Trong những năm qua, ngành công nghiệp đóng tàu Việt Nam đã có những bước phát triển đột phá. Chúng ta đã có thể đóng mới những con tàu hàng chục nghìn tấn, với chất lượng đạt tiêu chuẩn quốc tế...
TS. Ngô Kim Định
ThS. Nguyễn Đức Thuyết
Vụ Môi trường, Bộ GTVT
Trong những năm qua, ngành công nghiệp đóng tàu Việt Nam đã có những bước phát triển đột phá. Chúng ta đã có thể đóng mới những con tàu hàng chục nghìn tấn, với chất lượng đạt tiêu chuẩn quốc tế. Điều này góp phần nâng cao vị thế của ngành công nghiệp đóng tàu Việt Nam trên thị trường đóng tàu quốc tế, đồng thời góp phần vào sự phát triển chung của nền kinh tế Việt Nam. Tuy nhiên, ngoài những vấn đề về kỹ thuật và chất lượng của những con tàu, hiện tại ngành đóng tàu Việt Nam còn tồn tại những vấn đề cần sớm khắc phục. Một trong những vấn đề đó là những tác động tới môi trường trong quá trình sản xuất.
Với những hạn chế về mặt công nghệ, trình độ kỹ thuật, cơ sở hạ tầng, …ngành công nghiệp đóng tàu Việt Nam đã và đang gây ra những tác động không nhỏ tới chất lượng môi trường bởi các tác nhân gây ô nhiễm như các loại khí thải, nước thải, chất thải rắn, tiếng ồn,…Một trong những vấn đề trong ngành công nghiệp đóng mới và sửa chữa tàu biển hiện đang nhận được sự quan tâm của xã hội đó là vấn đề làm sạch bề mặt kim loại kim loại vỏ tàu.
Làm sạch bề mặt kim loại trước khi sơn là một trong những công đoạn bắt buộc trong quy trình đóng mới và sửa chữa tàu biển. Trước đây, công tác làm sạch bề mặt thường được tiến hành bằng phương pháp cổ điển là phương pháp phun hạt mài. Gia công dòng hạt mài là phương pháp bóc vật liệu khi dòng khí khô mang hạt mài với vận tốc cao tác động lên chi tiết. Sự va đập của các phần tử hạt mài vào bề mặt chi tiết gia công tạo thành một lực tập trung đủ lớn, gây nên một vết nứt nhỏ, và dòng khí mang cả hạt mài và mẩu vật liệu nứt (mòn) đi ra xa. Phương pháp này rất thuận lợi để gia công các loại vật liệu giòn, dễ vỡ.
Quá trình gia công dòng hạt mài thường được sử dụng để thực hiện các công việc như :
- Cắt những lỗ nhỏ, rãnh, hoặc những mô hình, hoa văn phức tạp trên vật liệu kim loại rất cứng hoặc giòn hoặc vật liệu phi kim loại.
- Tẩy ba via; cắt mép, tạo mặt vát; tẩy lớp ô xít và những màng mỏng tạp chất trên bề mặt.
- Làm sạch chi tiết có bề mặt không đều.
Hình 1. Công nghệ xử lý bề mặt kim loại bằng dòng hạt mài
Năng suất bóc vật liệu, hình dạng hình học vết cắt, độ bóng bề mặt và tốc độ mòn vòi phun bị ảnh hưởng bởi kích thước và khoảng cách của vòi phun, thành phần, độ bền kích thước và hình dáng của dòng hạt mài, và thành phần, áp suất và tốc độ của khí.
Năng suất bóc vật liệu chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ dòng hạt mài và kích thước hạt mài. Hạt mài có độ hạt lớn sẽ bóc với tốc độ cao hơn. Tại một áp suất nhất định, năng suất bóc vật liệu tăng theo tốc độ dòng hạt mài, nhưng sau khi đạt đến giá trị tối ưu thì năng suất bóc vật liệu giảm nếu ta tiếp tục tăng tốc độ dòng hạt mài. Sở dĩ như vậy là vì tốc độ dòng khí giảm khi ta tăng tốc độ dòng hạt mài và tỉ số trộn tăng gây nên sự giảm năng suất bóc vật liệu do năng lượng để mài mòn lúc này giảm đi.
Tốc độ, lưu lượng hạt mài phải tương xứng với áp suất và lưu lượng dòng khí. Lưu lượng của hạt mài thường từ 2 - 20g/ph. Áp suất dòng khí điển hình là 0,2 N/mm2 - 1N/mm2. Tốc độ dòng dòng hạt mài từ 150 - 300m/s.
Năng suất bóc vật liệu tăng khi tăng khoảng cách khoảng cách từ miệng vòi đến chi tiết gia công đến một giá trị nhất định, sau đó nó giữ không thay đổi trong một khoảng cách nhất định rồi giảm dần. Phương pháp gia công này có năng suất bóc vật liệu nhỏ: 40 mg/ph, 15 mm3/ph,
Khi khoảng cách từ miệng vòi phun đến chi tiết gia công càng lớn thì vết gia công càng rộng, cạnh cắt càng kém sắc nét (hình 2). Khoảng cách từ miệng vòi phun và bề mặt gia công khoảng từ 0,25 - 75 mm.
Việc sử dụng công nghệ gia công làm sạch bề mặt theo công nghệ dòng hạt mài có nhiều ưu điểm như thi công nhanh, giá thành rẻ, hiệu quả cao.
Tuy nhiên, trong công nghệ gia công làm sạch bề mặt bằng dòng hạt mài chủ yếu là hạt nix, theo công nghệ mài khô, với thành phần nhiều kim loại nặng như sắt, chì, crôm, sơn cũ, … Khi sử dụng công nghệ này sẽ phát thải ra ngoài môi trường những tác nhân gây ô nhiễm có thể gây nhiễm độc chì, các bệnh về thần kinh và hô hấp nghiêm trọng. Những nguy hại của bụi nix mà Hyundai Vinashin đã gây ra là một minh chứng rõ nét. Bên cạnh đó việc xử lý chúng gặp rất nhiều khó khăn, tốn kém (để xử lý 1 tấn chất thải Nix phải chi phí 65 SGD), còn nếu chôn vào đất, các chất độc hại lẫn trong hạt chất thải sẽ ngấm vào nước gây ô nhiễm và ngộ độc rất lớn. Vì vậy, loại bỏ và tìm công nghệ thay thế hạt nix là yêu cầu cấp bách.
Hiện nay, trên thế giới nhiều nước đã nghiên cứu và áp dụng thành công phương pháp làm sạch bề mặt làm sạch bề mặt kim loại bằng phương pháp phun nước áp lực cao (UHP). Cấu tạo cơ bản hệ thống máy phun nước siêu cáo áp bao gồm:
+ 01 động cơ diesel hoặc động cơ điện truyền động cho 01 máy bơm nước cao áp.
+ 01 đường ống cấp nước đầu vào,
+ 01 hệ thống ống cao áp đầu ra và súng phun.
Trong lĩnh vực Công nghệ phun nước áp lực cao, người ta phân loại máy theo dải áp lực như sau:
+ Từ 350 bar đến 700 bar được gọi là Bơm cao áp. Với dải áp lực này các lớp sơn rỗ tróc, hoặc dầu mỡ trên bề mặt sẽ được tẩy sạch.
+ Từ 700 bar đến 1700 bar được gọi là Bơm trung cao áp. Với giải áp lực này gỉ sắt, rỗ bề mặt kim loại, sơn thông thường cũ sẽ được tẩy sạch.
+ Từ 1700 bar đến 2800 bar được gọi là bơm siêu cao áp. Với dải áp lực này toàn bộ lớp vật liệu bám trên bề mặt kim loại sẽ được tẩy sạch đưa bề mặt kim loại về trạng thái nguyên thủy ban đầu.
Ưu điểm của việc sử dụng nước thay thế cát/nix là:
+ Nước có mặt ở khắp mọi nơi, chiếm tới 71% diện tích bề mặt trái đất, dễ khai thác.
+ Thân thiện với môi trường, không độc hại, lượng chất thải nhỏ nên giảm tối đa chi phí xử lý chất thải.
+ Không có bụi nên không làm ảnh hưởng đến môi trường, thiết bị máy móc xung quanh
+ Mài mòn kém, không phá võ cấu trúc bề mặt thép
+ Dễ sử dụng ở những không gian kín, hẹp
+ Rửa trôi tất cả các hạt bụi trong các hốc lõm và muối trên mặt thép, do đó loại bỏ được nguyên nhân gây ăn mòn từ trong ra.
+ Ngoài ra, sử dụng hệ thống UHP sẽ loại bỏ được chi phí mua hạt nix/cát, chi phí vận chuyển đến, vận chuyển đi khỏi drydock, không phải lặp đi lặp lại việc nạp cát/nix vào thiết bị. Với phương pháp UHP, chỉ cần mở van là có thể làm việc ngay.
Tuy nhiên công nghệ này cũng có một số nhược điểm cần khắc phục như:
+ Đầu tư thiết bị ban đầu UHP cao (0,3 triệu USD/máy);
+ Bề mặt kim loại bị ẩm ướt sau khi làm sạch; Tạo rỉ vàng cấp tính ngay sau khi khô bề mặt;
+ Khó triển khai đối với trường hợp bề mặt tôn bị lỗi do sơn và có các vết gỉ nhỏ;
+ Tạo ra phản lực có thể gây mất an toàn lao động cho công nhân sử dụng;
+ Phải xử lý nước thải phát sinh sau quá trình làm sạch.
Với những ưu điểm trên, công nghệ UPH đang được nghiên cứu triển khai tại nhà máy sửa chữa tàu biển Vinalines phía Nam. Đi kèm với công nghệ này là hệ thống xử lý nước thải để tái sử dụng nước nhằm tiết kiệm tài nguyên nước, hạn chế nước thải đầu ra, tách loại sơn cũ để xử lý theo quy định về chất thải nguy hại, bùn chứa rỉ sắt được ép khô để tái sử dụng, cũng như giảm chi phí sản xuất. Theo tính toán giá thành của phương pháp UHP có so sánh với giá thành của phương pháp mài khô bằng hạt nix thì thấy giá thành của 2 phương pháp này có giá thành tương đương nhau. Tuy nhiên, hiệu quả môi trường của phương pháp UHP cao hơn nhiều.
5. Một số giải pháp quản lý
Trên cơ sở xác định các nguồn thải và những ảnh hưởng của ngành công nghiêp đóng tàu tới chất lượng môi trường, trong thời gian tới ngành công nghiệp đóng tàu cần phải thực hiện những giải pháp nhằm hạn chế những tác động có thể xảy ra. Cụ thể
a. Các giải pháp pháp lý
- Ban hành những quy chế, tiêu chuẩn bảo vệ môi trường trong ngành công nghiệp đóng tàu
- Thực hiện triệt để các Quy định pháp luật của Nhà nước, địa phương, ngành về bảo vệ môi trường
- Tổ chức tuyên truyền và nâng cao nhận thức về bảo vệ môi trường trong ngành công nghiệp đóng tàu.
- Hoàn thiện và nâng cao hiệu quả của công tác quản lý sản xuất nhằn hạn chế sự thất thoát nguyên liệu, năng lượng.
- Áp dụng các giải pháp sản xuất sạch hơn nhằm giảm chi phí sản xuất, nhân công, hạn chế tối đa những tác động tới môi trường
b. Các giải pháp về mặt kỹ thuật
- Áp dụng các công nghệ hiện đại trong công đoạn gia công nguyên vật liệu và chế tạo các chi tiết, cụm chi tiết của con tàu hạn chế sự phát thải chất thải rắn, thất thoát nguyên liệu
- Áp dụng biện pháp làm sạch bề mặt bằng hạt mài, bi thép thay cho biện pháp làm sạch bề mặt cổ điển bằng cát nhằm hạn chế những ảnh hưởng tới môi trường không khí.
- Tiến hành công đoạn sơn trong phòng kín nhằm hạn chế sự thất thoát sơn ra ngoài môi trường đồng thời giảm thiểu những tác động tới sức khoẻ người công nhân.
- Áp dụng các biệp pháp kiểm soát các nguồn gây ô nhiễm đồng thời áp dụng các công nghệ giảm thiểu chất thải
Kết luận
Để thực hiện chiến lược phát triển bền vững chung của đất nước, trong thời gian tới ngành công nghiệp đóng tàu cần sớm triển khai các giải pháp về quản lý cũng như các giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế tối đa những tác động tới môi trường xung quanh đồng thời nâng cao tính cạnh tranh của các sản phẩm đóng mới trên thị trường xuất khẩu tàu quốc tế.
Tài liệu tham khảo
- Chiến lược Bảo vệ môi trường Việt Nam giai đoạn 2001 – 2010
- Nguyễn Ngọc Sinh, Lưu Đức Hải. Quản lý môi trường cho sự phát triển bền vững Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội.
- Sổ tay công nghệ đóng tàu, 1,2,3. Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1992