Công nghệ xử lý Chất thải nguy hại

Công nghệ xử lý Chất thải nguy hại Các phương pháp hoá học và vật lý Xử lý chất thải nguy hại bằng phương pháp vật lý nhằm tách chất nguy hại ra khỏi chất thải bằng các phương pháp tách pha. Xử lý chất thải nguy hại bằng phương pháp hoá học nhằm thay đổi tính chất hoá học của chất thải để chuyển nó về dạng không nguy hại.  Lọc. Lọc là phương pháp tách hạt rắn từ dòng lưu chất (khí, lỏng hay kem nhão…) khi đi qua môi trường xốp (vật liệu lọc). Các hạt rắn được giữ lại ở vật liệu lọc. Quá trình lọc có thể thực hiện nhờ chênh lệch áp suất gây bởi trọng lực, lực ly tâm, áp suất chân không, áp suất dư.  Kết tuả. Kết tuả là quá trình chuyển chất hoà tan thành dạng không tan bằng các phản ứng hoá học tạo tủa hay thay đổi thành phần haó chất trong dung dịch (thay đổi pH…), thay đổi điều kiện vật lý của môi trường (hạ nhiệt độ) để giảm độ hoà tan của hoá chất, phần không tan sẽ kết tinh. Phương pháp kết tuả thường dùng kết hợp với các quá trình tách chất rắn như lắng cặn, ly tâm và lọc.  Oxy hoá khử. Phản ứng oxy hoá khử là phản ứng trong đó trạng thái oxy hoá của một chất phản ứng tăng lên trong khi trạng thái oxy hoá của một chất khác giảm xuống. Chất cho điện tử là chất khử, chất nhận điện tử là chất oxy hoá. Để thực hiện quá trình oxy hoá khử, người ta trộn chất thải với hoá chất xử lý (tác nhân oxy hoá hay khử) hay cho tiếp xúc các hoá chất ở các dạng dung dịch với hoá chất ở thể khí.  Bay hơi. Bay hơi là làm đặc chất thải dạng lỏng hay huyền phù bằng phương pháp cấp nhiệt để hoá hơi chất lỏng. Phương pháp này thường dùng trong giai đoạn xử lý sơ bộ để giảm số lượng chất thải cần xử lý cuối cùng.  Đóng rắn và ổn định chất thải Đóng rắn là làm cố định hoá học, triệt tiêu tính lưu động hay cô lập các thành phần ô nhiễm bằng lớp vỏ bền vững tạo thành một khối nguyên có tính toàn vẹn cấu trúc cao. Phương pháp này nhằm giảm tính lưu động của chất nguy hại trong môi trường; làm chất thải dễ vận chuyển do giảm khối lượng chất lỏng trong chất thải và đóng rắn chất thải; giảm bề mặt tiếp xúc chất thải với môi trường tránh thất thoát chất thải do lan truyền, rò rỉ, hạn chế hoà tan hay khử độc các thành phần nguy hại. Đóng rắn là quá trình bổ sung vật liệu vào chất thải để tạo thành khối rắn. Trong đó có thể có các liên kết hoá học giữa chất độc hại và phụ gia. Ổn định là quá trình chuyển chất thải thành dạng ổn định hoá học hơn. Thuật ngữ này cũng bao gồm cả đóng rắn nhưng cũng bao gồm cả sử dụng các phản ưng hoá học để biến đổi các thành phần chất độc hại thành chất mới không độc.  Cố định hoá học là biến đổi chất độc hại thành dạng mới không độc.  Bao gói là quá trình bao phủ hoàn toàn hay sử dụng hàng rào bao quanh khối chất thải bằng một chất khác. Chất kết dính vô cơ thường dùng là ximăng, vôi, pozzolan, thạch cao, silicat. Chất kết dính hữu cơ thường dùng là epoxy, polyester, nhực asphalt, polyolefin, ure formaldehyt; Các phương pháp nhiệt Phương pháp đốt Quá trình đốt là một quá trình biến đổi chất thải rắn dưới tác dụng của nhiệt và quá trình oxy hóa hoá học. Bằng cách đốt chất thải ta có thể giảm thể tích của nó đến 80-90%. Nhiệt độ buồng đốt phải cao hơn 800oC. Sản phẩm sau cùng bao gồm khí có nhiệt độ cao bao gồm nitơ và cacbonic, hơi nước, và tro. Năng lượng có thể thu hồi được từ quá trình trao đổi nhiệt do khí sinh ra có nhiệt độ cao. Đốt thùng quay. Lò đốt thùng quay được sử dụng để xử lý các loại chất thải nguy hại ở dạng rắn, cặn, bùn và cũng có thể ở dạng lỏng. Thùng quay hoạt động ở nhiệt độ khoảng 1100°C. Đốt. Đốt là quá trình oxy hoá ở nhiệt độ cao bằng oxy không khí. Bằng cách đốt chất thải nguy hại, ta có thể giảm thể tích của nó đến 80-90%. Nhiệt độ buồng đốt phải cao hơn 800 oC. Sản phẩm cuối cùng của quá trình đốt là các chất không nguy hại như nước, CO2, … - Đốt bằng phương pháp phun chất lỏng. Chất thải nguy hại dạng lỏng được đốt trực tiếp trong lò đốt bằng cách phun vào vùng ngọn lửa hay vùng cháy của lò phụ thuộc vào nhiệt trị chất thải. Lò đốt được duy trì nhiệt độ khoảng trên 1000oC. Thời gian lưu của chất thải lỏng trong lò từ vài phần giây đến 2,5 giây. - Đốt thùng quay. Lò đốt thùng quay được sử dụng để xử lý các loại chất thải nguy hại ở dạng rắn, cặn, bùn và cũng có thể ở dạng lỏng. Thùng quay hoạt động ở nhiệt độ khoảng 1100oC. - Đốt có xúc tác. Sử dụng xúc tác cho vào lò đốt để tăng cường tốc độ oxy hoá chất thải ở nhiệt độ thấp hơn so với lò đốt thông thường (<537oC). Phương pháp này chỉ áp dụng cho chất thải lỏng. Sử dụng chất thải nguy hại làm nhiên liệu Đây là phương pháp tiêu hủy chất thải bằng cách đốt cùng với các nhiên liệu thông thường khác để tận dụng nhiệt cho các thiết bị tiêu thụ nhiệt: nồi hơi, lò nung, lò luyện kim, lò nấu thủy tinh. Lượng chất thải bổ sung vào lò đốt có thể chiếm 12-25% tổng lượng nhiên liệu. Nhiệt phân Nhiệt phân là quá trình phân hủy hay biến đổi hoá học chất thải rắn xảy ra do nung nóng trong điều kiện không có sự tham gia của oxy và tạo ra sản phẩm cuối cùng của quá trình biến đổi chất thải rắn là các chất dưới dạng rắn, lỏng và khí. Nhiệt phân là quá trình tiêu hủy hay biến đổi hoá học xảy ra do nung nóng trong điều kiện không có oxy. Quá trình nhiệt phân gồm hai giai đoạn. Giai đoạn một là quá trình khí hoá. Chất thải được gia nhiệt để tách thành phần dễ bay hơi như khí cháy, hơi nước… ra khỏi thành phần cháy không hoá hơi và tro. Giai đoạn hai các thành phần bay hơi được đốt ở điều kiện phù hợp để tiêu hủy hết các cấu tử nguy hại. Nhiệt phân bằng hồ quang - plasma. Thực hiện quá trình đốt ở nhiệt độ cao (có thể đến 10.000°C) để tiêu hủy chất thải có tính độc cực mạnh. Sản phẩm là khí H2 và CO, khí axit và tro. Các phương pháp sinh học Chất thải nguy hại cũng có thể xử lý bằng phươg pháp sinh học ở điều kiện hiếu khí và yếm khí như chất thải thông thường. Tuy nhiên, bổ sung chủng loại vi sinh phải thích hợp và điều kiện tiến hành được kiểm soát chặt chẽ hơn.  Quá trình hiếu khí. Quá trình xử lý sinh học hiếu khí là quá trình hoạt động của vi sinh vật chuyển chất hữu cơ thành các hợp chất vô cơ (quá trình khoáng hoá) trong điều kiện có oxy. Sản phẩm của quá trình là CO2, H2O,  Quá trình yếm khí. Quá trình xử lý sinh học hiếu khí là quá trình khoáng hoá nhờ vi sinh vật ở điều kiện không có oxy. Công nghệ xử lý sinh học yếm khí tạo thành sản phẩm khí CH4 chiếm phần lớn, CO2 và H2, N2, H2S, NH3. Thải bỏ chất thải nguy hại Sau khi xử lý, quá trình vẫn còn thải ra một lượng cặn không thể tận dụng hay xử lý được nữa như tro của quá trình đốt tiêu hủy… biện pháp cuối cùng để giải quyết các chất thải này là thải bỏ an toàn. Thải bỏ có nghĩa là chuyển chất thải từ nơi này đến nơi khác, từ môi trường này đến môi trường khác (từ khí, nước vào trong đất…). Thải bỏ an toàn phải hạn chế khả năng gây nguy hại của chất thải, đảm bảo không cho chất nguy hại rò rỉ, di chuyển, lan truyền trong môi trường. Để đạt được yêu cầu nêu trên, có một số những quy định cần thiết đối với các đơn vị sản xuất hay quản lý chất nguy hại cần phải tuân thủ.  Nơi phát sinh chất thải nguy hại phải kiểm tra chất thải của họ xem có bị cấm thải bỏ hay không. Nếu chất thải là không thể thải bỏ thì chúng ta phải tìm kiếm một phương pháp xử lý thích hợp trước khi thải bỏ.  Nếu đơn vị tạo ra chất thải nguy hại đang quản lý một chất thải bị hạn chế hoặc không đạt tiêu chuẩn để xử lý, đơn vị này phải thông báo cho nơi lưu trữ/xử lý về các tiên chuẩn xử lý cho mỗi chuyến chất thải. Thông báo này phải bao gồm: o Mã số chất thải nguy hại; o Tiêu chuẩn xử lý thích hợp và những điều cấm áp dụng; o Danh mục chất thải kèm theo mỗi chuyến hàng; o Dữ liệu phân tích chất thải, nếu có.  Nếu đơn vị tạo ra chất thải đang quản lý một chất thải bị hạn chế mà đạt tiêu chuẩn xử lý, đơn vị này phải xuất trình thông báo và giấy chứng nhận rằng chất thải này đạt tiêu chuẩn xử lý. Giấy chứng nhận phải được ký duyệt bởi các cấp có thẩm quyền.  Nếu chất thải dễ bị lan truyền rộng từ nơi này đến nơi khác trên toàn lãnh thổ, thì với mỗi chuyến chất thải, đơn vị tạo ra chất thải phải gởi kèm theo một thông báo cho nơi tiếp nhận rằng chất thải này không bị cấm chôn lấp.  Nếu đang quản lý một chất thải bị hạn chế trong các bồn hay tank và đang tiếp tục xử lý cho đạt tiêu chuẩn thải bỏ, đơn vị tạo ra chất thải lên kế hoạch phân tích chất thải bằng văn bản. Kế hoạch này phải được nộp cho các cơ quan có thẩm quyền trong vòng 30 ngày trước khi xử lý. Bản sao của kế hoạch này phải được lưu lại để tiện theo dõi.  Nếu đơn vị tạo ra chất thải xác nhận rằng chất thải này bị hạn chế dựa trên lý thuyết hay kiểm tra thực tế, những bản sao của tất cả các hồ sơ có liên quan đến quyết định này phải được đính kèm vào hồ sơ.  Nếu đơn vị phát sinh chất thải bị hạn chế xác nhận rằng họ không phải chịu trách nhiệm về mặt pháp lý đối với chất thải này, họ phải đính kèm một thông báo nêu rõ quyết định này trong hồ sơ chất thải, bao gồm những chú thích về cách sắp xếp hay sử dụng chất thải.  Đơn vị tạo ra chất thải phải giữ lại trong cơ quan tất cả mọi thông báo, giấy xác nhận, luận chứng, dữ liệu phân tích chất thải và những hồ sơ khác trong vòng tối thiểu là 5 năm. Đối với chất thải nguy hại, thải bỏ chất thải được coi là một phương pháp lưu trữ an toàn phần cặn còn lại, do đó các thao tác thực hiện quá trình này phải do nhà chuyên môn thực hiện. Các cơ sở sản xuất không có đủ quyền hạn thực hiện việc này. Vì vậy, nhà máy xử lý chất thải nguy hại là một nhu cầu thiết yếu. Các chất thải nguy hại cần được xử lý, cố định làm giảm hay triệt tiêu hoạt tính nguy hại trước khi thải bỏ, đặc biệt các các chất thải thuộc nhóm sau:  Tất cả các loại chất gây nổ (nhóm 1)  Các loại khí nén trong bình (nhóm 2)  Những dung môi hòa tan (nhóm 3)  PCB hay PCB rác làm bẩn do thuốc trừ sâu, chất hữu cơ có chứa clo và các chất tương tự (nhóm 6)  Tất cả các chất phóng xạ (nhóm 7).  Hóa chất gây dị ứng. Đối với chất thải phóng xạ. Các nguồn chất thải phóng xạ không có dấu niêm phong cần được tồn trữ trong các phương tiện an toàn sau 4 chu kỳ bán rã mới thải bỏ như chất thải thông thường. Có nhiều cách thải bỏ chất nguy hại được xem là an toàn đang áp dụng tại nhiều nơi trên thế giới như: chôn lấp hợp vệ sinh, thải bỏ xuống giếng sâu. Chôn lấp an toàn Hiện nay, phương pháp thải bỏ thông dụng nhất là chôn lấp an toàn. Chôn lấp là biện pháp cô lập chất thải nhằm giảm thiểu khả năng phát tán chất thải vào môi trường. Trong quá trình thải bỏ chất nguy hại, người ta phải kiểm soát được các phản ứng xảy ra, các chất sinh ra trong khu vực thải và môi trường xung quanh; thực hiện giám sát môi trường; bảo trì cho bãi thải sau khi đóng cửa nhằm tránh tiếp xúc chất nguy hại với môi trường trong mọi tình huống kể cả khi có sự cố. Để đảm bảo công tác này, có một số nguyên tắc cần phải được tuân thủ trong khi chôn lấp chất thải, thiết kế và vận hành bãi chôn lấp. - Xử lý chất thải trước khi chôn lấp: Chất thải cần phải được đóng gói theo đúng tiêu chuẩn quy định về an toàn trước khi chôn lấp, đặc biệt là đối với chất thải lỏng. Riêng chất thải nguy hại rắn, có thể không cần đóng gói mà người ta có thể cố định hoặc hoá rắn trước khi chôn lấp. - Lựa chọn vị trí bãi chôn lấp: xem xét đến các vấn đề về địa hình, thổ nhưỡng, thuỷ văn…; các điều kiện khí hậu, môi trường của địa phương; bốtrí mặt bằng của khu vực, đảm bảo khoảng cách đến các công trình liên quan, khoảng cách vận chuyển. Hạn chế đặt gần khu dân cư, sân bay, khu ruộng trồng lương thực, đất ướt, đất nứt, vùng có nguy cơ động đất và khu vực không ổn định, gần sông suối, các nguồn nước sử dụng trong sinh hoạt. - Nguyên tắc thiết kế bãi chôn lấp: Các chất thải độc hại khi tiếp xúc với nhau có thể sinh ra các chất có tính độc hại cao hơn hay có thể xảy ra phản ứng tạo thành các chất ô nhiễm, cho nên cần thiết kế các ngăn chôn lấp riêng biệt đối với từng chất để chúng không có cơ hội kết hợp với nhau. - Quy tắc vận hành bãi chôn lấp: Trong khi bãi đang hoạt động, cần có biện pháp kiểm soát các tác nhân gây bệnh, các khí sinh ra, nước rò rỉ, nước chảy qua, nước chảy tràn, nước thấm. Thực hiện chương trình giám sát môi trường: chất lượng nước ngầm xung quanh khu vực bãi chôn lấp, các loại khí độc và dễ cháy,… khi vận hành cũng như sau khi đóng cửa bãi chôn lấp và duy trì cho đến vài chục năm sau. - Xây dựng và thực hiện chương trình sửa chữa, hiệu chỉnh bãi chôn lấp: Phải có biện pháp hiệu chỉnh kịp thời nếu phát hiện có sự cố kỹ thuật. - Bảo hiểm bãi chôn lấp sau khi đóng cửa.