Loại nguồn PCDD/Fs g I- TEQ/năm Ghi chú Độ khơng đảm bảo (EF/AR) Lị MSW 1437 + 174 Xu hƣớng giảm Thấp/thấp Nhà máy thiêu kết tái chế 1015 + 115
Nhà máy thiêu kết tái chế
vật liệu Trung bình/thấp Đốt gỗ 945 Mức độ gỗ ô nhiễm đƣợc
sử dụng khơng chắc chắn Trung bình /cao Đốt rác thải
bệnh viện 816 Cao/cao
Bảo quản gỗ 381 Xử lý PCP (pentaclophenol Cao/cao
Kim loại màu 136 Cu, Al, Zn Trung bình/thấp Giao thơng 111 Nhiên liệu pha chì, xu
hƣớng giảm Thấp/thấp
Tổng 5545
Từ Bảng 1.6 ta có thể thấy đƣợc nồng độ dioxin phát từ lò đốt chất thải rắn chiếm 29,05% lƣợng phát thải, tiếp đến là các nhà máy thiêu kết chiếm 20,37% lƣợng phát thải . Trong khi đó đốt gỗ và đốt rác thải bệnh viện chiếm lần lƣợt 17,04 % và 14,71 % lƣợng phát thải. Bảo quản gỗ chiếm 6,85% lƣợng phát thải do trong q trình bảo quản có sử dụng pentaclophenol để xử lý và các hoạt động đốt cháy cũng chiếm một lƣợng tƣơng tự với bảo quản gỗ. Còn lại là từ kim loại màu và hoạt động giao thông vận tải.
Một số nghiên cứu chứng minh rằng dioxin và tiền chất dioxin trong chất thải rắn đô thị khoảng 50 ng I-TEQ/kg [9].
1.3.Hiện trạng phát thải dioxin từ ngành công nghiệp đốt chất thải. 1.3.1.Sự phát thải dioxin/furan từ hoạt động đốt chất thải trên thế giới 1.3.1.Sự phát thải dioxin/furan từ hoạt động đốt chất thải trên thế giới
Dioxin là một chất khơng mong muốn nhƣng chúng đƣợc hình thành trong các quá trình nhiệt khác nhau. UNEP (2003) đã khuyến nghị với các nƣớc châu Á về 10 nhóm nguồn phát thải và định lƣợng dioxin để kiểm kê lƣợng dioxin phát thải ra môi trƣờng. Tuy nguồn phát thải dioxin rất đa dạng nhƣ vậy nhƣng năm 1998, EPA đã xác định có 5 nguồn phát thải chủ yếu là đƣợc thể hiện ở Bảng 1.7.
Bảng 1.7: Tỷ lệ phần trăm dioxin phát thải vào môi trƣờng từ các ngành công nghiệp Nguồn phát thải Tỷ lệ % Đốt rác thải thành phố 68 Đốt rác thải y tế 12,3 Sản xuất xi măng 8,9 Tái chế nhôm 3,5 Đốt cháy sinh học khác 3
Sự phát triển của các hoạt động công – nông nghiệp và đời sống hiện đại, lƣợng rác thải ngày càng lớn, càng có nhiều loại rác hữu cơ chứa clo, khi đốt là nguồn phát thải dioxin. Vì vậy, xử lý rác thải sinh hoạt, rác thải y tế, rác thải công nghiệp đang là vấn đề nhức nhối về môi trƣờng của các quốc gia. Hiện nay, các quốc gia đang xử dụng các biện pháp nhƣ chôn lấp rác và đốt rác để xử lý rác. Tuy nhiên, chơn lấp rác cần diện tích đất sử dụng lớn để tiến hành chôn lấp trong khi quỹ đất để sử dụng cho các hoạt động khác của con ngƣời là không nhiều nên biện pháp đƣợc áp dụng phổ biến để xử lý rác thải hiện nay trên thế giới là đốt. Thành phần của rác thải rất đa dạng và phức tạp nên khi đốt các loại rác này các PCDD và PCDF đƣợc hình thành.
1.3.1.1.Hoạt động đốt chất thải đô thị
Hiện nay, tốc độ đơ thị hóa diễn ra một cách nhanh chóng dẫn tới lƣợng chất thải rắn sinh hoạt, một trong những sản phẩm phụ của lối sống đô thị đang gia tăng thậm chí cịn tăng nhanh hơn tốc độ đơ thị hóa. Theo báo cáo của Tổ chức ngân hàng thế giới, chất thải sinh hoạt ở các đô thị hiện nay là 1,3 tỷ tấn/ năm tƣơng ứng với 0,64 kg/ngƣời/ngày. Tuy nhiên, lƣợng chất thải này đến năm 2025 là 2,2 tỷ tấn/ năm tƣơng ứng với 1,2 kg/ngƣời/ngày [43]. Với một lƣợng chất thải sinh hoạt lớn nhƣ trên thì khơng thể có đủ diện tích đất để tiến hành chơn lớp cho nên cần tiến hành đốt để tiêu hủy lƣợng chất thải này. Vì vậy lị đốt chất thải sinh hoạt chính là nguồn lớn nhất để phát thải dioxin.
Pháp là một trong những quốc gia của Châu Âu mà hàm lƣợng dioxin trong lò đốt chất thải sinh hoạt có xu hƣớng giảm theo hàng năm. Các biện pháp cải tiến kỹ thuật hệ thống lọc khí của các lị đốt chất thải sinh hoạt đã làm giảm lƣợng phát thải dioxin. Với lƣợng khí thải thốt ra là 5000 m3/tấn chất thải và thời gian hoạt động của lị đốt là 8000 giờ thì lƣợng phát thải hàng năm là 435 g I-TEQ/năm đối với năm 1997, 350 g I-TEQ/năm vào năm 1998, 227 g I-TEQ/năm cho năm 1999.. Đối với năm 2000, lƣợng dioxin phát thải trong khoảng 200 g I-TEQ/năm [48]. Một nghiên cứu đối với 85 lị đốt chất thải đơ thị có thu hồi nhiệt và 39 lò đốt chất thải loại nhỏ tại Pháp chỉ ra rằng hàm lƣợng dioxin phát thải năm 2008 là 1,2 g I-
TEQ/năm. Trong báo cáo này cũng đã nêu rõ nồng độ dioxin trung bình trong khí thải của 85 lò đốt chất thải thu hồi năng lƣợng là 0,017 ng TEQ/Nm3 và nồng độ trung bình trong khí thải của 39 lò đốt chất thải loại nhỏ là 0,003 ng TEQ/Nm3 [15].
Hình 1.7 thể hiện xu hƣớng phát thải dioxin từ hoạt động đốt chất thải sinh hoạt đô thị ở các nƣớc Châu Âu từ năm 1985 đến năm 2005. Qua Hình 1.7 ta có thể thấy đƣợc hàm lƣợng dioxin/furan phát thải ở các quốc gia Châu Âu đều có xu hƣớng giảm thiểu phát thải, từ 4000 g I-TEQ/năm vào năm 1985 xuống còn 1200 g I-TEQ/năm vào năm 1995 và đến 250 g I-TEQ/ năm vào năm 2005. Nhƣ vậy, sau 20 năm hàm lƣợng dioxin giảm xuống 16 lần. Điều này có thể giải thích đƣợc là do các nƣớc Châu Âu đã đƣa ra các tiêu chuẩn, quy chuẩn về phát thải dioxin/furan cũng nhƣ nghiên cứu đƣa ra các giải pháp công nghệ để giảm thiểu phát thải dioxin/furan từ hoạt động đốt chất thải sinh hoạt.
Hình 1.7: Xu hướng giảm phát thải dioxin từ lò đốt chất thải sinh hoạt ở các quốc gia Châu Âu [49]
Chính sách quản lý chất thải của Cục bảo môi trƣờng Đài Loan đề ra trên 70% lƣợng rác thải đô thị đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp đốt trong 21 lò đốt chất thải sinh hoạt với công suất 300 tấn/ngày vào năm 2006. Lƣợng dioxin phát thải đƣợc Cục bảo vệ môi trƣờng Đài Loan tính tốn dựa trên hệ số phát thải là 570 ng I-
TEQ/tấn với công suất 21900 tấn/ngày của 21 lị đốt chất thải sinh hoạt cơng suất lớn và thời gian hoạt động là 300 ngày và cũng giả định rằng mỗi lò đốt chất thải đều đạt tiêu chuẩn 0,1 ng I-TEQ/Nm3 thì hàm lƣợng dioxin phát thải là 3,75 g I- TEQ/năm vào năm 2000 [19].
Trung Quốc là quốc gia lớn đang phát triển. Lƣợng rác thải sinh hoạt đƣợc ƣớc tính 170 triệu tấn vào năm 2006. Hiện chính phủ nƣớc này đang có kế hoạch xây dựng 100 lò đốt chất thải sinh hoạt có quy mơ thƣơng mại đến năm 2010 bao gồm 70 lị có sẵn. Hầu hết các lị này là đƣợc nhập khẩu hoặc sản xuất bằng công nghệ trong nƣớc và đƣợc vận hành sau năm 2000. Ngồi ra, có khoảng 20 lị đốt tầng sơi đƣợc nung với than đã đƣợc đƣa vào hoạt động ở Trung Quốc. Theo nghiên cứu của Yuwen Ni trên 19 lò đốt chất thải vào năm 2006 cho thấy nồng độ dioxin nồng độ khí của 19 lò này trong khoảng từ 0,042 ng TEQ/Nm3
đến 2,461 ng TEQ/Nm3 với giá trị trung bình là 0,423 ng TEQ/Nm3, 16 lò dƣới tiêu chuẩn của cục bảo vệ môi trƣờng Trung Quốc là 1 ng I-TEQ/Nm3 trong khi chỉ có 6 lị dƣới tiêu chuẩn châu Âu là 0,1 ng –TEQ/Nm3. Hệ số phát thải của 19 lò từ 0,169 µg TEQ/tấn đến 10,72 µg TEQ/tấn với giá trị trung bình 1,728 µg TEQ/tấn và tổng lƣợng dioxin phát thải vào khơng khí năm 2006 là 19,64 g I-TEQ/năm [58].
1.3.1.2.Hoạt động đốt chất thải y tế
Bên cạnh, hoạt động đốt chất thải sinh hoạt thì hoạt động đốt chất thải y tế cũng là nguồn phát thải dioxin rất lớn. Vào cuối năm 1980, lò đốt chất thải y tế đầu tiên của châu Âu buộc phải đóng cửa do nồng độ dioxin phát thải cao và đạt ngƣỡng vài trăm ng I-TEQ/Nm3 [17]. Năm 1985, tại châu Âu có từ 1000 đến 2000 lò đốt chất thải y tế đang hoạt động. Chƣơng trình kiểm kê về kiểm kê phát thải dioxin từ hoạt động đốt chất thải bệnh viện của 17 nƣớc Tây Âu từ năm 1985 đến năm 2005 cho thấy hàm lƣợng dioxin phát thải từ hoạt động này vào năm 1985 là 2000 g TEQ/năm đến năm 2005 hàm lƣợng dioxin giảm xuống còn 161 g TEQ/năm [49]. Tuy nhiên, hàm lƣợng dioxin từ hoạt động đốt chất thải y tế vẫn còn khá cao so với các nguồn khác (hoạt động đốt rác thải công nghiệp và các nguồn công nghiệp khác) [49]. Nghiên cứu của Chen về hoạt động kiểm kê phát thải dioxin trên 18 lò
đốt chất thải y tế vào năm 2000 ở Đài Loan đã chỉ ra hệ số phát thải là 37,4µg/ tấn chất thải và tổng lƣợng dioxin phát thải là 0,26 g TEQ/năm và chiếm 0,39% về thành phần phát thải từ các nguồn công nghiệp và đốt rác [19].
Chƣơng trình kiểm kê phát thải dioxin của cục bảo vệ môi trƣờng Mỹ năm 1994 đã chỉ ra lò đốt chất thải y tế là nguồn phát thải dioxin lớn nhất ở Mỹ. Theo ƣớc tính có khoảng từ 2200 đến 6700 lò đốt chất thải y tế ở Mỹ. Tổng nồng độ dioxin từ các lò đốt chất thải y tế này trong khoảng từ 1600 đến 16000 g TEQ/năm với giá trị trung bình là 5100 g TEQ/năm. Bên cạnh đó, lị đốt chất thải phát thải vào môi trƣờng với khối lƣợng không đƣợc xác định từ các nguồn tro, xỉ và nƣớc thải. Lò đốt chất thải này chiếm 45% lƣợng khí thải dioxin từ các nguồn xác định và khoảng một phần tƣ thông lƣợng PCDD/PCDF đi vào môi trƣờng Mỹ (25000 g TEQ/năm). Một nghiên cứu cho thấy dioxin từ lò đốt chất thải y tế là nguồn lắng đọng nhiều nhất ở Hồ Lớn (Great Lake), một nghiên cứu khác cũng chỉ ra lò đốt chât thải y tế chỉ đứng sau lò đốt chất thải sinh hoạt về phát thải dioxin ở Mỹ [29]. Tuy nhiên, dù lò đốt chất thải y tế dù là nguồn lớn nhất hay là một nguồn chính thì chúng đều là thách thức đối với môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời, điều này bắt buộc các chuyên gia và các nhà quản lý tìm cách cải tiến công nghệ cũng nhƣ đƣa ra các tiêu chuẩn để giảm phát thải dioxin từ nguồn này.
Bên cạnh đó, nghiên cứu của Oh về phát thải dioxin từ các nguồn đốt chất thải ở Hàn Quốc cho thấy cho thấy nồng độ dioxin trong lò đốt chất thải y tế là 5,86 ng I-TEQ/Nm3 và tổng lƣợng PCDD/Fs là 132 ng/Nm3 [28]. Trong báo cáo của bộ môi trƣờng Hàn Quốc (2003) cho thấy 52,7% lƣợng chất thải y tế đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp đốt. Một nghiên cứu khác tại Hàn Quốc cho thấy nồng độ dioxin trung bình phát thải từ lị đốt chất thải y tế là 9,23 ng-TEQ/Nm3
vào năm 2003 và 6,85 ng-TEQ/Nm3 vào năm 2004 [57]. Các nghiên cứu sâu hơn đƣợc tiến hành để xác định xem các lị đốt chất thải y tế có khả năng tuân theo tiêu chuẩn mới về dioxin có hiệu lực từ năm 2006 [57].
Trung Quốc là một nƣớc đang phát triển. Mỗi năm nƣớc tạo ra một lƣợng lớn chất thải y tế mỗi năm. Lƣợng chất thải y tế năm 2002 là 650000 tấn và đến
năm 2010 là 680000 tấn. Theo quy định của cục bảo vệ môi trƣờng Trung Quốc chất thải bệnh viện không đƣợc phép xử lý trong các bãi chôn lấp từ năm 2002. Đã có 77015 tấn chất thải y tế đƣợc đƣợc đem đi đốt vào năm 2006 và chỉ chiếm 11,6 % lƣợng chất thải đƣợc đốt. Trong 14 lị đốt chất thải y tế đƣợc Hongcai Gao cơng bố vào năm 2009 chỉ ra lƣợng dioxin phát thải trong khoảng từ 0,08 đến 31,6 ng I- TEQ/Nm3. Trong đó có 9 lị đốt có mức phát thải dƣới tiêu chuẩn của Trung Quốc là 0,5 ng TEQ/Nm3
và hai lị dƣới có mức phát thải dƣới tiêu chuẩn Châu Âu. Cũng theo báo cáo này đã chỉ ra hệ số phát thải trong khoảng từ 0,78 µg I-TEQ/tấn đến 473,97 µg I-TEQ/tấn và tổng lƣợng dioxin phát thải vào khơng khí năm 2006 là 4,87 g I-TEQ/năm do hoạt động đốt chất thải y tế [27].
1.3.1.3.Hoạt động đốt chất thải công nghiệp
Hoạt động đốt chất thải công nghiệp chủ yếu là chất thải công nghiệp nguy hại nhƣ dung mơi, hóa chất, các chất hữu cơ… Tuy nhiên chƣa có nhiều dữ liệu lị đốt nói về hoạt động đốt chất thải này.
Hình 1.8: Xu thế giảm phát thải dioxin từ lò đốt chất thải công nghiệp ở Châu Âu từ năm 1985 đến năm 2005 [49].
Báo cáo về phát thải dioxin ở các nƣớc châu Âu cho ta thấy việc phát thải dioxin từ đốt chất thải nguy hại giảm đáng kể. Mức phát thải dioxin cao nhất vào
năm 1985 là 300 g I-TEQ/năm, đến năm 1995 còn dƣới 200 g I-TEQ năm và đến năm 2005 nồng độ dioxin giảm xuống còn dƣới 50 g I-TEQ/năm. Kết quả này đƣợc thể hiện qua Hình 1.8 [49]
Tại châu Âu, các lò đốt chất thải cơng nghiệp có lị quay để đốt chất thải cơng nghiệp đƣợc tốt nhất. Do đó, lƣợng khí thải tƣơng đối thấp. Tại Bavaria-Đức, khí thải đƣợc cơng bố từ lị đốt chất thải cơng nghiệp từ 0,8 đến 6,9 ng I-TEQ/m3. Trung tâm châu Âu về độc học sinh thái và độc chất hóa học đã báo cáo một cách tổng quan về lò đốt chất thải công nghiệp [26].
Bảng 1.8: PCDD/PCDF phát thải từ lị đốt chất thải cơng nghiệp [26].
Địa điểm Thời điểm vận
hành Phát thải (ng TEQ/m3) Ghi chú Schwabach, Đức 1965 0,8-0,9 Ciba-Gelgy, Basel, Thụy sĩ 1972 0,018 nhà máy thí điểm, máy lọc hơi đốt nhiều nấc Nybord, Đan Mạch 1974 5,8 1987 Ebenhausen, Đức 1975 5,8 6,9 - 5,8 1989 1990 Biebesheim, Đức 1976 0,37 0,45 0,5-1 Khơng có PCBs Thêm 100 kg PCBs Khơng có PCBs Bayer AG, brusbüttel 1982 0,66 0,059 Đốt thử nghiệm, 8,4 kg/h PCBs và bổ sung 63,0 kg PCDM Đốt thử nghiệm, 0,34 kg/h PCBs và bổ sung 18,7 kg PCDM Kumla, Thụy Điển 1983 15 Công nghệ cũ
Hai nhà máy ở Hà Lan 1987 1,2-2,3 27 Công nghệ cũ Pontypool, Anh 1987 0,08 Ca. 4,000 kg PCBs/ngày, Lắp thêm bộ lọc khí ống khói mới
Fawley, Anh 1990 0,06-0,15 Hoạt động bình thƣờng
PCDM: Polychlorodiphenylmethane
Một nghiên cứu về lị đốt chất thải cơng nghiệp ở Đài Loan cho thấy nồng độ dioxin từ lị đốt chất thải có cơng suất 70 tấn/ ngày là 18,7 µg/ tấn chất thải và tổng lƣợng phát thải là 0,39 g I-TEQ/năm [19]. Một nghiên cứu khác của Oh về lò đốt chất thải công nghiệp Hàn Quốc chỉ ra nồng độ dioxin trong khí thải là 0,03 ng I-TEQ/Nm3 và tổng lƣợng dioxin/furan là 1,51 ng/Nm3 [28].
1.3.2.Sự phát thải dioxin từ hoạt động đốt chất thải ở Việt Nam
Trong những năm qua, cùng với xu thế mở cửa và hội nhập kinh tế quốc tế, tiến trình cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa ở Việt Nam diễn ra mạnh mẽ, với sự hình thành, phát triển của nhiều ngành nghề sản xuất, sự gia tăng nhu cầu tiêu dùng hàng hóa, nguyên vật liệu, năng lƣợng... đã trở thành động lực thúc đẩy phát triển kinh tế- xã hội của đất nƣớc. Tuy nhiên, song song với quá trình này là việc gia tăng nhanh chóng về chất thải ra môi trƣờng, đặc biệt là chất thải rắn (chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp, nông nghiệp, chất thải y tế, chất thải độc hại...).
Hàng năm có khoảng 15 triệu tấn chất thải rắn trong cả nƣớc và theo dự báo