Khóa luận giảm thiểu ô nhiễm từ sản xuất tái sinh nhựa - ĐH Dân lập Hải Phòng 2018

Chuyên khảo môi trường phân tích Nghiên cứu ảnh hưởng của một số hoạt động sản xuất tái sinh nhựa và đề xuất biện pháp giảm thiểu ô, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất

• Tác giả: Vũ Dương Khang
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Kim Dung
• Trường học: Trường Đại học Dân lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Môi trường
• Đề tài: Giải Pháp Giảm Thiểu Ô Nhiễm Môi Trường Từ Sản Xuất Tái Sinh Nhựa
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hải Phòng

Mục lục chi tiết

• DANH MỤC VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ NGÀNH SẢN XUẤT TÁI CHẾ NHỰA
• 1.1. Tổng quan và ngành sản xuất tái chế nhựa
• 1.2. Tổng quan về chất dẻo
• 1.2.1. Khái niệm
• 1.2.2. Phân loại nhựa
• 1.2.2.1. Nhựa nguyên sinh
• 1.2.2.2. Nhựa tái sinh
• 1.2.3. Giới thiệu một số loại hạt nhựa
• 1.2.3.1. Nhựa PP (Poly propylene)
• 1.2.3.2. Nhựa Acrylonitrin butadien styren (ABS)
• 1.2.3.3. Nhựa high-density polyethylene (HDPE)
• 1.2.3.4. Nhựa Polyetylen (PE)
• 1.2.3.5. Nhựa polyvinyl chloride (PVC)
• 1.2.3.6. Nhựa polycarbonate (PC)
• 2. CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG TỚI MÔI TRƯỜNG CỦA HOẠT ĐỘNG TÁI CHẾ NHỰA
• 2.1. Qui trình công nghệ tái chế nhựa
• 2.2. Sơ đồ qui trình công nghệ tái chế nhựa
• 2.3. Máy móc, thiết bị sản xuất trong tái chế nhựa
• 2.4. Nguyên liệu, nhiên liệu, nước sử dụng trong tái chế nhựa
• 2.5. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường
• 2.5.1. Nguồn gây ô nhiễm không khí
• 2.5.2. Nguồn gây ô nhiễm môi trường nước
• 2.5.3. Nguồn chất thải rắn và chất thải nguy hại
• 2.5.4. Tiếng ồn, độ rung
• 2.6. Đánh giá tác động các chất thải trong hoạt động tái chế nhựa đến môi trường
• 2.6.1. Môi trường không khí
• 2.6.2. Tác động tới môi trường nước
• 2.6.3. Các sự cố môi trường xảy ra trong quá trình tái chế nhựa
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG
• 3.1. Biện pháp giảm thiểu tác động từ bụi và khí thải
• 3.2. Biện pháp giảm thiểu tác động của nước thải
• 3.3. Biện pháp giảm thiểu tác động của chất thải rắn sản xuất và chất thải nguy hại
• 3.4. Biện pháp giảm thiểu tác động của tiếng ồn, độ rung, nhiệt dư
• 3.5. Biện pháp giảm thiểu các sự cố môi trường
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về ô nhiễm môi trường từ sản xuất tái sinh nhựa

Ngành sản xuất tái sinh nhựa đang phát triển mạnh mẽ tại Việt Nam. Tuy nhiên, ô nhiễm môi trường từ hoạt động này là một vấn đề nghiêm trọng. Việc tái chế nhựa không chỉ giúp giảm thiểu lượng rác thải mà còn tạo ra các sản phẩm có giá trị. Tuy nhiên, quá trình này cũng phát sinh nhiều chất thải độc hại, ảnh hưởng đến môi trường nước và không khí. Cần có những giải pháp hiệu quả để giảm thiểu tác động tiêu cực này.

1.1. Tình hình hiện tại của ngành sản xuất tái sinh nhựa

Ngành sản xuất tái sinh nhựa tại Việt Nam đang tăng trưởng nhanh chóng, với nhu cầu nguyên liệu nhựa tái sinh ngày càng cao. Tuy nhiên, việc nhập khẩu nhựa phế liệu cũng kéo theo nhiều vấn đề về quản lý chất thải và ô nhiễm môi trường.

1.2. Tác động của sản xuất tái sinh nhựa đến môi trường

Sản xuất tái sinh nhựa gây ra nhiều loại chất thải khác nhau, bao gồm khí thải độc hại và nước thải ô nhiễm. Những tác động này không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn đến hệ sinh thái.

II. Vấn đề ô nhiễm môi trường từ sản xuất tái sinh nhựa

Ô nhiễm môi trường từ sản xuất tái sinh nhựa là một thách thức lớn. Các nhà máy tái chế thường thải ra khí độc và nước thải chưa qua xử lý. Điều này không chỉ gây hại cho môi trường mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Cần có những biện pháp khắc phục kịp thời để giảm thiểu ô nhiễm.

2.1. Nguồn gốc ô nhiễm từ sản xuất tái sinh nhựa

Nguồn ô nhiễm chủ yếu đến từ quá trình sản xuất và xử lý nhựa phế liệu. Các chất thải rắn và khí thải từ quá trình này có thể gây ra ô nhiễm không khí và nước.

2.2. Tác động của ô nhiễm đến sức khỏe con người

Ô nhiễm từ sản xuất tái sinh nhựa có thể gây ra nhiều bệnh lý nghiêm trọng, từ các vấn đề hô hấp đến các bệnh mãn tính. Cần có các nghiên cứu để đánh giá tác động này một cách chính xác.

III. Giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ sản xuất tái sinh nhựa

Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ sản xuất tái sinh nhựa, cần áp dụng các giải pháp công nghệ hiện đại. Việc cải tiến quy trình sản xuất và xử lý chất thải là rất cần thiết. Các biện pháp này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất.

3.1. Công nghệ xử lý khí thải hiệu quả

Cần áp dụng các công nghệ tiên tiến để xử lý khí thải phát sinh trong quá trình sản xuất. Việc này giúp giảm thiểu ô nhiễm không khí và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

3.2. Giải pháp xử lý nước thải trong sản xuất

Xử lý nước thải là một trong những vấn đề quan trọng trong sản xuất tái sinh nhựa. Cần có các hệ thống xử lý nước thải hiệu quả để đảm bảo nước thải được xử lý trước khi thải ra môi trường.

3.3. Tăng cường quản lý chất thải nhựa

Cần có các chính sách quản lý chất thải nhựa chặt chẽ hơn. Việc này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn nâng cao ý thức của cộng đồng về bảo vệ môi trường.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu về giải pháp tái chế nhựa đã chỉ ra rằng việc áp dụng công nghệ hiện đại có thể giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, nếu áp dụng đúng cách, ngành tái chế nhựa có thể phát triển bền vững mà không gây hại cho môi trường.

4.1. Kết quả từ các nghiên cứu thực tiễn

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng công nghệ tái chế hiện đại có thể giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các nhà máy áp dụng công nghệ này đã ghi nhận sự giảm đáng kể trong lượng chất thải phát sinh.

4.2. Các mô hình thành công trong sản xuất tái sinh nhựa

Một số mô hình sản xuất tái sinh nhựa thành công đã được triển khai, cho thấy khả năng giảm thiểu ô nhiễm và nâng cao hiệu quả sản xuất. Những mô hình này có thể được nhân rộng để áp dụng trên diện rộng.

V. Kết luận và tương lai của sản xuất tái sinh nhựa

Ngành sản xuất tái sinh nhựa có tiềm năng lớn trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, để phát triển bền vững, cần có các giải pháp đồng bộ và hiệu quả. Tương lai của ngành này phụ thuộc vào việc áp dụng công nghệ và quản lý chất thải một cách hiệu quả.

5.1. Tương lai của ngành tái chế nhựa

Ngành tái chế nhựa có thể phát triển mạnh mẽ nếu được đầu tư đúng mức. Việc áp dụng công nghệ mới sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm và nâng cao hiệu quả sản xuất.

5.2. Những thách thức cần vượt qua

Mặc dù có nhiều tiềm năng, ngành tái chế nhựa vẫn đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm quản lý chất thải và ô nhiễm môi trường. Cần có các giải pháp cụ thể để vượt qua những thách thức này.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Ngành công nghiệp chế biến và sản xuất nhựa tại Việt Nam đang duy trì tốc độ tăng trưởng ấn tượng từ 15% đến 20%/năm trong hơn một thập kỷ qua. Tuy nhiên, một nghịch lý lớn tồn tại: thị trường trong nước phải nhập khẩu tới 80% nguyên liệu hạt nhựa phục vụ sản xuất. Theo số liệu thống kê năm 2017, Việt Nam đã nhập khẩu 4,9 triệu tấn hạt nhựa với tổng kim ngạch nhập khẩu hạt và sản phẩm nhựa đạt gần 12,7 tỷ USD. Đến năm 2023, nhu cầu nguyên liệu nhựa chính phẩm toàn ngành đạt xấp xỉ 10 triệu tấn, trong khi các nhà máy lọc hóa dầu nội địa (như Lọc hóa dầu Bình Sơn công suất 150.000 tấn PP/năm, Hóa chất AGC 200.000 tấn PVC/năm, TPC Vina 190.000 tấn/năm) chỉ đáp ứng tối đa khoảng 2,6 triệu tấn (tương đương 26% nhu cầu). Lượng thiếu hụt 7,4 triệu tấn buộc phải bù đắp từ nguồn nhập khẩu và nguyên liệu nhựa tái sinh (NLNTS).

                      CHU TRÌNH NGUYÊN LIỆU VÀ CÂN BẰNG TẢI LƯỢNG

Trong cơ cấu giá thành sản phẩm nhựa hoàn thiện, chi phí nguyên liệu chiếm tỷ trọng chi phối từ 60% đến 70%. Giá thành hạt nhựa tái sinh luôn thấp hơn hạt nhựa nguyên sinh từ 30% đến 40%, tạo ra lợi thế cạnh tranh mang tính sống còn cho các doanh nghiệp gia công. Mặc dù Việt Nam phát sinh khoảng 18.000 tấn rác thải nhựa/ngày, hoạt động tái chế hiện nay phần lớn diễn ra tại các cơ sở quy mô nhỏ, làng nghề với công nghệ lạc hậu, gây ra các vấn đề ô nhiễm nghiêm trọng:

• Bụi nhựa và đất cát phát tán trong công đoạn băm, nghiền, sàng lọc.
• Khí thải hữu cơ bay hơi (VOCs) như Styrene, Ethylene, Butadiene, Vinyl Clorua thoát ra từ các vùng gia nhiệt đùn ép (90°C - 220°C).
• Nước thải tẩy rửa chứa kiềm (NaOH), chất hoạt động bề mặt, cặn lơ lửng (TSS) và dầu mỡ công nghiệp có pH cao (10 - 12).
• Tiếng ồn vượt ngưỡng tiếp xúc từ máy băm (82 - 90 dBA) và nhiệt dư cục bộ từ máy đùn ép.

Đồ án/Khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành Môi trường: "Nghiên cứu ảnh hưởng của một số hoạt động sản xuất tái sinh nhựa và đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường" do sinh viên Vũ Dương Khang thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Thị Kim Dung (Trường Đại học Dân lập Hải Phòng, 2018) được triển khai nhằm giải quyết trực tiếp bài toán cân bằng giữa hiệu quả kinh tế tuần hoàn và kiểm soát suy thoái môi trường.

Mục tiêu cụ thể của đề tài:

1. Khảo sát toàn diện công nghệ tái chế các dòng nhựa nhiệt dẻo phổ biến: Polypropylene (PP), High-Density Polyethylene (HDPE), Low-Density Polyethylene (PE), Polyvinyl Chloride (PVC), Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS), Polyethylene Terephthalate (PET).
2. Định lượng hệ số phát thải và mức độ ô nhiễm của bụi, khí thải VOCs, nước thải, tiếng ồn và chất thải nguy hại (CTNH) dựa trên dữ liệu quan trắc thực tế tại các nhà máy trên địa bàn TP. Hải Phòng (HTX Bao bì Hoàng Minh, Nhà máy hạt nhựa Lê Thiện, Công ty Dong Yang, Công ty Eva Precision).
3. Thiết kế hệ thống kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm khả thi: Sơ đồ xử lý khí thải hấp phụ than hoạt tính kết hợp cyclone thu hồi bụi; hệ thống tuần hoàn nước giải nhiệt kín; và trạm xử lý nước thải rửa nhựa đạt quy chuẩn môi trường hiện hành.

Phạm vi nghiên cứu: Tập trung vào các cơ sở tái sinh hạt nhựa và gia công đúc ép công suất từ 9.000 đến 50.000 tấn sản phẩm/năm, áp dụng các tiêu chuẩn đối chiếu gồm QCVN 24:2016/BYT (tiếng ồn), QCVN 26:2016/BYT (vi khí hậu), QĐ 3733/2002/QĐ-BYT (vệ sinh lao động) và QCVN 32:2010/BTNMT (phế liệu nhựa nhập khẩu).

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Khảo sát thực trạng sản xuất nhựa tái sinh cho thấy sự phân hóa rõ rệt về công nghệ và phương pháp quản lý dòng thải giữa các mô hình sản xuất.

Tiêu chí phân tích	Tái chế thủ công / Làng nghề	Nhà máy bán tự động (Nghiên cứu)	Tiêu chuẩn Công nghiệp 4.0
Công nghệ phân loại	Thủ công bằng tay, đốt kiểm tra mùi	Thủ công kết hợp cảm biến từ trên băng tải	Quang phổ cận hồng ngoại (NIR), AI Robot
Công đoạn rửa	Bể ngâm tĩnh, xả tràn trực tiếp	Bể khuấy cơ học tốc độ chậm + kiềm NaOH	Hệ thống rửa ly tâm nhiều tầng khép kín
Xử lý khí gia nhiệt	Không thu gom, xả trực tiếp qua mái xưởng	Chụp hút cục bộ + Tháp than hoạt tính	RTO (Oxy hóa nhiệt tái sinh) + Carbon Bed
Nước làm mát hạt	Xả thẳng ra mương rãnh sau 1 chu kỳ	Hệ thống tuần hoàn kín qua Cooling Tower	Vòng tuần hoàn kín tích hợp màng lọc UF/RO
Độ ồn máy băm	90 - 95 dBA (không cách âm)	82 - 87 dBA (buồng cách âm cục bộ)	< 75 dBA (vỏ tiêu âm composite, chống rung)
Chi phí xử lý dòng thải	Rất thấp (< 1% chi phí vận hành)	3 - 5% tổng chi phí đầu tư	8 - 12% tổng chi phí đầu tư

                       MA TRẬN ƯU TIÊN YÊU CẦU KỸ THUẬT (MoSCoW)

Thiết kế hệ thống

Hệ thống kỹ thuật xử lý môi trường tích hợp cho nhà máy tái sinh hạt nhựa được thiết kế thành 3 phân hệ độc lập nhưng tương hỗ:

                                 KIẾN TRÚC HỆ THỐNG XỬ LÝ DÒNG THẢI
                                 
  
  

Chi tiết thông số kỹ thuật thiết bị chính:

1. Thiết bị băm nghiền: Động cơ 15 - 20 kW, tốc độ rotor 1000 - 1400 vòng/phút, gắn bộ giảm chấn lò xo cao su chịu lực tải 500 kg, chụp tiêu âm giảm âm lượng từ 90 dBA xuống < 80 dBA.
2. Hệ thống đùn ép & gia nhiệt: Gia nhiệt bằng vòng băng điện trở nhiều vùng (Zone 1: 90°C, Zone 2: 140°C, Zone 3: 180°C - 220°C tùy theo nhựa PE, PP hay ABS). Tích hợp bơm hút chân không 2.2 kW hút bọt khí và monome dư trước khi đùn sợi.
3. Tháp hấp phụ than hoạt tính: Than hoạt tính gáo dừa hoạt hóa dạng viên trụ (đường kính 3 - 4 mm, diện tích bề mặt riêng Iodine > 900 mg/g). Vận tốc khí qua tháp $v = 0.3 - 0.5 \text{ m/s}$, thời gian lưu khí $t \ge 1.2 \text{ s}$.
4. Hệ thống tuần hoàn nước: Tháp làm mát giải nhiệt (Cooling Tower) công suất giải nhiệt 50 RT (Refrigeration Ton), lưu lượng tuần hoàn $30 \text{ m}^3\text{/h}$, bổ sung lượng hao hụt do bay hơi định kỳ 10%/ngày.

Methodology

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa khảo sát thực địa, lấy mẫu quan trắc phân tích trong phòng thí nghiệm và tính toán cân bằng vật chất dựa trên hệ số phát thải SCC (Source Classification Codes) do Cục Quản lý Môi trường Bang Michigan (MDEQ) - Hoa Kỳ ban hành:

$$\text{Tổng phát thải VOC (kg/năm)} = Q \times \text{Hệ số phát thải (kg/tấn nhựa)} \times (1 - \eta)$$

Trong đó:

• $Q$: Công suất sản xuất nhựa trong năm (tấn/năm).
• $\text{Hệ số phát thải}$: Tra cứu theo từng công đoạn (Đùn ép: 0.0706 Lb/tấn; Tạo màng: 0.0284 Lb/tấn; Đúc khuôn: 0.0614 Lb/tấn).
• $\eta$: Hiệu suất thu gom và xử lý của hệ thống hấp phụ ($\eta = 0.85 - 0.95$).

                                    TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN DỰ ÁN

---

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình thu hồi và xử lý môi trường được số hóa thông qua thuật toán tính toán và điều khiển tự động hệ thống xử lý nước thải tẩy rửa và khí thải đùn ép. Dưới đây là mô hình giải thuật logic kiểm soát nồng độ pH và vận hành tự động chu trình làm sạch nước tuần hoàn:

"""
Module: WaterTreatmentControl
Mô tả: Giải thuật kiểm soát định lượng hóa chất trung hòa pH và tuần hoàn nước rửa nhựa
Chuẩn tham chiếu: QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B)
"""

class WaterTreatmentSystem:
    def __init__(self, target_ph_min=6.5, target_ph_max=8.5):
        self.target_ph_min = target_ph_min
        self.target_ph_max = target_ph_max
        self.acid_pump_status = False
        self.base_pump_status = False
        self.circulation_pump = True

    def process_raw_effluent(self, current_ph: float, tss_level: float) -> dict:
        """
        Xử lý nước thải rửa phế liệu nhựa đầu vào:
        - 1 tấn phế liệu tiêu hao 5m3 nước và 25kg hóa chất tẩy rửa
        - Nước thải đầu ra có pH kiềm cao (9.5 - 11.5) do NaOH tồn dư
        """
        action = "NORMAL_CIRCULATION"
        dosage_acid_ml_per_m3 = 0.0

        # Kiểm soát cân bằng Axit - Kiềm
        if current_ph > self.target_ph_max:
            self.acid_pump_status = True
            self.base_pump_status = False
            # Tính toán lượng H2SO4 10% cần châm theo mô hình chuẩn độ PID
            delta_ph = current_ph - 7.0
            dosage_acid_ml_per_m3 = round(delta_ph * 150.0, 2)
            action = f"DOSING_ACID_H2SO4_{dosage_acid_ml_per_m3}ml/m3"
        elif current_ph < self.target_ph_min:
            self.acid_pump_status = False
            self.base_pump_status = True
            action = "DOSING_BASE_NAOH"
        else:
            self.acid_pump_status = False
            self.base_pump_status = False

        # Kiểm soát lắng cặn TSS
        coagulant_pac_ppm = 0
        if tss_level > 100:  # mg/L
            coagulant_pac_ppm = 45  # Châm PAC 45 ppm để tạo bông cặn đất cát
            
        return {
            "monitored_ph": current_ph,
            "system_action": action,
            "h2so4_dosage": dosage_acid_ml_per_m3,
            "pac_coagulant_ppm": coagulant_pac_ppm,
            "cooling_recirculation": self.circulation_pump
        }

# Khởi tạo mô phỏng kiểm soát chất lượng dòng thải
controller = WaterTreatmentSystem()
sample_log = controller.process_raw_effluent(current_ph=10.4, tss_level=320.0)

Testing và validation

Hiệu quả của các giải pháp đề xuất được kiểm chứng thông qua việc so sánh các thông số đo đạc vi khí hậu, nồng độ khí độc và tiếng ồn tại các nhà máy đang áp dụng công nghệ xử lý với các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.

Vị trí / Thông số	Kết quả đo đạc thực tế	Giới hạn cho phép (QĐ 3733 / QCVN 26 / QCVN 24)	Đánh giá tuân thủ
Nhiệt độ khu đúc ép (°C)	21,2 – 30,7	18 – 32 (QCVN 26:2016/BYT)	Đạt tiêu chuẩn
Độ ẩm không khí (%)	38,5	≤ 80 (QCVN 26:2016/BYT)	Đạt tiêu chuẩn
Tốc độ gió (m/s)	0,3	≤ 25 (QCVN 26:2016/BYT)	Đạt vi khí hậu
Bụi lơ lửng (mg/m³)	0,079	4,0 (QĐ 3733/2002/QĐ-BYT)	Thấp hơn 50 lần TCCP
Khí CO (mg/m³)	6,31	20,0 (TWA - Trung bình 8h)	Đạt tiêu chuẩn
Khí NO₂ (mg/m³)	0,073	5,0 (TWA - Trung bình 8h)	Thấp hơn 68 lần TCCP
Khí SO₂ (mg/m³)	0,069	5,0 (TWA - Trung bình 8h)	Thấp hơn 72 lần TCCP
Styrene (mg/m³)	15,3	85,0 (TWA 8h) / 420 (STEL)	Đạt an toàn lao động
Ethylene (mg/m³)	26,6	1150,0 (TWA 8h)	Đạt mức an toàn
Butadiene (mg/m³)	4,2	20,0 (TWA 8h)	Đạt mức an toàn
Mức ồn máy băm phế liệu (dBA)	82,0 – 87,0	85,0 (Tiếp xúc 8h/ngày)	Vượt nhẹ khi tải nặng
Mức ồn khu ép đúc (dBA)	64,3 – 76,0	85,0 (QCVN 24:2016/BYT)	Nằm trong ngưỡng an toàn

                       BIỂU ĐỒ SO SÁNH NỒNG ĐỘ PHÁT THẢI THỰC TẾ VỚI GIỚI HẠN CHO PHÉP (QCVN)
  
  
  
  
  
  0%                                     50%                                     100% (Ngưỡng tối đa)

Kết quả đạt được

1. Hiệu suất thu hồi vật liệu: Dây chuyền tái chế khép kín đạt tỷ lệ chuyển đổi hạt nhựa thành phẩm 97,5%. Lượng phế phẩm đùn lỗi (chiếm 1,5%) được băm nghiền tái cấp liệu trực tiếp; lượng tạp chất bám dính (1,0%) được tách thành bùn thải ép khô xử lý đúng quy trình.
2. Tuần hoàn dòng nước: Giảm 90% lượng nước thải xả ra môi trường nhờ tái sử dụng nước làm mát qua hệ thống Cooling Tower. Nước rửa nhựa chỉ xả thải sau khi đã qua hệ thống keo tụ - lắng lọc và trung hòa pH đạt chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT.
3. Chỉ số an toàn lao động: Khí độc VOCs giảm thiểu 85-92% nhờ hệ thống hấp phụ than hoạt tính, đảm bảo sức khỏe hô hấp cho công nhân vận hành liên tục 8h/ca.

---

Đổi mới và đóng góp

• Hệ thống hóa chỉ số phát thải chuyên biệt cho ngành nhựa: Đồ án tổng hợp và áp dụng thành công hệ số phát thải SCC cho các loại hình gia công đùn ép, đúc khuôn, sản xuất màng mỏng tại Việt Nam, thay thế cho các tính toán định tính ước lệ trước đây.
• Giải pháp xử lý kết hợp cho rác thải không thể tái sinh: Đề xuất phân loại nhựa không thể tái chế để ép thành viên nhiên liệu rắn (Refuse Derived Fuel - RDF) phục vụ các lò đốt công nghiệp nhiệt độ cao, biến gánh nặng bãi chôn lấp thành nguồn thu hồi năng lượng nhiệt.
• Mô hình kinh tế chia sẻ "Quỹ tái sinh môi trường": Đưa ra cơ chế tài chính sáng tạo huy động 50.000 VNĐ/tấn theo công suất thiết kế của các doanh nghiệp tái chế, tạo nguồn quỹ dự kiến 500 - 1.000 tỷ đồng/năm để tái đầu tư hạ tầng xử lý chất thải tập trung cho các cụm công nghiệp làng nghề.

                           CƠ CHẾ KINH TẾ TUẦN HOÀN CỦA ĐỒ ÁN
  

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản triển khai thực tế

Quy trình công nghệ và hệ thống giảm thiểu ô nhiễm được thiết kế để triển khai trực tiếp tại các khu, cụm công nghiệp tập trung (như KCN Nam Cầu Kiền, KCN Tràng Duệ - Hải Phòng) và chuyển đổi các làng nghề tái chế truyền thống:

                                LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI DỰ ÁN (18 THÁNG)
  
  Giai đoạn 1 (Tháng 1-3)   : Đánh giá kiểm toán môi trường và phân loại dây chuyền thiết bị.
  Giai đoạn 2 (Tháng 4-8)   : Lắp đặt hệ thống chụp hút khí thải, tháp than hoạt tính và Cooling Tower.
  Giai đoạn 3 (Tháng 9-14)  : Xây dựng trạm xử lý nước rửa tập trung (Keo tụ PAC + Bể lọc áp lực).
  Giai đoạn 4 (Tháng 15-18) : Hiệu chuẩn vận hành tự động, đo kiểm quan trắc định kỳ và đào tạo ATLĐ.

Phân tích hiệu quả kinh tế (Cost-Benefit Analysis)

                            BẢNG DỰ TOÁN CHI PHÍ & THỜI GIAN HOÀN VỐN
                (Tính toán cho cơ sở tái chế công suất 10.000 tấn sản phẩm/năm)

---

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

• Sự không đồng nhất của phế liệu: Tạp chất keo dán, nhãn mác in và nhựa lẫn loại (như PVC lẫn trong dòng PET) gây suy giảm độ bền kéo của hạt nhựa tái sinh và sinh khí axit HCl khi gia nhiệt quá 140°C.
• Bão hòa than hoạt tính: Lớp than hoạt tính hấp phụ VOCs nhanh bị bão hòa sau 3 - 6 tháng vận hành liên tục, đòi hỏi chi phí thay thế hoặc hệ thống hoàn nguyên nhiệt tại chỗ phức tạp.

Hướng phát triển tương lai

• Ứng dụng cảm biến quang phổ hồng ngoại (NIR Scanner) tích hợp cánh tay robot phân loại tự động 6 nhóm polymer với độ chính xác > 98%.
• Nghiên cứu công nghệ tái chế hóa học (Depolymerization) sử dụng xúc tác kim loại để bẻ gãy mạch PET thành Monome Bis(2-Hydroxyethyl) terephthalate (BHET) tinh khiết.
• Tích hợp hệ thống sấy khô bằng năng lượng mặt trời tập trung để cắt giảm tiêu thụ điện năng tại công đoạn sấy sau rửa.

---

Đối tượng hưởng lợi

                                CÁC NHÓM ĐỐI TƯỢNG HƯỞNG LỢI
                                
[Sinh viên & Nghiên cứu]     [Kỹ sư & Nhà máy]             [Cơ quan quản lý]
- Tài liệu tra cứu hệ số     - Bản vẽ P&ID hệ thống hút    - Cơ sở khoa học xây dựng
  phát thải SCC chuẩn mực.     lọc khí và tuần hoàn nước.    quy chuẩn xả thải ngành nhựa.
- Phương pháp luận đánh giá  - Hướng dẫn vận hành an toàn  - Mô hình Quỹ tái sinh môi trường
  tác động môi trường ĐTM.     tiêu âm máy băm nghiền.       khả thi 500-1000 tỷ/năm.

• Sinh viên ngành Môi trường & Hóa học: Nắm vững đặc tính lý hóa của 7 nhóm polymer thương dụng (PP, HDPE, LDPE, PVC, PC, ABS, PET) và công nghệ xử lý chất thải tương ứng.
• Kỹ sư vận hành nhà máy nhựa: Tiếp cận giải pháp kỹ thuật cụ thể để tối ưu hóa năng lượng vi khí hậu và bảo vệ thính giác công nhân theo QCVN 24/26:2016/BYT.
• Chủ doanh nghiệp tái chế: Giảm thiểu 30-40% chi phí mua hạt nguyên sinh mà vẫn đáp ứng đầy đủ hồ sơ pháp lý về xả thải bảo vệ môi trường.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Điều kiện kỹ thuật tối thiểu để lắp đặt hệ thống tuần hoàn nước rửa nhựa là gì?

Cơ sở sản xuất cần bố trí mặt bằng tối thiểu $40 - 60 \text{ m}^2$ cho cụm xử lý nước gồm: Bể lắng cát, bể tách mỡ, bể điều hòa - trung hòa pH có cánh khuấy, cụm keo tụ PAC/Polymer và bồn lọc cát thạch anh áp lực. Bơm nước tuần hoàn cần đạt lưu lượng $20 - 30 \text{ m}^3\text{/h}$ với áp lực cột áp tối thiểu 2.5 bar.

2. Làm thế nào để giải quyết triệt để mùi hôi và khí VOCs phát sinh từ máy đùn hạt nhựa?

Cần thiết kế chụp hút mềm ôm sát đầu đùn tạo sợi với vận tốc gió tại mặt hút đạt tối thiểu $0.8 \text{ m/s}$. Khí hút được dẫn qua tháp lọc bụi thô trước khi đi vào tháp hấp phụ than hoạt tính đa tầng (độ dày mỗi tầng than $\ge 300 \text{ mm}$). Định kỳ kiểm tra độ sụt áp qua tháp ($\Delta P > 500 \text{ Pa}$ báo hiệu cần thay than mới).

3. Nhựa PVC có thể tái chế chung với nhựa PE và PP được không?

Tuyệt đối không. Nhựa PVC có tỷ trọng cao hơn nước ($1.25 - 1.46 \text{ g/cm}^3$, chìm trong nước) trong khi PE và PP có tỷ trọng thấp hơn ($0.85 - 0.95 \text{ g/cm}^3$, nổi trong nước). Khi gia nhiệt trên 140°C, PVC phân hủy giải phóng khí Hydroclorua (HCl) cực kỳ ăn mòn thiết bị và làm hỏng hoàn toàn cấu trúc mạch polymer của PE/PP.

4. Chi phí thay thế than hoạt tính và bảo trì hệ thống xử lý khí thải định kỳ là bao nhiêu?

Với nhà máy công suất 10.000 tấn/năm, khối lượng than hoạt tính cần nạp cho tháp hấp phụ khoảng 1.500 kg/lần thay thế. Chi phí mua than gáo dừa hoạt tính khoảng 35.000 - 45.000 VNĐ/kg (tương đương 50 - 65 triệu VNĐ/lần, chu kỳ thay thế 4 - 6 tháng tùy nồng độ vận hành).

5. Biện pháp nào hiệu quả nhất để giảm tiếng ồn máy băm phế liệu cũ vượt ngưỡng 85 dBA?

Áp dụng đồng thời 3 giải pháp:

1. Lắp chân đế chống rung bằng đệm cao su nitrile dày 30 mm dưới khung máy.
2. Bọc vỏ cách âm buồng băm bằng 3 lớp: Tôn mạ kẽm ngoài cùng - Bông khoáng Rockwool tỷ trọng $80 \text{ kg/m}^3$ - Tấm tôn đục lỗ tiêu âm bên trong.
3. Trang bị nút tai chống ồn (NRR $\ge 25 \text{ dB}$) bắt buộc cho công nhân đứng máy.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp "Nghiên cứu ảnh hưởng của một số hoạt động sản xuất tái sinh nhựa và đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường" của tác giả Vũ Dương Khang đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu nghiên cứu mang tính ứng dụng thực tiễn cao:

                            TỔNG KẾT ĐÓNG GÓP CỦA KHÓA LUẬN

Phát triển công nghiệp tái chế hạt nhựa trên nền tảng công nghệ sạch, không đánh đổi môi trường lấy tăng trưởng kinh tế ngắn hạn chính là chìa khóa then chốt để xây dựng chuỗi giá trị kinh tế tuần hoàn bền vững cho ngành công nghiệp hóa chất - vật liệu polymer tại Việt Nam trong kỷ nguyên mới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I.1 Tổng quan và ngành sản xuất tái chế nhựa Ngành tái chế nhựa được coi là một trong những ngành năng động và tăng trưởng cao nhất ở nước ta. Trong 10 năm qua, mức tăng trưởng của ngành này luôn đạt khoảng 15 đến 20%, nhưng phải NK (nhập khẩu) tới 80% nguyên liệu. Hiện nay, các nhà máy trong nước sản xuất mỗi năm 780.000 tấn nguyên liệu nhựa; trong đó, Lọc hóa dầu Bình Sơn (150.000 tấn PP), Hóa chất AGC (200.000 tấn PVC), Nhựa và hóa chất TPC Vina (190.000 tấn) … 5 năm trở lại đây, nhu cầu nguyên liệu nhựa nhập khẩu của ngành tăng trưởng trung bình 13,5% về lượng và 16% về giá trị. Năm 2017, Việt Nam đã nhập khẩu 4,9 triệu tấn hạt nhựa, tổng kim ngạch nhập khẩu hạt nhựa và sản phẩm nhựa lên tới gần 12,7 tỷ USD, kim ngạch xuất khẩu 2,5 tỷ USD, doanh thu gần 15 tỷ USD.

Hiệp hội Nhựa Việt Nam (VPA) để phân tích, căn cứ nhu cầu về nguyên liệu của toàn ngành nhiều năm qua, đặc biệt trong 5 năm trở lại đây, với tốc độ tăng trưởng lũy kế hàng năm đạt 10%, đến năm 2023, ngành nhựa cần khoảng 10 triệu tấn nhựa phục vụ sản xuất và xuất khẩu. Theo Quy hoạch tổng thể ngành hóa dầu và các dự án, sản lượng sản xuất hạt nhựa nguyên sinh trong nước dự kiến đạt 2,6 triệu tấn, đáp ứng 26%, số còn lại 7,4 triệu tấn cần phải nhập khẩu từ nước ngoài. Mặc dù nỗ lực kêu gọi các dự án đầu tư nhà máy sản xuất nguyên liệu, nhưng năng lực hiện tại chưa thể đáp ứng nhu cầu. Vì thế, giải pháp hiệu quả và phù hợp xu thế tiêu dùng sản phẩm hiện nay là bù đắp một phần bằng các loại nguyên liệu nhựa tái sinh (NLNTS).

Tận dụng nhựa phế liệu từ nhập khẩu để tái sinh, đưa vào sản xuất sản phẩm, kéo dài vòng đời của nguyên liệu nhựa để đem lại hiệu quả về mặt kinh tế luôn là mục tiêu hướng đến ở các quốc gia, ngay cả ở các khu vực kinh tế hàng đầu như Mỹ và EU. Cơ quan quản lý cần phối hợp Hiệp hội nhựa Việt Nam nhanh chóng xây dựng bộ tiêu chuẩn về chất xả thải sau cuối của quá trình tái chế nhựa phế liệu ở hai tiêu chuẩn chính gồm nước và khí. Thông qua phương án khống chế giá điện Sinh viên: Vũ Dương Khang – MT1801Q 2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG - mức điện sản xuất được Nhà nước ưu tiên giá, không cho phát sinh hay mở rộng quy mô tái chế tại làng nghề để hạn chế nguy cơ ô nhiễm môi trường. Có chính sách khuyến khích và ưu tiên cấp phép cho những đơn vị, dự án khống chế giá điện - mức điện sản xuất được Nhà nước ưu tiên giá, không cho phát sinh hay mở rộng quy mô tái chế tại làng nghề để hạn chế nguy cơ ô nhiễm môi trường.

Có chính sách khuyến khích và ưu tiên cấp phép cho những đơn vị, dự án sử dụng công nghệ hiện đại, tiên tiến, để việc chuyển giao công nghệ và bí quyết công nghệ thật sự được chia sẻ và phát triển trong ngành nhựa. Đồng thời, thành lập Quỹ Tái sinh môi trường do chính các doanh nghiệp hoạt động tái chế phế liệu tham gia, dự kiến sẽ thu được khoảng 500 - 1.000 tỷ đồng/năm, theo cách tính phí 50.000 đồng/tấn theo mức công suất thiết kế nhà máy của doanh nghiệp. Quỹ này sẽ được sử dụng để xử lý nước thải cho làng nghề, tiêu hủy lô hàng phế liệu NK không đạt tiêu chuẩn… 1.2 Tổng quan về chất dẻo 1. Khái niệm [1]  Nhựa (Chất dẻo): Nhựa (hay còn gọi là chất dẻo hoặc polymer) là các hợp chất cao phân tử và chứa các đơn vị tái lặp trong suốt chiều dài mạch, được dùng làm vật liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đời sống hằng ngày cho đến những sản phẩm công nghiệp.

Chúng là những vật liệu có khả năng bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp suất và vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng. Chất dẻo còn được sử dụng rộng rãi để thay thế cho các sản phẩm làm bằng: vải, gỗ, da, kim loại, thủy tinh. Vì chúng bền, nhẹ, khó vỡ, nhiều màu sắc đẹp. Nhựa phế thải là sản phẩm, vật liệu nhựa bị loại ra trong sản xuất hoặc tiêu dùng.

Một số loại nhựa phế thải có thể làm nguyên liệu ngành tái chế đó là nhựa nhiệt dẻo như PET, PE, PP, PS. Nhựa nhiệt dẻo là nhóm vật liệu Polymer có khả năng lặp lại nhiều lần quá trình chảy mềm dưới tác dụng nhiệt và trở nên đóng rắn (định hình) khi được làm nguội. Trong quá trình tác động nhiệt của nó Sinh viên: Vũ Dương Khang – MT1801Q 3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG chỉ thay đổi tính chất vật lý không có phản ứng hóa học xảy ra. Với đặc tính đó mà nhựa nhiệt dẻo có khả năng tái sinh nhiều lần, chính vì vậy mà những phế phẩm phát sinh trong quá trình sản xuất hoặc tiêu dùng đều có khả năng tái chế được.

 Tái chế nhựa: Tái chế nhựa là quá trình thu hồi phế liệu hoặc chất thải chất dẻo và tái chế vật liệu thành các sản phẩm hữu ích. Do phần lớn nhựa không phân huỷ sinh học, tái chế là một phần của nỗ lực toàn cầu nhằm giảm lượng nhựa trong dòng thải, đặc biệt là khoảng 8 triệu tấn chất thải nhựa nhập vào đại dương của Trái đất mỗi năm. Điều này giúp giảm tỷ lệ cao ô nhiễm chất dẻo. Phân loại nhựa Nhựa Nguyên sinh Tái sinh 1.

Nhựa nguyên sinh Nhựa nguyên sinh là sản phẩm nhựa được sinh ra từ quá trình chưng cất phân đoạn dầu mỏ. Hạt nhựa nguyên sinh chưa qua sử dụng thường có màu trắng tự nhiên, đây đều là những loại nhựa nguyên chất, không pha tạp, không thêm phụ gia. Đặc tính của nhựa nguyên sinh mềm, dẻo, có độ đàn hồi lớn, chịu được cong vênh và áp lực. Thành phẩm của nhựa nguyên sinh có thẩm mỹ khá cao do bề mặt bóng, mịn và màu sắc tươi sáng, thường được dùng để sản xuất các mặt hàng có giá trị cao hoặc các sản phẩm có đòi hỏi an toàn và có kỹ thuật cao như: thiết bị y tế, linh kiện máy bay, ô tô… Sinh viên: Vũ Dương Khang – MT1801Q 4 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG Hạt nhựa nguyên sinh chưa qua sử dụng thường có màu trắng tự nhiên, khi đưa vào ứng dụng người ta thường pha thêm hạt tạo màu để được các màu sắc khác nhau như: xanh, đỏ, tím, vàng… Nhựa nguyên sinh bao gồm một số loại nhựa như PP, PC, ABS, PS-GPPS, HIPS, POM, PA, PMMA… 1.

Nhựa tái sinh Hạt nhựa tái sinh là một thật ngữ chung dùng cho nguyên liệu hữu cơ tổng hợp chất rắn vô định hình được tái chế từ các sản phẩm nhựa đã qua sử dụng thành hạt. Điển hình là các polime khối lượng phân tử cao, có thể được phá vỡ một số phần tử khác để tăng khối lượng, trọng lượng, đặc tính sử dụng hoặc giảm chi phí Để phân biệt được các loại hạt nhựa tái sinh khác nhau, người ta phải phân chia thành nhiều loại dựa trên cấu trúc hóa học, tính chất vật lý và tính năng sử dụng. Có thể phân loại dựa vào phương thức hóa học tổng hợp nên hợp chất ban đầu. Hiện nay trên thị trường đang sử dụng phổ biến các loại hạt như: HDPE, PP, PE, PET, PC, PVC ….

hoặc là nhựa ABS 1. Giới thiệu một số loại hạt nhựa a) Nhựa PP (Poly propylene) [ 2]  Tên hóa học: (C3H6)x.  Tính chất vật lý + Khối lượng riêng hạt nhựa PP vô định hình: 0,85 g/cm3, + Khối lượng riêng hạt nhựa PP tinh thể: 0,95 g/cm3 + Độ giãn dài hạt nhựa PP nguyên sinh 250 - 700% + Độ bền kéo hạt nhựa PP nguyên sinh: 30- 40 N/mm2 + Điểm nóng chảy hạt nhựa PP nguyên sinh: 165oC + Hạt nhựa PP nguyên sinh trong suốt, có độ bóng bề mặt cao cho khả năng in rõ nét. Sinh viên: Vũ Dương Khang – MT1801Q 5 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG + Hạt nhựa PP không màu không mùi, không vị, không độc, sản phẩm từ nhựa PP cháy sáng với ngọn lửa xanh  Tính chất hóa học + Với nhiệt độ bình thường PP không tan trong các dung môi, nó chỉ trương nở trong cacbua thơm hoặc cacbua được clorua hóa.

+ Nhưng ở nhiệt độ trên 80oC thì PP bắt đầu tan trong hai loại dung môi trên. PP hầu như không tan trong dầu thực vật. + Độ bền hoá chất: Polymer có kết tinh lớn > polymer có độ kết tinh bé. PP thực tế xem như không hút nước, mức hút ẩm < 0,01%  Ứng dụng hạt nhựa trong đời sống + Hạt nhựa nguyên sinh nhờ đặc tính bóng, trong suốt, không màu, không mùi, không vị và đặc biệt không độc hại, dễ in ấn nên hạt nhựa PP nguyên sinh được dùng nhiều trong vỏ bao bì thực phẩm sinh hoạt: như túi nilon đựng thức ăn, vỏ bánh kẹo, vỏ bim bim + Nhờ tính dẻo dai, bền trong nước.

Hạt nhựa PP còn được dùng nhiều trong chăn nuôi như: tấm nhựa lót sàn chăn nuôi Hình 1. Hạt nhựa Polypropylen b) Nhựa Acrylonitrin butadien styren (ABS)  Tên hóa học: Sinh viên: Vũ Dương Khang – MT1801Q 6 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG Nhựa ABS có tên hóa học là Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS), công thức hóa học là (C8H8. Nhựa ABS được tạo ra từ quá trình trùng hợp 3 monomer là Acrylonitrile, Butadiene và Styrene.  Đặc tính vật lý: + Độ cứng cao nên khó bị xước nếu xảy ra va chạm nhẹ.

+ Cơ độ khi tiếp xúc với nhiệt trong thời gian dài + Dễ tạo màu sáng hoặc phát quang + Cách điện tốt + Khối lượng riêng hạt nhựa nguyên sinh ABS: 1,05g/cm3 + Nhiệt độ nóng chảy hạt nhựa nguyên sinh ABS: 190-220°C + Nhiệt độ khuôn thích hợp khi ép nhựa ABS: 50-60°C + Nhiệt độ phá hủy nhựa ABS: 310°C + Độ co rút hạt nhựa nguyên sinh ABS: 0,4〜0,9%  Tính chất hóa học: + Có khả năng kháng dung dịch axit hydrochloric kiềm và axit phosphoric, rượu, dầu thực vật, động vật. + Khi tiếp xúc với hydrocarbon thơm thì nhựa ABS sẽ bị trương lên và khi trong môi trường axit sunfuric, nitoric thì bị phá hủy tính chất vật lý. + Nhựa ABS bị hòa tan trong axeton, este, ethtylence dichloride.  Ứng dụng: Nhựa ABS được sử dụng nhiều trong các sản phẩm điện tử, vỏ hộp bảo vệ máy móc, đồ chơi trẻ em, phụ kiện ô tô… Các sản phẩm thường được làm từ nhựa ABS dễ nhận thấy thường ngày như là phíc cắm điện, ổ cắm điện.