/l, hiệu suất hấp phụ tăng từ 27,67 lên 43,67mg/g.
Thời gian đạt đ-ợc sự thay đổi lớn nhất và sự hấp phụ Cr(VI) lớn nhất đạt đ-ợc
tại giá trị pH nhỏ nhất đ-ợc kiểm tra. Khi giảm kích th-ớc vật liệu từ 1,00-3,00
xuống 0,15-0,25mm, hiệu suất tăng lên đáng kể.
FU-Shen Zhang và Hideaki Itoh (2005) đã nghiên cứu chất hấp phụ
hiệu quả để loại bỏ As trong n-ớc đ-ợc tổng hợp từ chất xỉ từ lò đốt chất thải rắn
đô thị chứa Fe2O3. Điểm cơ bản của kỹ thuật này là việc tạo ra sol vô định hình
FeOOH và sol silicat và sau đó tạo thành phức có bề mặt Fe-Si, chất kết hợp sắt
oxit với xỉ đã nóng chảy. Chất hấp phụ này có hiệu quả với cả As(V) và As(III)
và hiệu suất hấp phụ với 2 chất này cao gấp 2,5 và 3 lần so với hiệu suất hấp phụ
của FeOOH. Nghiên cứu cũng xem xét ảnh h-ởng của pH, thời gian tiếp xúc,
nồng độ As và hàm l-ợng chất hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ và thiết lập điều
kiện tối -u.
Loại bỏ Cr (VI) trong n-ớc bằng cacbon hoạt tính đ-ợc sản xuất từ hạch
Termina arjuna đ-ợc hoạt hoá với ZnCl2 đ-ợc thực hiện trong nghiên cứu của
Kaustubha Mohanty, Mousam Jha, B.C. Meikap và M.N. Biswas (2005). Cacbon

22


hoạt tính đ-ợc chế tạo có cấu trúc khác nhau từ quả hạch Terminalia arjuna, một
loại rác thải nông nghiệp, bằng cách hoạt hoá với ZnCl 2 và đ-ợc sử dụng để hấp
phụ Cr(VI) trong n-ớc. Hiệu suất hấp thu cao nhất (khoảng 99%).đạt đ-ợc tại
pH=10, hàm l-ợng chất hấp phụ là 2g/l với dung dịch Cr(VI) ban đầu có nồng độ
là 10mg/l.
E. Manchan-Vizut, C. Fernandez-Gonzalez, V.Gamez-Serrano, A. MaciasGarcia và A. Nadal Gisbert đã sử dụng cao su từ rác thải lốp xe để sản xuất chất
hấp phụ chứa cacbon và sản phẩm này đ-ợc sử dụng để loại bỏ thuỷ ngân trong
n-ớc. Chất hấp phụ này đ-ợc chế tạo bằng cách kết hợp các biện pháp nhiệt và
hoá. Cao su lốp xe đ-ợc nung nóng ở 400 hoặc 9000C trong 2h trong điều kiện có
N2, đ-ợc xử lý hoá học bằng H2SO4, HNO3 hoặc H2SO4/HNO3 trong 24h. Những
biện pháp này làm tăng hàm l-ợng cacbon và hidro. Hiệu suất hấp thu thuỷ ngân
của sản phẩm đ-ợc xử lý bằng nhiệt cao hơn so với sản phẩm đ-ợc xử lý hoá học.
Hiệu suất hấp phụ Hg cao nhất là 211mg/g.
Sandhya Babel và Tonni Agustiono Kurniawan (2004) đã nghiên cứu tính
khả thi của việc sử dụng than vỏ dừa (CSC) và cacbon hoạt tính trên thị tr-ờng
(CAC) để loại bỏ Cr (VI) trong n-ớc sử dụng ph-ơng pháp mẻ. Những thay đổi
bề mặt của CSC và CAC với chitosan và các tác nhân ôxi hoá nh- H2SO4, HNO3
đ-ợc thực hiện để tăng hiệu quả hấp thu. Các chất hấp phụ đ-ợc biến đổi hoá học
bằng các tác nhân ôxi hoá cho hiệu quả hấp thu Cr (VI) cao hơn về tốc độ hấp
phụ. Cả CSC và CAC đ-ợc ôxi hoá bằng HNO3 có hiệu suất hấp phụ cao hơn
(CSC: 10,88; CAC: 15,47mg/g) so với hiệu suất của các chất đ-ợc ôxi hoá bằng
H2SO4 (CSC: 4,05; CAC: 8,94mg/g) và CSC không đ-ợc xử lỷ đ-ợc phủ bằng
chitosan (CSCCC: 3,65mg/g).

23

Sandhya Babel và Tonni Agustiono Kurniawan (2003) đã xem xét tính khả
thi của việc sử dụng các chất hấp phụ có chi phí thấp để loại bỏ kim loại nặng
trong n-ớc. Hiệu suất hấp phụ một số ion kim loại của các chất này khá tốt so với
cacbon hoạt tính trên thị tr-ờng. Các chất hấp phụ có hiệu suất hấp thu cao là
chitosan (815; 273 và 250mg/g đối với Hg2+, Cr6+ và Cd2+), zeolit (175 và
137mg/g đối với Pb2+ và Cd2+), bùn thải (1030; 560 và 540mg/g đối với Pb2+,
Hg2+ và Cr6+) và lignin (1865mg/g Pb2+).
Pauline Brown, Dana Parish, Sarah Gill, I. Atly Jefcoat và Elizabeth
Graham (2000) đã đánh giá khả năng sử dụng vỏ cây đậu phộng để hấp thu kim
loại nặng trong n-ớc và so sánh hiệu quả so với vỏ cây đậu phộng thô và nhựa
thông trao đổi ion trên thị tr-ờng. Việc loại bỏ Cu2+, Cd2+, Zn2+ và Pb2+ lên những
vật liệu này đ-ợc nghiên cứu trên hệ thống hấp phụ mẻ trong điều kiện ổn định.
Vật liệu (hạt ) chế tạo từ vỏ cây đậu phộng là một chất hấp phụ hiệu quả để loại
bỏ các ion kim loại. Mặc dù, hiệu suất hấp phụ của các loại vật liệu này thấp hơn
so với hiệu suất của các loại nhựa thông trao đổi ion trên thị tr-ờng, nh-ng với
chi phí thấp, đây vẫn là một lựa chọn thay thế để xử lý các dòng thải bị nhiễm
kim loại nặng ở mức độ thấp.
Dinesh Mohan, S. Chander V.K. Gupta và S.K. Srivastava (2006)
nghiên cứu khả năng sử dụng bùn thải từ các nhà máy phân bón để chuyển hoá
thành các vật liệu chứa cacbon và sử dụng chúng nh- là chất hấp phụ Hg (II)
trong n-ớc thải. Động học của quá trình hấp thu phụ thuộc vào nồng độ chất bị
hấp phụ, và tính chất lý hoá của chất hấp phụ. Nghiên cứu cũng xem xét ảnh
h-ởng của pH, nhiệt độ, nồng độ chất bị hấp phụ ban đầu, kích th-ớc phần tử
chất hấp phụ và tỷ lệ rắn/lỏng. Hiệu quả hấp phụ Hg (II) tăng khi giảm pH và quá
trình này là quá trình toả nhiệt.

24


Dinesh Mohan và Kunwar P. Singh (2006) đã nghiên cứu việc sử dụng

cacbon hoạt tính có chi phí thấp từ bã mía để thay thế cho các ph-ơng pháp có
chi phí cao hiện nay để loại bỏ các kim loại nặng trong n-ớc. Việc hấp phụ Cd có
hiệu quả cao hơn một chút so với hiệu quả hấp phụ Zn và hiệu suất hấp phụ tăng
khi tăng nhiệt độ.
C. Namasivayam và S. Senthilkumar (1997) đã nghiên cứu việc sử dụng
hydroxit Fe (III)/Cr (III), một chất thải từ quá trình xử lý n-ớc thải chứa Cr (VI)
trong công nghiệp sản xuất phân bón để làm chất hấp phụ Hg (II) trong dung
dịch. Đã nghiên cứu ảnh h-ởng của các thông số nh- nồng độ ion kim loại (1040mg/l), thời gian tiếp xúc (1-160 phút), hàm l-ợng chất hấp phụ (5-250mg/
50ml), nhiệt độ (24-440C) và pH (4-10) đến hiệu suất hấp phụ Hg (II). Hầu hết sự
loại bỏ Hg (II) về l-ợng trong dung dịch chứa 40mg/l bằng 150mg chất hấp phụ
xảy ra ở pH ban đầu là 5,6. Qúa trình hấp phụ đạt hiệu suất rất cao (91%) trong
khoảng pH ban đầu 4-10.
E. López, B. Soto, M. Arias, A. Núnez, D. Rubinos và T. Barral (1998) đã
đánh giá tính khả thi của việc sử dụng bùn đỏ (Red Mud- RM), một chất thải từ
quá trình luyện bauxit để xử lý n-ớc thải. Hỗn hợp gồm RM và CaSO 4 (8% theo
khối l-ợng) đ-ợc làm ẩm ở dạng khối. Các thí nghiệm mẻ kiểm tra khả năng hấp
thu P của những hỗn hợp này trong thời gian tiếp xúc là 3; 6; 24 và 48h cho thấy
quá trình hấp phụ xảy ra theo cả các phản ứng nhanh và phản ứng chậm. Những
hỗn hợp RM này có hiệu suất hấp phụ cao nhất (đánh giá trong (0,90 < R2 <0,99)
trong thời gian tiếp xúc là 48h) đối với Cu2+, Zn2+, Ni2+ và Cd2+ lần l-ợt là 19,72;
12,59; 10,95 và 10,57mg/g trong thí nghiệm mẻ. Trong thí nghiệm liên tục, hiệu
suất hấp phụ P, Ni2+, Cu2+ và Zn2+ lần l-ợt là 100; 100; 68 và 56%.
Xử lý màu của n-ớc thải

25