Sân bay Đà Nẵng là một trong những khu vực chịu ảnh hƣởng nặng nề về chất độc hóa học trong chiến tranh tại Việt Nam. Sân bay Đà Nẵng nằm trong thành phố Đà nẵng giữa khu dân cƣ đô thị đông đúc.
Dữ liệu từ những nghiên cứu thực hiện trong những năm 1997 đến năm 2010 do Ủy ban 10-80 của Bộ Y tế, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng, Bộ Quốc phòng, Văn phòng 33, Cơ quan Bảo vệ Môi trƣờng Hoa Kỳ (USEPA), Công ty Hatfeield Consultants, và Cơ quan Phát triển Quốc tế Hoa Kỳ (USAID) cho thấy nồng độ dioxin trong các khu vực điểm nóng ở sân bay cao hơn nhiều lần so với tiêu chuẩn quốc tế và Việt Nam về dioxin.
Theo thống kê của các bên liên quan, các điểm nhiễm bẩn dioxin tại sân bay chủ yếu nằm ở khu vực phía bắc đƣờng băng với diện tích ô nhiễm đƣợc ƣớc đoán nhƣ sau:
- Khu vực pha trộn và chuyển tải: 2 ha - Khu lƣu trữ cũ: 1,6 ha
- Mƣơng thoát nƣớc: gồm 0,9 ha bùn lắng ở mƣơng thoát nƣớc chính, các mƣơng thoát nƣớc phụ nhỏ và kênh thoát nƣớc từ hồ Sen tới hệ thống thoát nƣớc mƣa Đà Nẵng, 2,6 ha khu vực đất nhiễm bẩn hai bên mƣơng thoát nƣớc, 0,8 ha khu vực phía đông mƣơng thoát nƣớc.
- Hồ Sen và Khu ngập nƣớc phía đông: 8,5 ha
Khu phía nam là 0,3 ha diện tích thuộc khu vực lƣu trữ Pacer Ivy cũ.
Các nhà nghiên cứu cũng đã tính toán đƣợc khối lƣợng công việc xử lý đất ô nhiễm tại sân bay, các số liệu thống kê đƣợc mô tả trong bảng 3.8.[8]
58
Bảng 3.8. Các điểm nóng dioxin tại sân bay Đà Nẵng-Thể tích và diện tích đất ước lượng bị nhiễm bẩn dioxin
Điểm nóng Thể tích (m3) Diện tích (m2)
Pha trộn và chuyển tải 17.000 14.000
Khu vực lƣu trữ 11.000 17.000
Mƣơng thoát nƣớc 7.700 29.000
Khu phía đông mƣơng thoát nƣớc 850 5.900 Hồ Sen và khu ngập nƣớc phía đông 26.000 87.000
Khu lƣu trữ Pacer Ivy cũ 1.400 3.200
Tổng cộng 63.950 156.100
Trong nghiên cứu này chúng tôi phân tích 12 mẫu trong khu vực hồ Sen. Hiện nay khu vực này đã đƣợc đào xúc để xử lý và chúng tôi đã xác định đƣợc diện tích đất cần đào sâu thêm là khoảng 5000m2 đất với độ sâu khảo sát thêm 30cm (độ sâu xác định dựa trên nền đất đã đƣợc đào xúc).
3.4.ĐỀ XUẤT PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ Ô NHIỄM DIOXIN TRONG ĐẤT 3.4.1. Nguyên tắc cơ bản trong việc đề xuất giải pháp xử lý
Để lựa chọn giải pháp xử lýđất bị ô nhiễm dioxin tại các sân bay Biên Hòa và Đà Nẵng, chúng tôi căn cứ vào các tiêu chí cơ bản cho việc lựa chọn phƣơng pháp bao gồm:
- Công nghệ đề xuất phù hợp với điều kiện thực tiễn và có tính khả thi - Cải tạo môi trƣờng, khắc phục hậu quả do chất độc hóa học gây ra - Hiệu quả xử lý cao, không gây ô nhiễm môi trƣờng
59
Căn cứ vào những chỉ tiêu đề ra, chúng tôi tiến hành một quá trình sàng lọc lựa chọn phƣơng pháp xử lý tối ƣu nhất cho vấn đề xử lý đất ô nhiễm dioxin tại các khu vực nghiên cứu.
3.4.2. Lựa chọn công nghệ xử lý đất ô nhiễm dioxin
Có nhiều công nghệ có tiềm năng ứng dụng để xử lý đất ô nhiễm dioxin. Dựa trên các cơ sở thực tiễn, một quá trình sàng lọc lựa chọn công nghệ khả thi nhất đƣợc thực hiện. Quá trình này đƣợc đánh giá dựa trên tác động môi trƣờng, tính hiệu quả, tính khả thi và cả chi phí xử lý.
Trƣớc đây, Chƣơng trình phát triển Liên hợp quốc (UNDP) và BEM System Inc. (BEM) đã có những nghiên cứu xem xét những công nghệ có khả năng ứng dụng đối với xử lý ô nhiễm dioxin ở Việt Nam. Các nghiên cứu này đã chỉ ra một số công nghệ xử lý không phù hợp, tổng hợp các công nghệ đƣợc xem xét ứng dụng tại Việt Nam đƣợc mô tả trong bảng 3.9.[8]
Bảng 3.9. Sàng lọc công nghệ/phương pháp có tính khả thi áp dụng cho xử lý ô nhiễm dioxin tại Việt Nam
Công nghệ/phƣơng pháp Đƣợc áp dụng Tiêu chí không đáp ứng
Không hành động -
Tính hiệu quả-không đáp ứng các mục tiêu làm sạch, không xử lý đất nhiễm mà chỉ cô lập đất nhiễm trong một khoảng thời gian nhất định
Thiêu đốt không
Tính hiệu quả-cho thấy tồn tại lƣợng lớn dioxin trong khí thải, điều này có thể đƣợc giảm thiểu qua việc xử lý khí thải Tính khả thi-Việc xử lý khí thải phức tạp, có thể gây phát tán dioxin trong không khí
60
Bảng 3.9. Sàng lọc công nghệ/phương pháp có tính khả thi áp dụng cho xử lý ô nhiễm dioxin tại Việt Nam (tiếp)
Công nghệ/phƣơng pháp Đƣợc áp dụng Tiêu chí không đáp ứng Phân hủy dựa trên xúc
tác kiềm không
Tính khả thi-Cần một chi phí xử lý rất lớn, kèm theo các phụ phẩm đòi hỏi phƣơng án xử lý tiếp phức tạp
Giải hấp nhiệt có
Tính hiệu quả - Một số nghiên cứu tình huống có đủ tài liệu dẫn chứng cho thấy công nghệ này có thể xử lý đất bị ô nhiễm một cách hiệu quả
Cơ-hóa có
Tính hiệu quả - Một số nghiên cứu tình huống có đủ tài liệu dẫn chứng cho thấy công nghệ này có thể xử lý đất bị ô nhiễm xuống dƣới ngƣỡng ô nhiễm Tính khả thi - Chỉ cần đầu tƣ một nguồn vốn cho thiết bị ban đầu, có thể xử lý linh động, di chuyển khu vực xử lý bằng cách di chuyển các thiết bị xử lý
Chôn lấp thụ động có
Tính hiệu quả-chƣa xử lý triệt để đƣợc đất bị ô nhiễm dioxin, đây chỉ cách tạm thời ngăn chặn sự lây nhiễm của dioxin ra các khu vực xung quanh
Chôn lấp tích cực có
Tính hiệu quả-chƣa đƣợc áp dụng trên quy mô lớn để xử lý dioxin, chƣa đƣợc chứng minh khả năng xử lý dioxin một cách hiệu quả
61
Từ kết quả sàng lọc, đánh giá dựa trên các điều kiện về chi phí, tính khả thi và tính hiệu quả, và tình hình thực tiễn chúng tôi đề xuất hai phƣơng án xử lý đất bị ô nhiễm dioxin hiệu quả có thể áp dụng để xử lý ô nhiễm tại các khu vực mà chúng tôi nghiên cứu. Hai phƣơng án đƣợc đề xuất gồm công nghệ giải hấp nhiệt và công nghệ hóa cơ.
3.4.3. Công nghệxử lý đất ô nhiễm dioxin
1) Công nghệ giải hấp nhiệt
Các hợp chất dioxin đặc biệt có tính bền đối với việc xử lý vì chúng không phân chia ró rệt hoặc trong đất, khí, hoặc nƣớc ngầm từ đất. Tuy nhiên khi ở nhiệt độ cao, các hợp chất dioxin có thể thay đổi trạng thái rồi bị oxy hoá hoàn toàn hoặc bị nhiệt hoá thành than cốc tuỳ vào hàm lƣợng oxy hiện có. Dioxin còn sót trong pha nƣớc có thể bị tiêu huỷ thông qua sự thuỷ phân hoặc nhiệt phân có nƣớc ở nhiệt độ cao hơn.
Gần đây, công ty Terra Therm đã nghiên cứu phƣơng pháp khử hấp thu tại chỗ/trong mố (In-Situ/In-Pile Thermal Desorption-ISTD/IPTD). Phƣơng pháp này sử dụng nguồn nhiệt cao để tiêu hủy dioxin trong đất. Phƣơng pháp ISTD/IPTD ít tốn kém hơn, ít gây tác động xấu đến môi trƣờng và không ảnh hƣởng đáng kể đến các đặc tính của đất sau xử lý so với các phƣơng pháp xử lý đất bị ô nhiễm dioxin hiện hành khác. Phƣơng pháp này cũng đƣợc xử dụng để xử lý đất và bùn bị nhiễm các chất bẩn hữu cơ có độ bền cao, PCB và thuốc trừ sâu gốc hữu cơ chứa chlo khác.
Nguyên lý và đặc tính của công nghệ
Công nghệ này gồm hai giai đoạn khử hấp thu (desorption) và phân hủy các chất dioxin trong đất. Biểu đồ tiến trình đƣợc trình bày trong hình 3.10.
62
Hình 3.10. Sơ đồ tiến trình xử lý bằng công nghệ giải hấp nhiệt
Ở giai đoạn xử lý đất ô nhiễm, đất đƣợc nung nóng bằng thiết bị truyền nhiệt, các chất dioxin bị khử hấp thu ở nhiệt độ 325oC hoặc cao hơn trong đất nung. Đối với lƣợng dioxin còn dƣ hoặc không bị phân hủy sẽ đƣợc dẫn qua giếng truyền nhiệt –hút chân không, tại đây dioxin tiếp tục bị phân hủy trong vùng nhiệt độ cao xung quanh giếng truyền.
Ở giai đoạn xử lý khí phát sinh, dioxin ở trạng thái khí đƣợ xử lý trong thiết bị oxy hóa ở nhiệt độ trên 900oC, sau đó nhiệt độ đƣợc giảm nhanh qua bộ phận trao đổi nhiệt để ngăn chặn sự tái tổng hợp của các chất dioxin. Dioxin và các hợp chất bị phân hủy đƣợc hấp thu qua lớp than hoạt tính và khí sạch đƣợc thoát ra qua một quạt hút để giữ hệ thống ở áp suất âm và thoát ra ống xả.
<Tiêu chuẩn môi trƣờng (<1000 ppt TEQ) Đất bị ô nhiễm dioxin Làm nóng Khử hấp thu Dịch chuyển Thổi khí vào Xử lý đất Hoàn tất xử lý Làm nguội
Nhiệt độ tối thiểu 325oC Xử lý đất ô nhiễm
Dioxin phân hủy 95-99% dƣới bề mặt
Oxy hóa nhiệt
Cacbon hoạt tính
Xả ra
Xử lý khí phát sinh Xử lý khí thải
Trao đổi nhiệt Phân hủy nhiệt/oxy
hóa
<Tiêu chuẩn khí thải (<0,1 ng-TEQ/m3N )
63
Hình 3.11. Sơ đồ cơ sở hệ thống IPTD
Các phản ứng chính xảy ra trong quá trình phân hủy là: Pyrolysis C20H12 => 20C (than cốc) + 6H2 Hydrolysis C20H12 + 40 H2O => 20CO2 + 46H2 C (than cốc) + 2H2O => CO2 + 2H2 Oxidation C (than cốc) + O2 => CO2 H2 + 0.5 O2 => H2O C20H12 +23O2 => 20CO2 + 6H2O
Ưu điểm của phương pháp
- Phƣơng pháp này có thể xử lý đƣợc mọi loại đất
- Hiệu quả xử lý có thể diễn ra trong sự hiện diện của các chất hữu cơ khác, nếu đất có nhiều hợp chất chứa clo khác sẽ cần thiết bị khử khí để loại bỏ chất khí chứa clo
64
- Phƣơng pháp có thể áp dụng cho mẫu đất cỡ vài chục nghìn pg-TEQ/g.
Khả năng xử lý của công nghệ giải hấp nhiệt
Phƣơng pháp xử lý giải hấp nhiệt ISTD/IPTD là phƣơng pháp có tính khả thi cho áp dụng xử lý ô nhiễm dioxin tại Việt Nam. Phƣơng pháp này đòi hỏi nhiều thiết bị hiện đại và đội ngũ cán bộ chuyên môn có tay nghề cao. Về yêu cầu này, chính phủ đã có những hỗ trợ nhất định cho công tác xử lý ô nhiễm dioxin tại các khu cực điểm nóng nhƣ: nhập trang thiết bị hiện đại phục vụ cho xử lý, thuê các chuyên gia từ nƣớc ngoài, hỗ trợ nhân lực, chi phí xử lý…
Trong báo cáo của Baker và cộng sự, khoản kinh phí dự kiến cho xử lý đất nhiễm dioxin là 300USD/m3, 200USD/tấn[15]. Với khoản chi phí này chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng phƣơng pháp giải hấp nhiệt cho xử lý đất bị nhiễm dioxin tại Việt Nam.
Mặt khác, trong nghiên cứu thử nghiệm thực hiện tại hạt Yamaguchi, Nhật Bản, công nghệ IPTD đƣợc sử dụng để tạo sức nóng cho đất nhiễm bẩn dioxin đến nhiệt độ 325oC, dƣới chế độ hút chân không. Nghiên cứu đƣợc thực hiện với 4 tấn đất bị nhiễm dioxin ở khoảng 1800 pg-TEQ/g. Đất đƣợc nung nóng trong 22 ngày và hút hơi nƣớc trong 28 ngày. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng đất bị ô nhiễm đã đƣợc giải hấp xuống nồng độ từ 23-140 pg-TEQ/g, thấp hơn nhiều so vơi giới hạn cho phép của dioxin trong đất. Khí thải cũng đƣợc xử lý hiệu quả, hàm lƣợng dioxin từ 0,0000012 ng-TEQ/m3N, nhỏ hơn nhiều so với tiêu chuẩn của dioxin trong khí thải (0,1 ng TEQ/m3N)[12]. Baker và cộng sự đã nghiên cứu về công nghệ ISTD xử lý đất tại các khu vực nhà máy điện Missouri (Cape Girardeau,Missouri), Centerville Beach (California), và Alhamra (California). Kết quả xử lý đƣợc mô tả trong bảng 3.10.[14]
65
Bảng 3.10. Nồng độ PCB và dioxin trong đất trước và sau xử lý bằng ISTD
Địa điểm Nồng độ PCB trung bình trong đất (µg PCB/kg) Nồng độ dioxin trung bình trong đất ((µg TEQ/kg) Trƣớc xử lý Sau xử lý Trƣớc xử lý Sau xử lý Missouri 649.000 (n = 111) 22 (n = 101) 6,5 0,0032 (n = 4) Centerville Beach 302.000 (n = 6) 85 (n = 16) 1,7 (n = 2) 0,011 (n = 10)
Alhamra Không rõ Không rõ 1,23
(n = 1)
0,061 (n = 6) Kết quả cho thấy phƣơng pháp xử lý hiệu quả đất bị nhiễm dioxin xuống dƣới giới hạn cho phép của dioxin trong đất. Dioxin trong khí thải cũng đƣợc kiểm soát và có nồng độ nhỏ hơn 0,0055ng/m3, nhỏ hơn khoảng 100 lần so với tiêu chuẩn cho phép của dioxin trong khí thải.[14]
Trong một nghiên cứu khác của Baker và Khulhman, các kết quả cũng chỉ ra khả năng xử lý hiệu quả đất nhiễm PCB tại một số khu vực tại Mỹ (bảng 3.12).
Bảng 3.11. Nồng độ PCB và dioxin trong đất trước và sau xử lý bằng ISTD tại Mỹ [13]
Địa điểm Chất gây ô nhiễm
Nồng độ trung bình trong đất (mg/kg) Trƣớc xử lý Sau xử lý
S. Glens Falls, New York PCB 5000 < 0,8
Vallejo, California PCB 2200 < 0,033
Tanapag, Saipan PCB 10000 < 1
Ferndale, California PCB 800 < 0,17
66
Từ các số liệu nghiên cứu hiện có chứng minh rằng khả năng xử lý hiệu quả đất nhiễm dioxin của công nghệ giải hấp nhiệt và khả năng ứng dụng công nghệ giải hấp nhiệt cho xử lý đất nhiễm dioxin tại Việt Nam.
Tác động môi trường
Tác động môi trƣờng tiềm tàng của việc xử lý là khá lớn. Đất đƣa đi xử lý cần phải đào xúc, vận chuyển và xử lý đất nhiếm bẩn dioxin từ khu vực điểm nóng tới khu xử lý. Các tác động tới môi trƣờng trong ngắn hạn là không tránh khỏi.
Những vấn đề môi trƣờng chủ yếu gây ra bởi hoạt động xử lý bao gồm: - Gây tiếng ồn và khí thải từ thiết bị xử lý
- Gia tăng lƣợng bụi trong các quá trình đào xúc, vận chuyển, xử lý đất - Gây thay đổi địa hình các khu vực xử lý
- Quản lý khí thải, nƣớc thải sau giai đoạn xử lý
Để khắc phục các vấn đề này, đồng thời cùng với xử lý đất ô nhiễm cần tiến hành các hoạt động quan trắc thƣờng xuyên khác nhƣ quan trắc khí thải, nƣớc thải, bụi, đánh giá định tính các tác động bề mặt và các vấn đề liênquan.
2) Công nghệ hóa cơ
Công nghệ hóa cơ (Mechanochemical Destruction-MCD) đƣợc phát triển bởi công ty Tẩy độc môi trƣờng của New Zealand (Environmental Decontamination Ltd-EDL). Phƣơng pháp này đã đƣợc nghiên cứu thử nghiệm để xử lý ô nhiễm tại một số vùng tại Nhật Bản, Việt Nam,New Zealand, một số khu vực thuộc bắc Phi nhƣ Angola, Namibia, Zambia…
Trong nghiên cứu thử nghiệm xử lý ô nhiễm PCB cho thấy hiệu quả tiêu hủy lên đến 99,99% và mức độ PCB sau xử lý đã giảm xuống <1mg/kg. Dioxin, furan và một số thuốc trừ sâu có chứa các chất chlo hữu cơ (OCPs) và các hydrocarbon xăng dầu (TPHs) hiện diện trong đất nhƣ là các chất đồng ô nhiễmcũng bị phá hủy.
67
Nguyên lý và đặc tính của phương pháp
Công nghệ hoá cơ là phƣơng pháp tạo ra 1 nguồn năng lƣơ ̣ng l ớn để nghiền vâ ̣t liê ̣u ta ̣o ra mô ̣t p hản ứng đám mây tầng sôi của các hạt khoáng với một lƣợng lớn electron (gốc phản ƣ́ng tƣ̣ do ) và ion trên bề mặt . Nó hoạt động tốt nhất khi các chất chứa nhiều khoáng giòn và cứng. Trong thực tế đất là hỗn hợp của khoáng nhƣ phenspat, thạch anh và những chất tƣơng tự. Khi những tinh thể bị đứt gãy thì các liên kêt hóa học cũng bị phá vỡ bằng nhiều cách khác nhau. Nhƣ vậy liên kết Si-O có thể bị đứt tạo thành các ion hay các gốc nguyên tử tự do. Hai quá trình này xảy ra để lại trên bề mặt nhiều các electron tự do. Trong phòng thí nghiệm, các tinh thể cát thạch anh đƣợc sử dụng nhƣ là hợp chất tiêu chuẩn vì nó có sẵn và tinh khiết, là 1 chất trơ và đƣợc tìm thấy để thúc đẩy nhanh quá trình xử lý.
Những nghiên cứu về các phản ứng phá hủy chỉ ra sự giống nhau giữa mảnh vỡ của các phân tử, các vòng thơm và mảnh vỡ đƣơ ̣c nhìn thấy trong chạm khối phổ electron. Bƣớc đầu tiên trong quá trình phá hủy là chuyển động electron để cung cấp năng lƣợng ion gốc sau đó các mảnh bị vỡ theo nhiều cách khác nhau tạo thành những dạng nhỏ hơn. Đây là những giả định là các ion các gốc tự do và các phân tử