Tổng quan nghiên cứu

Ngành công nghiệp da giày Việt Nam đóng góp trên 10% tổng kim ngạch xuất khẩu cả nước, liên tục duy trì vị thế trong nhóm 10 quốc gia xuất khẩu hàng đầu thế giới với sản lượng tăng trưởng mạnh mẽ từ 32 triệu SF năm 2003 lên 80 triệu SF năm 2010. Tuy nhiên, thuộc da là ngành sản xuất có mức độ thâm dụng tài nguyên và phát sinh tải lượng ô nhiễm môi trường rất nghiêm trọng. Trung bình khi chế biến 1 tấn da muối nguyên liệu chỉ thu được khoảng 195 kg da cật và 60 kg da váng thành phẩm, trong khi thải bỏ ra môi trường tới 750 kg chất thải rắn hữu cơ cùng 30 đến 50 m3 nước thải chứa nồng độ đậm đặc các hợp chất hữu cơ, crom và sunfua.

Tại Khu công nghiệp Hiệp Phước (huyện Nhà Bè, TP. Hồ Chí Minh) – nơi tập trung 8 doanh nghiệp thuộc da lớn nhất thành phố trên tổng diện tích quy hoạch giai đoạn 1 là 311,4 ha – công tác kiểm soát môi trường vẫn bộc lộ nhiều điểm nghẽn về công nghệ và năng lực quản trị. Nghiên cứu này được thực hiện nhằm đánh giá toàn diện hiện trạng phát sinh chất thải rắn, nước thải, khí thải và thực trạng quản lý môi trường tại các doanh nghiệp thuộc da trong KCN Hiệp Phước, trong đó đi sâu phân tích trường hợp điển hình của Công ty Cổ phần Thuộc da Hào Dương – cơ sở có quy mô lớn nhất với công suất sản xuất 700 - 800 tấn da phèn xanh và 250 - 300 tấn da thuộc mỗi tháng.

Phạm vi không gian nghiên cứu bao trùm toàn bộ các nhà máy thuộc da tại KCN Hiệp Phước và địa bàn huyện Nhà Bè, được triển khai trong mốc thời gian từ tháng 01/2013 đến tháng 07/2013. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp luận cứ định lượng để thiết lập hệ thống kiểm soát ô nhiễm tổng thể, hướng tới mục tiêu giảm thiểu 20 - 30% tải lượng phát thải tại nguồn, tối ưu hóa chi phí xử lý và nâng cao hiệu quả kinh tế - sinh thái cho ngành công nghiệp da giày Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự tích hợp của hai khung lý thuyết quản lý hiện đại: Lý thuyết Quản lý Môi trường Tích hợp (Integrated Environmental Management) và Lý thuyết Sản xuất Sạch hơn (Cleaner Production). Bên cạnh đó, mô hình Cân bằng Vật chất (Material Balance Model) được vận dụng để phân tích định lượng toàn bộ dòng năng lượng, hóa chất đầu vào và các dòng phát thải đầu ra trên từng công đoạn của dây chuyền chế biến da.

Hệ thống lý thuyết làm sáng tỏ 4 khái niệm chuyên ngành then chốt:

  1. Khía cạnh môi trường có ý nghĩa: Các thành phần trong hoạt động sản xuất có khả năng tương tác và gây biến đổi tiêu cực đến môi trường xung quanh vượt ngưỡng kiểm soát.
  2. Tải lượng ô nhiễm đặc trưng: Định mức chất ô nhiễm tính trên một đơn vị sản phẩm (kg chất thải hoặc m3 nước thải trên 1 tấn da nguyên liệu).
  3. Hóa chất thuộc da nguy hại: Các hợp chất muối crom hóa trị ba (Cr3+) có nguy cơ chuyển hóa thành crom hóa trị sáu (Cr6+) mang độc tính cao đối với sinh vật và con người.
  4. Hệ số chuyển đổi vật liệu: Tỷ lệ phần trăm nguyên liệu da thô chuyển hóa thành phẩm hữu ích so với phần phát sinh dưới dạng phế phẩm và chất thải.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được kết hợp chặt chẽ giữa dữ liệu thứ cấp (báo cáo giám sát môi trường định kỳ, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia, hồ sơ pháp lý) và dữ liệu sơ cấp thu thập trực tiếp tại hiện trường. Cỡ mẫu nghiên cứu bao phủ toàn diện 8/8 doanh nghiệp thuộc da đang hoạt động tại KCN Hiệp Phước (đạt tỷ lệ 100% tổng thể), kết hợp phương pháp nghiên cứu trường hợp điển hình chuyên sâu (Case study) tại Công ty Cổ phần Thuộc da Hào Dương với quy mô khuôn viên 60.000 m2 và lực lượng lao động gồm 530 cán bộ công nhân viên.

Phương pháp nghiên cứu trường hợp và khảo sát toàn bộ được lựa chọn vì tính chất đặc thù của KCN Hiệp Phước, nơi tập trung phần lớn năng lực thuộc da của TP. Hồ Chí Minh nhưng phân bố tập trung theo cụm. Việc phân tích định lượng được thực hiện bằng phương pháp cân bằng vật chất kết hợp thống kê mô tả trên phần mềm Microsoft Excel, đối chiếu trực tiếp với các tiêu chuẩn môi trường bắt buộc như QCVN 40:2011/BTNMT, QCVN 19/2008/BTNMT và chuẩn tiếp nhận nước thải TCVN 5945:2005 loại C của KCN. Ngoài ra, phương pháp phân tích ma trận SWOT kết hợp phương pháp chuyên gia lấy ý kiến từ Ban Quản lý Hepza, Ban Quản lý KCN Hiệp Phước và các nhà khoa học chuyên ngành giúp nhận diện chính xác các rào cản và cơ hội cải tiến quản lý. Tiến trình nghiên cứu được triển khai đồng bộ từ ngày 21/01/2013 đến ngày 21/06/2013.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu phát hiện sự tổn thất vật liệu và tỷ lệ phát sinh chất thải rắn cực lớn trong quy trình chế biến da. Khi đưa 1.000 kg da muối nguyên liệu vào sản xuất, tỷ lệ thu hồi sản phẩm da hữu ích chỉ đạt khoảng 25,5% (gồm 195 kg da cật và 60 kg da váng), trong khi 74,5% khối lượng còn lại trở thành chất thải rắn. Lượng chất thải rắn phát sinh thực tế lên tới 750 kg/tấn nguyên liệu, bao gồm 250 - 300 kg mỡ và thịt bạc nhạc, 90 - 100 kg diềm da tươi, 100 - 110 kg mùn bào da phèn xanh và 100 - 105 kg váng da vụn.

Thứ hai, lượng nước tiêu thụ và xả thải ở mức rất cao, dao động từ 30 đến 50 m3 nước thải cho mỗi tấn da thô. Dòng nước thải có nồng độ ô nhiễm vượt chuẩn tiếp nhận nhiều lần: công đoạn ngâm vôi tẩy lông phát sinh COD từ 40.000 đến 50.000 mg/l, chất rắn lơ lửng SS vượt 15.000 mg/l; dòng thải từ công đoạn thuộc crom chứa hàm lượng crom tổng số dao động 2.500 - 4.500 mg/l, đe dọa trực tiếp đến hệ vi sinh của trạm xử lý nước thải tập trung.

Thứ ba, tại Công ty Hào Dương, việc tiêu thụ hơn 30 loại hóa chất với sản lượng lớn (như chất thuộc da Cromeno 95 và muối crom tiêu thụ trên 40.000 kg/tháng, chất làm mềm Jolime 230P tiêu thụ 48.053 kg/tháng, chất tẩy lông NaHS tiêu thụ 20.000 kg/tháng) đã làm phát sinh lượng bùn thải chứa crom nguy hại từ 0,12 đến 0,25 tấn trên mỗi tấn da sản xuất. Khí thải từ quá trình phân hủy protein và dung dịch ngâm vôi chứa nồng độ H2S và NH3 cao, tạo mùi hôi thối phát tán diện rộng trong bán kính hơn 1.000 m quanh khu vực nhà máy.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi của thực trạng ô nhiễm nêu trên bắt nguồn từ công nghệ sản xuất bán tự động lạc hậu, sử dụng phu lông hở gây thất thoát dung dịch hóa chất và thiếu hệ thống kiểm soát tự động độ pH trong quá trình nâng kiềm (duy trì ở mức 3,8 - 4,2). Điều này dẫn đến hiệu suất gắn màu và hấp phụ crom của sợi collagen chỉ đạt 65 - 70%, khiến 30 - 35% lượng muối crom dư thừa bị thải bỏ trực tiếp ra dòng nước thải. So sánh với các nghiên cứu và thực tiễn công nghệ thuộc da tiên tiến trên thế giới (mức tiêu hao nước chỉ từ 12 - 15 m3/tấn), các doanh nghiệp tại KCN Hiệp Phước đang tiêu tốn lượng nước gấp 2,5 đến 3,3 lần và tiêu hao hóa chất cao hơn 20 - 30%.

Toàn bộ bức tranh dữ liệu này được thể hiện rõ ràng qua sơ đồ cân bằng dòng vật chất (Material Flow Chart) và bảng tổng hợp ma trận phân tích khía cạnh môi trường có ý nghĩa. Kết quả đối sánh cho thấy công đoạn chuẩn bị thuộc (hồi tươi, ngâm vôi tẩy lông) đóng góp tới 60 - 70% tổng tải lượng COD, BOD5 và chất rắn lơ lửng toàn nhà máy, trong khi công đoạn thuộc crom đóng góp trên 95% tải lượng kim loại nặng nguy hại. Điều này chứng minh rằng việc đầu tư xử lý cuối đường ống (End-of-pipe) đơn thuần sẽ gây tốn kém chi phí vận hành cực lớn mà không giải quyết được căn nguyên thất thoát tài nguyên.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ môi trường và gia tăng lợi ích kinh tế cho doanh nghiệp, nghiên cứu đề xuất 5 nhóm giải pháp chiến lược với mục tiêu và lộ trình thực thi rõ ràng:

  1. Đổi mới kỹ thuật thu hồi và tái sử dụng crom tại nguồn: Thiết lập hệ thống kết tủa crom bằng magie oxit (MgO) hoặc natri hydroxit (NaOH) để thu hồi dung dịch crom đậm đặc, đặt mục tiêu tái sử dụng 85 - 90% lượng crom dư thừa trong nước thải thuộc da, cắt giảm 20 - 25% chi phí mua mới hóa chất crom. Timeline thực hiện trong 12 tháng, chủ thể chịu trách nhiệm là Doanh nghiệp thuộc da Hào Dương và các cơ sở trong KCN.
  2. Áp dụng kỹ thuật Sản xuất sạch hơn (SXSH) trong khâu chuẩn bị thuộc: Triển khai phương pháp tẩy lông bảo tồn chân lông (hair-save process) kết hợp hỗ trợ enzyme và nạo mỡ tươi cơ học trước khi ngâm vôi. Target metric là cắt giảm 40% chỉ số COD, giảm 50% lượng sulfide (S2-) phát sinh và tiết kiệm 15 - 20% lượng nước sạch tiêu thụ trong lộ trình 6 - 18 tháng do Bộ phận Kỹ thuật doanh nghiệp chủ trì.
  3. Cải tạo nâng cấp trạm xử lý nước thải và khí thải cục bộ: Xây dựng hệ thống tách riêng dòng thải crom và dòng thải chứa sunfua để tiền xử lý hóa lý trước khi gộp dòng vào hệ thống xử lý sinh học; lắp đặt chụp hút khí kín và tháp hấp phụ khí H2S, NH3 bằng dung dịch kiềm tại khu vực phu lông, đảm bảo 100% nước thải đạt tiêu chuẩn TCVN 5945:2005 loại C trước khi xả vào hệ thống chung của KCN trong vòng 6 tháng.
  4. Hoàn thiện hệ thống quản lý an toàn, sức khỏe và môi trường (HSE): Xây dựng kho lưu chứa chất thải nguy hại đạt chuẩn QCVN 07:2008/BTNMT với sức chứa an toàn trên 50 tấn bùn thải, trang bị đầy đủ bảo hộ lao động đạt chuẩn cho 500 công nhân và chuẩn hóa quy trình vận hành theo tiêu chuẩn ISO 14001 trong thời hạn 3 - 6 tháng.
  5. Tăng cường giám sát liên ngành và chia sẻ thông tin: Ban Quản lý KCN Hiệp Phước (HIPC) phối hợp cùng Sở Tài nguyên và Môi trường TP. Hồ Chí Minh lắp đặt hệ thống quan trắc tự động liên tục 24/7 đối với lưu lượng, COD, pH và crom tổng số tại hố ga xả thải của từng doanh nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Ban giám đốc và cán bộ quản lý doanh nghiệp thuộc da: Giúp các nhà quản trị nhận diện rõ ràng các điểm rò rỉ nguyên liệu, nắm vững phương pháp cân bằng vật chất để tái tuần hoàn crom và bã mỡ, qua đó cắt giảm 15 - 30% chi phí vận hành xử lý môi trường hàng năm và tuân thủ pháp luật về bảo vệ môi trường.
  2. Cơ quan quản lý nhà nước và Ban quản lý các KCN: Cung cấp bức tranh thực tế về tải lượng xả thải đặc thù của ngành chế biến da, phục vụ hiệu quả cho công tác thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM), cấp phép xả thải và kiểm tra thanh tra môi trường định kỳ tại các cụm công nghiệp tập trung.
  3. Kỹ sư môi trường và chuyên gia tư vấn công nghệ: Cung cấp hệ số phát thải thực nghiệm, thông số hóa lý chi tiết của từng dòng thải (từ hồi tươi, ngâm vôi đến thuộc phèn, hoàn thiện) làm dữ liệu đầu vào chuẩn xác để thiết kế, tối ưu hóa các công trình xử lý nước thải và khí thải công nghiệp.
  4. Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Quản lý Môi trường: Đóng vai trò là tài liệu tham khảo học thuật giá trị về phương pháp luận nghiên cứu điển hình (case study), kỹ thuật phân tích SWOT và cách tiếp cận quản lý môi trường tích hợp đối với các ngành công nghiệp nặng có nguy cơ ô nhiễm cao.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao ngành thuộc da lại phát sinh khối lượng chất thải rắn gấp nhiều lần sản phẩm thu được? Do đặc thù cấu tạo giải phẫu của da động vật, chỉ có lớp da cật và da váng đáp ứng tiêu chuẩn gia công da thuộc. Khi chế biến 1.000 kg da muối thô, doanh nghiệp bắt buộc phải nạo bóc 250 - 300 kg mỡ bạc nhạc, xén tỉa 90 - 100 kg diềm da thừa và mài bào 100 - 110 kg mùn da, dẫn đến lượng phế thải rắn chiếm tới 74,5% tổng khối lượng nguyên liệu đầu vào.

  2. Nước thải từ nhà máy thuộc da chứa những chất ô nhiễm nguy hại đặc thù nào? Nước thải thuộc da chứa hai nhóm chất nguy hại nghiêm trọng: dòng ngâm vôi tẩy lông chứa hàm lượng sunfua (S2-) đậm đặc cùng tải lượng COD lên đến 50.000 mg/l có nguy cơ sinh khí H2S gây ngạt thở; và dòng thuộc crom chứa hợp chất Cr3+ nồng độ 2.500 - 4.500 mg/l có khả năng tích lũy sinh học và gây độc mạn tính cho hệ sinh thái thủy vực.

  3. Doanh nghiệp đạt được lợi ích kinh tế cụ thể nào khi đầu tư hệ thống thu hồi crom? Khi ứng dụng công nghệ kết tủa kiềm để thu hồi crom trong nước thải sơ thuộc, doanh nghiệp có thể tái sử dụng 85 - 90% lượng muối crom dư thừa cho các mẻ thuộc tiếp theo. Giải pháp này giúp cắt giảm 20 - 25% ngân sách thu mua hóa chất mới, đồng thời giảm 50% chi phí thuê xử lý bùn thải nguy hại phát sinh từ trạm xử lý nước thải.

  4. Tiêu chuẩn tiếp nhận nước thải của KCN Hiệp Phước đối với các nhà máy thuộc da là gì? Tất cả các cơ sở thuộc da tại KCN Hiệp Phước bắt buộc phải xây dựng trạm xử lý cục bộ để xử lý nước thải đạt giới hạn tiếp nhận tương đương TCVN 5945:2005 cột C (quy định nồng độ COD dưới 400 mg/l, crom tổng dưới 2 mg/l, pH từ 5 đến 9) trước khi đấu nối vào mạng lưới thu gom chung dẫn về trạm xử lý tập trung xả ra Rạch Dinh Ông.

  5. Giải pháp nào giúp hạn chế triệt để mùi hôi thối phát sinh từ các phân xưởng thuộc da? Doanh nghiệp cần chuyển đổi sang quy trình phu lông kín, lắp đặt chụp hút khí cục bộ tại các bể tẩy lông ngâm vôi để dẫn khí qua tháp rửa bằng dung dịch hấp phụ hóa học, kết hợp thu gom triệt để và vận chuyển toàn bộ bã thịt, mỡ động vật phát sinh trong ngày trong vòng 24 giờ nhằm ngăn chặn quá trình phân hủy kỵ khí sinh khí H2S và NH3.

Kết luận

  • Luận văn đã định lượng hóa bức tranh phát thải đặc thù của ngành thuộc da với định mức 30 - 50 m3 nước thải và 750 kg chất thải rắn hữu cơ trên mỗi tấn da muối nguyên liệu chế biến.
  • Đánh giá toàn diện hiện trạng quản lý môi trường tại 8 doanh nghiệp thuộc da ở KCN Hiệp Phước, làm rõ các rủi ro phát tán crom và mùi hôi tại Công ty Cổ phần Thuộc da Hào Dương.
  • Cung cấp bộ cơ sở dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về nồng độ các chất ô nhiễm đặc thù (COD, SS, Cr3+, S2-) phục vụ công tác tính toán và thiết kế kỹ thuật môi trường.
  • Đề xuất hệ thống 5 nhóm giải pháp đồng bộ kết hợp giữa cải tiến công nghệ, thu hồi crom tại nguồn, áp dụng sản xuất sạch hơn và quản trị an toàn lao động theo tiêu chuẩn ISO 14001.
  • Xác lập lộ trình chuyển dịch kỹ thuật khả thi từ 6 đến 18 tháng, mở ra phương thức sản xuất bền vững và cân bằng giữa hiệu quả kinh tế với trách nhiệm bảo vệ môi trường.

Các doanh nghiệp thuộc da và cơ quan quản lý cần khẩn trương phối hợp triển khai các giải pháp thu hồi tuần hoàn hóa chất và kiểm toán dòng vật chất ngay hôm nay nhằm triệt tiêu các nguy cơ ô nhiễm, tối ưu hóa chi phí sản xuất và xây dựng chuỗi giá trị da giày xanh vững mạnh.