Tổng quan nghiên cứu
Ngành công nghiệp Da - Giầy đóng vai trò mũi nhọn trong cơ cấu kinh tế Việt Nam với kim ngạch xuất khẩu đạt hơn 10,34 tỷ USD năm 2013 và tiếp tục ghi nhận 2,77 tỷ USD trong quý đầu năm 2016. Mặc dù sở hữu năng lực sản xuất lớn với gần một triệu lao động, ngành da giày trong nước vẫn phải đối mặt với thách thức nghiêm trọng khi phải nhập khẩu tới 75% lượng da thuộc nguyên liệu thành phẩm. Quá trình gia công thuộc da là một trong những ngành công nghiệp có mức độ tiêu hao tài nguyên và phát sinh ô nhiễm môi trường rất cao. Trong thực tế, để tạo ra một lượng thành phẩm nhất định, hiệu suất chuyển đổi chỉ đạt từ 40% đến 45%, đồng nghĩa với việc cứ xử lý 1 tấn da tươi nguyên liệu thì sẽ thải bỏ ra môi trường khoảng 450 kg đến 700 kg chất thải rắn các loại.
Xưởng thuộc da Từ Sơn tọa lạc tại phường Đồng Nguyên, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh trên tổng quỹ đất quy hoạch 11,65 ha, đi vào vận hành từ cuối năm 2013 với công suất ban đầu đạt 20 tấn đến 30 tấn nguyên liệu mỗi tháng. Mặc dù cơ sở đã giải quyết việc làm tại chỗ và tạo ra doanh thu hơn 43,5 tỷ đồng, hoạt động sản xuất đã làm phát sinh lượng lớn phế phẩm rắn hữu cơ và vô cơ độc hại, đe dọa trực tiếp đến hệ sinh thái và cộng đồng dân cư lân cận. Nghiên cứu của tác giả Đặng Xuân Hưng thuộc chuyên ngành Khoa học Môi trường tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam, dưới sự hướng dẫn khoa học của Phó Giáo sư - Tiến sĩ Nguyễn Thanh Lâm, được thực hiện trong thời gian 15 tháng (từ tháng 03/2016 đến tháng 05/2017). Đề tài tập trung đánh giá định lượng hiện trạng phát sinh, phân loại, thu gom và xử lý chất thải rắn tại cơ sở, từ đó xác lập hệ thống giải pháp kỹ thuật và quản lý môi trường khả thi nhằm giảm thiểu ô nhiễm và tối ưu hóa hiệu quả kinh tế tuần hoàn.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Luận văn vận dụng Lý thuyết Quản trị chất thải tích hợp kết hợp cùng Nguyên lý Sản xuất sạch hơn trong công nghiệp chế biến. Mô hình nghiên cứu tiếp cận dựa trên phương pháp Đánh giá dòng vật chất và Cân bằng vật chất nhằm theo dõi sự biến đổi của dòng nguyên liệu qua từng công đoạn công nghệ. Các khái niệm nền tảng bao gồm: chất thải rắn công nghiệp thông thường, chất thải nguy hại, chất thải tiền thuộc (các phế phẩm da sống, mỡ, bạc nhạc chưa qua xử lý hóa chất) và chất thải hậu thuộc (mùn bào, bụi da, rẻo cắt chứa kim loại nặng crom).
Nghiên cứu được xây dựng trên hệ thống văn bản quy phạm pháp luật môi trường nghiêm ngặt của Việt Nam, bao gồm: Luật Bảo vệ Môi trường năm 2014, Nghị định số 38/2015/NĐ-CP về quản lý chất thải và phế liệu, Nghị định số 59/2007/NĐ-CP về quản lý chất thải rắn, Thông tư số 36/2015/TT-BTNMT quy định về quản lý chất thải nguy hại, cùng Chiến lược quốc gia về quản lý tổng hợp chất thải rắn đến năm 2025 theo Quyết định số 2149/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ.
Phương pháp nghiên cứu
Nguồn dữ liệu thứ cấp được thu thập từ các báo cáo chuyên ngành của Hiệp hội Da Giầy Việt Nam, Viện Da Giầy, Bộ Công Thương và số liệu vận hành nội bộ của xưởng sản xuất trong giai đoạn 2013 - 2016. Dữ liệu sơ cấp được tổng hợp thông qua hệ thống phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và điều tra xã hội học môi trường đồng bộ.
Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu, tác giả áp dụng phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng kết hợp phỏng vấn trực tiếp bằng bảng hỏi tiêu chuẩn. Quy mô khảo sát gồm 40 phiếu phát cho các hộ dân sinh sống xung quanh nhà xưởng (thu về 35 phiếu hợp lệ, đạt tỷ lệ phản hồi 87,5%), 30 phiếu phát cho toàn bộ 100% cán bộ kỹ thuật và công nhân trực tiếp sản xuất (thu về 30 phiếu hợp lệ), cùng 6 phiếu phỏng vấn sâu đối với cán bộ y tế phường Đồng Nguyên và đại diện chính quyền địa phương.
Đối với phương pháp cân đo thực địa, nghiên cứu tiến hành theo dõi và cân trực tiếp khối lượng chất thải rắn phát sinh tại từng công đoạn trong 4 chu trình thuộc da độc lập, mỗi chu trình kéo dài 1 tuần với quy mô 1 tấn da nguyên liệu chuẩn. Việc lựa chọn phương pháp phân tích cân bằng vật chất kết hợp với ma trận phân tích điểm mạnh - điểm yếu - cơ hội - thách thức (SWOT) giúp xác định chính xác các điểm rò rỉ nguyên liệu, lượng phát thải trung bình và đánh giá toàn diện các rào cản nội tại trong hệ thống quản lý môi trường của xưởng.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Tổng khối lượng chất thải rắn công nghiệp phát sinh tại Xưởng thuộc da Từ Sơn trong năm 2016 đạt 154,9 tấn, tương ứng với sản lượng hoàn thiện 62 tấn da thành phẩm (đạt mức doanh thu 45,528 tỷ đồng). Cơ cấu dòng thải tại cơ sở cho thấy chất thải rắn tiền thuộc (muối bảo quản, mỡ thừa, bạc nhạc, diềm da tươi) chiếm tỷ trọng lớn nhất với khoảng 250 kg đến 400 kg trên mỗi tấn da muối nguyên liệu (tương đương 58,5% tổng lượng thải rắn hữu cơ). Phế liệu da sau công đoạn thuộc crom (mùn bào, bụi mài da, rẻo cắt định hình) phát sinh từ 100 kg đến 150 kg trên mỗi tấn nguyên liệu.
Công tác thu gom và vận chuyển nội bộ đã tiếp cận được khoảng 142,2 tấn chất thải rắn (đạt tỷ lệ thu gom 91,8%), thông qua hệ thống 10 thùng chứa 600 lít và 4 xe gom đẩy tay chuyên dụng. Tuy nhiên, vẫn còn khoảng 12,7 tấn chất thải (chiếm 8,2%) chưa được thu gom triệt để, bị lưu giữ phân tán hoặc lẫn vào môi trường tự nhiên. Đáng chú ý, kết quả phân tích hóa học cho thấy chất thải mùn bào và bùn thải sau hệ thống xử lý nước thải chứa hàm lượng crom hóa trị sáu (Cr6+) lần lượt là 3,75 mg/kg và 5,26 mg/kg, vượt ngưỡng quy chuẩn an toàn cho phép (dưới 3,0 mg/kg), trong khi hàm lượng chì (Pb) đạt từ 54,36 mg/kg đến 112,12 mg/kg.
Thảo luận kết quả
Các phát hiện nghiên cứu được minh họa và so sánh rõ nét khi trình bày thông qua biểu đồ cân bằng vật chất đầu vào - đầu ra và bảng cơ cấu quỹ đất. Trên tổng diện tích 11,65 ha của nhà máy, diện tích nhà xưởng và kho bãi chiếm tới 50,61% (58.963 m2), trong khi diện tích cây xanh cách ly chỉ chiếm 10,90% (12.707 m2). Tỷ lệ thất thoát nguyên liệu từ 55% đến 60% được giải thích bởi việc xưởng vẫn duy trì dây chuyền công nghệ thuộc da truyền thống với các máy móc chính nhập khẩu từ châu Âu từ đầu những năm 1990 đã xuống cấp nghiêm trọng, kết hợp với các thiết bị bổ sung chắp vá từ Đài Loan. Việc trục dao máy bào bị gỉ mòn và hệ thống phanh điện máy ép nước hay trục trặc làm gia tăng đáng kể lượng phế phẩm da hỏng trong quá trình vận hành.
So sánh với bức tranh quản lý chất thải toàn ngành da giầy Việt Nam (nơi chỉ có 6,5% doanh nghiệp FDI đạt trình độ quản lý tiên tiến ISO 14001, trong khi 75% cơ sở ở mức độ thấp), Xưởng thuộc da Từ Sơn hiện xếp ở nhóm trung bình thấp. Kết quả điều tra xã hội học từ 35 hộ dân ghi nhận hơn 80% ý kiến phản ánh gay gắt về mùi hôi thối phát tán từ quá trình phân hủy protein và hiện tượng nước rỉ rác ứ đọng. Thống kê y tế tại trạm y tế phường Đồng Nguyên cũng ghi nhận tỷ lệ người dân đến khám các bệnh về đường hô hấp, đau mắt và bệnh ngoài da có chiều hướng gia tăng tại khu vực tiếp giáp trực tiếp với xưởng sản xuất.
Đề xuất và khuyến nghị
Thứ nhất, chuẩn hóa công tác phân loại chất thải tại nguồn: Ban Giám đốc xưởng cần chỉ đạo thiết lập ngay hệ thống phân loại 3 dòng thải riêng biệt tại tất cả các phân xưởng trước quý 2/2018. Toàn bộ 23 công nhân vận hành phải được đào tạo để tách riêng tuyệt đối chất thải nguy hại (vỏ thùng hóa chất, mùn bào chứa crom) khỏi chất thải rắn thông thường, đặt mục tiêu nâng tỷ lệ phân loại chính xác đạt 100%.
Thứ hai, đầu tư công nghệ tái chế chất thải tiền thuộc: Triển khai lắp đặt dây chuyền thu hồi gelatin công nghiệp và chế biến bột đạm làm thức ăn gia súc từ 100% lượng bạc nhạc và da vụn chưa thuộc trong giai đoạn quý 3 đến quý 4/2018. Song song đó, xưởng cần tận dụng bùn hữu cơ và phế phẩm tươi để vận hành mô hình ủ phân compost vi sinh, hướng tới mục tiêu cắt giảm ít nhất 40% chi phí chuyển giao chất thải rắn cho đơn vị dịch vụ ngoài.
Thứ ba, nâng cấp toàn diện cơ sở hạ tầng lưu giữ chất thải nguy hại: Xây dựng mới nhà kho lưu chứa chất thải công nghiệp có diện tích tối thiểu 200 m2 trước tháng 12/2018. Kho chứa phải bảo đảm nền bê tông chống thấm, có gờ thu gom dung dịch rò rỉ, mái che kín chống nước mưa và lắp đặt biển cảnh báo theo đúng quy chuẩn Thông tư số 36/2015/TT-BTNMT.
Thứ tư, áp dụng giải pháp sản xuất sạch hơn và đổi mới thiết bị: Tiến hành bảo dưỡng định kỳ trục cao su máy xẻ, thay mới hệ thống lưỡi dao bào và ứng dụng chế phẩm sinh học vi sinh để giảm 20% đến 30% lượng muối bảo quản và hóa chất crom trong quy trình thuộc từ năm 2018 đến 2020. Chủ thể chịu trách nhiệm thực thi là Ban Lãnh đạo xưởng, Bộ phận kỹ thuật phối hợp chặt chẽ với Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh trong công tác quan trắc định kỳ.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Nhóm 1: Cán bộ quản lý kỹ thuật và ban lãnh đạo các nhà máy thuộc da, doanh nghiệp sản xuất giày dép và đồ da. Công trình cung cấp phương pháp luận thực tế về tính toán cân bằng dòng vật chất, giúp doanh nghiệp phát hiện các điểm thất thoát tài nguyên và thiết lập quy trình quản lý chất thải rắn đạt chuẩn nhằm giảm 30% đến 40% chi phí xử lý môi trường.
Nhóm 2: Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường, bao gồm Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh, Chi cục Bảo vệ Môi trường và chính quyền cấp huyện, thị xã. Nghiên cứu cung cấp bức tranh số liệu thực chứng phục vụ công tác thanh tra, đánh giá tác động môi trường và giám sát tuân thủ đối với hơn 800 doanh nghiệp hoạt động trong ngành da giầy.
Nhóm 3: Giảng viên, nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên các ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên và Kỹ thuật Môi trường. Tài liệu đóng vai trò là một ca nghiên cứu điển hình tại hiện trường với phương pháp điều tra kết hợp định tính - định lượng và dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về hệ số phát thải công nghiệp.
Nhóm 4: Các kỹ sư công nghệ môi trường và doanh nghiệp khởi nghiệp trong lĩnh vực công nghệ tái chế. Báo cáo gợi mở các quy trình công nghệ giàu tiềm năng như thu hồi gelatin, sản xuất da tái sinh, chế biến thức ăn chăn nuôi và ủ phân hữu cơ compost để thu hồi tới 60% giá trị kinh tế từ các dòng phế phẩm da thuộc.
Câu hỏi thường gặp
Chất thải rắn từ xưởng thuộc da có mức độ nguy hại như thế nào so với các ngành sản xuất khác?
Chất thải thuộc da đặc biệt nguy hại do chứa kim loại nặng và hợp chất hữu cơ phân hủy nhanh. Kết quả phân tích tại xưởng cho thấy hàm lượng Cr6+ trong mùn bào đạt 3,75 mg/kg và trong bùn thải đạt 5,26 mg/kg (vượt ngưỡng giới hạn 3,0 mg/kg), cùng lượng muối hòa tan và sulfua cao gây thoái hóa đất, ô nhiễm nguồn nước ngầm và phát tán mùi hôi thối nồng nặc.
Khối lượng chất thải rắn phát sinh trung bình cho mỗi tấn da nguyên liệu là bao nhiêu?
Quá trình gia công chuyển đổi chỉ đạt hiệu suất khoảng 40% đến 45%. Do đó, khi đưa vào sản xuất 1 tấn da tươi hoặc da muối nguyên liệu, cơ sở sẽ phát sinh trung bình từ 450 kg đến 700 kg chất thải rắn các loại, bao gồm 250 kg đến 400 kg chất thải da sống và 100 kg đến 150 kg phế liệu da chứa crom.
Hiện trạng thu gom và xử lý chất thải rắn tại Xưởng thuộc da Từ Sơn đạt hiệu quả ra sao?
Cơ sở đã thu gom và vận chuyển xử lý được 142,2 tấn chất thải trong năm 2016, đạt tỷ lệ 91,8%. Tuy nhiên, khâu phân loại tại nguồn chưa triệt để, kho chứa chất thải nguy hại chưa đạt chuẩn kỹ thuật và xưởng vẫn phải chi trả từ 1,2 triệu đến 1,5 triệu đồng cho mỗi tấn chất thải để thuê đơn vị bên ngoài vận chuyển đi chôn lấp hoặc đốt thủ công.
Phương pháp nghiên cứu nào được tác giả áp dụng để định lượng dòng chất thải rắn?
Tác giả đã triển khai phương pháp cân đo trực tiếp trên 4 chu trình sản xuất thử nghiệm (mỗi chu trình sử dụng 1 tấn da nguyên liệu) kết hợp kỹ thuật phân tích cân bằng vật chất đầu vào - đầu ra. Đồng thời, nghiên cứu thực hiện điều tra bằng bảng hỏi đối với 35 hộ dân và 30 cán bộ công nhân viên để đánh giá toàn diện tác động xã hội.
Giải pháp tái chế nào được đánh giá là khả thi và mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất cho cơ sở?
Giải pháp tối ưu là tách dòng chất thải tiền thuộc để sản xuất keo gelatin công nghiệp và chế biến thức ăn giàu protein cho chăn nuôi, kết hợp ủ phân hữu cơ sinh học compost. Đối với các mẩu da vụn và mùn bào sau thuộc, công nghệ nghiền sợi ép bìa carton và sản xuất da tái sinh cho phép thu hồi hơn 60% giá trị vật liệu.
Kết luận
- Luận văn đã định lượng toàn diện hiện trạng phát sinh 154,9 tấn chất thải rắn tại Xưởng thuộc da Từ Sơn trong năm 2016, chỉ ra tỷ lệ thất thoát nguyên liệu trong sản xuất lên tới 55% - 60%.
- Đánh giá chi tiết hiệu quả thu gom đạt 91,8% (tương đương 142,2 tấn), đồng thời phát hiện hàm lượng Cr6+ trong mùn bào (3,75 mg/kg) và bùn thải (5,26 mg/kg) vượt quy chuẩn cho phép.
- Xác lập bộ cơ sở dữ liệu thực nghiệm đáng tin cậy thông qua khảo sát 65 đối tượng tại địa bàn phường Đồng Nguyên và theo dõi 4 chu trình cân đo dòng vật chất độc lập.
- Đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật đồng bộ từ đổi mới công nghệ máy móc cũ từ đầu thập niên 1990 đến quy trình tái chế chất thải thành keo gelatin, phân compost và da tái sinh.
- Thiết lập kế hoạch hành động cụ thể với mục tiêu cắt giảm ít nhất 40% chi phí xử lý môi trường cho xưởng thuộc da trong giai đoạn 2018 - 2020.
Đóng góp lớn nhất của công trình là cung cấp bức tranh thực nghiệm chân thực và khung giải pháp quản lý chất thải rắn công nghiệp vừa mang tính khoa học, vừa có tính ứng dụng cao cho các cơ sở thuộc da quy mô vừa tại Việt Nam. Trong giai đoạn 2018 - 2019, các cơ sở sản xuất cần tiếp tục mở rộng quan trắc đối với nước thải và khí thải để hoàn thiện chu trình kiểm soát ô nhiễm khép kín. Các doanh nghiệp và nhà quản lý môi trường hãy chủ động áp dụng các giải pháp sản xuất sạch hơn ngay hôm nay nhằm hướng tới nền công nghiệp da giầy xanh và phát triển bền vững.