Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu tái sử dụng bùn thải mạ điện sau thu hồi đồng để sản xuất vật liệu xây dựng không nung

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:84

Thêm vào BST

Báo xấu

45
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn nghiên cứu để đánh giá khả năng tái sử dụng của bùn thải mạ điện sau thu hồi kim loại đồng và giải pháp cụ thể cho loại bùn thải mạ đồng sau thu hồi đồng, giảm tối đa lượng chất thải rắn phát sinh với chi phí thấp nhất, tạo ra được sản phẩm hữu ích có giá trị kinh tế từ bùn thải mạ đồng sau thu hồi đồng tưởng chừng như không còn giá trị với con người.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu tái sử dụng bùn thải mạ điện sau thu hồi đồng để sản xuất vật liệu xây dựng không nung

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------- CAO THẾ QUÂN NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG BÙN THẢI MẠ ĐIỆN SAU THU HỒI ĐỒNG ĐỂ SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG KHÔNG NUNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2020
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------- CAO THẾ QUÂN NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG BÙN THẢI MẠ ĐIỆN SAU THU HỒI ĐỒNG ĐỂ SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG KHÔNG NUNG Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 8520320.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Phạm Thị Thúy PGS.TS. Nguyễn Mạnh Khải Hà Nội – 2020
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn Thạc sĩ này, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới giảng viên hướng dẫn là TS. Phạm Thị Thúy cùng thầy PGS.TS. Nguyễn Mạnh Khải đang công tác tại Khoa Môi Trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn tôi trong thời gian qua. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới quý Thầy cô Khoa Môi Trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội cùng các thầy, cô giáo đã dạy dỗ và truyền đạt giảng dạy trong quá trình học tập của tôi tại trường. Tôi xin cảm ơn tới nphóm thực hiện đề tài KC08.18/16-20 “Nghiên cứu xây dựng mô hình công nghệ khả thi quy mô pilot để xử lý bùn thải công nghiệp giàu kim loại nặng theo hướng tận thu tài nguyên, tiết kiệm năng lượng” đã hỗ trợ trong quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tới tập thể cán bộ Viện nghiên cứu và ứng dụng vật liệu xây dựng nhiệt đới, Trường Đại học Xây dựng và công nhân viên công xưởng sản xuất gạch bê tông Huy Huấn, Đông Anh, Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn. Do còn nhiều hạn chế về kinh nghiệm, thời gian cũng như các điều kiện nghiên cứu nên chắc chắn luận văn sẽ có những thiếu sót nhất đinh. Tôi mong nhận được những lời góp ý từ quý thầy cô, các nhà khoa học để hoàn thiện luận văn này. Xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 20 tháng 10 năm 2020 Học viên thực hiện Cao Thế Quân i
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu tái sử dụng bùn thải mạ điện sau thu hồi đồng để sản xuất vật liệu xây dựng không nung” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi trong thời gian qua. Số liệu và kết quả trong luận văn là trung thực được thực hiện trong thời gian học tập tại trường và dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Phạm Thị Thúy và PGS.TS. Nguyễn Mạnh Khải, Khoa Môi trường – Trường Đại học Khoa học tự nhiên. Ngoài ra, trong trong luận văn có sử dụng một số nguồn tài liệu tham khảo đã được trích dẫn nguồn và chú thích rõ ràng. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về luận văn của mình. Hà nội, ngày 20 tháng 10 năm 2020 Học viên thực hiện Cao Thế Quân ii
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... ii DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................................... v DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................................... vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................................. viii MỞ ĐẦU ......................................................................................................................................... ix CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................ 1 1.1. Bùn thải mạ đồng ..................................................................................................... 1 1.1.1. Nguồn gốc phát sinh bùn thải mạ đồng................................................................. 1 1.1.2. Hiện trạng phát sinh bùn thải mạ điện ở Việt Nam............................................... 3 1.1.2. Tính chất của bùn thải mạ điện ............................................................................. 10 1.1.3. Tác động của bùn thải mạ đồng tới môi trường .................................................... 10 1.1.4. Tác động của bùn thải mạ đồng tới con người ...................................................... 11 1.2. Các công nghệ xử lý bùn thải mạ điện ..................................................................... 12 1.2.1. Phương pháp thủy luyện thu hồi kim loại từ bùn thải ngành công nghiệp mạ điện 12 1.2.2. Phương pháp chôn lấp ........................................................................................... 15 1.2.3. Phương pháp ổn định hóa rắn. .............................................................................. 16 1.3. Gạch bê tông không nung. ....................................................................................... 16 CHƢƠNG 2 – ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................ 21 2.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................................... 21 2.2. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................................... 22 2.2.1. Tổng quan kế thừa tài liệu ..................................................................................... 22 2.2.2. Lấy mẫu phân tích bùn thải sau thu hồi đồng ....................................................... 22 2.2.3. Nghiên cứu tỉ lệ phối trộn ..................................................................................... 23 2.2.4. Thử nghiệm sản xuất gạch bê tông quy mô phòng thí nghiệm ............................. 24 2.2.5. Nghiên cứu cấp phối mới làm gạch bê tông từ mẫu bùn MB03 ........................... 27 iii
2.2.6. Thử nghiệm sản xuất gạch bê tông từ mẫu bùn MB03 với cấp phối mới trong điều kiện thực tế. ..................................................................................................................... 28 2.2.7. Phương pháp đánh giá tính chất cơ lý. .................................................................. 32 2.2.8. Phương pháp xử lý số liệu ..................................................................................... 36 CHƢƠNG 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................................... 37 3.1. Tinh chất của bùn thải mạ điện sau thu hồi kim loại đồng ...................................... 37 3.1.1 Tính chất vật lý của bùn thải sau thu hồi đồng ...................................................... 37 3.1.2. Tính chất hóa học của bùn thải sau thu hồi đồng .................................................. 38 3.2. Đánh giá tính chất của gạch bê tông trong thử nghiệm 2.2.4. ................................. 41 3.2.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn của từng mẫu bùn đến hình thái của gạch không nung ................................................................................................................................. 41 3.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến tính chất cơ lý của gạch bê tông.................... 43 3.3. Mức độ an toàn môi trường của gạch bê tông làm từ mẫu bùn MB01 và MB02 .... 51 3.3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến mức độ hòa tan KLN từ gạch vào trong nước .51 3.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến mức độ hòa tan KLN từ gạch vào trong dung môi chiết rút theo EPA 1311 ........................................................................................... 54 3.4. Đánh giá tính chất của gạch bê tông làm từ mẫu bùn MB03 và cấp phối mới. ....... 57 3.4.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn bùn MB03 đến kích thước và khối lượng thể tích của gạch bê tông. ............................................................................................................. 57 3.4.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn bùn MB03 đến độ bền nén của gạch bê tông........ 58 3.4.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn bùn MB03 đến độ hút nước của gạch bê tông ...... 59 KẾT LUẬN .................................................................................................................................... 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 64 PHỤ LỤC ....................................................................................................................................... 67 iv
DANH MỤC HÌNH Hình 1.2. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh ...................................................................................................................................................... 4 Hình 1.3. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc ..................................................................................................................................................... 5 Hình 1.4. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên ................................................................................................................................................. 6 Hình 1.5. Lượng bùn thải chứa kim loại nặng phát sinh của một số cơ sở công nghiệp ở Đà Nẵng .. 7 Hình 1.6. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Bình Dương .................................................................................................................................................. 8 Hình 1.7. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Đồng Nai ........................................................................................................................................................ 9 Hình 1.8. Sơ đồ công nghệ thu hồi kim loại từ bùn thải ngành mạ điện. .......................................... 14 Hình 1.9. Bãi chôn lấp xử lý chất thải rắn tỉnh Quảng Nam ............................................................ 15 Hình 1.10. Gạch bê tông cốt liệu ....................................................................................................... 18 Hình 2.1. Bùn thải mạ sau khi phơi khô và nghiền nhỏ ..................................................................... 21 Hình 2.2. a) Định hình gạch không nung làm từ mẫu bùn MB01, b) Định hình gạch không nung làm từ mẫu bùn MB02, c) Định hình gạch không nung làm từ mẫu bùn MB03 ....................................... 25 Hình 2.3. a) Mẫu gạch bê tông làm từ bùn MB01 sau 28 ngày bảo dưỡng; b) Mẫu gạch bê tông làm từ bùn MB02 sau 28 ngày bảo dưỡng; c) Mẫu gạch bê tông làm từ bùn MB03 sau 28 ngày bảo dưỡng ................................................................................................................................................. 26 Hình 2.4. Quy trình sản xuất gạch bê tông thực tế ............................................................................ 28 Hình 2.5. a) Bùn thải mạ sau thu hồi kim loại đồng của công ty SamSung Thái Nguyên, b) Đá mạt, c) Xi măng, d) Phụ gia HPMC ........................................................................................................... 30 Hình 2.6. a) Máy trộn và băng chuyền, b) Máy ép gạch bê tông. ..................................................... 31 Hình 2.7. a) Gạt vật liệu sau trộn vào khuân gạch, b) Ép gạch bê tông, c) Vận chuyển gạch tươi ra sân phơi, d) 4 mẫu gạch tương ứng 4 tỉ lệ phối trộn, e) gạch bê tông sau phơi 14 ngày. ................. 32 Hình 2.8. Sơ đồ thiết bị đo độ thấm nước ......................................................................................... 35 Hình 3.1. Mẫu gạch làm từ mẫu bùn MB01 sau 28 ngày .................................................................. 42 Hình 3.2. Các mẫu gạch không nung làm từ mẫu bùn MB02 sau 28 ngày phối trộn........................ 43 v
Hình 3.3. Mẫu gạch không nung làm từ mẫu bùn MB03 sau 28 ngày phối trộn............................... 44 Hình 3.4. Cường độ chịu nén của gạch phụ thuộc vào tỷ lệ phối trộn của mẫu MB01 ..................... 45 Hình 3.5. Cường độ chịu nén của gạch phụ thuộc vào tỷ lệ phối trộn của mẫu MB02 ..................... 45 Hình 3.6. Kết quả thử nghiệm chịu uốn của các mẫu sản phẩm từ mẫu bùn MB01 ......................... 46 Hình 3.7. Kết quả thử nghiệm chịu uốn của các mẫu gạch làm từ mẫu bùn MB02 .......................... 47 Hình 3.8. Độ hút nước của gạch phụ thuộc vào tỷ lệ phối trộn của mẫu MB01 ............................... 49 Hình 3.9. Độ hút nước của gạch phụ thuộc vào tỷ lệ phối trộn của mẫu MB02 ............................... 49 Hình 3.10. Độ rỗng của gạch phụ thuộc vào tỷ lệ phối trộn của mẫu MB01 .................................... 51 Hình 3.11. Độ rỗng của gạch phụ thuộc vào tỷ lệ phối trộn của mẫu MB02 .................................... 51 Hình 3.12. Phổ XRD của mẫu bùn MB01 .......................................................................................... 52 Hình 3.13. Phổ XRD của mẫu gạch không nùng là từ bùn MB01 ..................................................... 53 Hình 3.14. Phổ XRD của mẫu bùn MB02 .......................................................................................... 53 Hình 3.15. Phổ XRD của mẫu gạch không nùng là từ bùn MB02 ..................................................... 54 Hình 3.16. a) Mẫu gạch có tỉ lệ phối trộn TL1; b) Mẫu gạch có tỉ lệ phối trộn TL2; c) Mẫu gạch có tỉ lệ phối trộn TL3 .............................................................................................................................. 61 Hình 3.17. Độ bền nén của gạch bê tông làm từ mẫu bùn MB03 ...................................................... 62 Hình 3.18. Độ hút nước của gạch làm từ mẫu bùn MB03 ................................................................. 63 vi
DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Tỉ lệ phối trộn cho cấp phối gạch bê tông ......................................................................... 23 Bảng 2.2. Tỉ lệ phối trộn của cấp phối mới gạch bê tông làm từ mẫu bùn MB03 ............................. 28 Bảng 3.1. Thành phần cấp hạt mẫu bùn thải mạ sau thu hồi kim loại .............................................. 38 Bảng 3.2. Hàm lượng oxit trong bùn thải mạ sau thu hồi kim loại ................................................... 39 Bảng 3.3. Hàm kim loại nặng trong bùn thải mạ sau thu hồi kim loại .............................................. 40 Bảng 3.4. Nồng độ KLN được hòa tan trong nước của gạch làm từ mẫu bùn MB01 ....................... 55 Bảng 3.5. Nồng độ KLN được hòa tan trong nước của gạch làm từ mẫu bùn MB02 ....................... 57 Bảng 3.6. Nồng độ KLN được hòa tan trong dung môi theo EPA 1311 của gạch làm từ mẫu bùn MB01 .................................................................................................................................................. 59 Bảng 3.7. Nồng độ KLN được hòa tan trong dung môi theo EPA 1311 của gạch làm từ mẫu bùn MB02 .................................................................................................................................................. 59 vii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BTNMT : Bộ tài nguyên và môi trường CTNH : Chất thải nguy hại M1-01  M1-08 : Cấp phối gạch bê tông của mẫu bùn MB01 M2-01  M2-08 : Cấp phối gạch bê tông của mẫu bùn MB02 M3-01  M3-08 : Cấp phối gạch bê tông của mẫu bùn MB03 MB01 : Bùn thải mạ điện sau thu hồi kim loại đồng của nhà máy Luyện kim thuộc công ty luyện kim màu Thái Nguyên. MB02 : Bùn thải mạ điện sau thu hồi kim loại đồng từ dây chuyền mạ đồng của công ty TNHH Yestech Vina, KCN Quế Võ, Bắc Ninh MB03 : Bùn thải mạ sau thu hồi kim loại đồng của công ty SamSung Thái Nguyên. QCVN : Quy chuẩn Việt Nam US EPA : United States Environmental Protection Agency TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TL1 : Tỉ lệ thứ nhất cấp phối gạch bê tông của mẫu bùn MB03 trong điều kiện có máy ép TL2 : Tỉ lệ thứ hai cấp phối gạch bê tông của mẫu bùn MB03 trong điều kiện có máy ép TL3 : Tỉ lệ thứ ba cấp phối gạch bê tông của mẫu bùn MB03 trong điều kiện có máy ép viii
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trái đất là ngôi nhà chung của con người và muôn loài, tuy nhiên cùng với tiến trình phát triển của xã hội thì cái nôi sự sống này cũng đang bị chúng ta hủy hoại. Dưới tác động từ các quá trình phát triển kinh tế, sản xuất, sinh hoạt thường ngày chúng ta đang khiến môi trường bị ô nhiễm nặng nề. Từ đất đai, nguồn nước cho đến không khí đều đang bị suy thoái và ô nhiễm trầm trọng. Đặc biệt trong số những chất thải rắn ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường do con người tạo ra đó là bùn thải công nghiệp từ quá trình mạ điện. Công nghệ mạ điện đã được phát hiện từ rất lâu vào năm 1805 bởi nhà hóa học Luigi V. Brugnatelli – tạo một lớp phủ bên ngoài kim loại khác [23]. Sự phát triển của công nghệ mạ điện đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển không chỉ của ngành cơ khí chế tạo mà còn rât nghiều ngành công nghiệp khác. Cùng với sự tăng trưởng của ngành mạ điện, đi cùng với ích lợi ngành mạ điện đem lại là những hệ lụy to lớn về môi trường. Nhìn chung các công đoạn của quy trình mạ điện đều phát sinh khí thải, bụi, hơi độc và nước thải ra ngoài. Đặc biệt, bùn thải sau xử lý nước thải mạ điện có thể chứa một lượng chất độc hại nhất định như: crom, niken, đồng, kẽm, sắt, xianua, và các chất hữu cơ ... có khả năng gây ảnh hưởng xấu đến môi trường tiếp nhận nếu không có biện pháp xử lý hợp lý. Hiện nay đã có những biện pháp xử lý bùn thải phát sinh từ ngành công nghiệp mạ điện phổ biến như: Phương pháp chôn lấp, phương pháp nhiệt, phương pháp thu hồi kim loại, phương pháp ổn định hóa rắn, …Tuy nhiên lượng bùn sau thu hồi kim loại là rất lớn và vẫn còn chứa một lượng kim loại nặng và chất có hại nếu thải ra môi trường sẽ gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng tới sức khỏe của con người và sinh vật. Do đó việc đưa ra một biện pháp cụ thể cho việc xử lý cũng như tận thu được bùn thải sau thu hồi kim loại là rất cần thiết. Vì vậy, đề tài "Nghiên cứu tái sử dụng bùn thải mạ điện sau thu hồi đồng để sản xuất vật liệu xây dựng không nung" đã được tôi lựa chọn và nghiên cứu để đánh giá khả năng tái sử dụng của bùn thải mạ điện sau thu hồi kim loại đồng và giải pháp cụ ix
thể cho loại bùn thải mạ đồng sau thu hồi đồng, giảm tối đa lượng chất thải rắn phát sinh với chi phí thấp nhất, tạo ra được sản phẩm hữu ích có giá trị kinh tế từ bùn thải mạ đồng sau thu hồi đồng tưởng chừng như không còn giá trị với con người. 2. Mục tiêu nghiên cứu Tận dụng bùn thải mạ đồng sau thu hồi kim loại đồng để sản xuất vật liệu xây dựng không nung. 3. Nội dung nghiên cứu - Khảo sát tính chất của bùn thải mạ đồng sau khi thu hồi kim loại đồng. - Nghiên cứu cấp phối và đánh giá tính chất cơ lý của sản phẩm gạch không nung quy mô phòng thí nghiệm. - Nghiên cứu mức độ an toàn môi trường của gạch không nung. x
CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Bùn thải mạ đồng 1.1.1. Nguồn gốc phát sinh bùn thải mạ đồng. Mạ đồng là công nghệ phủ một lớp đồng lên bề mặt phôi đồng thau, phôi kim loại nhằm bảo vệ và tăng độ bề, khả năng chống oxi hóa trong môi trường không khí, môi trường chứa hóa chất, ... Hiện nay, mạ đồng cũng là một kỹ thuật mạ sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp. Quy trình công nghệ mạ đồng được chia làm công đoạn chính [1]: - Gia công cơ học bề mặt trước khi mạ: Mài và đánh bóng nhằm loại bỏ hết gỉ, oxit, … và đạt độ nhẵn, độ bóng cho về mặt chi tiết kim loại. - Tẩy dầu mỡ hóa học và điện hóa: Tẩy bằng dung môi hữu cơ sẽ làm sạch được các loại dầu mỡ khoáng, thuốc đánh bóng, dầu mỡ bảo quản, … Sau khi tẩy trong dung môi hữu cơ trên bề mặt chi tiết kim loại vẫn còn một lớp rất mỏng dầu mỡ nhưng cũng đủ làm giảm độ gắn bám của lớp mạ với nền. Để loại bỏ lớp mỏng dầu mỡ này cần phải tẩy tiếp bằng phương pháp hóa học hay điện phân. - Tẩy gỉ hóa học và điện hóa: Trên bề mặt kim loại thường phủ lớp gỉ. Tẩy hóa học để loại bỏ chúng thường dùng axit loãng hoặc hỗn hợp axit loãng. - Quá trình mạ phủ đồng: Khi mạ, chi tiết kim loại được gắn cới cực âm catot, đồng được gắn vào cực dương anot của nguồn điện. Cực dương của nguồn điện sẽ hút các electron e- trong quá trình oxi hóa và giải phóng ra ion Cu2+ dương, dưới tác động của lực tĩnh điện các ion Cu2+ sẽ di chuyển về cực âm, tại đây chúng nhận lại e- hình thành lớp kim loại bám trên bề mặt của vật được mạ. Độ dày của lớp mạ tỉ lệ với cường độ dòng điện của nguồn và thời gian mạ. - Sấy khô, kiểm tra sản phẩm: Làm khô, kiểm tra chiều dày lớp mạ, độ gắn bám của lớp mạ, đo độ hoàn thiện của lớp mạ. 1
Trong quá trình mạ điện, sẽ sinh ra nước thải ở các khâu: tẩy dầu mỡ, rửa, hoạt hóa bề mặt, hoạt hóa bề mặt, mạ đồng, rửa sản phẩm theo như sơ đồ công nghệ mạ đồng hình 1.1 [1]. Chi tiết kim loại cần mạ Bột mài Làm sạch cơ học Bụi, gỉ NaOH, Na3PO4, Na2SiO2 Tẩy dầu, mỡ Nước thải chứa kiềm NaOH, Na3PO4, Tẩy rửa hóa học Na2CO3, Na2SiO2 Nước thải chứa kiềm Nước Rửa nước Nước thải chứa kiềm Dung dịch axit Tẩy điện hóa bằng bể Nước thải chứa axit catot và bể anot Nước Rửa nước Nước thải chứa axit Hoạt hóa bề mặt vật Nước thải chứa axit H2SO4, HCl cần mạ Rửa nước Nước thải chứa axit Nước Dung dịch đồng Hoạt hóa đồng Nước thải chứa axit, Cu2+ Hơi axit Mạ đồng Dung dịch mạ đồng Nước thải chứa axit, hơi Rửa thu hồi sau mạ axit, Cu2+ Nước Rửa nước Nhiệt Sấy khô Hơi nước, hóa chất Sản phẩm Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ quy trình mạ đồng 2
Nước thải mạ đồng sau khi thu gom sẽ được xử lý, sau quá trình xử lý còn lại bùn thải mạ đồng. Bùn thải mạ điện nói chung mà cụ thể là bùn thải mạ đồng là chất thải rắn phát sinh sau khi xử lý nước của dây chuyền sản xuất của ngành công nghiệp mạ điện. Theo quyết định số 23/2006/QĐ-BTNMT của bộ tài nguyên môi trường [2], chất thải từ quá trình chế biến kim loại màu thuộc danh mục chất thải nguy hại. 1.1.2. Hiện trạng phát sinh bùn thải mạ điện ở Việt Nam Hiện trạng phát sinh bùn thải mạ điện ở một số thành phố lớn ở Việt Nam: Bắc Ninh từ một tỉnh nông nghiệp với nền kinh tế lạc hậu, sau 20 năm nỗ lực phấn đấu và kiến thiết, Bắc Ninh đã “thay da đổi thịt”. Kinh tế - xã hội của tỉnh có nhiều bước chuyển biến rõ rệt, đặc biệt là trong lĩnh vực công nghiệp điện tử. Bắc Ninh đã cơ bản trở thành tỉnh công nghiệp theo hướng hiện đại, là trung tâm công nghiệp điện tử công nghệ cao của cả nước. Trong công cuộc kiến thiết, tỉnh Bắc Ninh chú trọng vào việc phát triển công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp điện tử công nghệ cao. Sau 20 năm phát triển, Bắc Ninh đã cơ bản trở thành tỉnh công nghiệp theo hướng hiện đại, là trung tâm công nghiệp điện tử của cả nước, với nhiều sản phẩm công nghệ cao mang tầm quốc tế của các tập đoàn lớn như: Samsung, Canon, Hồng Hải... Theo báo cáo của UBND tỉnh, tính đến hết năm 2016, tỷ trọng giá trị ngành công nghiệp chiếm 74,3% GRDP, giá trị sản xuất công nghiệp đạt 705.291 tỷ đồng, đứng thứ 2 cả nước. Trong thời kỳ đầu, Bắc Ninh chủ yếu thu hút đa ngành công nghiệp, đa dạng loại hình sản xuất từ thủ công, bán cơ giới trong các làng nghề, cụm công nghiệp và công nghệ khá hơn trong các KCN. Là một trong những tỉnh tập trung nhiều khu công nghiệp nhất ở phía Bắc, Bắc Ninh nổi lên như một tỉnh thành có nền kinh tế tăng trưởng nhanh. Những sự kiện này cho thấy Bắc Ninh có tiềm năng phát triển rất lớn, thu hút các nguồn vốn nước ngoài, đặc biệt là từ các tập đoàn lớn trên thế giới. Các dự án đầu tư của các công ty Canon, Foxconn, Microsoft, và các doanh nghiệp vệ tinh, các nhà cung cấp FDI...đã "phôi thai" ngành công nghiệp điện tử, tuy còn trong giai đoạn lắp ráp là chủ yếu, nhưng các dự án đều là công nghiệp công nghệ cao. Xuất phát từ đó, Bắc Ninh đã điều chỉnh quy hoạch phát triển công nghiệp, từ chỗ hoạch định 8 ngành chủ yếu sang tập trung xoay quanh ngành Điện, điện tử; cơ khí chính xác; chế biến nông sản mà sản phẩm cuối cùng là ngành có điều kiện tiếp thu ứng dụng công nghệ tiên tiến và phát triển theo chuỗi giá trị. Đây là cơ sở bổ sung quy hoạch công nghiệp hỗ trợ và 3
định hướng ưu tiên 3 ngành công nghiệp cơ bản, là bước cụ thể hoá chiến lược phát triển công nghiệp công nghệ cao, tạo lập công nghiệp mũi nhọn của tỉnh. Trong 3 ngành công nghiệp được ưu tiên phát triển thì ngành điện tử; cơ khí chính xác là 2 ngành có phát sinh bùn thải có chứa hàm lượng cao các kim loại nặng độc hại (chủ yếu từ công đoạn xi mạ linh kiện điện, điện tử; làm sạch, che phủ bề mặt kim loại). Kết quả điều tra khảo sát lượng bùn thải xi mạ phát sinh từ một số doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh được chỉ ra ở hình 1.2 [3]. Công ty Sewon Vina 120 Công ty Công ty Sơn Linh 240 Công ty Jangwon 240 Công ty Yestech Vina 1200 Công ty Shinhan Vina 180 Công ty Longtech Precision Vietnam 36 Công ty Woogin 120 Công ty Ryong-in Vina 90 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Lƣợng bùn thải chứa kim loại nặng (tấn/năm) Nguồn: [3] Hình 1.2. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh Vĩnh Phúc là một trong các tỉnh có tốc độ phát triển công nghiệp nhanh chóng với nhiều khu công nghiệp đã được đưa vào hoạt động và tỉ lệ lấp đầy khá cao. Với quan điểm lấy phát triển công nghiệp làm nền tảng, tỉnh Vĩnh Phúc đã đưa công nghiệp gần như từ con số 0 vào năm 1997 lên 61,91% trong cơ cấu kinh tế vào thời điểm hiện tại với mức tăng trưởng bình quân đạt 23,9%/năm. Năm 1997, tỉnh chỉ có duy nhất khu công nghiệp (KCN) Kim Hoa với quy mô 50ha. Tuy nhiên, đến thời điểm hiện tại, danh mục KCN đã được Thủ tướng phê duyệt ưu tiên phát triển của tỉnh đã lên tới con số 19 với tổng diện tích 5,5 nghìn ha. Trong đó, 11 KCN đã được thành lập có diện tích 2.300ha. Hệ thống kết cấu hạ tầng KCN ngày càng hoàn thiện, thu hút được 231 dự án đầu tư trực tiếp nước ngoài (FDI), tổng vốn đăng ký 4
trên 3 tỷ USD và 653 dự án của nhà đầu tư trong nước (DDI), tổng vốn đăng ký trên 56,8 nghìn tỷ đồng; trong đó 55% dự án đã đi vào hoạt động sản xuất, kinh doanh. Đáng chú ý, nhiều dự án đầu tư tại tỉnh là của các tập đoàn lớn trong và ngoài nước như Toyota, Honda, Piaggio, Deawoo bus, Prime, thép Việt Đức … Nhiều dự án với những sản phẩm chủ lực như ôtô tăng gần 30 lần, xe máy tăng 957 lần so với năm 1997. Kết quả khảo sát lượng bùn thải giàu kim loại nặng độc hại tại một số doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh được thể hiện ở hình 1.2. Hai doanh nghiệp phát sinh bùn thải xi mạ điển hình là Công ty Honda Việt Nam, Công ty sản xuất phanh Nissin Việt Nam [3]. Công ty TNHH công nghệ HSIEH YUAN Việt 183 Nam Công ty TNHH Công nghiệp Chính Xác Việt 500 Nam – VPIC 1 Công ty sản xuất phanh Nissin Việt Nam 97,845 Công ty Honda Việt Nam 58,070 Công ty TNHH Kwang Sung Vina 493 Công ty TNHH Solum vina 39.42 0 20000 40000 60000 80000 100000120000 Lượng bùn thải chứa kim loại nặng (tấn/năm) Nguồn: [3] Hình 1.3. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc Thái Nguyên là một tỉnh có nhiều khu công nghiệp, theo số liệu tổng hợp từ báo cáo tình hình phát sinh quản lí chất thải nguy hại của các cơ sở luyện kim trên địa bàn, khối lượng CTNH phát sinh trung bình khoảng 70 tấn/ngày. Trong đó loại chất thải phát sinh nhiều nhất là bùn thủy luyện kẽm, các loại bụi thải và bụi khô có hành phần nguy hại từ quá trình xử lí khí thải. Trong các loại chất thải nguy hại phát sinh trên hiện có loại bùn thủy luyện kẽm phát sinh từ quá trình luyện kẽm của Nhà máy kẽm điện phân – công ty CP Kim loại màu TN phát sinh với số lượng tương đối lớn (tính đến hiện nay tổng khối lượng phát sinh >9.000 tấn) tuy nhiên chưa có biện pháp xử lí triệt để, hiệu quả do đó đang được lưu giữ tại đơn vị. 5
Ngoài ra, một lượng CTNH là dạng bùn thải từ quá trình xi mạ, che phủ bề mặt, từ quá trình điện phân kim loại… Phát sinh từ một số cơ sở có hoạt động xi mạ, che phủ bề mặt như công ty CP Phụ tùng máy số 1, Cong ty CP cơ khí Phổ Yên, Công ty TNHH Diesel song công, công ty CP Plato, Công ty Mani Hà Nội … Khối lượng loại CTNH là dạng bùn từ các cơ sở phát sinh khối lượng rất ít, định kì qua các đơn vị thu gom, xử lí; khối lượng phát sinh trung bình khoảng gần 1 tấn/ngày [3]. Kết quả khảo sát lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ một số doanh nghiệp có hoạt đông khai thác, chế biến khoáng sản và xi mạ trên địa bàn tỉnh được thể hiện ở Hình 1.4. Công ty liên doanh kim loại màu Việt Bắc 1000 Công ty Kim loại màu Thái Nguyên 7000 Công ty TNHH một thành viên Diesel Sông Công 3 Công ty thép Toàn Thắng 1.3 Công ty TNHH Hương Đông 0.03 CTTNHH Sam Sung Electronic Việt Nam Thái Nguyên 150000 0 20000 40000 60000 80000 100000120000140000160000 Lượng bùn thải chứa kim loại nặng (tấn/năm) Nguồn: [3] Hình 1.4. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên Tại Đà Nẵng, cụ thể tại khu công nghiệp Hoà Khánh gồm: Công ty TNHH Ống thép Hoà Phát, Đà Nẵng (Khu A và Khu B); Công ty TNHH DAIWA Việt Nam, Công ty CP chế tạo kết cầu thép VNESCO. SSM và Công ty TNHH MTV Cơ khí mạ Đà Nẵng. Toàn bộ các cơ sở sản xuất đều có đăng ký nguồn thải nguy hại, có lập báo cáo quản lý CTNH định kì nộp sở tài nguyên và môi trường, báo cáo đánh giá tác động môi trường, báo cáo giám sát môi trường với định kì 6 tháng. Các cơ sở sản xuất sử dụng công nghệ mạ kẽm nhúng nóng đều phát sinh bùn thải từ xử lý nước thải từ khâu tẩy gỉ. Xử lý nước thải từ khâu tẩy gỉ các kết cấu sắt (nước rửa sau khâu tẩy axit và nước tẩy axit) bằng phương pháp trung hoà sử dụng nước vôi trong, keo tụ dùng PAC (poly aluminium chloride). Bùn thải được loại nước trực tiếp bằng thiết bị ép khung bản (Hoà Phát Khu A và B) hoặc sử dụng sân 6
phơi bùn (Công ty Cơ khí mạ Đà Nẵng). Riêng VNESCO, lượng bùn loại này không thu thập được. Tại công ty DAIWA Việt Nam, công nghệ mạ sử dụng là mạ điện phân Ni và Cr. Nước thải được thu gom tách dòng (CN-, Ni, Cr, nước khác), xử lý với công nghệ riêng sau đó được xử lý chung trước khi thải ra môi trường. Công ty có 3 loại bùn thải khác gồm bùn lắng từ khâu thau rửa bể mạ Ni và Cr, bùn từ dòng nước thải có chứa Ni, và dòng nước thải chứa Cr [3]. Thông tin về lượng bùn thải phát sinh tại các doanh nghiệp liên quan đến xi mạ tại Đà Nẵng được thể hiện ở Hình 1.4. CT TNHH DAIWA Việt Nam 70 CT TNHH ống thép Hoà Phát (khu B) 180 CT TNHH ống thép Hoà Phát (khu A) 240 0 50 100 150 200 250 300 Lượng bùn thải phát sinh (tấn/năm) Nguồn: [3] Hình 1.5. Lượng bùn thải chứa kim loại nặng phát sinh của một số cơ sở công nghiệp ở Đà Nẵng Bình Dương là một tỉnh năng động trong thu hút vốn nước ngoài. Với tốc độ phát triển về công nghiệp nhanh chóng và xếp vị trí thứ 3 trong khu kinh tế trọng điểm phía Nam sau Tp.HCM, Đồng Nai thì vấn đề ô nhiễm môi trường được đặt lên hàng đầu nhất là CTRCNNH. Ngành công nghiệp Bình Dương phát triển rất đa dạng và phân bố đều khắp từ các ngành công nghiệp khai khoáng, chế biến nông sản, hàng tiêu dùng, chế biến lâm sản, các mặt hàng thủ công mỹ nghệ truyền thống, cơ khí chính xác đến các ngành công nghệ cao … Mỗi nhóm ngành có nhu cầu nguyên liệu và dòng chất thải phát sinh riêng, CTNH phát sinh từ các doanh nghiệp, các ngành nghề trên địa bàn tình Bình Dương rất đa dạng và phức tạp. Trong đó bùn thải nguy hại có chứa các kim loại nặng phát sinh từ công đoạn xi mạ rất đáng được 7
quan tâm (ngành công nghiệp khai khoáng cũng là ngành được quan tâm phát triển, tuy nhiên tại Bình Dương chủ yếu khai thác khoáng sản phi kim loại). Tuy nhiên xi mạ thường chỉ là một công đoạn trong dây chuyền sản xuất của các doanh nghiệp nên việc phân loại, thu gom để vận chuyển và xử lý là vô cùng quan trọng. Một số doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh có phát sinh bùn thải xi mạ và lượng phát sinh được trình bày trên Hình 1.6 [3]. Công ty TNHH MTV thép Đại Thiên Lộc 1.54 Chi nhánh công ty CP Đại Thiên Lộc 2.2 Công ty TNHH Tôn Đông Á 263.7 Công ty TNHH Quốc tế mâm xe hợp kim… 7.86 Công ty TNHH Hưng Long 36 Công ty TNHH Asuzac 0.24 Công ty TNHH Vision International 105 Công ty CP công nghiệp Co-win Fasteners… 108 Chi nhánh Công ty cổ phần thép Nam Kim 42 Chi nhánh Công ty Cổ phần tôn Đông Á 77 0 50 100 150 200 250 300 Lượng bùn thải chứa kim loại nặng (tấn/năm) Nguồn: [3] Hình 1.6. Lượng bùn thải giàu kim loại nặng phát sinh từ các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Bình Dương Đồng Nai là một tỉnh công nghiệp quan trọng của vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, có tốc độ phát triển kinh tế - xã hội, công nghiệp hóa và đô thị hóa cao, đặc biệt là sự phát triển của các khu công nghiệp của tỉnh, đến nay toàn tỉnh hiện có 29/31 khu công nghiệp đã hoàn thành hạ tầng và đi vào hoạt động. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các khu công nghiệp thì ô nhiễm môi trường cũng là vấn đề cần được quan tâm, trong đó vấn đề về CTNH phát sinh tại các KCN là một trong những vấn đề quan trọng nhất vì tính chất nguy hại và sự ảnh hưởng lâu dài của chúng tới môi trường và con người. Mỗi KCN trong tỉnh có các loại hình sản xuất khác nhau và việc đầu tư các ngành nghề trong KCN cũng không giống nhau, do đó CTNH phát sinh tại các KCN rất phức tạp. 8