Sự phát thải ủa á hợp hất hữu ơ khó phân hủy phát sinh không hủ định (u pops) từ ngành ông nghiệp xử lý hất thải ở miền bắ việt nam

Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI--- Phạm Hữu ToànSỰ PHÁT THẢI CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ KHÓ PHÂN HỦY PHÁT SINH KHÔNG CHỦ ĐỊNH U POPS TỪ NGHÀNH CÔNG -NGHIỆP XỬ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Phạm Hữu Toàn

SỰ PHÁT THẢI CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ KHÓ PHÂN HỦY PHÁT SINH KHÔNG CHỦ ĐỊNH (U POPS) TỪ NGHÀNH CÔNG - NGHIỆP XỬ LÝ CHẤT THẢI Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM

Chuyên ngành: Công nghệ môi trường

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sỹ kỹ thuật: “Sự phát thải của các hợp

chất hữu cơ khó phân hủy phát sinh không chủ định (U POPs) từ nghành công

của TS Nguyễn Hùng Minh Đây không phải là bản sao chép của bất kỳ một cá nhân, tổ chức nào Các kết quả nghiên cứu trong luận văn đều do tôi thực hiện, đánh giá

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những nội dung mà tôi đã trình bày trong luận văn này

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

HỌC VIÊN

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Hùng Minh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận văn này

Trong quá trình nghiên cứu của mình, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ chia

sẻ kinh nghiệm của các anh chị và các bạn đồng nghiệp, đặc biệt là ThS Nguyễn Văn Thường cán bộ Tổng cục Môi trường Tôi cũng nhận được nhiều sự hỗ trợ và - tạo điều kiện thuận lợi của Dự án “Xây dựng phòng thí nghiệm Dioxin”, Tổng cục Môi trường Bộ Tài nguyên và Môi trường,

Tôi cũng xin được bày tỏ sự biết ơn đối với gia đình về sự chia sẻ, động viên, khuyến khích trong suốt quá trình nghiên cứu của mình

Cuối cùng cũng xin chân thành cảm ơn Hội đồng khoa học đã giúp đỡ tôi bảo vệ thành công luận văn này

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

Tác giả

Phạm Hữu Toàn

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC BẢNG 6

DANH MỤC HÌNH 7

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN- 10

1.1 DIOXIN/FURAN VÀ CÁC TÍNH CHẤT CHUNG 10

1.1.1 Giới thiệu Dioxin/furan và các chất đồng loại 10

1.1.2 Tính chất vật lý 12

1.1.3 Tính chất hóa học 13

1.2 ẢNH HƯỞNG CỦA DIOXIN/FURAN TỚI SINH VẬT VÀ CON NGƯỜI 13

1.2.1 Các ảnh hưởng lên động vật thí nghiệm 14

1.2.2 Con đường xâm nhập và các ảnh hưởng của Dioxin lên con người 16

1.3 SỰ HÌNH THÀNH U POPS TỪ NGHÀNH THIÊU ĐỐT CHẤT THẢI- 17

1.3.1 Khả năng phát thải dioxin từ lò đốt chất thải nguy hại 17

1.3.2 Sự phát thải Dioxin/furan từ hoạt động đốt chất thải trên thế giới 18

1.3.2.1 Hoạt động đốt chất thải sinh hoạt 21

1.3.2.2 Hoạt động đốt chất thải công nghiệp 26

1.3.2.3 Hoạt động đốt chất thải y tế 27

1.3.3 Hiện trạng về công nghiệp đốt chất thải tại Việt Nam 28

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU- 32

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 32

2.1.1 Lò đốt chất thải công nghiệp IWI1 32

2.1.2 Lò đốt chất thải công nghiệp IWI2 35

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40

2.2.1 Phương pháp lấy mẫu 40

2.2.1.1 Phương pháp lấy mẫu khí thải công nghiệp isokinetic 40

2.2.1.1.1 Bụi 40

2.2.1.1.2 Các chất ô nhiễm dạng khí 43

2.2.1.2 Quy trình thực nghiệm lấy mẫu khí thải công nghiệp 44

2.2.2 Phương pháp phân tích các chất U-POPs trong phòng thí nghiệm 49

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN- 57

3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU PHÁT THẢI DIOXIN/FURAN TỪ LÒ ĐỐT CHẤT THẢI CÔNG NGHIỆP IWI1 57

3.1.1 Kết quả lấy mẫu khí thải tại lò đốt chất thải công nghiệp IWI1 57

3.1.2 Kết quả đánh giá hàm lượng dioxin/furan phát thải từ lò đốt IWI1 58

3.1.2.1 Nồng độ các chất dioxin/furan trong khí thải lò đốt IWI1 58

3.1.2.2 Đặc trưng của các chất đồng loại dioxin/furan trong mẫu khói thải lò đốt IWI1 62

3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU PHÁT THẢI DIOXIN/FURAN TẠI LÒ ĐỐT CHẤT THẢI CÔNG NGHIỆP IWI2 64

3.2.1 Kết quả lấy mẫu khí thải tại lò đốt chất thải công nghiệp IWI2 64

3.2.2 Kết quả đánh giá hàm lượng dioxin/furan phát thải từ lò đốt IWI2 66

3.2.2.1 Nồng độ các chất dioxin và furan trong khí thải lò đốt IWI2 66

3.2.2.2 Đặc trưng của các chất đồng loại dioxin/furan trong mẫu khói thả i lò đốt IWI2 68

3.3 SO SÁNH SỰ PHÁT THẢI CỦA DIOXIN/FURAN TỪ CÁC LÒ ĐỐT CHẤT THẢI Ở VIỆT NAM VỚI CÁC NƯỚC TRONG KHU VỰC 70

KẾTLUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

PHỤ LỤC 1: SẮC ĐỒ VÀ ĐƯỜNG CHUẨN CÁC CHẤT PCDD/FS 78

PHỤ LỤC 2: SẮC ĐỒ CÁC CHẤT PCDD/F TRONG MẪU KHÍ THẢI IWI1-S1 95

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

POP : Chất ô nhiễm hữu cơ chậm phân hủy

TEF : Hệ số độc tương đương

TEQ : Độ độc tương đương

SD : Độ lệch chuẩn

MONRE : Bộ Tài nguyên và Môi trường

UNEP : Chương trình Liên hợp quốc về môi trường

PTN : Phòng thí nghiệm

WHO : Tổ chức Y tế thế giới

NATO : Tổ chức Hiệp ước Bắc Đại Tây Dương

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam

BTNMT : Bộ Tài nguyên và Môi trường

HRGC : Sắc ký khí phân giải cao

HRMS : hối phổ phân giải cao K

HRGC : Thiết bị sắc ký khí phân giải cao

PM : Bụi

VOC : Hợp chất hữu cơ bay hơi

US EPA : Cục Bảo vệ môi trường Mỹ

CTRYT C: hất thải rắn y tế

CTR : Chất thải rắn

CTNH : Chất thải nguy hại

PVC : Polyvinyl clorua

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Nhóm đồng phân và số lượng các hợp chất PCDD/Fs 10

Bảng 1.2 Hệ số đương lượng độc của các PCDD/Fs 11

Bảng 1.3 LD50của dioxin đối với một số động vật và nguời 15

Bảng 1.4 Tỷ lệ phần trăm (%) lượng dioxin, furan và dl PCB vào cơ thể người theo -các nguồn thực phẩm 16

Bảng 1.5 Tóm tắt các mức độ phát thải từ lò đốt chất thải đô thị 23

ở các quốc gia khác nhau 23

Bảng 1.6 Nồng độ dioxin/furan phát thải qua ống khói lò đốt chất thải đô thị (Oh và cs, 1999; Kim và cs, 2001) 25

Bảng 1.7 Dioxin phát thải từ lò đốt chất thải công nghiệp ở một số nước 26

(ng TEQ/m3) 26

Bảng 2.1 Thiết bị và thông số thiết bị của lò đốt IWI1 32

Bảng 2.2 Thiết bị và thông số thiết bị của lò đốt IWI2 36

Bảng 3.1 Thông tin kỹ thuật trong quá trình lấy mẫu khói thải 57

Bảng 3.2 Nồng độ 17 dioxin và furan trong mẫu khí thải lò đốt IWI1 59

Bảng 3.3 Thông tin kỹ thuật trong quá trình lấy mẫu khói thải 65

Bảng 3.4 Nồng độ 17 dioxin và furan trong mẫu khí thải lò đốt IWI2 66

Bảng 3.5 Hàm lượng phát thải dioxin/furan của 1 số lò đốt ở Châu Á 71

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý lò đốt chất thải công nghiệp IWI1 34

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý lò đốt chất thải công nghiệp nguy hại IWI2 37

Hình 2.3 Vị trí mặt phẳng lấy mẫu 40

Hình 2.4: Đồ thị lựa chọn số điểm lấy mẫu tối thiểu theo phương ngang 41

(bao gồm lấy mẫu bụi) 41

Hình 2.5 Hút mẫu bụi 43

Hình 2.6 Sơ đồ thiết bị lấy mẫu đẳng động học (isokinetic sampler) 46

Hình 2.7 Quy trình chiết mẫu khí thải công nghiệp cho phân tích PCDD/PCDFs 52

Hình 3.1 Nồng độ TEQ các mẫu khí đã thu thập tại lò đốt IWI1 60

Hình 3.2 Biều đồ nồng độ của từng chất đồng loại dioxin/furan trong mẫu khí thải lò đốt IWI1 (ng/Nm3) 63

Hình 3.3 Nồng độ TEQ các mẫu khí đã thu thập tại lò đốt IWI2 67

Hình 3.4 Biều đồ nồng độ của từng chất đồng loại dioxin/furan trong mẫu khí thải lò đốt IWI2 69

MỞ ĐẦU

Việt Nam tham gia vào Công ước Quốc tế Stockholm từ năm 2004 Ban đầu, Công ước xác định 12 chất ô nhiễm hữu cơ chậm phân hủy (POP) gây ảnh hưởng xấu tới môi trường, sinh thái và sức khỏe con người ở mức độ toàn cầu Trong gần nửa thập kỷ qua, Việt Nam đã chứng minh rằng việc kiểm soát, loại trừ hay giảm thiểu phát thải các chất POP luôn là một ưu tiên quốc gia Việt Nam cam kết và đã

có những hành động thích hợp để từng bước quản lý, loại trừ và giảm thiểu ảnh hưởng của POP tới môi trường và sức khỏe cộng đồng Trên thực tế, các hoạt động thực hiện Công ước Stockholm về POP cũng phù hợp và nằm trong chiến lược bảo

vệ môi trường của Việt Nam

Trong đó, các hợp chất U-POP (Unintentional Persistent Organic Pollutants) là một số loại chất độc gây ô nhiễm môi trường được hình thành và phát thải không chủ định từ một số quá trình và công nghệ liên quan đến sự cháy các vật liệu hữu cơ

và vô cơ có chứa clo trong quá trình sản xuất và các hoạt động dân sinh Đại diện tiêu biểu nhất và cũng là độc nhất là nhóm chất Dioxin và Furan thường được hiểu

là một nhóm các chất ô nhiễm độc hại bao gồm: polychlorinated dibenzo- -dioxin p

(sau đây gọi tắt là dioxin), polychlorinated dibenzofuran (gọi tắt là furan) và các polychlorinated biphenyls (PCBs) dạng đồng phẳng (coplanar PCBs) PCBs đồng phẳng được hiểu là các hợp chất tương tự dioxin vì chúng có cùng cơ chế gây nhiễm độc như dioxin Về mặt lý thuyết, nhóm dioxin có 75 đồng phân (còn gọi là đồng loại, congener), tùy thuộc vào số lượng nguyên tử clo trong phân tử, dioxin được chia thành 8 nhóm đồng phân (isomer) Nhóm furan có 135 đồng phân và cũng được chia thành 8 nhóm đồng phân Nhóm PCBs có 209 đồng phân, trong đó các PCBs đồng phẳng có 12 đồng phân

Nguồn phát thải dioxin/furan vào môi trường khá đa dạng, nhưng năm 1998,

C Mục ôi trường Mỹ (US EPA) đã xác định có 5 nguồn phát thải chủ yếu là: đốt rác thải đô thị chiếm 68%, đốt rác y tế chiếm 12,3%, sản xuất xi măng chiếm 8,9% và đốt cháy sinh khối khác chiếm 3% Năm nguồn này chiếm tới 95,9% tổng lượng phát thải dioxin và furan vào môi trường không khí [28]

-Dioxin/furan được hình thành như là sản phẩm phụ, sinh ra không chủ định

do quá trình đốt cháy các hợp chất hữu cơ có chứa clo ở nhiệt độ từ 250oC đến

450oC được lưu chuyển từ các lò đốt chất thải ra môi trường như không khí, đất, nước và sau đó gây phơi nhiễm tới nước uống, thực phẩm và rau quả [10]

Hoạt động đốt chất thải là một trong những nguồn phát thải tiềm tàng, và theo đánh giá của US EPA thì hoạt động này phát thải nhiều nhất dioxin vào môi -trường [28] Vì vậy, dioxin/furan cần được quan trắc thường xuyên trong các môi trường không khí, đất, nước và sinh vật

Sự phát thải của dioxin/furan từ hoạt động đốt chất thải đã được nghiên cứu

ở các nước công nghiệp phát triển từ những năm 1970 và ở các nước châu Á đang phát triển như Trung Quốc, Đài Loan từ những năm 1990 Tuy nhiên, ở Việt Nam

có rất ít các công trình khoa học nghiên cứu về vấn đề này Vì vậy khóa luận , “Sự phát thải của các hợp chất hữu cơ khó phân hủy phát sinh không chủ định (U - POPs) từ nghành công nghiệp xử lý chất thải ở miền Bắc Việt Nam” đã đượcthực hiện nhằm bước đầu đánh giá hàm lượng dioxin/furan phát thải từ quá trình đốt chất thải nguy hại từ hai lò đốt chất thải công nghiệp có công suất tương đương nhau ở miền Bắc Việt Nam

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN -

1.1.1 Giới thiệu Dioxin/furan và các chất đồng loại

Dioxin là tên thông thường của nhóm các hợp chất Polychlorinated dibenzop-dioxin (PCDDs) và Polychlorinated dibenzo furan (PCD/Fs) Đây là hai nhóm hợp chất có tính chất vật lý, tính chất hóa học và cấu trúc hai vòng thơm tương tự nhau Trong hai nhóm này có tổng cộng 75 đồng phân PCDDs và 135 đồng phân PCDFs Dựa vào số nguyên tử Cl liên kết với vòng thơm mà Dioxin và Furan được o chia thành 8 nhóm đồng phân có tên và chữ viết tắt như trong bảng 1.1 Trong mỗi nhóm đồng phân thì các hợp chất được đặt tên theo vị trí liên kết của các nguyên tử Clo, ví dụ 2,3,7,8 - tetrachlorodibenzodioxin Số lượng các đồng phân trong mỗi nhóm được chỉ ra trong bảng 1.1

Bảng 1.2 Hệ số đương lượng độc của các PCDD/Fs

TEF

2005 WHO TEF

TEF

2005 WHO TEF

Chỉ số TEQ được tính theo công thức:

TEQ = ∑n1(PCDDi x TEFi) + ∑n2(PCDFi x TEFi)

Ghi chú:

TEF: Hệ số độc tương đương TEQ: Độ độc tương đương i: Các chất dioxin/furan (từ 1 đến 17 chất)

1.1.2 Tính chất vật lý

Ở điều kiện thường, ioxin đều là những chất rắn, có nhiệt độ nóng chảy khá dcao, áp suất hơi rất thấp và rất ít tan trong nước Nhiệt độ sôi của 2,3,7,8-TCDD, chất độc nhất trong các dioxin, được đánh giá vào khoảng 412,20C

Dioxin có nhiệt độ nóng chảy khá cao, nhiệt độ sôi của 2,3,7,8-TCDD lên tới

4120C, các quá trình cháy tạo ioxin cũng xảy ra ở khoảng nhiệt độ khá caod , quá trình phân hủy dioxin là quá trình thuận nghịch, ioxin chỉ bị phân hủy hoàn toàn ở dtrong khoảng nhiệt độ 1200-14000C và cao hơn Bên cạnh đó, các chất dioxin cũng

có thời gian bán hủy khá dài và tùy thuộc vào trạng thái tồn tại trong các môi trường khác nhau Thời gian bán hủy là một thông số quan trọng để đánh giá độ bền vững của dioxin trong các môi trường khác nhau Dioxin bền nhất trong môi trường đất, thời gian bán hủy có thể lên tới trên 20 năm, còn trong môi trường không khí thì thời gian bán hủy lại thấp hơn, chỉ khoảng vài tháng Thời gian bán phân hủy trong

cơ thể người được đánh giá là khoảng khá rộng Đối với PCDD, từ 5 12,2 năm, PCDF từ 1,4 9,7 năm Còn trong chim cốc lại chỉ tính cỡ vài chục ngày- [27]

-Sự suy giảm nồng độ ioxin trong môi trường là do các quá trình chuyển hóaddạng phi sinh học (abiotic): Quang phân, thủy phân, oxy hóa – khử và các tương tác khác trong môi trường và các dạng chuyển hóa sinh học (Biotic): Chuyển hóa dưới tác dụng của vi sinh vật và các tác nhân sinh học khác

Tuy nhiên các quá trình này xảy ra rất chậm chạp đối với dioxin trong môi trường và tùy thuộc vào điều kiện cụ thể mà quá trình này xảy ra ưu tiên so với quá trình khác Trong không khí - quá trình quang phân hủy là chủ yếu; trong nước, trong đất và trầm tích – quá trình chuyển hóa sinh học (và có thể là hóa học) là chủ

đạo, quang phân hủy không đáng kể hoặc không xảy ra nhất là ở lớp đất sâu và trầm tích

1.1 3 Tính chất hóa học

Dioxin ái mỡ và hầu như kị nước đặc tính ái mỡ (lipophilic) và kị nước , (hydrophobic) của ioxin liên quan chặt chẽ với độ bền vững của chúng trong cơ dthể sống cũng như trong tự nhiên và sự phân bố của chúng trong các cơ quan của cơ thể Hệ số phân bố của 2,3,7,8 TCDD trong cơ thể như sau: Mô mỡ - - 300; da 30; –gan – 25; sữa mẹ 13; thành ruột –- 10; máu – 10; thận – 7; bắp thịt – 4; mật – 0,5; nước tiểu – 0,00005 Vì vậy, khi nghiên cứu đánh giá độ tồn lưu của ioxin trong cơ dthể người, thường lấy mỡ, máu và sữa mẹ Trong sữa mẹ có khoảng 3 4% mỡ, còn -trong máu khoảng 0,3-0,7%

Dioxin rất bền vững về mặt hóa học, không bị phân hủy dưới tác dụng của các axit mạnh, kiềm mạnh, các chất oxy hóa mạnh khi không có chất xúc tác ngay

cả ở nhiệt độ cao Dioxin không bị thủy phân trong nước ở điều kiện bình thường Nước siêu tới hạn, tức nước ở điều kiện: nhiệt độ T = 3750C, áp suất p = 222 atm và

tỷ khối d = 0,307 g/cm3, hòa tan và oxy hóa được dioxin với hiệu suất rất cao (quy

mô phòng thí nghiệm): 99,9999% [11, 27]

Nghiên cứu trong nhiều thập kỷ qua đã cho thấy ioxin có khả năng ảnh dhưởng sâu sắc đến sức khỏe của nhiều loài động thực vật trong môi trường Điều đáng lưu ý là ảnh hưởng của dioxin diễn ra ngay ở những nồng độ rất thấp Thêm vào đó do tính chất bền vững, ioxin tồn tại rất lâu trong cơ thể động vật và gây ra d

sự tích lũy làm gia tăng nồng độ theo thời gian Khi đạt đến một khoảng nồng độ nhất định, ioxin sẽ bắt đầu kìm hãm sự hoạt động bình thường của các cơ quan dchức năng và gây hại tới sự phát triển của sinh vật

Nhiều nghiên cứu trên các loài động vật bậc cao sinh sống tại các khu bị ô nhiễm của Hồ Lớn (Great Lake), Hoa Kỳ đã chỉ ra rằng ô nhiễm gây ra bởi dioxin

và các chất tương tự đã làm suy giảm nghiêm trọng số loài chim cũng như số lượng từng loài sống tại khu vực này Thức ăn chủ yếu của các loài chim bắt cá như đại

bàng trắng, mòng biển, bồ nông, v v sống tại vùng Hồ Lớn là các loại cá Trước kia, nước thải từ các nhà máy công nghiệp có chứa ioxin và các chất liên quan đổ dtrực tiếp vào các hồ này Các sinh vật sống dưới nước nhiễm ioxin từ nước và tích dlũy tới một giới hạn nhất định trong cơ thể chúng

Trong chu trình thức ăn tại vùng hồ này, các loài chim bắt cá ăn những loại

cá bị nhiễm ioxin trong nước và do đó sẽ tích lũy một lượng ioxin lớn hơn rất d dnhiều (lớn hơn hàng trăm nghìn lần nồng độ của Dioxin trong nước hồ) Sự tích lũy của dioxin tới nồng độ cao như vậy đã gây suy giảm khả năng sinh sản và khả năng miễn dịch, dẫn tới hiện tượng số lượng các con non được sinh ra và sống sót tới khi trưởng thành suy giảm; xuất hiện nhiều con non được sinh ra với những bất thường

và dị tật bẩm sinh

Những hiện tượng tương tự cũng được quan sát thấy trên loài hải cẩu và động vật có vú khác sống ở khu vực biển Bắc và biển Baltic Thức ăn của các loài này chủ yếu là cá nhiễm một mức nhất định ioxin Do sự tích lũy sinh học, nồng d

độ ioxin trong cơ thể hải cẩu cao hơn rất nhiều so với môi trường Hậu quả là khả dnăng miễn dịch của hải cẩu bị suy giảm mạnh dẫn tới khả năng lây nhiễm bệnh tật

và virus tăng cao Thực tế đã ghi nhận những đợt bùng phát dịch bệnh có khả năng tiêu diệt đại bộ phận của cộng đồng hải cẩu

Tại Việt Nam, chất diệt cỏ có chứa ioxin do quân đội Mỹ phun rải trd ong chiến tranh đã gây ảnh hưởng lớn đến hệ sinh thái tại nhiều khu vực như A Lưới,

Mã Đà, Hồ Biên Hùng, v v (Huỳnh, 2006; Schecter và cs., 2003) Các nhà khoa học Việt Nam và thế giới nhận thấy có sự suy giảm nghiêm trọng đa dạng sinh học tại những khu vực này Nhiều loài vi sinh vật bản địa suy giảm tới mức gần như mất hẳn Số lượng các loài động vật bậc cao cũng bị suy giảm nặng nề Sự tích lũy dioxin trong động vật sống dưới nước cũng cao hơn hẳn các khu vực khác, dẫn đến

sự suy giảm khả năng sinh sản và số lượng của các loài

Những độc tính đặc biệt của các chất cùng loại Dioxin/Furan liên quan đã được chứng minh ở nhiều loài động vật Họ tìm thấy một loạt các phản ứng ở động

vật thực nghiệm chẳng hạn như: mức độ tổn hại của gan (tính độc hại gan); khả năng bảo vệ của hệ thống miễn dịch (kháng độc tố); hình thành và phát triển của bệnh ung thư (ung thư); phát triển bào thai bất thường (gây quái thai); phát triển và tái sản xuất của độc tính; da khuyết tật (độc tính da); các ảnh hưởng đa dạng về hormone và các yếu tố tăng trưởng; và quá trình chuyển hóa các hoạt động enzyme (làm tăng nguy cơ quá trình chuyển hóa chất độc để tạo ra những chất khác trong đó

có nhiều ảnh hưởng sinh học)

Trong tất cả các loài động vật có vú được thử nghiệm cho đến nay, liều gây chết của Dioxin/furan đều cho kết quả trước khi chết từ từ của vật thí nghiệm Các dấu hiệu khác của ngộ độc 2,3,7,8-TCDD bao gồm tuyến ức teo, phì đại/tăng sản của gan, tiêu hóa, niệu sinh dục và biểu mô da, teo của tuyến sinh dục, phù nề dưới

da và xuất huyết toàn thân

Một trong các thông số phản ánh độ độc của dioxin là giá trị LD50 (Lethal Dose) là liều luợng mà với nó 50% vật thí nghiệm bị chết Các giá trị LD50 đối với một số động vật đuợc trình bày tại bảng 1.3

Động vật LD50, μg/kg thể trọng

(1μg = 10-6 g) Thỏ

1,00 25,0 1,00

70

60 70 –

1.2 2 Con đường xâm nhập và các ảnh hưởng của Dioxin lên con người

Dioxin có thể xâm nhập vào cơ thể người qua nhiều con đường khác nhau như qua hít thở không khí, nước uống, các loại thực phẩm động thực vật khác nhau, tiếp xúc với đất v.v…Nhưng do đặc tính của ioxin là chất rất bền vững, ái mỡ, hầu như dkhông tan trong nước, áp xuất hơi rất thấp… nên con đường chủ yếu để dioxin xâm nhập vào cơ thể người là thông qua dây chuyền thực phẩm Theo số liệu của EPA năm 2003, hàng ngày người lớn tiếp nhận 0,95 pg I-TEQ, trong đó bao gồm 0,61 pg I-TEQ dioxin/furan và 0,35 pg I-TEQ PCB Số lượng này phân bố theo các dl-nguồn như sau (Bảng 1.4):

Dioxin/furan gây ra một chuỗi các ảnh hưởng độc hại lên động vật và con người Tuy nhiên, hầu hết các ảnh hưởng về độc tính của Dioxin/furan là kết quả

của ệc vi thí nghiệm với liều cao trên động vật Có nhiều mức phản ứng khác nhau đối với mức dioxin/furan gây chết người ở động vật Các dấu hiệu và triệu chứng nhiễm độc dioxin/furan ở người tương tự như những người quan sát thấy ở động vật Phơi nhiễm dioxin/fu ranđối với con người gây ra một loạt các tổn thương ở da nghiêm trọng (bệnh chloracne và tăng sắc tố mô thay đổi chức năng gan), và sự chuyển hóa lipid, thay đổi trong hoạt động của các enzyme gan khác, sự suy giảm củahệ miễn dịch và những bất thường củ hệ thống nội tiết, a và thần kinh

Nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của ioxin đối với sức khỏe con người của dcác nhà khoa học trong và ngoài nước cho thấy cơ cấu bệnh tật của những người có tiền sử phơi nhiễm dioxin phong phú, đa dạng và có tỷ lệ cao hơn nhóm chứng, đặc biệt là tai biến sinh sản, ung thư, các bệnh lý thuộc hệ tuần hoàn, tiêu hóa, hô hấp, tiết niệu Một số nghiên cứu về sức khỏe, bệnh tật tại những khu vực có nồng độ

dioxin cao trong đất và trầm tích cũng cho thấy có mối liên quan giữa môi trường ô nhiễm ioxin và sức khỏe con ngườid

Từ năm 1961 đến 1971, với khoảng 80 triệu l ítchất diệt cỏ, trong đó gần một nửa là chất da cam, có chứa ít nhất 366 kg dioxin đã được rải xuống miền Nam ViệtNam Hậu quả của chất diệt cỏ/ ioxin đối với con người Việt Nam là rất nặng nề d

Có ít nhất 2,1 triệu người và nhiều nhất là 4,8 triệu người Việt Nam bị phơi nhiễm dioxin ][1 Theo ước tính của tác giả Hoàng Đình Cầu năm 2000, có khoảng 0,1 triệu nạn nhân chất độc hóa học/Dioxin, trong đó khoảng 150.000 trẻ em bị dị tật bẩm sinh Tuy nhiên, con số này có thể còn thấp hơn so với thực tế hiện nay

-1.3 1 Khả năng phát thải ioxin từ lò đốt chất thải nguy hại d

Trong các đối tượng phát thải dioxin/furan đã được nêu trên, lò đốt chất thải công nghiệp nguy hại là một nguồn phát thải dioxin/furan lớn nhất (US-EPA, 1998)

Các chất thải rắn công nghiệp nguy hại thường chứa các thành phần nguy hại như kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ Khi các chất này bị thiêu kết ở nhiệt độ cao và hiệu suất cháy của nhiên liệu (dầu DO) và chất thải thường không đạt 100% nên sẽ tồn tại các chất oxit kim loại CuO, Fe2O3, Al2O3, các kim loại nặng Cd, Hg, Pb trên

muội cacbon Khói thải chứa các thành phần này chính là điều kiện cần thiết cho sự hình thành các chất Dioxin/furan Dioxin/furan sẽ được hình thành ngay trên bề mặt của các hạt muội cacbon có chứa các xúc tác oxit kim loại ở nhiệt độ thích hợp (250-450oC) Thực tế cũng cho thấy, các hoạt động đốt chất thải công nghiệp nguy hại sinh ra một lượng đáng kể Dioxin/furan Khi các điều kiện này được hội tụ đầy

đủ, Dioxin/furan sẽ được hình thành và phát thải ra môi trường không khí

Trong các điều kiện hình thành Dioxin/furan kể trên, nhiệt độ là một trong các yếu tố quan trọng nhất Đối với lò đốt chất thải nói chung, Dioxin/furan được hình thành chủ yếu ở một số công đoạn sau:

- Hình thành ngay trong buồng đốt sơ cấp và không bị phân hủy bởi nhiệt độ cao (>1000oC) của buồng đốt thứ cấp

- Hình thành ngay sau khi qua buồng đốt thứ cấp, qua thiết bị làm mát (nhiệt

độ tối ưu cho sự hình thành Dioxin/furan)

Quá trình hình thành dioxin ngay trong pha khí có thể xảy ra ở điều kiện nhiệt độ thấp (<500oC) trong hệ thống xử lý khói thải hoặc ở nhiệt độ cao (>700o) trong buồng đốt sơ cấp Đặc biệt trong truờng hợp chất thải có chứa các tiền chất của dioxin như clobenzen, clophenol Tuy nhiên, nồng độ ioxin trong pha khí đã dđuợc báo cáo là thấp hơn nhiều so với pha hạt V sự hình thành ioxin do các hoạt à dđộng đốt chất thải chủ yếu cũng được tạo ra trên pha hạt

1.3 2 Sự phát thải Dioxin/furan từ hoạt động đốt chất thải trên thế giới

Theo các tài liệu của UNEP năm 2003 đã khuyến nghị với các nước châu Á

về 10 nhóm nguồn phát thải và định lượng dioxin để thống kê hàng năm lượng

dioxin phát thải ra môi trường:

- Đốt phế thải

- Sản xuất kim loại sắt và không sắt

- Phát điện và đun nóng

- Sản xuất các sản phầm vô cơ

- Giao thông vận tải

- Các quá trình cháy không kiểm soát được

- Sản xuất, sử dụng các sản phẩm hóa học

- Các bãi chôn phế thải, bùn cỗng rãnh nhiễm bẩn

- Các điểm nóng, là những nơi sản xuất các hợp chất hữu cơ clo, sản xuất clo, sản xuất và sử dụng các hợp chất clophenol, nạp PCB vào biến thế và

tụ điện, sản xuất và xử lí đồ gỗ bằng hóa chất chứa clo,

- Các nguồn khác

Dioxin chủ yếu hình thành là do quá trình nhiệt và với đời sống hiện đại, lượng rác thải ngày càng lớn, càng có nhiều loại rác hữu cơ chứa clo, khi đốt trở thành nguồn phát thải chính dioxin Hiện nay, trên thế giới, biện pháp xử lý rác thải chủ yếu là bằng phương pháp đốt, và đang trở thành một vấn đề đáng quan tâm ở nhiều quốc gia

Thành phần của rác rất đa dạng và phức tạp, thông thường có 3 loại rác: rác thải sinh hoạt, rác thải công nghiệp và rác thải y tế Khi đốt các loại rác này thì dioxin/furan được tạo thành oxin hình thành trong các quá trình đốt cháy chủ yếu Diqua ba cơ chế như sau:

- Sự phân hủy không hoàn toàn các hợp chất Dioxin có sẵn trong thành phần các chất tham gia quá trình đốt cháy (nhiên liệu, chất thải…), nguyên nhân chính là

do quá trình đốt không hiệu quả, công nghệ đốt và các hệ thống kiểm soát ô nhiễm trong quá trình vận hành lò đốt kém

Hình 1 1: Tồn lưu Dioxin/Furan chưa bị phân hủy trong quá trình đốt

- Sự hình thành Dioxin trong lò đốt thông qua các phản ứng hóa học giữa các hợp chất Hydrocacbon có cấu trúc nhân thơm (được biết đến như là các tiền chất Dioxin) với các hợp chất chứa Clo Các tiền chất Dioxin gồm có Chlorobenzen, Chlorophenol và Chlorobiphenyl Các phản ứng này dễ dàng xảy ra trong các quá trình đốt cháy không hoàn toàn

H ình 1.2: Sự hình thành Dioxin từ các tiền chất Dioxin và các hợp chất chứa Cl

- Phản ứng tổng hợp từ đầu (de novo synthesis), đây là sự hình thành xuôi dòng ở nhiệt độ thấp từ cacbon đơn giản và Clo vô cơ Buekens (Buekens et al

2001) đã mô tả đây là quá trình phân nhỏ và biến đổi của các phân tử có cấu trúc cacbon lớn sang các hợp chất vòng (aromatic) Nó xảy ra trong khoảng nhiệt độ từ

250 400 – 0C, thậm chí một số nhà nghiên cứu khác còn cho rằng các phản ứng có thể xảy ra ở 10000C Các đặc điểm của phản ứng tổng hợp từ đầu bao gồm:

+ Cacbon tạo thành Dioxin có nguồn gốc từ cacbon rắn của tro bay

+ Các ion Cu2+ có khả năng ảnh hưởng mạnh đến sự hình thành Dioxin trong khi các ion kim loại hóa trị 2 khác như Fe2+, Pb2+, Zn2+ảnh hưởng rất nhỏ

+ Sự có mặt của oxy là yếu tố quyết định đến sự hình thành ban đầu (de novo formation) và tỷ lệ tăng theo nồng độ của oxy

+ Các dạng khí có chứa Clo như HCl, Cl2 ảnh hưởng không đáng kể đến các phản ứng de novo Từ đó có thể kết luận rằng Cl và H trong Dioxin dường như được hình thành từ sự kết hợp giữa các hợp chất vô cơ với các phân tử cacbon

1.3.2.1 Hoạt động đốt chất thải sinh hoạt

Các tổng hợp dữ liệu về hàm lượng Dioxin phát thải từ lò đốt chất thải đô thị

ở các nước khác nhau được trình bày trong Bảng 1.5 Giới hạn phát thải của dioxin trên thế giới là 0,1 ng I-TEQ/m3 Lò đốt chất thải thành phố được coi như là nguồn phát thải dioxin lớn nhất Tuy nhiên, người ta tìm hiểu dioxin phát sinh tại 15 quốc

gia châu Âu cùng với Na Uy và Thụy Điển từ 1985 đến 1995 chỉ ra mức phát thải từ các lò đốt chất thải giảm khoảng 90% (tối đa lượng khí thải là 4.000 g I TEQ/năm -

1985 và hơn 200 g I TEQ/năm 1995)- [19] Một trong nhiều lý do góp phần giảm đáng kể lượng khí thải ioxin từ các lò đốt chất thải là phân loại phù hợp các chất dthải tại nguồn và cải tiến hệ thống lọc khói của lò đốt Trước đây, các giả thuyết rằng nguồn phát thải ở châu Âu có thể tiến đến 0,1 ng I-TEQ/m3 trong năm 2005, nhưng thực tế đã không như vậy Điều này là do một số các bên quan trọng của Công ước (như Pháp, Tây Ban Nha và Italy) đã chỉ mới bắt đầu chương trình giám sát, kiểm kê của ioxin kể từ đầu những năm 2000.d

Việc đo lượng ioxin phát thải từ lò đốt rác thải đô thị thường được tiến hành dmỗi năm một lần Và các kết quả quan trắc môi trường tại các lò đốt này cơ sở để là các nhà quản lý về môi trường ra các quyết đinh nhằm bảo vệ môi trường tại quốc gia mình Trong báo cáo của Fiedler (1996) [10], một trong những lò đốt rác của Bavaria – Đức đã phải ngừng hoạt động khi mức độ phát thải dioxin cao hơn 50 ng I-TEQ/m3 Tương tự như vậy, hai lò thiêu tại Ingolstadt đã phải chấm dứt vào năm

1990 khi đo nồng độ ioxin trong khí thải đạt 114d -368 ng I-TEQ/m3 và thêm hai lò đốt ở Kempten đã phải ngừng hoạt động trong năm 1990 Với nồng độ Dioxin trong khoảng 16,6-22,2 ng I-TEQ/m3, 3 lò đốt ở thành phố Landshut đã được cung cấp với các thành phần mới và loại than cốc mới Sau khi cải tiến, các lò đốt vẫn tiếp tục hoạt động với nồng độ dioxin phát thải ít hơn 1 ng I-TEQ/m3 Cũng trong báo cáo này, hàm lượng phát thải ioxin cuối cùng từ lò đốt của d Bavaria đã ít hơn 1 ng I-TEQ/m3 Tuy nhiên, giá trị này đã bắt đầu được cao hơn ngưỡng cho phép trong một số lò đốt Nghiên cứu về phát thải dioxin trong 5 lò đốt khác nhau, thành phố ở Tây Ban Nha Cho thấy nồng độ dioxin khác nhau trong khoảng 0,01-5 ng I-TEQ/

Nm3tùy thuộc vào cấu tạo lò đốt

Các số liệu thống kê tại Hàn Quốc của Oh và cộng sự cho thấy rằng 11 lò đốt rác thải đô thị lớn (và số lượng dự kiến của năm 2001 là 40) và 13.000 lò đốt rác thải trung bình và nhỏ Trong đó công suất ít hơn 100kg/h và thời gian hoạt động hàng ngày là 8 giờ, đã được hoạt động từ năm 1986 Các điều tra của Oh và cộng sự

về khí thải từ lò đốt chất dioxin Hàn Quốc với 11 lò đốt lớn và 3 lò đốt nhỏ cho thấy, lò đốt nhỏ đã đóng vai trò chủ yếu trong phát thải dioxin và hàm lượng phát thải trung bình của lò đốt lớn và nhỏ ở Hàn Quốc là 41,2 g I TEQ/năm- [14] Các hệ

số phát thải trung bình từ 11 lò đốt quy mô đô thị lớn là 20,3 ng I-TEQ/kg 36,5 ng I-TEQ/Nm3) Yếu tố này của các lò đốt rác nhỏ được khoảng 30,4 ng I-TEQ/kg

(0,07-Tương tự như Hàn Quốc, các nghiên cứu ở quốc gia công nghiệp phát triển của châu Á như Đài Loan cũng cho thấy lò đốt chất thải công suất thấp đã góp phần đáng kể vào sự phát thải dioxin (23,795 28,917 ng TEQ/g tro bay ), ngược lại lò đốt -công suất lớn hơn là 0,259 6,953 ng TEQ/g tro bay Đó là ước tính rằng trong năm -

2000, phát thải ioxin vào khí quyển từ 21 lò đốt rác lớn (≥ 300 tấn/ngày)d và 11 lò đốt nhỏ ở Đài Loan tương ứng là 3,745 và 9,91 g I TEQ/năm- [15, 16] Nghiên cứu khác trên 3 lò đốt rác thải đô thị trong khu công nghiệp ở Siaogang, Kaoshiung, Đài Loancho thấy mức độ phát thải dioxin của 0,023 và 0,029ng I-TEQ/Nm3 ( ở 2 lò đốt chất thải rắn) và 0,861ng I-TEQ/Nm3 ( ở 01 lò đốt rác thải thông thường) [20 ]

Bảng 1.5 Tóm tắt các mức độ phát thải từ lò đốt chất thải đô thị

Fiedler,

1996 a Coburg 1992 0,02-0,33 Than ho t tính ạ

Geiselbullach 1990

1991/92

0,04-0,2 0,0080-0,046

Vôi và than ho t tính ạ

Ingolstadt 1990

1991

6,9-8,6 0,005-0,006

Oven 3

L ọc đioxin Landshut 1991

1992/93

2,6, 2,7 0,3-1,08

Không dùng than AC

Có than ho t tính ạ

Vùng Thành ph ố Năm N ồng độ Chú thích Ngu n ồ

Nürnberg 1990

1992

0,04-0,09 0,21-3,9

Than c c m m và ố ề than bitum

Than c c m m ố ề Schwandorf 1991

1994

0,13-1,9 0,0033 Xúc tác dioxin Weißenhorn 1992

1993

2,5-4,9 0,15-0,3 Vôi và than ho t tính ạ Würzburg 1991/92 0,015-0,06

thải đô thị

Oh và cs ,1999 b

Đài Loan 1998 0,259-28,917 Tro bay t 5 h ng ừ ệ thố

đố t ch t th ấ ải đô thị

Ling và Hou,1998 c

Kachsiung 2004 0,023; 0,092

0,861

2 lò đố t ch t th i r n ấ ả ắ

và 1 lò đố t ch t th i ấ ả sinh ho ạ t.

đô thị đầu vào là thức ăn thừa, là 1 trong 3 thành phần chính (thức ăn, giấy và nhựa) Hàm lượng độ ẩm của thức ăn thừa cao chiếm 67% với trung bình là 50% (w/w) so với tổng chất thải rắn đô thị Do đó, chất thải rắn đô thị có chất lượng thấp,

có lượng độ ẩm lớn và dẫn tới nhiệt trị của chất thải đem đốt cũng thấp và điều này gây nên nhiệt độ lò đốt thấp Dioxin dễ hình thành trong khoảng nhiệt độ 250oC đến

450oC, và nhiệt độ lò đốt thấp tạo điều kiện thuận lợi cho sự hình thành dioxin Tổng hợp số liệu trong nghiên cứu này có đuợc bảng số liệu sau

Bảng 1.6 Nồng độ dioxin/furan phát thải qua ống khói lò đốt chất thải đô thị

(Oh và cs, 1999; Kim và cs, 2001)

Lò đốt

PCDD (ng-TEQ/Nm 3 )

PCDF (ng-TEQ/Nm 3 )

Tổng PCDD/PCDF (ng-TEQ/Nm 3 )

ng-1.3.2.2 Hoạt động đốt chất thải công nghiệp

Chất thải nguy hại thường được xử lý bởi các lò đốt nhiệt độ cao (8000C hoặc cao hơn) Có rất ít nghiên cứu về ioxin phát thải từ lò đốt chất thải nguy hại d

Vì vậy, dữ liệu về mức độ phát thải ioxin từ các nguồn này đã bị hạn chế d

Báo cáo của ioxin phát thải của Quaß và cộng sự năm 2004 ở 15 quốc gia dthành viên EU cùng với Na Uy và Thụy Điển chứng minh rằng ioxin phát thải từ dviệc tiêu huỷ chất thải nguy hại đã giảm đáng kể Tổng mức phát thải cao nhất năm

1985 là 300 g I-TEQ/năm và mức độ phát thải vào năm 1995 đã ít hơn 200 g TEQ/năm) và được dự đoán sẽ giảm liên tục [19]

I-Fiedler cho thấy mức độ phát thải ioxin ở Bavaria (Đức) trong khoảng 0,8d 6,9 ng I-TEQ/m3 Báo cáo năm 1992 của Trung tâm chất độc sinh thái và chất độc hoá học – ECETOC,hầu hết các hệ số của mức ioxin phát thải thấp hơn 0,1 ng Id -TEQ/m3[10] Tuy nhiên, mức độ cao hơn 0,1 ng I-TEQ/m3 cũng được ghi nhận ở một số lò đốt Kao và cộng sự chỉ ra rằng mức độ khí thải ioxin từ 2 lò đốt rác thải dcông nghiệp trong khu công nghiệp của huyện Siaogang, thành phố Kaoshiung, Đài Loan tương ứng là 0,137 and 10,245 ng TEQ/Nm3 [17]

(ng TEQ/m 3 )

Nướ c Thành ph ố Thời

điể m b t ắ

đầ u v n ậ hành

Phát th i ả Chú thích Tác gi ả

Đứ c Biebesheim 1976 0,37

0,45 0,5-1

Không có PCB thêm 100 kg PCB không có PCB

Fiedler,

1996

Bayer AG, brusbüttel

0,059

Đố t th nghi m, 8,4 kg/h ử ệ PCB và b sung 63,0 kg ổ

PCDM a

đố t th nghi m, 0,34 ử ệ

aPCDM: Polyclo diphenyl metan

Trong một nghiên cứu về hàm lượng dioxin/furan trong và ngoài lò đốt chất thải công nghiệp ở Hàn Quốc của Kim và cộng sự, nồng độ dioxin/furan trong mẫu

lò đốt là 1,907 ng I-TEQ/ Nm3 (mẫu khí thải), 5,330 ng I TEQ/g (mẫu tro bay), 1,825 ng I-TEQ/g (mẫu bụi) và 0,091 ng I TEQ (mẫu xỉ thải) Hàm lượng -Dioxin/furan ở đây cao hơn trong mẫu lò đốt lấy từ lò đốt chất thải đô thị, cũng ở Hàn Quốc [18] Mẫu khí thải có hàm lượng dioxin trung bình là 0,924 ng I-TEQ/

-Nm3) Điều này đã khẳng định lò đốt chất thải công nghiệp chắc chắn là nguồn phát thải Dioxin/furan chủ yếu ở Hàn Quốc

1.3.2.3 Hoạt động đốt chất thải y tế

Những lò đốt chất thải y tế phát thải Dioxin không đáng kể như những lò đốt chất thải đô thị Tuy nhiên, Dioxin phát thải từ lò đốt chất thải y tế của 15 nước thành viên EU cùng với Na Uy và Thụy Điển trong giai đoạn 1985 1995 lại cho -thấy một mức độ vô cùng lớn, cao hơn nhiều mức độ phát thải của lò đốt chất thải nguy hại.Năm 1985, đã có khoảng 1000 2000 lò đốt đốt rác thải y tế hoạt động tại -châu Âu [19] Các nghiên cứu của Quaß và cộng sự (2004) báo cáo về mức độ phát thải từ lò đốt rác thải y tế lớn nhất 2000 g TEQ/năm vào năm 1985 [19] Mặc dù

kg/h PCB và b sung ổ 18,7 kg PCDM a Thụy Sĩ Ciba-Gelgy,

Basel

1972 0,018 nhà máy thí điể m, máy

l ọc hơi đố t nhi u n c ề ấ Thụy Điển Kumla 1983 15 Công ngh ệ cũ

27 Công ngh ệ cũ Vương

qu c Anh ố

Rechem Internationa

l, Pontypool

1987 0,08 Ca 4,000 kg PCB/ngày,

L p thêm b l c khí ng ắ ộ ọ ố

khói m i ớ Đài Loa n Kachsiung 2004 0,137-

10,245 (ng TEQ/Nm 3 )

h ệ thống đố t 2 Kao và

cs,2007

mức phát thải từ nguồn này đang trong xu hướng giảm, dự toán phát thải đến năm

2005 vẫn còn tương đối cao so với các nguồn phát thải khác (khí thải từ đốt rác thải công nghiệp và từ các hoạt động khác công nghiệp) Theo một số nghiên cứu ở châu

Á, mức độ ioxin trong tro bay từ một lò đốt rác thải y tế ở Trung Quốc ên tớid l 469

ng TEQ/g [29], tổng phát thải của chất này từ 18 hệ thống đốt rác thải y tế vào không khí được khoảng 0,26 g I TEQ/năm, tương đương với 0,39% tổng số nguồn -phát thải Theo Oh và cộng sự (1999), dioxin phát thải từ lò đốt rác thải y tế tại Hàn Quốc không đáng kể (5,86 ng I-TEQ/Nm3) so với những các lò đốt rác thải đô thị khác [14]

Gần đây, vấn đề phát thải dioxin/furan từ lò đốt chất thải rắn y tế cũng rất được quan tâm nghiên cứu tại các nước đang phát triển như Trung Quốc Một nghiên cứu năm 2009 của Hongcai Gao cho thấy sự phát thải Dioxin/furan dao động trong khoảng rộng từ 0,08 đến 31,60 ng TEQ/Nm3 [13] Trong số 14 lò đốt được nghiên cứu chỉ có 2 lò đốt phát thải Dioxin thấp hơn tiêu chuẩn hướng dẫn của EU Cũng theo nghiên cứu ngày, ước tính hằng năm có khoảng 4,87 g TEQ được phát thải ra môi trường không khí do hoạt động đốt chất thải y tế ở Trung Quốc

1.3.3 Hiện trạng về công nghiệp đốt chất thải tại Việt Nam

Hiện tại, hàng năm Việt Nam phát sinh khoảng trên 15 triệu tấn chất thải rắn, trên 60% lượng chất thải rắn chưa được thu gom quản lý hợp lý Chi phí mỗi năm cho thu gom, chôn lấp chất thải rắn trên 2000 tỷ đồng/năm [ ] Bên cạnh đó là quỹ 22đất cho việc chôn lấp chất thải và các khoản chi phí ngăn ngừa hậu quả môi trường phát sinh từ bãi chôn lấp chất thải đang ngày càng phức tạp và tăng cao Bên cạnh

đó, các loại chất thải công nghiệp, chất thải y tế, từ thực tế xử lý cho thấy việc sử dụng phương pháp đốt là rất phù hợp

Chất thải công nghiệp:

Tuỳ theo quy mô và cơ cấu của các tỉnh và àth nh phố m ượng chất thải à lcông nghiệp chiếm tỷ trọng khác nhau từ 20 35% so với chất thải sinh hoạt, trung -bình là 20-25% Chất thải công nghiệp tập trung nhiều ở các tỉnh phía Nam Vùng Đông Nam Bộ chiếm 48%, Đồng bằng Sông Hồng chiếm 30%, Sông Cửu Long

10%, Miền núi phía bắc 6%, Tây Nguyên 1% Trong đó thành phần chất thải nguy hại chiếm tỉ trọng khá lớn: Ngành công nghiệp nhẹ có lượng chất thải nguy hại (CTNH) lớn nhất chiếm 47%, ngành công nghiệp hóa chất (24%), công nghiệp luyện kim (20%), việc xử lý CTNH cho thấy phương pháp đốt công nghệ cao được coi là giải pháp triệt để và hiệu quả cho loại chất thải này [22 ].

Chất thải y tế:

Do đặc thù ngành có chất thải dễ lây nhiễm bệnh tật nên hầu hết chất thải rắn

y tế (CTRYT) các loại đều cần sử dụng lò đốt hoặc phương pháp phân huỷ nhiệt khác (nhiệt phân các bon hoá ) để xử lý -

Các phương pháp khác (Autoclaw, vi sóng…) chỉ phục vụ một công đoạn xử

lý là tiệt trùng sau đó, CTR nhóm lâm sàng vẫn phải được xử lý tiếp bằng phương pháp như đốt hoặc chôn lấp

Mục tiêu đầu tư lò đốt chất thải, áp dụng phương pháp đốt là để xử lý chất thải: giảm thiểu thể tích, tiêu hủy tính nhiễm khuẩn, nguy hại và thu hồi năng lượng, nguyên vật liệu từ chất thải Nên khi đầu tư lò đốt chất thải thường hướng tới các mục tiêu chính sau:

- Hoàn thiện công nghệ đốt, tiết kiệm chi phí nhiên liệu

- Kiểm soát xử lý triệt để các chất ô nhiễm trong khói thải, tận thu nhiệt - thừa

- Tính toán thiết kế, chế tạo lò đốt có công suất phù hợp với quy mô đầu tư

và quản lý vận hành của các khu công nghiệp, các địa phương

- Tự động hóa hệ thống lò đốt chất thải, đáp ứng linh hoạt cho các đối tượng chất thải khác nhau: chất thải sinh hoạt, chất thải y tế, chất thải công nghiệp, chất

Cho đến nay, số lượng lò đốt được sử dụng ở Việt Nam khá nhiều, đa dạng

về nguồn gốc, công suất đốt và về khả năng xử lý khói thải Tuy vậy, cho đến nay vẫn chưa có số liệu thống kê đầy đủ về số lượng, nơi sử dụng, đặc tính kỹ thuật

Tuy nhiên, việc xử lý chất thải nguy hại ngày càng được quan tâm nhiều hơn, vấn đề khói thải từ các lò đốt lại càng được chú trọng Thông tin về các loại lò đốt sẽ ngày càng đầy đủ và cập nhật Hiện nay, các loại lò đốt này chủ yếu được phân chia thành 3 loại, theo loại chất thải được đốt: Lò đốt chất thải Y tế, Lò đốt chất thải công nghiệp, Lò đốt chất thải sinh hoạt

- Lò đốt chất thải y tế tại Việt Nam, lò đốt chất thải y tế bao gồm lò nhập : ngoại và sản xuất trong nước theo tổng kết của nhóm nghiên cứu thì có rất nhiều lò đốt chất thải y tế đã lắp đặt tại Việt Nam như: lò đốt Del Monego 200, lò đốt Howall, lò đốt Shin Heung SH – 50A, lò đốt ST-xxx của Công ty TNHH Khoa học công nghệ & Bảo vệ môi trường (STEPRO.Co., Ltd), lò đốt của Công ty Thái Sơn, lò đốt CEETIA của Trung tâm Kỹ thuật môi trường Đô thị và Khu công nghiệp, lò đốt VHI của Viện Hóa học nay là Viện Công nghệ môi trường, lò đốt của Tập đoàn Chuwar, Trong đó số lò đốt Chuwar là nhiều nhất (trên 100 lò)

- Lò đốt chất thải sinh hoạt loại lò đốt này bao gồm các loại: chính sau: E 1,0 LDR/SH-TC, E 1,5 LDR/SH-TC, E 1,0 LDR/SH-TC

- Lò đốt chất thải công nghiệp nguy hại: loại l đốt ò này tại Việt Nam thường là loại được sản xuất trong nước, trong đó nổi bật là dòng sản phẩm lò đốt chất thải công nghiệp nguy hại CEETIA, URENCO, STEPRO

Hiện tại, hàng năm Việt Nam phát sinh khoảng trên 15 triệu tấn chất thải rắn, trên 60% lượng chất thải rắn chưa được thu gom quản lý hợp lý Chi phí mỗi năm cho thu gom, chôn lấp chất thải rắn trên 2000 tỷ đồng/năm [1]

Bên cạnh đó Việt Nam hiện còn thiếu các quy chuẩn về U POP (ví dụ như , đối với Dioxin, Furan hay các chất PCBs tương tự dioxin) trong phát thải và chất thải công nghiệp, chưa có hướng dẫn và quy định về việc quan trắc chất ô nhiễm

-này tại nguồn và môi trường gần khu công nghiệp, còn thiếu những đánh giá sâu sắc

về hiện trạng ô nhiễm, định tính và định lượng sự phát thải dioxin từ các hoạt động công nghiệp

Riêng lò đốt chất thải công nghiệp, năm 2010, Việt Nam đã ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải lò đốt chất thải công nghiệp (QCVN 30:2010/BTNMT) Quy chuẩn này quy định giá trị tối đa cho phép của các thông số

ô nhiễm trong khí thải lò đốt chất thải công nghiệp và một số yêu cầu cơ bản liên quan đến bảo vệ môi trường trong thiết kế và vận hành lò đốt chất thải công nghiệp Trong đó, quy định giá trị tối đa cho phép của thông số Dioxin/furan (PCDD/PCDF)

là 0,6 ng TEQ/Nm3

Trước đó năm 2008, Bộ Tài nguyên và Môi trường cũng đã , ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải lò đốt chất thải y tế (02:2008/BTNMT) trong đó quy định nồng độ cho phép của tổng dioxin và furan trong khí thải là 2,3 ng-TEQ/Nm3 Tuy nhiên, còn thiếu các quy định về quan trắc thường xuyên, đo đạc định kỳ và số liệu điều tra cơ bản về phát thải dioxin Điều này để lại những bất cập trong công tác quản lý, kiểm soát và phòng ngừa ô nhiễm dioxin sinh ra trong công

nghiệp, gián tiếp ảnh hưởng tới hiệu quả của công tác bảo vệ môi trường nói chung

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU -

2.1 1 Lò đốt chất thải công nghiệp IWI1

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là hai lò đốt chất thải công nghiệp ở miền Bắc Việt Nam với công suất thiết kế tương đương nhau kí hiệu lần lượt , là IWI1 và IWI2

Bảng 2.1 Thiết bị và thông số thiết bị của lò đốt IWI1

1 Công suất thiết kế: 1000 kg/h

2 Nguồn gốc: thiết kế và xây lắp trong nước

3 Năm sản xuất: 2010

4 Hồ sơ thiết bị:

5 Loại lò: đốt 2 cấp, ghi cố định, có xử lý khói thải, đốt theo mẻ

1 Cấu tạo tường: gạch chịu lửa; bông khoáng; khung và vỏ thép sơn chịu nhiệt

2 Buồng đốt sơ cấp: nhiệt độ 850 – 1000 0 C, lắp 02 can nhiệt, 02 đầu đốt

3 Buồng đốt thứ cấp: nhiệt độ 1050 – 12500C, lắp 01 can nhiệt, 01 đầu đốt

Thời gian lưu khói: 2 -3s

4 Cấp chất thải thủ công theo mẻ, cửa lò điều khiển bán tự động

5 Thải xỉ thủ công

6 Sử dụng 2 quạt gió, 3 đầu đốt công suất DO: 70 kg/h

7

Tủ điện: đóng cắt bằng tay (quạt gió, quạt khói, quạt giải nhiệt, bơm); điều khiển Đầu đốt tự động (3 đầu đốt); báo nhiệt độ hiện số: báo lỗi, báo chế độ làm việc…

12 Tiêu hao dầu DO: 120-150 kg/h

1

Thiết bị trao đổi nhiệt:

Bộ trao đổi nhiệt khói/nước giảm nhiệt độ khói tới khoảng 3500C

Bộ trao đổi nhiệt khói/không khí giảm nhiệt độ khói tới khoảng 1850C

2 Thiết bị khử bụi: tháp rửa rỗng

3 Thiết bị hấp thụ: tháp đệm 2 tầng sử dụng khâu sứ

4 Quạt khói: ……… m3/h, kW

5 Thiết bị hấp phụ: có

6 Ống khói D800 cao 32m, có hệ thống phun sương

7 Nhiệt độ khói thải: 70- 90 0 C

8 Bể xử lý nước thải sơ bộ

lò đốt IWI1 sử dụng chất thải ngành dệt may, trong đó thành phần của các loại chất

thải gồm tơ, : sợi chiếm 30%, vải dệt chiếm 60% và các thành phần khác chiếm 10%

là nguồn chất thải đem đốt hàm lượng clo trong thành phần rác thải đầu vào của ;

các chất thải công nghiệp ngành dệt là 0,4% Lò đốt hoạt động với 80% công suất

thiết kế khi đốt chất thải để lấy mẫu khí thải

Sơ đồ khối cấu tạo của lò đốt IWI1 được thể hiện trong hình 2.1:

Chu trình hoạt động của lò đốt là liên tục, hất thải cấp thủ công vào lò theo c

mẻ và được đốt trong buồng đốt sơ cấp ở nhiệt độ 850-1.0500C Toàn bộ lượng khí

sinh ra khi đốt ở buồng sơ cấp tiếp tục tới buồng thứ cấp Để phân huỷ hoàn toàn

các sản phẩm còn lại trong khí thải, buồng thứ cấp được duy trì ở nhiệt độ trong

khoảng 1.150-1.2500C nhờ hệ thống phun dầu DO Thời gian lưu khí tại buồng này

là 2-3 giây vì thế lượng khí này sẽ bị đốt cháy triệt để Khí thải từ buồng đốt thứ cấp

được dẫn qua hệ thống giải nhiệt

Hệ thống giải nhiệt bao gồm 02 modul:

Chất thải

đầu vào

Buồng đốt thứ cấp Buồng đốt sơ cấp

Bộ phận làm mát bằng nước

Bộ phân làm mát bằng khí

Bộ phận dập bụi bằng nước

Bộ phần hấp thụ kiểu ướt

Ống khói

Không khí +

dầu diezen

Xử lý sơ bộ bụi và nước thải Làm mát nước thải

Bộ phận hấp phụ

2 quạt gió

+ Modul giải nhiệt bằng nước: có cấu tạo dạng ống xoắn ruột gà trao đổi nhiệt bằng phương thức gián tiếp nước giải nhiệt đi bên trong ống -

sẽ trao đổi nhiệt với khí thải đi bên ngoài ống;

+ Modul giải nhiệt bằng khí: sử dụng không khí tươi ngoài trời trao đổi nhiệt gián tiếp với khí nóng bên trong đường ống

Khí thải đi qua hệ thống này nhiệt độ giảm nhanh xuống còn < 2500C trong thời gian 1 2 giây để đảm bả- o không tái hình thành dioxin/furans Toàn bộ lượng khí này được đưa đến tháp rửa rỗng

Tháp rửa rỗng là thiết bị tách bụi bằng phương pháp ướt, ngoài ra cũng có tác dụng giải nhiệt khói lò và hấp thụ khí thải Khói thải đi từ dưới lên sẽ tiếp xúc với dung dịch rửa khói được phun ở dạng sương mù từ trên xuống Lượng bụi bị dính ướt sẽ chảy xuống dưới đáy xyclo ra bể thu hồi, khí thải đi lên trên và được đưa qua

hệ thống hấp thụ khí thải

Hệ thống hấp thụ khí dạng tháp đệm với 02 tầng đệm, hoạt động trên nguyên

lý hấp thụ ngược chiều Khí thải từ dưới đi lên dung dịch hoá chất từ trên đi xuống

và được phun ở dạng sương mù Quá trình hấp thụ xảy ra ngay tại pha lỏng và trên

bề mặt vật liệu đệm Trong khoảng thời gian đó những khí độc hại gây ô nhiễm môi trường như hơi SOx, NOx, HCl, HF, và các loại oxit axit khác sẽ được trung hoà bằng dung dịch hoá chất

Khí thải sau khi ra khỏi tháp đệm đã được loại bỏ các loại khí độc và nhiệt độ của khí thải chỉ còn ở mức 70- 900C sẽ được thải qua ống khói có độ cao 30m Trong ống khói được lắp thêm hệ thống phun sương có tác dụng loại bụi và giải nhiệt, vì thế khí thải tại đầu ống khói có nhiệt độ dưới 600C và đạt quy chuẩn khí thải công nghiệp: QCVN 19:2009 và QCVN 20:2009 khi thải ra môi trường

Tro xỉ tạo thành sau công đoạn đốt tiêu huỷ được hóa rắn bằng phương pháp

bê tông hóa

2.1.2 Lò đốt chất thải công nghiệp IWI2

Bảng 2.2 Thiết bị và thông số thiết bị của lò đốt IWI2

1 Cấu tạo tường: gạch chịu lửa A: gạch chống nóng Cầu Đuống; bông khoáng

2 Buồng đốt sơ cấp: nhiệt độ 800 – 850 0 C, lắp can nhiệt 16000C

3 Buồng đốt thứ cấp: nhiệt độ 1000 – 1200 0 C, lắp can nhiệt 16000C

Tủ điện: đóng cắt bằng tay (quạt thông gió, quạt gió, quạt khói); TB làm việc bán

tự động (bơm dầu, bơm nước); điều khiển Đầu đốt tự động (2 đầu đốt); báo nhiệt

độ hiện số: báo lỗi, báo chế độ làm việc…

10 Téc dầu Inốc 4000 lit: Téc dầu phụ Inốc 200 lít.

2 Thiết bị khử bụi: 800, cao 3500mm ; lưu lượng nước cấp 2000kg/h 

3 Thiết bị hấp thụ: 800, cao 3500mm; lưu lượng nước cấp < 2000 kg/h; lượng hơi cấp < 2000 kghơi/h

4 Quạt khói: 8000 – 12000 m 3 /h, 15kW, 1400 v/p

5 Thiết bị hấp phụ: 800 x 400 x 3000, lớp hấp thụ than hoạt tính Kiên Giang

6 Bơm nước xử lý: 4m3/h; 4,5kW; 1450 v/p

7 Téc nước Inox: 5000 lít

8 Bể xử lý nước thải sơ bộ: hoà vôi, lắp: 4m3

Lò đốt chất thải công nghiệp nguy hại IWI2 có công suất thiết kế là 500 kg/giờ, nhưng trong thực tế, đốt lò chỉ hoạt động với khoảng 75% công suất thiết và chu trình hoạt động của lò là liên tục, chất thải đầu vào của lò đốt là các chất thải công nghiệp nguy hại, không có khả năng tái chế Trong quá trình nghiên cứu thuộc luận văn này, lò đốt IWI2 sử dụng chất cặn sơn thải với thành phần chiếm 50%, rác thải điện tử chiếm 0% và các loại chất thải khác chiếm 3 20% chất thải đầu vào; hàm lượng clo trong thành phần rác thải đầu vào của các chất thải công nghiệp sử dụngtrong luận văn 0,4% là

Chu trình hoạt động của lò đốt là liên tục, hệ thống lò đốt chất thải công nghiệp nguy hại IWI2 bao gồm các thiết bị sau:

Bộ hấp thụ kiểu ướt

Bộ khử bụi kiểu ướt

Quạt khói

Làm mát nước thải

Xử lý sơ bộ bụi và nước thải

TB Trao đổi nhiệt

Không khí

Hệ thống thiết bị cấp chất thải kiểu thuỷ lực gồm có: Bơm dầu thuỷ lực, các van khoá, xy lanh nâng hạ thùng cấp chất thải lên phễu cấp chất thải, xy lanh đóng/mở cửa cấp chất thải rắn, xy lanh đẩy chất thải vào buồng đốt, xy lanh đẩy tro

xỉ trong buồng đốt, xy lanh gạt tro xỉ xuống băng tải xích

* Hệ thống buồng đốt

Hệ thống buồng đốt bao gồm:

trí đầu đốt Rulô của Italia tiêu hao dầu 50kg/h, can nhiệt của CHLB Đức (0

-16000C), đồng hồ điều khiển nhiệt độ, cửa chọc tro xỉ sự cố, bàn cào tro xỉ thao tác thuỷ lực, Buồng đốt làm việc theo chế độ cấp chất thải rắn thuỷ lực định kỳ theo chế độ thủ công hoặc tự động thông qua thiết bị PLC, cấp không khí lạnh bằng 10 lỗ cấp bằng thép D100, điều khiển lượng không khí cấp thủ công qua các van gió Nhiệt độ làm việc theo chế độ cài đặt sẵn của người vận hành (thường từ 800-

8500C), thải tro xỉ cơ khí (Băng tải xích) Theo dõi chế độ cháy bằng đồng hồ hiện

số đặt tại Bảng điều khiển trung tâm Điều khiển chế độ cấp chất thải thủ công hoặc

tự động thông qua thiết bị PLC Thải tro xỉ bằng băng tải xích định kỳ thủ công (ấn nút điều khiển đặt tải bảng điều khiển trung tâm)

buồng đốt cấp I; chia thành 2 khoang: khoang một lắp đặt đầu đốt Rulô của Italia tiêu hao dầu 30kg/h, khoang hai lắp đặt đầu đốt Rulô của Italia tiêu hao dầu 38kg/h điều khiển vô cấp Trong buồng đốt lắp đặt Can nhiệt của CHLB Đức loại 16000C, đồng hồ điều khiển nhiệt độ Nhiệt độ làm việc theo chế độ cài đặt sẵn của người vận hành (thường từ 1000-12000C) Theo dõi chế độ cháy bằng đồng hồ hiện số đặt tại Bảng điều khiển trung tâm

* Hệ thống cấp không khí:

Hệ thống cấp không khí bao gồm 2 quạt gió lưu lượng mỗi quạt 100m3/h đặt hai bên sườn buồng đốt cấp I Không khí sau khi ra khỏi quạt được dẫn theo hai đường ống hai bên và cấp vào buồng đốt cấp I bằng mỗi bên 5 ống thép D100, có lắp đặt van điều khiển thủ công

* H ệ thống xử lý khói thải:

Hệ thống xử lý khói thải bao gồm: thiết bị trao đổi nhiêt, thiết bị khử bụi, thiết bị hấp thụ, quạt khói, thiết bị hấp phụ, ống khói

- Thiết bị trao đổi nhiệt:

Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu Khói Nước (Khói đi trong ống gia nhiệt- cho Nước đi ngoài ống) Nhiệm vụ của thiết bị trao đổi nhiệt với mục đích tận thu nhiệt của khói thải nhằm các mục đích sau:

- Hạ nhiệt độ của khói để thuận tiện cho các công nghệ xử lý khói thải;

- Sản xuất nước nóng phục vụ sinh hoạt;

- Sản xuất hơi nước phục vụ xử lý khói thải;

- Tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải nhiệt vào môi trường

Ưu điểm của thiết bị này là cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy vận hành và bảo dưỡng, vệ sinh thiết bị dễ dàng, giá cả hợp lý, đảm bảo an toàn, có khả năng điều chỉnh các thông số làm việc của thiết bị,

Ban đầu khi lò đốt khởi động bằng cách bật các đầu đốt ở buồng đốt cấp I và cấp II (chất thải chưa cấp vào) nhưng trong thiết bị trao đổi nhiệt đã cấp một lượng nước nhất định tuỳ theo độ tăng nhiệt độ của khói Để quá trình sinh hơi nhanh lấy hơi khử bụi xà xử lý chất độc hại thiết bị được cấp lưu lượng nước klhoảng từ 100-

200 lít/h, van hơi đóng kín Sau khoảng 5 10 phút khi thiết bị trao đổi nhiệt sinh hơi, nhiệt độ trong buồng đốt tăng cao, tiến hành cấp chất thải, nhiệt độ buồng đốt cấp I tăng lên đến 800-8500C và nhiệt độ bưồng đốt cấp II tăng lên đến 1000-

-12000C thì mở van cấp hơi cho các công đoạn cần thiết

- Thiết bị hấp thụ:

Thiết bị hấp thụ khói thải là loại đệm làm việc ở chế độ màng Khi lò đốt vận hành, khói thải đi qua thiết bị khử bụi đi vào thiết bị hấp thụ khói được đi qua các , khe, rãnh của các khâu sứ đi lên gặp dung dịch kiềm xảy ra phản ứng trung hoà và bám dính thêm nước nên giảm độc tính

- Thiết bị hấp phụ: