Chương 1 TỔNG QUAN 1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu. Khu vực công nghiệp và xây dựng luôn có tốc độ phát triển cao nhất và đóng góp lớn nhất trong tăng trưởng kinh tế của Việt Nam. Giai đoạn 2011-2015 mặc dù gặp phải nhiều khó khăn do lạm phát trong nước, khủng hoảng tài chính và suy thoái kinh tế toàn cầu, nhưng giá trị sản lượng toàn ngành công nghiệp vẫn giữ mức tăng trưởng 13- 14%.
Công nghiệp những năm qua đóng góp hơn 70% giá trị xuất khẩu, góp phần làm chuyển dịch cơ cấu kinh tế và lao động của cả nước theo hướng công nghiệp hóa. Tuy nhiên đồng hành với đóng góp về mặt kinh tế thì chất thải rắn, nước thải, khí thải…từ các ngành công nghiệp cũng chính là nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường như hiện nay. Một số nhóm ngành có mức độ gây ô nhiễm lớn như công nghiệp chế biến lương thực, thực phẩm, khai thác khoáng sản, công nghiệp hàn đóng vỏ tàu, khai thác, vận chuyển, chế biến dầu khí. đặc biệt là các nhà máy nhiệt điện sử dụng than và ngành công nghiệp sản xuất xi măng Portland.
Theo kết quả dự báo, tổng phát thải CTR từ các KCN năm 2015 sẽ vào khoảng 6-7.5 triệu tấn/năm, và đạt 9.5 triệu tấn/năm vào năm 2020. Theo đánh giá của các chuyên gia, thành phần chất thải rắn KCN có thể thay đổi theo hướng gia tăng chất thải nguy hại.1: Ước tính và dự báo CTR từ các KCN của Việt Nam đến năm 2020. Tổng diện Tổng diện Tổng diện Lượng CTR Năm tích quy tích sử dụng tích cho thuê (tấn/năm) hoạch (ha) (ha) (ha) Năm 2005 24.000 1 a) Chất thải rắn từ ngành công nghiệp nhiệt điện Riêng CTR từ ngành công nghiệp nhiệt điện đã chiếm 16% tổng lượng CTR từ các ngành công nghiệp. CTR ngành nhiệt điện chủ yếu phát sinh từ nhiệt điện đốt than.
Việc đẩy mạnh sản xuất điện than đồng nghĩa nhu cầu nguyên liệu than sẽ tăng lên. Theo Tổng sơ đồ điện VII, nhiệt điện than tiếp tục tăng trong thời gian tới, chiếm trên 50% công suất nguồn phát điện, kéo theo tổng nhu cầu than năm 2006 dùng cho nhiệt điện ước khoảng 5 - 6 triệu tấn và dự báo đến năm 2030 Việt Nam sẽ phải sử dụng khoảng 80 triệu tấn than, trong đó có cả than nhập khẩu.2: Nhu cầu và lượng thải từ các nhà máy nhiệt điện. Tiêu thụ Lượng Mức tiêu Nhà máy Nhiệt Công suất than tro xỉ Công nghệ hao điện (MW) (tấn/năm (tấn/năm (kg/kwh) ) ) 194.531 Nghi Sơn Than phun 600 0.200 Ninh Bình Than phun 300 0.000 tuần hoàn (27-30%) Thông Long Lò tầng sôi 300.538 (Quảng Ninh) tuần hoàn (30-37%) Phả Lại (Quảng Lò tầng sôi 1.000 Ninh) tuần hoàn (40%) Thống kê cho thấy từ năm 2013, riêng lượng tro xỉ thải ra hằng năm tại 5 nhà máy nhiệt điện đốt than của Tập đoàn Than - Khoáng sản Việt Nam khi phát đủ công suất ước tính khoảng 2. Dự báo đến năm 2030, khi tổng công suất nhiệt điện đốt than của cả nước tăng lên khoảng 77 nghìn MW, kéo theo tăng lượng than tiêu thụ là 176 triệu tấn thì lượng tro xỉ thải sẽ đạt 35 triệu tấn/năm và thải ra bầu khí quyển một lượng khí CO2 khổng lồ, ước tính khoảng 5 triệu tấn/năm.
Theo chiến lược phát triển ngành điện, chiến lược phát triển các ngành sản xuất công nghiệp sử dụng than, sản xuất hóa chất phân bón thì đến năm 2020 nước ta sẽ 2 sử dụng khoảng 65 triệu tấn than cho nhiệt điện, hàng chục triệu tấn than cho ngành sản xuất thép và công nghiệp khác, đồng thời thải ra gần 50 triệu tấn tro, xỉ, thạch cao ra môi trường và con số này ngày càng cao ở những năm tiếp theo.1: Khói bụi từ các nhà máy nhiệt điện đã tàn phá môi trường sống tại Thổ Nhĩ Kỳ và Thái Lan [Nguồn : Internet]. Trên thế giới, các quốc gia phát triển luôn khuyến khích sử dụng tro xỉ than từ nhà máy nhiệt điện trong xây dựng đường xá và đôi khi là điều kiện bắt buộc. Tại Việt Nam, một số nhà máy thu hồi chế biến tro bay và sản xuất gạch không nung từ tro xỉ đã được xây dựng và vận hành ở gần một số nhà máy nhiệt điện như tại nhà máy sản xuất tro bay Phả Lại với công suất 40 nghìn tấn/tháng, nhà máy chế biến tro bay Cao Cường có công suất 80 nghìn tấn sản phẩm/năm, xưởng tuyển tro bay của BQL công trình thủy điện Sơn La có công suất 10 nghìn tấn/tháng. Tuy vậy vẫn chưa thể đáp ứng được nhu cầu xử lý CTR từ các nhà máy nhiệt điện sử dụng than.
Trước thực trạng trên, việc nghiên cứu tận thu tro xỉ thải của các nhà máy nhiệt điện đốt than làm nguyên liệu sản xuất VLXD là vấn đề đáng quan tâm hiện nay, nhằm giảm bớt những tác hại đến môi trường.3: CTR từ ngành công nghiệp nhiệt điện dự báo đến năm 2030 Công suất Lượng than yêu Lượng CTR và tro Năm (MW) cầu (tấn) bụi (tấn/năm) 2015 3.000 3 b) Chất thải rắn từ ngành công nghiệp khai thác Bauxite Trên phương diện phát triển kinh tế và xã hội, việc khai thác Bauxite mang lại rất nhiều lợi ích cho người dân, chính quyền địa phương và công ty khai thác. Người dân địa phương có thêm công ăn việc làm và hưởng lợi từ những tiện ích công cộng do các công ty khai thác Bauxite hỗ trợ hoặc do việc khai thác mang lại. Tuy nhiên việc khai thác quặng gây ảnh hưởng xấu đến môi trường đất, nước, không khí và cả sinh vật, đặc biệt là môi trường đất. Nguồn nước mặt có thể bị ô nhiễm, bụi từ việc khai thác sẽ gây ô nhiễm môi trường sống của người dân địa phương.
Bùn đỏ là chất thải không thể tránh được của khâu chế biến Bauxite, là sản phẩm của quá trình làm giàu quặng, gồm các thành phần không thể hoà tan, trơ, không biến chất như Hematit, Natrisilico-aluminate, Canxi-titanat, Mono-hydrate nhôm, Tri-hydrate nhôm v. Hiện nay, việc xử lý bùn đỏ vẫn đang là mối quan tâm của các nước trên thế giới trong công cuộc bảo vệ môi trường.2: Khai thác Bauxite và hồ chứa bùn đỏ tại Tây Nguyên [Nguồn: Internet]. Nếu chế biến Bauxite thành alumin thì bắt buộc phải xây dựng các hồ chứa bùn đỏ. Chỉ riêng dự án của nhà máy sản xuất Alumin Nhân Cơ - Tây Nguyên, theo báo cáo phần đuôi quặng nước thải và bùn thải có khối lượng tới hơn 11 triệu m³/năm, trong khi dung tích hồ thải bùn đỏ sau 15 năm là khoảng 8,7 triệu m³.
Tương tự, dự án Tân Rai – Lâm Đồng có lượng bùn đỏ thải ra môi trường trong suốt quá trình dự án Tân Rai hoạt động là 80-90 triệu m³, nhưng hiện tại tổng dung 4 tích của hồ chứa của dự án chỉ có 20-25 triệu m³, nghĩa là thấp hơn rất nhiều so với lượng bùn đỏ sẽ có trong tương lai. c) Chất thải rắn từ ngành công nghiệp luyện thép Ngành công nghiệp luyện gang thép, thuộc nhóm ngành công nghiệp nặng, không những đòi hỏi nhiều thiết bị máy móc kỹ thuật, nguồn lao động, mà còn gây rất nhiều tổn hại đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Hiện nay ở nước ta, có hơn 30 nhà máy luyện thép đang hoạt động và nhiều nhà máy khác đang trong giai đoạn xây dựng hoặc lập dự án. Sản lượng thép ở Việt Nam năm 2007 khoảng 12 triệu tấn/năm và dự kiến sẽ đạt khoảng 18 triệu tấn/năm vào năm 2025 [1].
Lượng xỉ thải ra từ các nhà máy thông thường chiếm từ 11 - 12% khối lượng phôi đầu vào [2]. Như vậy, mỗi năm lượng xỉ thải ra từ các nhà máy luyện thép trên cả nước sẽ lên đến 1 - 1,5 triệu tấn. Lượng xỉ này tương ứng với thể tích khoảng 300. Nếu tính toán sơ bộ, lượng xỉ này đủ để thi công một lớp móng đường có chiều dày 30cm, rộng 7.0m và dài khoảng 200km [3].
Tuy nhiên ở Việt Nam, xỉ thép đang được xem là chất thải công nghiệp thuần túy và nó phải được xử lý như một dạng chất thải rắn theo Nghị định số 59/2007/NĐ-CP ngày 9/4/2007 của Thủ tướng Chính phủ [1]. Điều này sẽ gây ra các ảnh hưởng tiêu cực khác nhau, bao gồm việc chiếm đất và tốn chi phí cho việc chôn lấp xỉ thép, đồng thời tác động xấu đến môi trường đất xung quanh khu vực xử lý xỉ thép [4]. Chính vì vậy, Chính phủ đã có chủ trương ưu tiên cho việc tái chế, tái sử dụng và xử lý chất thải rắn, nhằm giảm thiểu khối lượng chất thải được chôn lấp, tiết kiệm kinh phí và tài nguyên đất đai.3: Khí thải từ nhà máy luyện thép ở Trung Quốc [Nguồn : Internet]. 5 d) Chất thải rắn từ ngành công nghiệp chế biến dầu khí Việc phát triển công nghệ lọc hóa dầu sẽ giúp cung cấp năng lượng cho quá trình hiện đại họa đất nước, tạo ra sự phát triển bền vững.
Các nhà máy lọc dầu và chế biến dầu mỏ tại Nghi Sơn, Dung Quất, Phú Mỹ đã và đang tạo ra các nguồn năng lượng cho cả nước. Bên cạnh đó, công nghệ chế biến và sản xuất dầu khí cũng tạo ra các chủng loại vật liệu và các chất thải rắn khác nhau. Quá trình cracking cặn dầu của nhà máy sử dụng xúc tác FCC sẽ giúp bẻ gãy các phân tử cặn dầu lớn thành các phân tử nhỏ hơn và chuyển hóa cấu trúc mạch phân tử dầu giúp tạo ra sản phẩm. Hiện nay lượng xúc tác và chất thải từ các nhà máy lọc hóa dầu đã và đang xây dựng ở Việt Nam ngày càng tăng lên.
Cho dù xúc tác có thể còn giá trị, các loại xúc tác này hiện nay chủ yếu vẫn đang được xử lý bằng phương án chôn lấp. Xúc tác của FCC chiếm khối lượng lớn trong tổng số xúc tác của nhà máy lọc dầu, gần 80% khối lượng xúc tác rắn và hơn 50% giá trị [5].4: Nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất và Nghi Sơn [Nguồn : Internet]. e) Chất thải từ ngành công nghiệp sản xuất xi măng portland Xi măng Portland thông thường - Ordinary Portland cement (OPC) từ lâu đã là vật liệu kết dính truyền thống và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bê tông. Tuy nhiên, việc sử dụng OPC làm vật liệu xây dựng chính đã được đặt câu hỏi rộng rãi trong những thập kỷ qua do tác động môi trường của việc sản xuất clinker.
Trên thực tế, việc sản xuất clinker từ các nhà máy xi măng trên thế giới thải ra khoảng 1,5 tỷ tấn CO2 hàng năm, chiếm khoảng 5% tổng lượng khí thải CO2 do con người 6 tạo ra và nếu xu hướng này vẫn tiếp tục, lượng khí thải CO2 sẽ tăng đến 7% vào năm 2020 [6]. Tại Việt Nam sản xuất xi măng đang tăng trưởng 2.