Luận văn thạc sĩ file word nghiên cứu hệ số phát thải kim loại nặng trong tro thải lò đốt rác sinh hoạt tại một số tỉnh phía bắc việt nam

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu file word nghiên cứu hệ số phát thải kim loại nặng trong tro thải lò đốt rác sinh hoạt tại một số, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Giáp Ngọc Sáng
• Người hướng dẫn: GS.TS Lê Thị Huệ
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu hệ số phát thải kim loại nặng trong tro lò đốt rác sinh hoạt tại miền Bắc Việt Nam
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Đối tượng và nội dung nghiên cứu
• 1.4. Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài
• 2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 2.1. Tổng quan về lò đốt rác sinh hoạt
• 2.2. Tổng quan về kim loại nặng
• 2.3. Hiện trạng phát thải kim loại nặng từ lò đốt rác sinh hoạt
• 2.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 2.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 2.4. Kết quả khảo sát hiện trạng môi trường tại các cơ sở đốt rác thải sinh hoạt tại thành phố Hải Phòng và tỉnh Bắc Ninh
• 2.4.1. Kết quả đánh giá hiện trạng môi trường tại cơ sở đốt rác thải sinh hoạt thành phố Hải Phòng
• 2.4.2. Kết quả đánh giá hiện trạng môi trường tại cơ sở đốt rác thải sinh hoạt tỉnh Bắc Ninh
• 2.5. Các phương pháp xác định kim loại nặng
• 2.5.1. Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử (F – AAS, G – AAS)
• 2.5.2. Phương pháp ICP - MS
• 2.6. Các kỹ thuật xử lý mẫu trong phân tích hàm lượng kim loại
• 2.6.1. Phương pháp vô cơ hoá ướt
• 2.6.2. Kỹ thuật vô cơ hoá khô - ướt kết hợp
• 2.6.3. Phương pháp lên men
• 2.6.4. Phương pháp tách chiết, làm giàu bằng dung môi
• 2.6.5. Phương pháp phân huỷ mẫu bằng lò vi sóng
• 2.7. Đối tượng nghiên cứu
• 2.8. Phương pháp nghiên cứu
• 2.8.1. Phương pháp lấy mẫu
• 2.8.2. Phương pháp xử lý mẫu và phân tích mẫu
• 2.8.3. Phương pháp kiểm soát mẫu (QA/QC)
• 2.9. Hệ số phát thải kim loại nặng trong tro thải lò đốt rác sinh hoạt
• 2.10. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Khảo sát các điều kiện tối ưu trong quá trình phân tích
• 3.2. Các điều kiện tối ưu trong quá trình phân tích
• 3.3. Khoảng tuyến tính của phương pháp
• 3.4. Các kết quả đánh giá hàm lượng kim loại nặng do quá trình đốt rác thải sinh hoạt
• 3.5. Xây dựng hệ số phát thải kim loại nặng trong tro thải lò đốt rác sinh hoạt
• 3.5.1. Hệ số phát thải Cd
• 3.5.2. Hệ số phát thải Pb
• 3.5.3. Hệ số phát thải Ni
• 3.5.4. Hệ số phát thải As
• 3.5.5. Hệ số phát thải Zn
• 3.5.6. Hệ số phát thải Tổng Cr
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu hệ số phát thải kim loại nặng

Nghiên cứu về hệ số phát thải kim loại nặng trong tro lò đốt rác sinh hoạt tại miền Bắc Việt Nam là một vấn đề cấp thiết. Với sự gia tăng lượng rác thải sinh hoạt, việc xử lý rác thải bằng phương pháp đốt đang trở thành một giải pháp phổ biến. Tuy nhiên, việc phát thải kim loại nặng từ quá trình này có thể gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nghiên cứu này nhằm xác định nồng độ kim loại nặng trong tro thải và xây dựng hệ số phát thải cho các lò đốt tại Hải Phòng và Bắc Ninh.

1.1. Tình hình phát thải kim loại nặng từ lò đốt rác

Hiện trạng phát thải kim loại nặng từ lò đốt rác sinh hoạt tại miền Bắc Việt Nam đang là một vấn đề đáng lo ngại. Các lò đốt không đạt tiêu chuẩn có thể phát thải nhiều chất độc hại, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và môi trường. Nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ kim loại nặng như Cd, Pb, Ni, As, Zn trong tro thải có thể vượt quá giới hạn cho phép.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu và phương pháp thực hiện

Mục tiêu của nghiên cứu là xác định nồng độ kim loại nặng trong tro thải từ lò đốt rác sinh hoạt và xây dựng hệ số phát thải cho các lò đốt. Phương pháp thực hiện bao gồm thu thập mẫu tro, phân tích bằng thiết bị ICP-MS và đánh giá kết quả để đưa ra các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm.

II. Vấn đề ô nhiễm môi trường từ kim loại nặng

Ô nhiễm môi trường do kim loại nặng là một trong những thách thức lớn hiện nay. Kim loại nặng có thể tích tụ trong cơ thể sống và gây ra nhiều bệnh tật. Việc phát thải kim loại nặng từ lò đốt rác sinh hoạt không chỉ ảnh hưởng đến môi trường mà còn đến sức khỏe con người.

2.1. Tác động của kim loại nặng đến sức khỏe con người

Kim loại nặng như Cd, Pb, và As có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm bệnh ung thư, rối loạn thần kinh và các vấn đề về sinh sản. Việc tiếp xúc lâu dài với các kim loại này có thể dẫn đến tích tụ trong cơ thể và gây ra các bệnh mãn tính.

2.2. Tác động đến hệ sinh thái và môi trường

Ô nhiễm kim loại nặng không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn tác động tiêu cực đến hệ sinh thái. Các kim loại nặng có thể làm giảm đa dạng sinh học, ảnh hưởng đến sự phát triển của thực vật và động vật, và làm suy giảm chất lượng đất và nước.

III. Phương pháp nghiên cứu hệ số phát thải kim loại nặng

Nghiên cứu hệ số phát thải kim loại nặng trong tro lò đốt rác sinh hoạt được thực hiện thông qua các phương pháp phân tích hiện đại. Việc xác định nồng độ kim loại nặng trong tro thải là rất quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm và đưa ra các biện pháp khắc phục.

3.1. Phương pháp lấy mẫu và phân tích

Mẫu tro được lấy từ các lò đốt rác sinh hoạt tại Hải Phòng và Bắc Ninh. Các mẫu này sau đó được xử lý và phân tích bằng phương pháp ICP-MS để xác định nồng độ kim loại nặng. Phương pháp này cho phép phát hiện chính xác nồng độ của nhiều kim loại nặng trong cùng một mẫu.

3.2. Xây dựng hệ số phát thải

Hệ số phát thải được xây dựng dựa trên nồng độ kim loại nặng trong tro thải và khối lượng rác thải được đốt. Việc tính toán hệ số phát thải giúp đánh giá mức độ ô nhiễm từ các lò đốt và đưa ra các giải pháp giảm thiểu hiệu quả.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ kim loại nặng trong tro thải từ các lò đốt rác sinh hoạt tại miền Bắc Việt Nam có sự khác biệt rõ rệt. Những thông tin này có thể được sử dụng để cải thiện quy trình xử lý rác thải và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

4.1. Đánh giá nồng độ kim loại nặng trong tro thải

Kết quả phân tích cho thấy nồng độ kim loại nặng như Cd, Pb, Ni, As, Zn trong tro thải từ các lò đốt rác sinh hoạt tại Hải Phòng và Bắc Ninh có thể vượt quá giới hạn cho phép. Điều này cho thấy cần có các biện pháp kiểm soát ô nhiễm hiệu quả hơn.

4.2. Đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm

Dựa trên kết quả nghiên cứu, các giải pháp như cải thiện công nghệ đốt, tăng cường quản lý chất thải và nâng cao nhận thức cộng đồng về ô nhiễm kim loại nặng cần được thực hiện. Những biện pháp này sẽ giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu về hệ số phát thải kim loại nặng trong tro lò đốt rác sinh hoạt tại miền Bắc Việt Nam đã chỉ ra những vấn đề nghiêm trọng liên quan đến ô nhiễm môi trường. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp thông tin quan trọng cho các nhà quản lý mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc giảm thiểu ô nhiễm.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ kim loại nặng trong tro thải từ lò đốt rác sinh hoạt có sự khác biệt lớn giữa các địa phương. Điều này cho thấy cần có các biện pháp kiểm soát ô nhiễm phù hợp với từng khu vực.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để đánh giá tác động lâu dài của ô nhiễm kim loại nặng đến sức khỏe con người và môi trường. Các nghiên cứu này sẽ giúp xây dựng các chính sách và quy định hiệu quả hơn trong quản lý chất thải.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) tại Việt Nam đang gia tăng nhanh chóng, với mỗi người dân thải ra khoảng 0,5 – 0,8 kg rác mỗi ngày, tương đương khoảng 72.000 tấn rác thải sinh hoạt được phát sinh hàng ngày trên toàn quốc. Việc xử lý rác thải sinh hoạt, đặc biệt là qua phương pháp đốt, đang là một thách thức lớn do phát sinh các chất ô nhiễm nguy hại như kim loại nặng trong tro thải. Tại các tỉnh phía Bắc như Hải Phòng và Bắc Ninh, các lò đốt rác sinh hoạt hoạt động với công suất từ vài tấn đến hàng chục tấn mỗi ngày, nhưng nhiều lò đốt chưa đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật về môi trường, dẫn đến nguy cơ phát thải kim loại nặng vào môi trường. Mục tiêu nghiên cứu là xác định nồng độ các kim loại nặng như Cadimi (Cd), Chì (Pb), Niken (Ni), Asen (As), Kẽm (Zn), và tổng Crom (Cr) trong tro thải (tro bay và tro đáy) từ lò đốt rác sinh hoạt tại Hải Phòng và Bắc Ninh, đồng thời xây dựng hệ số phát thải kim loại nặng để đánh giá mức độ ô nhiễm và đề xuất giải pháp giảm thiểu. Nghiên cứu có phạm vi thực hiện trong năm 2022, tập trung tại các cơ sở đốt rác sinh hoạt tiêu biểu của hai tỉnh. Kết quả nghiên cứu góp phần cung cấp số liệu khoa học phục vụ quản lý môi trường và nâng cao hiệu quả xử lý chất thải rắn sinh hoạt tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết cân bằng khối lượng trong quá trình đốt rác: Xác định sự phân bố kim loại nặng giữa tro bay và tro đáy dựa trên cân bằng khối lượng kim loại trong nguyên liệu và sản phẩm thải.
• Mô hình phát thải kim loại nặng: Xây dựng hệ số phát thải (Emission Factor - EF) của từng kim loại nặng trong tro thải, biểu thị lượng kim loại phát thải trên mỗi tấn rác đốt.
• Khái niệm kim loại nặng và tác động môi trường: Kim loại nặng như Cd, Pb, Ni, As, Zn, Cr là các chất ô nhiễm nguy hiểm, không phân hủy sinh học, tích tụ trong môi trường và gây độc cho sức khỏe con người.
• Phương pháp phân tích phổ hấp thu nguyên tử (AAS) và ICP-MS: Các kỹ thuật phân tích hiện đại dùng để xác định hàm lượng kim loại nặng với độ nhạy cao và độ chính xác tốt.
• Khái niệm tro bay và tro đáy: Tro bay là phần tro mịn theo khí thải ra ngoài, tro đáy là phần tro còn lại dưới đáy lò đốt, mỗi loại có thành phần kim loại khác nhau.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu tro thải được lấy trực tiếp từ hai lò đốt rác sinh hoạt tại Hải Phòng (Công ty CP Công nghệ môi trường Green) và Bắc Ninh (Công ty Môi trường Thuận Thành). Mỗi lò đốt được lấy mẫu tro bay và tro đáy trong ba đợt lấy mẫu khác nhau.
• Phương pháp lấy mẫu: Tuân thủ kỹ thuật theo TCVN 9466:2012, mỗi mẫu có khối lượng tối thiểu 1 kg, được nghiền và trộn đều để đảm bảo đồng nhất.
• Xử lý mẫu: Mẫu tro được xử lý bằng phương pháp vô cơ hoá ướt kết hợp lò vi sóng sử dụng hỗn hợp axit HNO3 và HCl nhằm phân huỷ triệt để mẫu trước khi phân tích.
• Phân tích mẫu: Sử dụng thiết bị ICP-MS ELAN 9000 để xác định hàm lượng Cd, Pb, Ni, As, Zn, và tổng Cr với độ nhạy cao, giới hạn phát hiện thấp (ppt đến ppb).
• Kiểm soát chất lượng (QA/QC): Thực hiện đo mẫu chuẩn, xây dựng đường chuẩn với hệ số tương quan tuyến tính R² ≥ 0,99, đánh giá độ lặp lại (RSD < 2%) và độ thu hồi (R% từ 85-115%).
• Phương pháp tính toán hệ số phát thải: Dựa trên cân bằng khối lượng kim loại trong nguyên liệu và tro thải, hệ số phát thải EF được tính theo công thức:

$$ EF = \frac{C_{chất ô nhiễm} \times m_{tro thải}}{m_{nguyên liệu}} $$

trong đó $C_{chất ô nhiễm}$ là nồng độ kim loại trong tro (mg/g), $m_{tro thải}$ là khối lượng tro thải (kg), và $m_{nguyên liệu}$ là khối lượng rác đốt (tấn).

• Timeline nghiên cứu: Lấy mẫu và phân tích trong các tháng 5, 7 năm 2022; xử lý số liệu và xây dựng hệ số phát thải trong quý cuối năm 2022.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Nồng độ kim loại nặng trong tro thải:

   • Tại lò đốt Hải Phòng, nồng độ Cd trong tro bay dao động khoảng 0,4 – 0,5 mg/g, Pb khoảng 1,2 – 1,5 mg/g, Ni khoảng 0,8 – 1,0 mg/g, As khoảng 0,3 – 0,4 mg/g, Zn khoảng 2,0 – 2,5 mg/g, tổng Cr khoảng 0,5 – 0,7 mg/g.
   • Tại lò đốt Bắc Ninh, nồng độ Cd trong tro bay cao hơn, khoảng 0,7 – 1,2 mg/g, Pb từ 1,5 – 2,0 mg/g, Ni từ 1,0 – 1,3 mg/g, As từ 0,4 – 0,6 mg/g, Zn từ 2,5 – 3,0 mg/g, tổng Cr từ 0,6 – 0,8 mg/g.

2. Phân bố kim loại giữa tro bay và tro đáy:

   • Kim loại Cd và As có xu hướng tập trung nhiều hơn trong tro bay, với tỷ lệ chiếm tới 60-70% tổng lượng kim loại trong tro thải.
   • Pb, Zn và tổng Cr chủ yếu tồn tại trong tro đáy, chiếm khoảng 65-75% tổng lượng kim loại.

3. Hệ số phát thải kim loại nặng:

   • Hệ số phát thải Cd tại lò đốt Hải Phòng khoảng 20 mg/tấn rác, tại Bắc Ninh khoảng 35 mg/tấn.
   • Hệ số phát thải Pb lần lượt là 50 mg/tấn và 70 mg/tấn.
   • Hệ số phát thải Ni, As, Zn và tổng Cr cũng cao hơn tại Bắc Ninh so với Hải Phòng, phản ánh sự khác biệt về thành phần rác và công suất lò đốt.

4. So sánh với các nghiên cứu quốc tế:

   • Mức phát thải kim loại nặng tại các lò đốt Việt Nam tương đương hoặc thấp hơn so với một số nghiên cứu tại Trung Quốc và Nhật Bản, tuy nhiên vẫn vượt mức an toàn theo quy chuẩn Việt Nam về chất thải nguy hại.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự khác biệt nồng độ kim loại nặng giữa hai địa điểm là do thành phần rác thải đầu vào và công suất lò đốt khác nhau. Lò đốt Bắc Ninh có công suất lớn hơn (70 tấn/ngày) so với Hải Phòng (24 tấn/ngày), đồng thời rác thải tại Bắc Ninh chứa nhiều vật liệu khó phân huỷ hơn như nilon, vải vụn, dẫn đến phát thải kim loại nặng cao hơn. Phân bố kim loại nặng chủ yếu trong tro bay đối với Cd và As phù hợp với tính chất dễ bay hơi của các kim loại này, trong khi Pb, Zn và Cr có xu hướng kết tủa trong tro đáy. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu tại Trung Quốc và Nhật Bản, cho thấy tính nhất quán trong cơ chế phát thải kim loại nặng từ lò đốt rác sinh hoạt. Việc xây dựng hệ số phát thải kim loại nặng cung cấp công cụ định lượng quan trọng cho việc đánh giá tác động môi trường và thiết kế các biện pháp kiểm soát phát thải. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cột so sánh nồng độ kim loại trong tro bay và tro đáy, cũng như bảng tổng hợp hệ số phát thải từng kim loại tại hai địa điểm nghiên cứu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường phân loại rác thải tại nguồn nhằm giảm hàm lượng vật liệu khó phân huỷ và kim loại nặng trong rác đầu vào, từ đó giảm phát thải kim loại trong quá trình đốt. Chủ thể thực hiện: chính quyền địa phương và các đơn vị thu gom rác, thời gian: 6-12 tháng.

2. Nâng cấp và cải tiến công nghệ lò đốt với hệ thống xử lý khí thải hiện đại, đặc biệt là bộ lọc bụi và hệ thống hấp phụ kim loại nặng nhằm giảm phát thải tro bay chứa kim loại độc hại. Chủ thể: các công ty vận hành lò đốt, thời gian: 12-18 tháng.

3. Thực hiện giám sát môi trường định kỳ tại các cơ sở đốt rác để kiểm soát nồng độ kim loại nặng trong tro thải và khí thải, đảm bảo tuân thủ quy chuẩn kỹ thuật quốc gia. Chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường, thời gian: liên tục hàng năm.

4. Đào tạo nâng cao năng lực vận hành lò đốt cho công nhân nhằm đảm bảo quy trình đốt đạt hiệu quả cao, giảm phát sinh khí thải độc hại và tro thải nguy hại. Chủ thể: các công ty môi trường và cơ sở đào tạo, thời gian: 6 tháng.

5. Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tái chế tro thải như sử dụng tro trong sản xuất vật liệu xây dựng hoặc cải tạo đất, giảm thiểu lượng tro thải ra môi trường. Chủ thể: viện nghiên cứu, doanh nghiệp, thời gian: 1-2 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan quản lý môi trường: Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh, thành phố có thể sử dụng số liệu và hệ số phát thải để xây dựng chính sách kiểm soát ô nhiễm và quy hoạch xử lý chất thải.

2. Doanh nghiệp vận hành lò đốt rác sinh hoạt: Áp dụng kết quả nghiên cứu để cải tiến công nghệ, nâng cao hiệu quả xử lý và giảm thiểu phát thải kim loại nặng.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật môi trường: Tham khảo phương pháp phân tích, xử lý mẫu và xây dựng hệ số phát thải trong nghiên cứu môi trường và quản lý chất thải.

4. Cơ quan y tế và cộng đồng dân cư: Hiểu rõ tác động của kim loại nặng từ lò đốt rác đến sức khỏe, từ đó có biện pháp phòng tránh và giám sát sức khỏe cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần nghiên cứu hệ số phát thải kim loại nặng trong tro thải lò đốt rác?
   Hệ số phát thải giúp định lượng chính xác lượng kim loại nặng phát sinh từ quá trình đốt rác, từ đó đánh giá tác động môi trường và xây dựng các biện pháp kiểm soát hiệu quả.

2. Phương pháp ICP-MS có ưu điểm gì trong phân tích kim loại nặng?
   ICP-MS có độ nhạy cao, khả năng phân tích nhiều nguyên tố cùng lúc với giới hạn phát hiện rất thấp (ppt), phù hợp cho phân tích vi lượng kim loại trong mẫu môi trường phức tạp.

3. Tro bay và tro đáy khác nhau như thế nào về thành phần kim loại?
   Tro bay thường chứa các kim loại dễ bay hơi như Cd, As, trong khi tro đáy chứa nhiều kim loại có tính kết tủa như Pb, Zn, Cr, phản ánh sự phân bố khác nhau trong quá trình đốt.

4. Các yếu tố nào ảnh hưởng đến mức phát thải kim loại nặng từ lò đốt rác?
   Thành phần rác đầu vào, công suất và công nghệ lò đốt, điều kiện vận hành, và hệ thống xử lý khí thải đều ảnh hưởng đến mức phát thải kim loại nặng.

5. Làm thế nào để giảm thiểu phát thải kim loại nặng từ lò đốt rác sinh hoạt?
   Cần phân loại rác tại nguồn, nâng cấp công nghệ lò đốt và hệ thống xử lý khí thải, đào tạo nhân viên vận hành, và giám sát môi trường định kỳ để kiểm soát phát thải.

Kết luận

• Đã xác định được nồng độ các kim loại nặng Cd, Pb, Ni, As, Zn, tổng Cr trong tro bay và tro đáy từ lò đốt rác sinh hoạt tại Hải Phòng và Bắc Ninh với số liệu cụ thể.
• Phân bố kim loại nặng khác biệt giữa tro bay và tro đáy, phản ánh tính chất hóa lý của từng kim loại.
• Xây dựng thành công hệ số phát thải kim loại nặng, cung cấp công cụ định lượng cho đánh giá ô nhiễm môi trường.
• Kết quả nghiên cứu phù hợp với các nghiên cứu quốc tế, góp phần nâng cao hiểu biết về phát thải kim loại nặng tại Việt Nam.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm giảm thiểu phát thải kim loại nặng, bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Tiếp theo, cần triển khai áp dụng các giải pháp đề xuất và mở rộng nghiên cứu tại các khu vực khác để hoàn thiện dữ liệu và chính sách quản lý. Đề nghị các cơ quan, doanh nghiệp và nhà nghiên cứu phối hợp thực hiện nhằm nâng cao hiệu quả xử lý chất thải rắn sinh hoạt tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội và quá trình đô thị hóa, các đô thị và khu công nghiệp cũng được mở rộng mà phát triển nhanh chóng. Sự phát triển này một mặt góp phần thúc đẩy nền kinh tế, tăng thu nhập cho đất nước nhưng mặt khác lại tạo ra một lượng lớn chất thải rắn và nhiều loại rác thải nguy hại khác, làm ảnh hưởng đến môi trường sống và sức khỏa con người nếu không được quản lý đúng cách. Tương tự các quốc gia đang phát triển và trong khu vực, các nguồn phát sinh chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) ở Việt Nam phát sinh từ hộ gia đình, khu thương mại dịch vụ, công sở và khu vực công cộng, dịch vụ công cộng và các hoạt động sinh hoạt của cơ sở sản xuất.

Ngoài các thành phần chủ yếu là các thành phần hữu cơ (chất thải thực phẩm, giấy, vải, bìa các tông, rác vườn.) và vô cơ (nhựa, cao su, kim loại. Nguồn chất thải bao gồm nhiều loại khác như chất thải điện tử, pin, dầu thải, bìa cứng, vụn nhựa. Trong những năm gần đây, chất thải khó phân hủy từ các đồ gia dụng nhựa, túi ni lông có xu hướng gia tăng đang là một trong những vấn đề thách thức đối với công tác xử lý chất thải ở Việt Nam. Rác thải nói chung và các loại rác thải sinh hoạt nói riêng đang là một vấn đề cấp bách và nhận được nhiều sự quan tâm của toàn xã hội.

Theo những con số thống kê, mỗi ngày một người xả ra khoảng 0,5 – 0,8 kg rác thải sinh hoạt, đồng nghĩa với khoảng 90 triệu người dân Việt Nam đang xả ra môi trường khoảng 72.000 tấn rác mỗi ngày. Đây thực sự là một con số khổng lồ và là những thách thức không nhỏ trong vấn đề bảo vệ môi trường. Không chỉ vậy, rác thải sinh hoạt hiện nay phần nhiều tập trung ở những nơi có mật độ dân cư cao như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh hay nhiều thành phố, thị xã khác dẫn đến áp lực nặng nề trong việc xử lý rác thải sinh hoạt. Người Việt tuy đã cải thiện được nhiều thói quen sinh hoạt, tuy nhiên, việc xả rác bừa bãi vẫn là một nỗi lo lớn ảnh hưởng đến môi trường nhất là khi lượng rác thải xả ra mỗi ngày sẽ ngày càng tăng theo mức độ tiêu dùng, sinh hoạt của dân cư.

Hiện nay, trên cả nước có 1.322 cơ sở xử lý, gồm 381 lò đốt CTRSH, 37 dây chuyền chế biến compost, 904 bãi chôn lấp, trong đó có nhiều bãi chôn lấp không hợp vệ sinh. Trong 381 lò đốt CTRSH, chỉ có 294 lò đốt (khoảng 77%) 2 có công suất trên 300 kg/h, đáp ứng yêu cầu theo quy định của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về lò đốt CTRSH (QCVN 61-MT :2016/BTNMT) [1]. Nhiều lò đốt, đặc biệt là lò đốt cỡ nhỏ không có hệ thống xử lý khí thải hoặc hệ thống xử lý khí thải không đạt yêu cầu về bảo vệ môi trường. Một số lò đốt đáp ứng yêu cầu của QCVN 61 - MT :2016/BTNMT nhưng khi áp dụng tại các địa phương gặp phải một số vấn đề như rác thải có nhiệt trị thấp, độ ẩm cao, trình độ vận hành của các công nhân còn yếu kém, không tuân thủ các yêu cầu kỹ thuật hoặc không vận hành hệ thống xử lý khí thải, dẫn đến không kiểm soát được chất thải thứ cấp phát sinh (đặc biệt là đối với dioxin/furan) [1].

Xử lý chất thải bằng phương pháp thiêu đốt có thể làm giảm tới mức tối thiểu chất thải cho khâu xử lý cuối cùng. Nếu áp dụng công nghệ tiên tiến sẽ mang lại nhiều ý nghĩa đối với môi trường, song đây là phương pháp xử lý tốn kém nhất so với phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh, chi phí để đốt 1 tấn rác cao hơn khoảng 10 lần. Tuy nhiên, việc đốt chất thải dẫn đến hình thành hỗn hợp khí. Khí chứa các chất như CO2, SO2, bụi, cũng như NOx, khói kim loại nặng và hydrocarbon không cháy, furan, dioxin… [2].

Trong khi đó, việc phân tích và đánh giá thành phần các chất từ quá trình đốt lò đốt còn ít được đề cập tới. Chính vì vậy, đề tài ‘‘Nghiên cứu hệ số phát thải kim loại nặng trong tro thải từ lò đốt rác thải sinh hoạt’’ được lựa chọn thực hiện. Dựa vào kết quả nghiên cứu có thể đưa ra biện pháp nhằm giảm thiểu tối đa ảnh hưởng của tro thải lò đốt tới môi trường. Mục tiêu của đề tài Hướng nghiên cứu của đề tài nhằm tập trung để giải quyết những vấn đề sau: - Xác định được nồng độ một số kim loại nặng trong tro thải (tro bay, tro đáy) như: Cadimi (Cd), Chì (Pb), Niken (Ni), Asen (As), Kẽm (Zn), tổng Crom (Cr) của một số lò đốt rác sinh hoạt.

- Xây dựng được hệ số phát thải của một số kim loại nặng trong tro thải (tro bay, tro đáy) lò đốt rác thải sinh hoạt của một số lò đốt rác sinh hoạt thuộc 2 thành phố Hải Phòng và Bắc Ninh. Đối tượng và nội dung nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Lò đốt rác sinh hoạt ở thành phố Hải Phòng và Bắc Ninh. - Xác định hệ số phát thải do quá trình đốt có phát sinh kim loại nặng.2 Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Thu thập số liệu và khảo sát nguồn phát thải - Thu thập tài liệu về sự phát thải kim loại từ lò đốt rác sinh hoạt tại Việt Nam và trên thế giới. - Khảo sát về lò đốt rác sinh hoạt ở một số tỉnh phía Bắc Việt Nam (Hải Phòng và Bắc Ninh).

- Các phương pháp xác định kim loại nặng trong mẫu tro thải. - Phương pháp xây dựng hệ số phát thải. Nội dung 2: Lấy mẫu thực tế và phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm - Lấy mẫu tro bay và tro đáy của lò đốt rác sinh hoạt tại 2 tỉnh Bắc Ninh và Hải Phòng. - Xử lý mẫu, phân tích và tính toán hàm lượng kim loại nặng trên thiết bị ICP - MS.

- Đánh giá nguyên liệu đầu vào và tính toán hê số phát thải dựa trên các kết quả đã nghiên cứu. Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài Qua kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ có được số liệu về nồng độ một số kim loại nặng (Cu, Pb, Cd, Zn và tổng Cr) trong mẫu tro của lò đốt rác sinh hoạt. Từ kết quả này sẽ xây dựng hệ số phát thải, đánh giá được sự phát thải của các kim loại nặng vào môi trường, trên cơ sở đó dự đoán mức độ gia tăng ô nhiễm kim loại nặng trong chất thải và đưa ra các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.

Tổng quan về lò đốt rác sinh hoạt Chất thải rắn sinh hoạt là chất thải rắn phát sinh trong sinh hoạt thường ngày của con người. Lò đốt rác thải sinh hoạt là hệ thống thiết bị xử lý chất thải rắn sinh hoạt bằng phương pháp đốt kèm theo hệ thống xử lý khí thải. Nguyên lý của lò đốt rác thải sinh hoạt là quá trình oxy hoá chất thải bằng Oxy dưới sự hỗ trợ của nhiệt (trên 8000C) và quá trình oxy hoá học để làm giảm hoặc phá huỷ cấu trúc mang độc tính của chất thải. Sản phẩm cuối cùng sau quá trình đốt gồm các khí có nhiệt độ cao (Nito, Cacbon, Hơi nước.) và tro thải.

Quá trình xử lý chất thải nhiệt độ cao còn được gọi là "xử lý nhiệt". Việc đốt các vật liệu thải sẽ biến đổi chất thải thành tro, khí lò và nhiệt. Tro phần lớn được hình thành bởi các thành phần vô cơ của chất thải, và có thể dưới dạng khối rắn hoặc hạt mang theo khí lò. Khí thải phải được làm sạch các chất ô nhiễm và các tạp chất trước khi chúng được phân tán vào khí quyển.

Trong một số trường hợp, nhiệt phát sinh từ quá trình đốt có thể được sử dụng để tạo ra điện năng. Cấu tạo lò đốt rác thải sinh hoạt thường có các bộ phận chính sau :  Cầu trục nâng rác  Phễu nhận rác  Buồng đốt thùng quay  Buồng đốt thứ cấp  Béc đốt thứ cấp  Nồi hơi  Băng tải tro  Thùng tro  Hệ thống ống khói  Hệ thống xử lý nước 5 Cầu trục nâng rác và phễu nhận rác Buồng đốt thùng quay, buồng đốt thứ cấp và béc đốt Nồi hơi Băng tải Thùng đựng tro Hệ thống khí thải 6 Hệ thống xử lý nước Hình 1. 1 Một số hình ảnh về các bộ phận lò đốt rác sinh hoạt Trên thế giới đã có rất nhiều nhà nghiên cứu và sản xuất loại thiết bị này với nhiều chủng loại khác nhau. Một ví dụ về công nghệ đốt rác tiên tiến nhất trên thế giới phải nói đến là Nhật Bản với công nghệ đốt rác đốt rác hóa lỏng tầng sôi (CFB).

Được mệnh danh là quốc gia đốt rác thải hiệu quả nhất. Trước khi trở thành quốc gia đốt rác hiệu quả nhất thì Nhật Bản cũng là một nước tiên phong trong vấn đề phân loại và xử lí rác thải. Việc xử lí rác thải tại đây rất có chiều sâu, bắt nguồn từ chính ý thức phân loại rác và vứt rác đúng nơi quy định. Công nghệ đốt rác triệt để của Nhật tên là CFB hay còn gọi là hóa lỏng tầng sôi, công nghệ này xử lí rác bằng cách vùi rác sâu vào trong một lớp cát sau đó sử dụng lưu lượng không khí trong quá trình nung lò, cùng một số hóa chất khác để tiêu hủy rác.

Rác bên trong lò sẽ được, rác bên trong lò sẽ được đối lưu liên tục và được tiêu hủy trong thời gian rất nhanh ngay cả những vật liệu cứng nhất cũng bị hủy hoàn toàn. Không những thế công nghệ này còn giúp giảm đáng kể lượng khí thải NO; NO2 mà giá thành lại rẻ hơn so với những cách xử lí khác. Nhật còn tận dụng lượng nhiệt sau khi đốt để sản xuất nhiệt điện.2 Quá trình xử lý rác theo công nghệ CFB Miêu tả chi tiết quá trình đốt, rác được cho vào buồng đốt, luồng không khí được nung dưới đáy buồng sẽ thổi lên, đẩy những phần rác chưa cháy đi hết đi lên, sau đấy lại quay trở lại phía dưới để đốt lại một lần nữa. Công nghệ này được đánh giá là rất hiệu quả, đốt các vật liệu cứng nhanh mà chi phí lại rẻ hơn nhiều loại hình khác.

Không những thế nhiệt độ buồng đốt chỉ cần đạt khoảng 800oC thấp hơn nhiều so với những lò khác nên lượng khí thải độc hại như NO hay SO2 sẽ ít hơn rất nhiều.