MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong hơn một thập kỷ trở lại đây, kinh tế Việt Nam liên tục có những chuyển biến rõ rệt, biểu hiện trên những chỉ số kinh tế tích cực cùng sự mở rộng nhanh chóng của các nhà máy, khu công nghiệp, khu kinh tế, thu hút được nguồn vốn đầu tư lớn từ các doanh nghiệp trong và ngoài nước, đặc biệt là ngành công nghiệp điện tử, kéo theo sự phát thải ra ngoài môi trường một lượng lớn chất thải nguy hại. Để xử lý triệt để các nguồn chất thải nguy hại này đòi hỏi cần có các biện pháp quản lý, công nghệ xử lý mang tính hiệu quả cao, chi phí xử lý hợp lý và thân thiện với môi trường. Theo số liệu thống kê, chất thải rắn công nghiệp, chất thải nguy hại hiện phát sinh tại các cơ sở sản xuất, các khu công nghiệp ở các tỉnh Bắc Bộ như Hà Nội, Hà Nam, Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định, Bắc Giang, Hưng Yên, Thái Nguyên… liên tục gia tăng về khối lượng và vượt khả năng xử lý của các cơ sở tại địa phương.
Nhiều cơ sở xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại không đủ năng lực cũng tự do tiến hành thu gom chất thải từ các nhà máy, khu công nghiệp, gây ra những sự cố môi trường nghiêm trọng tới khu vực. Nắm bắt được nhu cầu xử lý chất thải rắn công nghiệp và chất thải nguy hại tại khu vực, Nhà máy xử lý chất thải Minh Tân đã đầu tư xây dựng và được UBND TP. Hải Phòng cấp giấy chứng nhận đầu tư số 02121000448 ngày 24/01/2014, Nhà máy đã hoàn thành thủ tục lập Báo cáo đánh giá tác động môi trường ĐTM và nhận được quyết định phê duyệt số 1467/QĐ-BTNMT ngày 16/6/2017 và bắt đầu đi vào vận hành từ quý I năm 2018. Nhà máy xử lý chất thải Minh Tân hiện đang thực hiện thu gom, xử lý chất thải nguy hại cho các doanh nghiệp tại Hải Phòng và các tỉnh thành phía Bắc với công nghệ xử lý hiện đại, định hướng xử lý, tái chế, tái sử dụng.
Bùn thải công nghiệp là sản phẩm thu được từ quá trình xử lý nước thải công nghiệp tại các nhà máy, khu công nghiệp có thành phần, tính chất đa dạng và ngày càng gia tăng về khối lượng. Bùn thải nhà máy sản xuất bo mạch điện tử (PCB) sau quá trình xử lý nước thải sản xuất chứa rất nhiều các thành phần nguy hại là các muối kim loại như Fe, Cu, Ni, Cr, … Đã có nhiều công bố trên thế giới đánh giá hàm lượng các kim loại chứa 1 trong bùn thải ngành công nghiệp sản xuất linh kiện điện tử, trong đó nhiều nhất là đồng với hàm lượng lớn (12-26%) [1], sau đó là sắt (01-5%) và các kim loại khác như Au, Ag, Cr, …. Tại Việt Nam, khi ngành công nghiệp điện tử phát triển sẽ kéo theo gánh nặng môi trường về xử lý bùn thải nguy hại. Tuy vậy, phương pháp xử lý bùn thải chủ yếu hiện nay tại Việt Nam là chôn lấp.
Phương pháp này không cô lập hoàn toàn được các thành phần nguy hại có trong chất thải sẽ gây ra ô nhiễm thứ cấp tại địa điểm xử lý. Bên cạnh đó, tại các đơn vị xử lý đủ chức năng hiện nay, bùn thải hầu hết được xử lý bằng các phương pháp cơ học như ép tách nước, phối trộn với phụ gia để hóa rắn; đóng gạch block bằng hệ thống ổn định hóa rắn phục vụ sử dụng nội bộ hoặc cô lập trong bể đóng kén. Các phương án xử lý này chưa thu hồi được các kim loại giá trị trong bùn thải và công suất xử lý giảm dần theo thể tích của bể đóng kén. Vì lý do đó, phương án nghiên cứu thu hồi các thành phần có giá trị, cụ thể ở đây là kim loại đồng từ bùn thải của ngành công nghiệp sản xuất bản mạch điện tử là phương án tối ưu mang lại giá trị kinh tế cao đồng thời đảm bảo công tác bảo vệ môi trường và duy trì công suất xử lý hiệu quả theo thời gian.
Nghiên cứu thu hồi kim loại từ bùn thải công nghiệp điện tử cũng mang tính ứng dụng cao, cập nhật xu thế thu hồi tài nguyên từ chất thải hướng tới phát triển bền vững theo chương trình Nghị sự 2030 của Liên Hợp Quốc. Nghiên cứu hiện nay có nhiều phương pháp thu hồi kim loại quý từ bùn thải như hỏa luyện, xi măng hóa, hòa tách ion kim loại hay điện phân dung dịch bùn thải,… Tuy nhiên, công nghệ thủy luyện (kết hợp giữa hòa tách ion kim loại và kết tinh dung dịch đồng sạch) đem lại hiệu quả kinh tế cao khi hiệu quả thu hồi kim loại trong bùn thải cao (xấp xỉ 99%) [2] trong thời gian ngắn. Sản phẩm muối kim loại thu hồi ít bị lẫn tạp chất, hạn chế phát sinh chất thải thứ cấp và thân thiện với môi trường. Phương pháp này cũng đáp ứng nhu cầu xử lý bùn thải ngày càng gia tăng và đáp ứng các yêu cầu về luật bảo vệ môi trường hiện hành.
Xuất phát từ thực tế nêu trên, đề tài “Đánh giá hiện trạng xử lý chất thải nguy hại và nghiên cứu thiết kế hệ thống thu hồi đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử tại Nhà máy xử lý chất thải Minh Tân, huyện Thủy Nguyên, thành phố Hải Phòng” được lựa chọn nghiên cứu cho luận văn cao học bộ môn Kỹ thuật và quản lý môi trường, trường đại học Thủy Lợi. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá tổng quan hiện trạng xử lý chất thải nguy hại tại Nhà máy xử lý chất thải Minh Tân, huyện Thủy Nguyên, thành phố Hải Phòng; - Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố tới hiệu suất quá trình thủy luyện thu hồi đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử; - Nghiên cứu xây dựng công nghệ thủy luyện thu hồi đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử; - Tính toán thiết kế hệ thống thu hồi đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử tại Nhà máy xử lý chất thải Minh Tân. Đối tượng nghiên cứu - Bùn thải công nghiệp điện tử; - Hệ thống xử lý thu hồi đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử. Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu: Trong quá trình thực hiện luận văn, cá nhân học viên là phụ trách kỹ thuật tại Nhà máy xử lý chất thải Minh Tân nên được sử dụng các cơ sở vật chất sẵn có tại nhà máy bao gồm: Phòng thí nghiệm, tài liệu, nhà xưởng và các hệ thống xử lý tại nhà máy.
- Thời gian nghiên cứu: từ tháng 01/2021 đến tháng 9/2021. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập số liệu: Là phương pháp dựa trên các tài liệu nghiên cứu khoa học có từ trước, từ quan sát và thu thập số liệu thực tế tại hiện trường nghiên cứu để làm cơ sở lý luận khoa học hay chứng minh tính hợp lý của công nghệ xử lý được đề xuất. - Phương pháp điều tra khảo sát thực địa và lấy mẫu: Là phương pháp thu thập các mẫu thông số môi trường, điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội tại địa điểm nghiên cứu phục vụ luận văn. - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và phân tích mẫu: Là phương pháp thực hiện các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm trong nhà máy Minh Tân, phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất của thí nghiệm.
Phương pháp giúp đánh giá cụ thể các yếu tố 3 ảnh hưởng và tìm ra điều kiện tối ưu phục vụ cho kết quả thí nghiệm của đề tài nghiên cứu. - Phương pháp xử lý số liệu: Là phương pháp dựa trên những số liệu phân tích các thông số chất lượng môi trường đã được xử lý nhằm rút ra được đánh giá tổng quan về điều kiện môi trường thực tế, từ đó đề xuất được các công nghệ xử lý phù hợp với nghiên cứu. - Phương pháp kế thừa: Là phương pháp kế thừa các tài liệu liên quan đến đề tài của luận văn, các nghiên cứu liên quan đến lò đốt trong xử lý chất thải rắn công nghiệp, chất thải rắn nguy hại và Các đề tài khoa học nghiên cứu về phương pháp Fenton kết hợp oxi hóa nâng cao đã được ứng dụng vào thực tế - Phương pháp phân tích đánh giá công nghệ: Là phương pháp tìm hiểu, so sánh và đánh giá các công nghệ xử lý để lựa chọn phương án tối ưu nhất phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội tại khu vực nghiên cứu. Từ đó thiết kế được hệ thống xử lý đem lại hiệu quả thực tế trong xử lý, chi phí vận hành và điều kiện bảo trì, bảo dưỡng - Phương pháp chuyên gia: Phương pháp chuyên gia là phương pháp thu thập, xử lý đánh giá và dự báo bằng cách tập hợp và tham vấn ý kiến các chuyên gia trong lĩnh vực hẹp của khoa học - kỹ thuật hoặc sản xuất.
Phương pháp được sử dụng trong việc đánh giá tính khả thi của công nghệ cải tạo và xây dựng hệ thống xử lý được đề xuất. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về chất thải nguy hại 1. Nguồn phát sinh chất thải nguy hại Hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, hoạt động của các cơ sở, cửa hàng, trường học, bệnh viện, hoạt động sinh hoạt hàng ngày phát sinh một lượng lớn các loại chất thải có chứa các thành phần nguy hại như pin thải, giẻ lau găng tay dính dầu, bóng đèn huỳnh quang thải, can chứa hóa chất, can dầu, … Các loại chất thải có nhiễm các thành phần nguy hại phát sinh như sản phẩm thải tất yếu của hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt.
Tùy theo mỗi lĩnh vực mà phát sinh chất thải nguy hại đặc trưng cho từng ngành, cụ thể: Nguồn sinh hoạt: pin, ắc quy chỉ thải, bóng đèn huỳnh quang thải, chất thải có nguồn gốc sơn, véc ni, chất kết dính, chất bịt kín, mực in thải, thuốc diệt trừ các loài gây hại. Nguồn công nghiệp: Hóa chất mạ kim loại, găng tay giẻ lau dính dầu, bao bì cứng thải bằng kim loại, bao bì cứng thải bằng nhựa, nước thải chứa thành phần nguy hại và đặc biệt là bùn thải công nghiệp có chứa các thành phần nguy hại. Nguồn nông nghiệp: Bao bì thuốc trừ sâu, các loại thuốc hết hạn sử dụng, kim tiêm, vỏ chai thuốc chứa dược phẩm gây độc tế bào. Dịch vụ: Chất tráng phim, chất thải từ chăm sóc y tế, hóa trị liệu, chất thải phóng xạ, chất thải y tế.
Trong thời kỳ phát triển đa dạng các ngành nghề như hiện nay, sự gia tăng sản xuất, tiêu dùng kéo theo sự gia tăng tốc độ và khối lượng phát thải, đặc biệt trong sản xuất công nghiệp.