Đề tài Một số quy trình thu hồi và tái chế chất thải rắn

xuất các sản phẩm mới hoặc sản phẩm khác. Tái chế nhiệt: bao gồm các hoạt động khôi phục năng lượng từ rác thải. Củng có thể coi hoạt động tái chế như hoạt động tái sinh lại chất thải thông qua: Tái sinh sản phẩm chuyển hóa hóa học, chủ yếu dùng phương pháp đốt để thành các sản phẩm khí đốt, hơi nóng và các hợp chất hữu cơ. Tái sinh các sản phẩm chuyển hóa sinh học: chủ yếu thông qua quá trình lên men, phân hủy chuyển hóa sinh học, để thu hồi các sản phẩm như: phân bón, khí mêtan, protêin, các loại cồn và nhiều hợp chất hữu cơ khác. Trong bài cáo này chúng ta cùng tìm hiểu tổng quan về Công nghệ thu hồi và tái chế vật liệu từ chất thải rắn và các vấn đề liên quan. Nhu cầu tái chế chất thải và sự ra đời của ngành tái chế trên thế giới: Nhu cầu về tái chế chất thải rắn: Với thực trang tài nguyên, nhu cầu phát triển kinh tế đe dọa lên tài nguyên. Sự ra đời của tái chế xuất phát từ sức ép mạnh mẽ của xã hội. Như sự phát triển không ngừng của dân số, của công nghiệp hóa…. Theo báo cáo Tình hình Dân số Thế giới 2010 của Liên Hiệp Quốc, dân số Việt Nam hiện là 89 triệu người và sẽ tăng lên 111,7 triệu người vào năm 2050. Việt Nam hiện đứng thứ 14 trong số những nước đông dân nhất thế giới. Cuộc Tổng điều tra dân số và nhà ở gần nhất của Việt Nam là vào năm 2009 và được Tổng cục Thống kê công bố chính thức ngày 21 tháng 7 năm nay cho thấy bình quân mỗi năm dân số Việt Nam tăng 952.000 người.Mặc dù dân thành thị hiện chiếm 30% tổng dân số ở Việt Nam nhưng lại đang tăng nhanh với tốc độ trung bình 3,4%/năm. Khu vực miền Đông Nam Bộ là nơi có mức đô thị hóa cao nhất. Nguyên nhân chính là do thị trường lao động mở rộng. Mật độ dân số ở Việt Nam, theo Tổng cục Thống kê, có sự phân bố rất chênh lệch và mức gia tăng không đồng đều. Cụ thể khu vực đồng bằng sông Hồng ở miền Bắc đông nhất trên cả nước (25 triệu người) trong khi vùng Tây nguyên chỉ hơn 5 triệu người. Một số tỉnh như Nam Định, Thanh Hóa... tỉ lệ tăng dân số không đáng kể vì số người di cư vào các tỉnh thành phía Nam (chủ yếu là Thành phố Hồ Chí Minh) để làm ăn sinh sống. Ước tính trong năm năm 2004-2009 có tới 9,1 triệu người di cư. Do những vấn đề về dân số ngày càng cấp bách vì thế mà ngành tái chế ra đời như một giải pháp to lớn bảo vệ môi trường sống cũng như giải pháp cho sự khan hiếm tài nguyên. Tái sử dụng CTR là một giải pháp có nhiều ưu điểm như: Tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên, giảm nhu cầu sử dụng nguyên liệu thô cho sản xuất. Giảm lượng rác thải phải chôn lấp thông qua việc giảm đổ bỏ và giảm tác động môi trường. Cung cấp nguồn nguyện liệu thứ cấp cho giá trị công nghiệp với chi phí thấp, đem lại hiệu quả kinh tế cho người tái chế. Ngăn ngừa sự phát tán các chất độc hại vào môi trường và tránh phải thực hiện các quy trình mang tính chất bắt buộc như tiêu hủy hoặc chôn lấp chất thải. Tiết kiệm diện tích đất phục vụ cho bải chôn lấp (giảm thiểu khối lượng chất thải đi vào BCL- BCL có thể kéo dài khả năng hoạt động). Có thể sử dụng diện tích BCL nhanh hơn do chôn lấp thành phần chất thải hữu cơ dễ phân huỷ sinh học riêng rẽ. Một lợi ích là có thể thu lợi nhuận từ hoạt động tái chế; hoạt động tái chế lúc này sẽ mang tính kinh doanh và vì thế có thể giải thích tại sao các vật liệu có thể tái chế được thu gom ngay từ nguồn phát sinh cho tới khâu xử lý và tiêu huỷ cuối cùng. Khi có tái sinh tái chế chất thải lượng chất thải giảm trong các bãi chôn lấp - diện tích cần thiết cho BCL giảm đi- giảm nước rò rỉ sinh ra từ BCL. Giảm thiểu lượng khí sinh ra từ BCL do khối lượng rác giảm, đặc biệt giảm hàm lượng khí mêtan có khả năng gây hiệu ứng nhà kính. Sự ra đời của ngành tái chế chất thải trên thế giới: Trên thế giới, tại các quốc gia có nền kinh tế phát triển đã xây dựng một chiến lược quản lý chất thải mà trong đó chính sách thu hồi và tái sinh chất thải đóng vai trò tất yếu trong toàn bộ hệ thống. Năm 1989, Liên Hiệp Châu Âu đã lãnh đạo hệ thống quản lý này và ưu tiên thực hiện công tác ngăn ngừa phát sinh chất thải, thu hồi và giảm thiểu thải bỏ cuối cùng. Tháng 8/1996 Liên Hiệp Châu Âu đã thông báo một chiến lược quản lý chất thải mới dựa trên hệ thống luật định quản lý chất thải của năm 1989, đó là việc tái sử dụng sản phẩm và tái chế chất thải đóng vai trò ưu tiên nhất trong hệ thống, hỗ trợ cho việc đốt chất thải nhằm thu hồi năng lượng. Để đảm bảo nguyên tắc được thực hiện Liên Hiệp Châu Âu đẩy mạnh hoạt dộng sản xuất sạch, công nghệ sạch nhằm ngăn ngừa và giảm thiểu chất thải sinh ra trong quá trình sản xuất và nhất là ngăn ngừa việc phát sinh chất thải nguy hại bằng cách giới hạn hoặc nghiêm cấm sử dụng kim loại nặng trong quy trình sản xuất và sự có mặt của nó trong sản phẩm cuối cùng, khuyến khích sử dụng các công cụ kinh tế liên quan đến việc ngăn ngừa chất thải phát sinh, phát huy việc áp dụng các phương pháp kiểm toán môi trường và cấp nhãn môi trường. Thay vào đó Liên Hiệp Châu Âu đề nghị sự gia tăng hợp tác giữa các nước thành viên nhằm giảm thiểu xuất nhập khẩu bất hợp lý và các họat động phát sinh chất thải nguy hại. Điều này được xem như một phần của công tác quản lý chất thải, những nhà sản xuất ở những nước này phải luôn tính đến khả năng tái sinh phế phẩm của mình như một mục tiêu được đặt ra đấu tiên trong kế hoạch thiết kế sản phẩm, sản xuất và mua bán… Hệ thống quản lý này được nhiều quốc gia trên thế giới hưởng ứng và áp dụng cho việ quản lý chất thải rắn như: Pháp, Mỹ, Hà Lan, Đức. Vấn đề tái chế ở một số nước: Singgapo: Những nước đang phát triển trong khu vực đã quan tâm từ rất sớm việc xử lý chất thải rắn. Singapore là một ví dụ điển hình. Là một nước nhỏ, Singapore không có nhiều đất đai để chôn lấp rác như những quốc gia khác nên đã kết hợp xử lý rác bằng phương pháp đốt và chôn lấp. Cả nước Singapore có 3 nhà máy đốt rác. Những thành phần chất thải rắn không cháy được chôn lấp ở bãi rác ngoài biển. Bãi chôn lấp rác Semakau được xây dựng bằng cách đắp đê ngăn nước biển ở một đảo nhỏ ngoài khơi Singapore. Rác thải từ các nguồn khác nhau saukhi thu gom được đưa đến trung tâm phân loại rác. Ở đây rác được phân loại ra những thành phần cháy được và thành phần không cháy được. Những chất cháy được được chuyển tới các nhà máy đốt rác còn những chất không cháy được được chở đến cảng trung chuyển, đổ lên xà lan để chở ra khu chôn lấp rác. Ở đây rác thải lại một lần nữa chuyển lên xe tải để đưa đi chôn lấp .Các công đoạn của hệ thống quản lý rác của Singapore hoạt động hết sức nhịp nhàng và ăn khớp với nhau từ khâu thu gom, phân loại, vận chuyển đến tận khi xử lý bằng đốt hay chôn lấp. Xử lý khí thải từ các lò đốt rác được thực hiện theo qui trình nghiêm ngặt để tránh sự chuyển dịch ô nhiễm từ dạng rắn sang dạng khí. Xây dựng bãi chôn lấp rác trên biển sẽ tiết kiệm được đất đai trong đất liền và mở rộng thêm đất khi đóng bãi. Tuy nhiên việc xây dựng những bãi chôn lấp rác như vậy đòi hỏi sự đầu tư ban đầu rất lớn. Mặt khác, việc vận hành bãi rác phải tuân theo những qui trình nghiêm ngặt để đảm bảo sự an toàn của công trình và bảo vệ môi trường. Hình 1.3: Bãi chôn lấp rác Semakau Singapore Ở Thái Lan: sự phân loại rác được thực hiện ngay từ nguồn. Người ta chia ra 3 loại rác và bỏ vào 3 thùng riêng: những chất có thể tái sinh, thực phẩm và các chất độc hại. Các loại rác này được thu gom và chở bằng các xe ép rác có màu sơn khác nhau. Rác tái sinh sau khi được phân loại sơ bộ ở nguồn phát sinh được chuyển đến nhà máy phân loại rác để tách ra các loại vật liệu khác nhau sử dụng trong tái sản xuất. Chất thải thực phẩm được chuyển đến nhà máy chế biến phân vi sinh. Những chất còn lại sau khi tái sinh hay chế biến phân vi sinh được xử lý bằng chôn lấp. Chất thải độc hại được xử lý bằng phương pháp đốt. Một trung tâm xử lý rác hoàn thiện của Thái Lan bao gồm tất cả các đơn vị nói trên (chẳng hạn trung tâm xử lý rác On-Nuch ở Bangkok). Ngoài ra Thái Lan còn kết hợp các quá trình xử lý rác trên đây với phương pháp đốt. Chẳng hạn lò đốt rác ở Phukhet có công suất trên 250 tấn rác/ngày hoạt động kèm theo bãi chôn lấp rác nhỏ để chôn lấp tro và những chất không cháy được. Việc thu gom rác ở Thái Lan được tổ chức rất chặt chẽ. Ngoài những phương tiện cơ giới lớn như xe ép rác được sử dụng trên các đường phố chính, các loại xe thô sơ cũng được dùng để vận chuyển rác đến các điểm tập kết. Rác trên sông, rạch được vớt bằng các thuyền nhỏ của cơ quan quản lý môi trường. Rác thải được thu gom và vận chuyển đến các trung tâm xử lý rác hằng ngày từ 18h00 tối hôm trước đến 3h00 sáng hôm sau. Các địa điểm xử lý rác của Thái Lan đều cách xa trung tâm thành phố ít nhất 30km. Kinh nghiệm của các nước điển hình trên đây cho chúng ta những ý tưởng bổ ích trong qui hoạch và xử lý chất thải rắn. Những yếu tố cơ bản cần được xem xét để quyết định phương án xử lý chất thải rắn là thành phần chất thải, khả năng đầu tư và các tiêu chí liên quan đến ô nhiễm môi trường. Hồng Kông: Kinh ngiệm thu hồi và tái sinh chất thải ở đây là một tiêu biểu hợp lý cho các nước phát triển chậm nhưng lại mở rộng nhanh chóng ở nền kinh tế… Trong những năm 1990 sự chuyển đổi tái sinh từ chât thải công nghiệp và đô thị trở thành một họat động sản xuất khá phổ biến, nó cung cấp một lượng lớn nguyên liệu thô cho ngành công nghiệp tái sinh trong và ngoài nứớc. Mặc dù còn nhiều khó khăn nhưng Hồng Kông đã xuất khẩu 1,6 triệu tấn vật liệu tái sinh vào năm 1995, ngành công gnhiệp tái sinh nội địa đã tăng lên 600.000 tấn chủ yếu là phế liệu giấy, kim loại và plastic. Họat động xuất khẩu sản phẩm tái chế này đã đem về cho Hồng Kông 28 tiệu USD năm 1995 và chu cấp một lượng dư cho trên 40% sản phẩm thải. Một văn phòng cố vấn nghiên cứu về giảm thiểu chất thải rắn từ năm 1993-1995 cho biết: tái sinh phế liệu và thêu đốt chất thải rắn để thu hồi năng lượng đóng vai trò quan trọng trong chiến lược giảm thiểu chất thải tổng thể. NHẬT BẢN: là một trong những quốc gia có trình độ phát triển đứng vào hàng đầu trên thế giới và vấn đề xử lý các chất thải công nghiệp cũng là một trong các công tác được nhà nước quan tâm hang đầu. Nhật Bản cũng là một trong các quốc gia đi tiên phong trong việc áp dụng công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực xử lý chất thải công nghiệp, và song song việc này Nhật Bản cũng đã phát triển những công nghệ tái chế và tái sử dụng chất thải. Theo con số thống kê của Nhật năm 2001: số lượng sản phẩm PET được thu hồi tái chế khoảng 109.190 tấn(25%), 50% giấy phế liệu được thu hồi và tái chế, 100% các chai miểng thủy tinh và 75% tổng lượng vỏ kim loại, đồ hộp được thu hồi và tái chế. Các họat động tái chế ở Nhật được hỗ trợ bởi các hệ thống lọc và các quy định liên quan đến viện quản lý chất thải như: luật tái chế vỏ hộp và bao bì được ban hành năm 1996, luật tái chế thiết bị điện năm 1998. Vào cuối những năm 1990, ở Nhật có khoảng 14000 nhà máy họat động trong lĩnh vực xử lý trung gian cũng như thực hiện việc tái chế các loại chất thải công nghiệp. Ở Đức: từ đầu năm những năm 1991, Đức coi 3R- giảm thiểu, tái sử dụng và tái chế chất thải là khái niệm quản lý chất thải tổng hợp và sau đó trở thành nguyên tắc trong các chính sách và pháp luật củ Đức về quản lý chất thải. Năm 1996, Đức đã ban hành luật “quản lý và khép kín vòng tuần hoàn chất thải” quy định rõ các nghĩa vụ quản lý, tái chế chất thải an toàn và chất lượng cao. Năm 2001, ngành công nghiệp giấy tái sử dụng tới 80%, bao bì có thể tái sử dụng 61%. Năm 2002, Đức ban hành luật quy định các hảng sản xuất ô tô thu hồi xe cũ trong cả nước. Theo ước tính, 85% xe cũ tính theo trọng lượng sẽ được thu hồi vào năm 2006 và tỷ lệ tái chế, tái sử dụng vật liệu của các xe cũ đạt 80%. Đức đặt mục tiêu tái chế và tái sử dụng xe cũ là 95% vào năm 2015. Hình 1: Sơ đồ hệ thống tái chế chất thải ở Đức Tổng quan một số quy trình công nghệ thu hồi và tái chế chất thải: Trong xã hội công nghiệp ngày càng phát triển, CTR phát sinh trong từng giai đoạn của quá trình sản xuất, từ khâu khai thác cho đến các khâu cuối cùng là thành sản phẩm phục vụ cho người tiêu dùng. Sản phẩm sau khi sử dụng có thể được thu hồi và tái chế hoặc đổ bỏ. Với tốc độ phát triển công nghiệp như ngày nay thì tài nguyên thiên nhiên ngày càng suy kiệt chính vì thế mà rác hay CTR cũng là một loại tài nguyên đối với con người. Trong thứ bậc ưu tiên của công tác quản lý tổng hợp CTR thì tái chế là yếu tố xếp bậc thứ hai sau giảm thiểu tại nguồn, yếu tố tái chế là yếu tố quan trong làm giảm nhu cầu sử dụng tài nguyên và giảm khối lượng CTR phải chôn lấp. Công nghệ thu hồi và tái chế chất thải rắn thông thường: các chất thải rắn thường gặp chất thải rắn đô thị như nhựa, giấy, thủy tinh, kim loại màu, cao su…Tái chế là hoạt động thu hồi lại các thành phần có thể sử dụng chế biến thành các sản phẩm mới sử dụng cho các hoạt động và sản xuất. Tái chế vật liệu: bao gồm các hoạt động thu gom vật liệu có thể tái chế từ dòng rác, xử lý trung gian và sử dụng vật liệu này để tái sản xuất các sản phẩm, mới hoặc sản phẩm khác. Hoạt động tái chế và thu hồi chất thải được thực hiện thông qua hệ thống thu gom chất thải rắn thao mạng lưới 3 cấp gồm: Người thu gom, đồng nát và buôn bán phế liệu. Công nghiệp thu hồi có 3 cấp được chia làm 6 nhóm nghề: Cấp thứ nhất: người đồng nát và người nhặt rác. Cấp thứ 2: gồm những người thu mua đồng nát và người thu mua phế liệu từ người thu nhặt tại bãi rác, người đồng nát và người nhặt rác trên vỉa hè trong toàn thànhphố. Cấp thứ ba: gồm những người buôn bán hoạt động kinh doanh với quy mô lớn hơn ở nhiều địa điểm cố định và các đại lý thu mua. Việc chế biến lại chất thải để lấy lại một vật liệu thô sơ khai trước đây gọi là sự tận dụng lại phế thải và hiện nay được gọi là tái sinh. Ở mức thấp nhất của nó và phần lớn cách tiếp cận công nghệ, các vật liệu thải đòi hỏi phải được phân loại ngay tại nguồn bởi chính người tiêu thụ. Đây là mức tiếp cận lớn nhất bởi vì nó đòi hỏi phí tổn năng lượng nhỏ nhất. Đặc điểm của mỗi loại vật liệu tái chế khác nhau thì quy trình tái chế lại khác nhau do tính khan hiếm của vật liệu hoặc do tính chất của vật liệu như nhôm phế liệu khi đưa vào tái chế thì chất lượng của nó chỉ giảm 5% so với nhôm nguyên chất. Có những vật liệu khi tái chế rất đơn giản như giấy hay thủy tinh còn có những quy trình tái chế vật liệu phức tạp hơn như sắt thép, nhựa, cao su… Cộng nghệ tái chế các phế thải thông thường: Tái chế nhựa: Một điều cần lưu ý là nhựa tái sinh luôn giảm dần chất lượng. Nói cách khác, không nên làm hũ sữa chua cũ thành hũ sữa chua mới. Nhựa từ bao bì nguyên sinh đem đi tái sinh thành loại sản phẩm khác, chứ không được dùng cho cùng một mục đính hai lần. Bước đầu tiên trong quy trình tái sinh nhựa là phân loại nhựa trong nhà máy tái sinh. Nhiều nơi chỉ tái sinh 1 loại nhựa duy nhất trong các loại nhựa được thu gom, vì thế điều cần thiết đầu tiên là phân loại cơ bản như giấy, nhựa, kim loại. Tiếp theo là phân loại nhựa và chọn lựa loại nhựa cần tái sinh. Sau khi phân loại, nhựa được bằm nhỏ thành miếng nhỏ hay vẩy nhựa (flakes). Tại giai đoạn này, nhựa thường trộn lẫn với các chất bẩn, dính các nhãn bao bì… Vì thế cần rửa sạch trong bồn nước, giúp nhựa sạch trước khi làm khô và đem đi nung chảy. Khi được nung chảy, nhựa được ép qua một máy đùn, một loại máy ép nhựa thành những sợi như sợi bún hay những hạt nhỏ và được định hình thành hạt nhựa. Hạt nhựa này có thể đem đi bán cho các nhà sản xuất khác. Ví dụ: hạt nhựa này được kéo thành sợi để sản xuất những sản phẩm như vải len nhân tạo, làm thảm hay sản phẩm giả gỗ dùng trong công nghiệp, xây dựng, hay làm ngói, gạch hoặc tấm lót sàn. Nhiều công ty có nhu cầu nhựa tái sinh có thể mua về hằng xe tải để phục vụ cho nhiều ứng dụng khác nhau. Tái chế chai lọ thủy tinh: Gồm các giai đọan: Loại trừ phế liệu: thủy tinh phế liệu từ các vựa vận chuyển về được phân loại theo mẫu và mức độ tinh khiết, sau đó được rửa sạch và đập vụn. Nung và sản xuất sản phẩm: thủy tinh vụn được đở vào lò nung, lò nung phải được làm sạch bằng gạch chịu lửa và một cửa đổ thủy tinh phế liệu vào nồi. Khi nhiệt độ lò tăng cao, thủy tinh nóng sẽ chảy theo các máng để ra khuôn. Sản phẩm lấy ra khỏi khuôn tiếp tục được định hình trên đường hấp nhằm tránh gây bọt cho sản phẩm nếu nhiệt độ thay đổi đột ngột. Sản phẩm để nguội được kiểm tra và đóng bao xuất xưởng, những sản phẩm không đạt tiêu chuẩn sẽ bị đập vỡ để nấu lại. Đặc điểm của ngành này là hao hụt nguyên liệu rất ít và không cần sử dụng chất phụ gia trong quá trình tái chế. Tái chế giấy cacton Theo kết quả điều tra cho thấy, giấy và các-ton chiếm 1,2% - 4,6% khối lượng dòng thải. Đặc điểm của ngành này là giấy phế liệu không chỉ đuợc tái chế ở những tiểu thủ công nghiệp với những máy móc đơn giản, thủ công hoặc quy mô nhỏ mà còn ở những xí ngiệp quy mô lớn. Ưu điểm tiết kiệm tài nguyên rừng sử dụng làm nguyên liệu cho ngành sản xuất giấy. Họat động tái sử dung: Chủ yếu là sử dụng những bao bì cacton bị loại bỏ để cắt, đóng lại thành những bao bì có kích thướt nhỏ hơn, cung cấp cho những cơ sở sản xuất khác. Phế liệu này thường sạch sẽ và nguyên vẹn. Quy trình họat động rất đơn giản: phế liệu được phân loại, sắp xếp theo kích thướt, sau đó dược đưa vào bàn cắt theo yêu cầu của đơn đặt. Cuối cùng được bấm lại thành các hợp và xuất xưởng. Máy móc thiết bị đơn giản bao gồm: bàn cắt, máy móc. Họat động tái chế: Đối với cơ sở nhỏ: phân loại phế liệu trắng, đen, nhuộm màu sau đó ngâm và tẩy cho sạch rồi được lọc để lấy phầm bột giấy, sau đó trán lên những tấm phên và phơi nắng cho khô. Sản phẩm này thường có chất lượng kém, phần lớn bao gồm những mặt hàng như giấy tiền vàng, bạc, giấy gói hàng… Đối với cơ sở quy mô hiện đại: có thêm các máy nghiền thành bột và sử dụng các trục xeo giấy. Các sản phẩm này có chất lượng cao hơn và sản lượng cũng nhiều hơn. Sản phẩm của các cơ sở này thuờng là giấy cuộn vàng, giấy bì cứng, giấy vệ sinh… Tái chế nhôm: Căn cứ vào nguồn gốc phát sinh chúng ta có thể chia phế liệu nhôm thành 2 nhóm chính: Nhóm a: phát sinh trong quá trình sử dụng từ các chi tiết phụ tùng và thiết bị đã hư hỏng gồm: Phế liệu của ngành công nghiệp: nhôm, vỏ lon, hộp hỏng. Phế liệu dân dụng: vỏ lon bia, nước ngọt… phế liệu Nhóm b: sinh ra trong quá trình sản xuất, gia công kim loại, gồm các phế liệu luyện kim, phế liệu trong sản xuất khác, phế liệu sinh ra trong quá trình mạ, phủ tráng bề mặt. Quy trình tái chế: phân loại theo quy trình công nghệ tái chế: gồm hai loại: Nhôm dẻo (biến dạng được) Nhôm cứng (chứa nhiều Silic): dung để đúc sản phẩm. Nhôm được làm sạch khỏi đất cát, bụi, vỏ nhựa, sắt thép, đồng, dầu mỡ bằng các biện pháp cơ học và hóa học. Nhôm phế liệu Chuẩn bị liệu Nấu chảy Tinh luyện Đúc phoi Xỉ Nhôm lỏng sạch Hồi liệu Sản phẩm đúc Hình 2: Quy trình tái chế nhôm từ phế liệu Cán mỏng: Cán phá: cán lần thứ nhất cho máng nhôm mỏng hơn. Cán mỏng: cán lần thứ hai theo độ dày mà sản phẩm cần. Để tránh bị nứt nẻ nhôm, thường máng sẽ được hấp dẻo trước khi cán. Cắt tròn: sau khi được cắt thành miếng nhôm sẽ được cắt tròn theo đuờng kính quy định, phụ thuộc vào kích thước sản phẩm sản xuất. Cán miếng tròn sẽ được chuyển sang khâu lận thành sản phẩm (nồi, xoong, chảo, mâm…) còn rẻo thừa sẽ được tuần hoàn lai lò nấu. Lận: các miếng nhôm sau khi được cắt tròn sẽ được những người thợ có chuyên môn tay nghề cao lận thành sản phẩm theo yêu cầu. Say đó sẽ được đánh bóng để làm mất đi dấu mờ của bụi nhôm, nâng cao tính thẩm mỹ. Tái chế sắt và thép phế liệu Sắt thép phiếu liệu sẽ được tái chế theo hai khuynh hướng: nấu luyện và không nấu luyện. Trong đó, các họat động của tái chế không nấu luyện sẽ chỉ được sử dụng các tác động cơ lý để tạo hình sản phẩm mới trên nền sắt thép cũ, cụ thể các họat động này bao gồm: Cán kéo sắt: sắt từ vựa phế liệu mua về bao gồm đủ mọi kích thướt và mỗi cơ sở sẽ lựa chọn kích cỡ và quy cách phù hợp với máy móc của cơ sở mình. Sắt phế liệu này được nung lên cho đỏ rồi đưa qua máy các để hình thanh những thanh sắt tròn. Dập lon thiếc: nguồn phế liệu chủ yếu là từ các lon thiếc như lon sữa, lon nước ngọt, lon chứa các loại bột, thực phẩm…Các lon này được cơ sở thu mua từ các vựa, được phân loại và làm sạch, sau đó được cắt bỏ nắp để thành những tấm nhỏ. Những tấm này được đưa vào máy dập để tạo thành các lon mới với nhiều kích thước khác nhau tùy thuộc vào đơn đặt hàng. Sản xuất đinh ốc vít: những phế liệu có kích thước vụn nhỏ sẽ được các cơ sở sản xuất thành các loại đinh, ốc vít bằng máy dập, tiện…thị trường chủ yếu là các chợ kim loại. Một số quy trình công nghệ thu hồi và tái chế chất thải công nghiệp: Tái chế cặn dầu do súc rửa tàu chở cặn dầu thô: Tình hình súc rửa tàu chở dầu thô tại Việt Nam: các tàu chở dầu phải thực hiện vịệc súc rửa sau một thời gian nhất định để đảm bảo sức chứa hiệu dụng và bảo đảm chất lượng sản phẩm. Việc súc rửa đã có từ nhiều năm qua và tập trung tại các cảng lớn của Việt Nam như: Hải Phòng, Vũng Tàu, Hạ Long…và có thể làm lãng phí một lượng lớn cặn dầu có thể tận dụng được. Phương pháp xử lý ở nước ta: Tận dụng dầu cặn làm chất độn bê tông. Nguyên tắc: sử dụng dầu lẫn bùn làm chất phụ gia cho bêtông. Thu hồi dầu thô từ cặn dầu: Cặn dầu thô từ kho chứa của công ty súc rửa tàu dầu được tập kết về xưởng và lưu trữ trong bể chứa (bê tông cốt thép có mái che). Sau đó cặn dầu đưa lên máy gia nhiệt (khỏang 70oC-80oC) bằng nhiều cách khác nhau nhằm hạn chế khả năng bay hơi các phần nhẹ. Cặn dầu bị gia nhiệt chảy qua máy lọc chân không và được lọc qua một lưới kim loại. Phần bã dầu sẽ được tách ra đem trộn với mạt cưa, trấu hoặc lõi ngô làm giảm độ dẻo và được tiêu thụ nhờ các lò gạch, lò gốm đốt kèm với củi. Phần cặn dầu được đua qua thiết bị tách nước và nước sẽ tách khỏi dầu nhờ vào sự chênh lệch khối lượng riêng. Tái chế nhớt thải: Công nghệ tái chế nhớt thải Dầu thải Lọc cặn bẩn Lọc khung bản Bơm bánh răng Bơm Dầu sạch Bơm đẩy Hóa chất Hệ thống gia nhiệt Hình 3: Sơ đồ công nghệ tái chế dầu công nghiệp Công nghệ tái chế nhớt thải phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu dầu nhớt đầu vào. Nhưng về cơ bản hệ thống dây chuyền bào gồm những thiết bị chính như sau: STT Thiết bị Số lượng 1 Thùng lắng sơ bộ (có trang bị hệ thống lưới lọc rác, cặn bùn….) 01 2 Bơm bánh răng dùng để vận chuyển dầu 03 3 Nồi nấu có cánh khuấy (gia nhiệt bằng hơi, hoặc điện) 02 4 Lọc khung bản (khoảng 20 cặp khung và bản) 02 5 Hệ thống ống dẫn bằng cao su 40 mét 6 Bơm đẩy 02 Nguyên liệu: Dầu động cơ và dầu công nghiệp thải (đây là hai loại dầu nhiều trên thị trường). Thuyết minh: dầu thải công nghiệp sau khi thu mua về được phân loại thành những loại dầu xấu, dầu trung bình và dầu đẹp Dầu thải được chế biến như sau: Lọc cặn bã (các chất rắn có kích thước lớn) qua bộ phận lưới lọc. Chuyển dầu lên nồi nấu bằng bơm bánh răng và khuấy đều. Lấy mẫu dầu, kiểm tra tỷ trọng, bản chất của dung dịch dầu, qua đó đánh giá để cho hóa chất với nồng độ thích hợp (đã được tính toán cụ thể bằng phương trình phản ứng trung hòa). Nếu dầu có chứa nước: Khuấy và gia nhiệt nồi nấu đến nhiệt độ 120-1300C (kiểm tra hết nước bằng cách ngừng cung cấp hơi và quan sát nhiệt độ) Nếu dầu không có nước: khuấy và gia nhiệt đến nhiệt độ 80-900C Cho hóa chất và khuấy đều trong 30p Cân bột bentonite cho vào với nguyên tắc cân cụ thể như sau: Nếu dầu xấu: 10g dầu------cho vào 0,8-1g bột và có thể chia thành từ 2 đến 3 lần cho bột. Nếu dầu đẹp: 10g dầu------cho vào 0,5-0,7 g bột và có thể chia thành từ 2 đến 3 lần cho bột. Chia khối lượng bột theo tỷ lệ 1:2 hoặc 1:2:3…. tương ứng với số lần cho vào. Chú ý: trong lúc thực hiện có thể phải linh hoạt khối lượng mỗi lần chia bột để cho mầu sắc của dầu phù hợp và chú ý tránh hiện tượng trào dâng dầu trong nồi. Sau khi cho bột vào thì khuấy, sau 30-45p lấy mẫu sản phẩm đem lọc qua giấy lọc và kiểm tra mầu sắc dầu…….. Thực hiện các bước trên đến khi nào mầu dầu đạt chuẩn. Sau khi kiểm tra mầu dầu đã đạt chuẩn, tiến hành lọc ép qua hệ thống máy lọc khung bản đã được công nhân chuẩn bị sẵn. Sau khi ép lọc được 15p thì bơm toàn bộ sản phẩm lên nồi nấu (mục đích rửa máy lọc). Sau khi ép xong chuyển dầu vào các phi dầu và tiến hành đánh giá hiệu suất sản phẩm thu. Xử lý chất thải rắn do sản xuất axít sunfuaric từ quặng pirit sắt theo hướng thu hồi vật liệu: Khả năng thu hồi vật liệu từ chất thải của quá trình sản xuất axit sunfuaric: Sản xuất axít sunfurit được tiến hành bằng cách nung quặng pirit, hay đốt khí lưu huỳnh, lưu huỳnh tự nhiên, nung các sunfua kim loại để tạo ra dioxit lưu huỳnh và sau đó chuyển hoá thành axit sunfurit. Quặng pirit thông thường chứa 53,5% lưu huỳnh và 46,5% sắt. Tuy nhiên hiện diện của các tạp chất khác như cát, đất sét và các sunfua kim loại màu, cácbonat, hợp chất của As, Se, Ag, Au … làm giảm hàm lượng lưu huỳnh trong quặng pirit tuyển nổi cồn 32 – 40%. Quặng thiêu kết được hình thành như một phế phẩm khi nung quặng pirit sắt. Quặng thiêu kết chứa chủ yếu là sắt với hàm lượng 40 – 63%, lưu huỳnh 1 – 2%, Cu 0,33 – 0,47%, Zn 0,42 – 1,35%, Pb 0,32 – 0,58%, và một số kim loại quý hiếm 0,001 – 0,002%. Khí lưu huỳnh thoát ra ngoài lò sẽ bị nhiễm bẩn do bụi thiêu kết và một số tạp chất khác. Nồng độ bụi phụ thuộc vào công nghệ sản xuất, chất lượng và mức độ nghiền nguyên liệu, kết cấu lò,… phụ thuộc vào kiểu lò. Nồng độ bụi dao động trong khoảng 1 – 200g/m3. Thành phần hoá học bụi thiêu kết tương tự như quặng thiêu kết. Với điều kiện sản xuất tốt nhất, khối lượng quặng thiêu kết hình thành khi sản xuất 1 tấn axit là 0,55 tấn. Có thể tái chế quặng pirit thiêu kết theo các hướng sau: thu hồi kim loại màu, tái sử dụng trong sản xuất gang thép, xi măng, thuỷ tinh,… và trong nông nghiệp. Ví dụ ở Liên Xô cũ, gần 75% quặng thiêu kết được được tái sử dụng trong xây dựng và nông nghiệp. Thu hồi kim loại màu từ quặng thiêu kết: Để thu hồi các cấu tử có giá trị từ quặng thiêu kết, người ta áp dụngcác phương pháp nung khác nhau (clo hoá, sunfat hoá…). Nên thực hiện việc thu hồi quặng chứa hơn 0,5% đồng vì giá trị đồng thu được sẽ bù đắp chi phí xử lý quặng. Để thu hồi đồng người ta thường áp dụng phương pháp nung clo hoá, sẽ thu hồi được khoảng 80 – 90% đồng, phần lớn các kim loại có ít, dảm bảo khử lưu huỳnh gần như hoàn toàn. Trước khi nung clo hoá người ta trộn quặng thiêu kết với 20% NaCl đã nghiền nhuyễn, sau hàng loạt phản ứng xảy ra trong quá trình nung, đồng được chuyển hoá thành CuCl2, lưu huỳnh kết hợp với NaCl tạo ra Na2SO4 nhiệt độ nung tối đa 550 – 600OC. nhiệt độ thấp hơn 530OC, có thể tạo ra Fe2(SO4)3 tan, gây khó khăn cho quá trình trích li và phục hồi đồng, nhiệt độ cao hơn sẽ làm giảm các sản phẩm chính. Để đảm bảo chuyển hoá hoàn toàn, người ta trộn liệu lò và dùng đủ lượng lưu huỳnh để chuyển NaCl thành Na2SO4. Trường hợp không đủ lưu huỳnh thì trộn thêm quyặng pirit mới vào. Để quá trình clo hoá xảy ra, hỗn hợp cần được nung đến 200 – 300OC. Quá trình sẽ sinh ra SO2, SO3, HCl. Các khí axit này được hấp thụ bằng nước, sản phẩm thu được là axit HCl và axit H2SO4 dùng để trích ly đồng. Phản ứng tổng quát có thể biểu diễn như sau: Cu + 2S + 4NaCl + 3,5O2 + H2O -> CuCl2 + 2Na2SO4 + 2HCl Kết quả thu được là 85 - 90% đồng trong quặng thiêu kết chuyển thành muối tan CuCl2. Từ khối lượng nung, đồng được trích li bằng nước nóng. Phần đồng không chuyển thành CuCl2 tiếp tục được trích li bằng axit loãng. Dung dịch sau xử lý được tiến hành phản ứng với vụn sắt để tách dồng bột. Bột này chứa khoảng 0 – 90% đồng, có thể dùng đồng đen hoặc để điều chế đòng sunfat, dung dịch còn lại chứa đến 100g/l Na2SO4 . Bằng phương pháp kết tinh a thu được Na2SO4.10H2O. Mức độ thu hồi đồng từ quặng thiêu kết từ 95 – 96%, phần quặng còn lại đem sấy đến độ ẩm 8 – 10%, được tạo khối và nung ở nhiệt độ nống chảy của Fe2O3 (1200OC), dùng để đúc gang thép. Sử dụng quặng thiêu kết để sản xuất gang thép: Quặng thiêu kết chứa đến 40 – 63% sắt là dạng quặng quý đối với luyện kim đen. Các trở ngại chính trong việc sử dụng quặng pirit thiêu kết trong nấu gang thép là độ nghiền (có thể làm nghẽn lò), hàm lượng chì, đồng, kẽm, Asen (làm phức tạp quá trình chảy gang và làm dơ sản phẩm) và hàm lượng lưu huỳnh cao (1 – 3,5%), do đó trước khi luyện kim cần phải loại bỏ lưu huỳnh và tạo hạt cho quặng thiêu kết bằng cách xử lý quặng ở nhiệt độ cao (lưu huỳnh sẽ cháy cào vật liệu sẽ vón cục). Sản xuất bụi màu từ quặng và bụi thiêu kết: Một lượng nhỏ quặng và bụi từ thiết bị lọc điện khô được sử dụng để điều chế bột màu vô cơ: minium sắt, ocrơ, môni. Để điều chế bột màu môni và minium sắt, người ta xử lý quặng đun nóng bằng dung dịch axit sunfurit đậm đặc. Sunfat sắt thu được trộn với thạch cao mịn, đá phấn, đất sét và nung trong lò. Phụ thuộc vào nhiệt độ nung và phụ gia, ta sẽ thu được bột màu với màu sắt khác nhau. Nhược điểm của công nghệ này là bột màu có lưu huỳnh và hợp chất của nó, do đó không thể dùng để pha sơn phủ bề mặt kim loại. Chính vì vậy, người ta tiến hành nghiên cứu một công nghệ sản xuất khác, thích hơn cho sơn phủ bề mặt mọi vật liệu. Công nghệ này dùng axit sunfuaric để chuẩn bị bột màu kiểu minium sắt, ta sử dụng phân đoạn quặng thiêu kết 1,3 – 0,27 mm, là phân đoạn giàu oxit sắt nhất. Quặng này được nghiền và sấy nung trước khi trộn với chất độn. Quặng được sàng chọn hạt có kích thước 0,5 – 2mm rồi cho vào máy nghiền bi. Sau khi nghiền tiếp tục rữa bằng nước nóng ở 60 – 80OC để loại các muối tan của sắt, kẽm, đồng và một phần lưu huỳnh. Sau đó, sấy bằng hơi hoá nhiệt và nung ở 850 – 900OC trong lò nung thùng quay với mục đích loại ẩm và lưu huỳnh vì lưu huỳnh và các hợp của nó gây ảnh hưởng đến tính khô của sơn. Bán thành phẩm (chứa gần 90% Fe2O3) sau nung được nghiền tán và trộn với chất độn để thu thành phẩm. Các bột màu thu được từ quá trình trên có màu ổn định và không thay đổi theo thời gian. Thu hồi selen từ bùn: Trong quặng pirit có chứa 0,002 – 0,2% selen, khi nung sẽ hình thành SeO2. Do selen tồn tại trong từ nhiên với nồng độ rất thấp (0,01 -0,1%) và ở dạng hợp chất đi kèm các sunfua kim loại (Fe, Zn, Cu), nên quặng phế thải trong sản xuất axit sunfuaric là một nguồn chủ yếu để sản xuất kim loại này. Phần chủ yếu để thực hiện quá trình tách selen là bùn tháp rửa và thiết bị lọc điện ướt của hệ thống xử lý khí nung. Cách chế tách selen từ khí nung khá phức tạp. SeO2 sẽ được hấp thụ qua các giọt sương và giọt axít tưới do độ hoà tan SeO2 trong axit cao và tăng theo nhiệt độ. SO2 trong axit sẽ khử SeO2. Quá trình khử SeO2 thường diễn ra hoàn toàn trong axit loãng. Selen kim loại hình thành sẽ lắng chung với các hạt bụi của tháp rửa trong bể lắng, bình chứa và thiết bị làm lạnh axit dưới dạng bùn. Bùn này thường chứa 5% selen. Phần kim loại còn lại sẽ lắng chung với sương axit và phần bụi sót trong thiết bị lọc điện ướt. Do lượng bụi không nhiều nên bùn này chứa nhiều selen (đến 50%). Có nhiều phương pháp để tách selen từ bùn. Trong đó, phương pháp phổ biến nhất là xử lý bùn với nước sôđa. Bùn được pha loãng với nước và đun nóng bằng hơi quá nhiệt để tách selen kim loại. Sau đó, dung dịch được lọc và rữa bằng nước kết hợp với dung dịch sôđa 0,5% và sấy ở ở 90 – 100OC. với mục đích thu hồi selen kỹ thuật, người ta chuẩn bị liệu lò chứa khoảng 10 – 50g selen. Quá trình này tiêu hao 5 – 10 kg hơi, 10 – 20g sôđa. Fe2(SO4)3 được bổ sung nhằm thúc đẩy quá trình lắng của selen khi rửa thiết bị lọc điện. Mức độ thu hồi selen từ quặng khoảng 30 – 60%. Các hướng sử dụng khác đối với quặng pirit thiêu kết: Quặng thiêu kết còn được sử dụng như chất phụ gia cho liệu lò để sản xuất ximăng, phân bón chứa đồng. Một phần nhỏ quặng thiêu kết được dùng trong luyện kim màu (làm chất trợ có chứa săt), công nghiệp vật liệu xây dựng (làm sơn sắt), sản xuất thuốc trừ sâu. Xử lý chất thải rắn do sản xuất phân lân từ quặng photphat: Thu hồi phế thải sản xuất axit photphoric theo phương pháp trích li: Quá trình sản xuất phân lân từ quặng photphat hình thành chất thải là thạch cao photpho, có thành phần chính là photpht canxi và các tạp chất photphat. Trên 1 tấn P2O5, phụ thuộc vào nguyên liệu sử dụng, ta thu được 3,6 – 6,2 tấn thạch cao photpho khô. Phụ thuộc vào điều kiện sản xuất axit sunphuric, thạch cao trong bùn có các dạng CaSO4.2H2O, CaSO4.0,5H2O và CaSO4. Tính theo chất kho chúng chứa đến 94% là CaSO4. Các tạm chất trong chúng chủ yếu là các photphat không tham gia phản ứng, oxit, hợp chất của flo và Sr, axit photphoric, chất hữu cơ và một số hợp chất của Mn, Mo, Co, Zn, Cu, các nguyên tố đất hiếm… Phần thạch cao này được đổ vào bãi rác. Tuy nhiên tiền vận chuyển và tồn trữ thạch cao photpho rất tốn kém, chiếm khoảng 40% giá thành thiết bị và vận hành sản xuất. Một số phương pháp đã được áp dụng và các hướng sử dụng thạch cao photpho. Làm phân bón: Thạch cao photphat chứa đến 22,1 % lưu huỳnh và 0,5 % H3PO4 có thể sử dụng như một dạng phân khoáng chứa lưu huỳnh và photpho. Tuy nhiên, việc sử dụng phân với hàm lượng thấp như vậy chỉ có hiệu quả kinh tế khi đất trồng cách nhà máy không xa. Sản xuất axit và ximăng: Có thể tận dụng thạch cao photpho trong công nghiệp làm xi măng (làm khoáng chất khi nung và phụ gia cho ximăng clinker), cải tạo đất mặn, sản xuất sunfat amon, ximăng, axit sunfuaric, lưu huỳnh, vôi, vật liệu kết dính và các vật dụng khác… Để sử dụng trong sản xuất xi măng, thạch cao photpho đưuọc tạo hạt và sấy đến khi hàm lượng ẩm hạt còn 5%. Việc ứng dụng thạch cao photpho trong quá trình sản xuất sẽ làm giảm tiêu hao nhiệt, tăng năng suất lò, tăng chất lượng ximăng clinker, tăng thời gian làm việc của lớp lót lò do đó đảm bảo hiẹu quả kinh tế cao. Quá trình chế biến P2O5 hoặc thạch cao tự nhiên thành axit sunfuaric và xi măng đã được thực hiện thành công trên qui mô công nghiệp ở một số nước (Áo, Đức, Ba Lan, Nam Tư). Để thu clinker xi măng và SO2, người ta chuẩn bị liệu lò chứa P2O5, cốc, cát và đất sét bằng 3 biện pháp: khô, ướt và kết hợp. Tính toán kinh tế kỹ thuật cho thấy giá thành H2SO4 sản xuất từ thạch cao photpho lớn hơn 1,4 lần so với sản xuất từ quặng pirit. Ngoài ra còn có những hướng tận dung khác đối với thạch cao photpho: Sản xuất sunfat amon từ thạch cao photpho, Chế biến thạch cao photpho thành nguyên tố lưu huỳnh và vôi, hoặc axit sunfuaric và vôi, Sử dụng toàn phần nguyên liệu photphat: Quá trình tuyển quặng photphat hình thành một lượng chất thải rắn. Sản xuất 1 tấn tinh quặng Apatit, ta thu được 0,6 – 0,7 tấn tinh quặng Nefelin. Quặng này có thể chế biến thành: sođa, xi măng, K2CO3, KOH, Al2O3. Chế biến chất thải rắn từ quá trình sản xuất phân kali: Một số hướng tận dụng chất thải sản xuất phân kali: Hơn 90% muối Kali, chủ yếu là KCl được khai thác từ lòng đất được sử dụng làm phân bón. Khoáng sản KCl là hỗn hợp KCl và NaCl cùng các tạp không tan. Phần khoáng sản không tan còn lại thường được chế biến thành Al2O3 và đồng thời thu được sản phẩm phụ là KCl. Quá trình chế biến và tuyển nguyên liệu trong công nghiệp Kali hàng năm thải ra hàng triệu tấn KCl và hàng trăm ngàn tấn cặn muối đất sét. Quặng Kali được chế biến từ các phương pháp khác nhau, thường dùng nhất là phương pháp kết tinh từ dung dịch và tuyển nổi. Cứ 1 tấn KCl thành phẩm thì lượng phế thải có thể là 3- 4 tấn. Các sản phẩm thải ra trong quá trình sản xuất phân kali: NaCl, NaBr, CaSO4, MgCl2, chất không tan khác. Thành phần các chất thải như sau: 89 – 90% NaCl, 4,4 – 5% NaBr, 1,1% CaSO4, 0,1% MgCl2, 4,4 – 4,8% chất không tan. Trong thực tế một lượng nhỏ phế thải được sử dụng sản xuất muối ăn, còn đa số thải vào nước mặt, biển, lấp khoảng trống của các xí nghiệp mỏ. Muối phế thải chứa đến 90% NaCl có thể dùng để sản xuất sođa, clo,… tuy nhiên điều này chỉ thích hợp cho các nhà máy ở gần mỏ kali vì việc vận chuyển nguyên liệu rẻ tiền đi xa sẽ không còn hiệu quả kinh tế. Nhưng có vấn đề là việc sử dụng trực tiếp các phế thải này trong công nghiệp clo sẽ gặp khó khăn do trong thành phần muối có chứa sunfat, chất không tan và KCl. Phế liệu thải ra từ việc tuyển nổi KCl còn chứa các amin được sử dụng làm tác nhân nổi. Sản xuất muối ăn gia súc từ muối phế thải: Sơ đồ sản xuất muối ăn gia súc từ muối phế thải Hình 4: Sơ đồ qui trình công nghệ Quá trình công nghệ bao gồm khử cặn của phế thải, trích li KCl bằng dung dịch NaCl, sấy, đun nóng muối, thêm phụ gia khoáng sản và đóng khối. Dung dịch được lắng trong nhằm mục đích tuần hoàn. Các công đoạn quan trọng là tách ẩm và loại các amin ra khỏi sản phẩm, sấy, đun muối. Amin chỉ có thể tách hoàn toàn khi đun muối đến nhiệt độ hơn 500OC. Với mục đích giảm nhiệt độ đun, ta có thể sử dụng chất oxi hoá như NH4NO3 và NaOCl, khi tác dụng phân huỷ các tạp chất amin. Sử dụng gấp đôi NH4NO3 lý thiết sẽ tách amin hoàn toàn trong 15 phút ở nhiệt độ 300OC, sử dụng NaOCl còn cho phép giảm nhiệt độ xuống còn 150 – 200OC. Việc sử dụng các chất oxi hoá này không tạo ra tạp chất phụ trong sản phẩm. Ngoài ra, người ta còn sản xuất muối công nghiệp từ loại phế thải này. Thu hồi vật liệu từ chất thải của quá trình sản xuất tôn tráng kẽm: Chất thải của quá trình sản xuất tôn tráng kẽm: Trong quá trình nấu kẽm, trên bề mặt hỗn hợp chất lỏng nhiêt độ cao tạo thành lớp bọt. Lớp bọt này không có ích cho việc mạ kẽm trên tôn nên nó dược vớt ra liên tục và thải bỏ. Đó chính là chất thải của tôn mạ kẽm, thường gọi là nước đen hay xỉ kẽm. Xỉ kẽm thực chất là hổn hợp gồm ZnCl2+ NH4Cl + tạp chất, chủ yếu là Fe3+. Đây chính là chất thải cần được thu gom và tái chế. Trong công nghiệp tôn tráng kẽm, tôn sau khi được làm sạch được nhúng qua bể kẽm nóng chảy rồi sau đó làm lạnh đột ngột qua bể thụ độ và cán phẳng. Lớp mặt nổi trên bề mặt hỗn hợp chất lỏng nhiệt độ cao trong chảo nung sẽ được hớt ra thải bỏ liên tục chính là nước đen hay còn gọi là xỉ kẽm. Nó được chứa vào các thùng phy kim loại rồi theo định kỳ được thu gom chở đi tái chế. Công nghệ tái chế: Xử lý theo hướng thu hồi kim loại để sản xuất các sản phẩm phụ - bột màu hoặc muối dùng để sản xuất phân bón. Thành phần trung bình của chúng như sau: kẽm clorua Zncl2 30%, kẽm sunfua ZnS 50%, một ít kẽm, một ít chì dạng thỏi, muối clorua amon dư, các hợp chất nhị và săt tan, sắt phế liệu… Với thành phần này, chất thải rắn của tôn mạ kẽm. Công nghệ tái xử dụng toàn phần chất thải rắn nêu trên được trình bày qua sơ đồ. Fe2O3 Xỉ kẽm Bóc vỏ thùng chứa Đập nhỏ d=10mm Ngâm khuấy ZnCl2 Khử sắt Lắng lọc Cô đặc kết tinh Nung H2O H2O2 Fe(OH)3 ZnCl2 tinh thể Dd ZnCl2 Nước thải Nước thải hình 5: Sơ đồ qui trình công nghệ thu hồi vật liệu từ chất thải quá trình sản xuất tôn tráng kẽm Theo sơ đồ này, trước tiên xỉ kẽm được tách ra khỏi thùng chứa kim loại phải đập đến kích thước càng nhỏ càng tốt (đường kính tương đương trung bình vào khoảng 10mm). Do tính dòn, dễ vỡ như thủy tinh nên việc đập nhỏ được thực hiện khá dễ dàng. Tiếp theo, xỉ đã đập nhỏ được cho vào bể ngâm bằng nước để hòa tan các chất tan trong nước, chủ yếu là ZnCl2. Quá trình hòa tan được thực hiện nhiều lần với dòng nước tuần hoàn để hòa tan triệt để ZnCl2 trong chất thải. Dung dịch ZnCl2 có nồng độ >20%(tỉ trọng >1,2) được khử sắt bằng nước oxi già H2O2, rồi dẫn qua máy lắng, lọc các tạp chất ở dạng không tan. Phần cặn chủ yếu là Fe(OH)3 không nhiều, được tích lũy trong bể chứa và sau đó có thể dung để sản xuất bột màu. Còn dung dịch ZnCl2 trong suốt có thể đem cô đặc kết tinh 1 lần hay nhiều lần tùy theo chất lượng sản phẩm ZnCl2 yêu cầu . Sản xuất ZnO từ việc tái chế xỉ kẽm: Đầu tiên dung dịch ZnCL2 được chế biến thành cacbonat kẽm ZnCO3 bằng cách cho phảm ứng với dung dịch soda. Phản ứng diễn ra như sau: ZnCl2 + NaCO3 → ZnCO3↓ + 2NaCl ZnCO3 kết tủa được lấy ra khỏi dung dịch muối bằng cách rửa nước nhiều lần rồi cho vào máy li tâm. Sau khi qua máy li tâm, ZnCO3 có độ ẩm 20% được sấy khô, nghiền trong máy nghiền báu rồi cho đóng bao thành phẩm. ZnCO3 ít được áp dụng thực tế nhưng khi nung ở nhiệt độ lớn hơn 4000C ta thu được oxit kẽm. ZnCO3 → ZnO + CO2 ZnO là chất được sử dụng trong nhiều ngành sản xuất như sơn lưu hóa cao su, bột màu, gốm sứ, thủy tinh… Sản xuất sunfat kẽm, kẽm kim loại, sản phẩm cho xi mạ từ xỉ kẽm: Phần xỉ kẽm còn lại không tan trong nước có thành phần khác nhau, chủ yếu ZnS dạng bột nhảo, kẽm, chì, sắt ở dạng mãnh vụn, một ít các hợp chất sắt nhị. Chì, kẽm, sắt dược tách ra khỏi hỗn hợp dễ dàng bằng cách đãi và rữa nước. Chúng có thể được thu mua bởi các lò luyện kim màu và đen. Còn ZnS có thể được chế biến thành sunfat kẽm bằng cách hòa tan trong dung dịch H2SO4. phản ứng diễn ra như sau: ZnS + H2SO4 → ZnSO4 + H2S↑ Dung dịch ZnSO4 cần được khử sắt bằng phương pháp sục khí rồi cô đặc kết tinh để thu các tinh thể sunfat kẽm ngậm 7 phân tử nước ZnSO4.7H2O. Sunfat kẽm được ứng dụng để sản xuất phân vi lượng. Để điều chế dung dịch điên phân dung cho xi mạ kẽm hoặc để thu hồi kẽm kim loại, dung dịch ZnSO4 cần được khử sắt bằng MnO2 ở pH =1 rồi trung hòa tạo tủa hydroxyt sắt III. Kết tủa Fe(OH)3 cũng được lắng lọc để tách ra và dung dịch tiếp tục được loại clo. Cho dung dịch sunfat đồng và bột đồng vào dung dịch để khử clo. Khuấy trộn đủ thời gian phản ứng. Lắng lọc tách cặn CuCl ra, đưa đi tái sinh đồng. Bổ sung axit sunfuaric vào dung dịch kẽm sunfat để tạo thành dung dịch điện phân. Thực hiện điện phân sẽ thu được kẽm kim loại. Thu hồi các dòng chất thải từ quá trình khai thác – chế biến alumin từ quặng bauxit: Các dòng chất thải phát sinh Bùn đỏ là chất thải của quặng thoát ra từ quá trình tinh chế quặng theo quy trình Bayer sau khi Al2O3 được tách ra khỏi quặng bằng phản ứng với NaOH đặc. Ngoài những thành phần vốn có trong quặng bauxite như oxyd sắt, oxyd silic, oxyd titan và các tạp chất khác bùn đỏ còn có chứa một lượng nhỏ xút NaOH và dung dịch aluminat natri mà không thể thu hồi hết được. Lượng NaOH dư thừa thường được cố gắng thu hồi nhưng không thể nào thu hồi 100% và còn lại với hàm lượng tương đối cao, tạo môi trường kiềm từ 12 độ pH trở lên. Thực chất, bùn đỏ là một dạng quặng đuôi, bao gồm các oxit kim loại không hòa tan trong dung dịch xút NaOH ở công đoạn hòa tách trong dây chuyền công nghệ Bayer. Trong bùn đỏ, thành phần oxit sắt chiếm hơn 46% (làm cho bùn có màu đỏ) và bao gồm một lượng xút (NaOH) dư và bùn oxalate (Na2CO3). Để sản xuất 1 tấn alumin bằng công nghệ Bayer sẽ thải ra khoảng 1,5 - 2,0 tấn bùn đỏ (theo định mức quốc tế). Bùn đỏ chưa xử lý có tính kiềm cao (pH 10-15) tiềm ẩn khả năng rủi ro cao tại các hồ chứa bùn đỏ, bao gồm: Chi phí chôn lấp và quản lý cao, đất đai dùng để lưu trữ bùn đỏ không sử dụng được vào mục đích khác trong thời gian dài; Tính chất kiềm của bùn đỏ có hại đến sức khỏe của con người và môi trường sinh thái; Việc ngăn chặn sự phát tán kiềm từ bùn đỏ vào nước ngầm hoặc xử lý nước ngầm ô nhiễm kiềm là rất khó khăn, giá thành đắt và phải tiếp tục sau khi ngừng quá trình thải bùn đỏ; Chi phí quản lý và duy trì hồ bùn đỏ cao và liên tục tăng theo không gian và thời gian. Thành phần hóa học của bùn đỏ được trình bày trong bảng sau: STT Thành phần % theo khối lượng 1 Fe2O3 30-60% 2 Al2O3 10-20% 3 SiO2 3-50% 4 Na2O 2-10% 5 CaO 2-8% 6 TiO2 Nguyên tố vết -10% Quy trình công nghệ thu hồi các dòng thải: Bùn đỏ trước khi thải ra bãi thải phải được rửa ngược dòng 4-6 bước nhằm tận thu tối đa kiềm và đảm bảo yêu cầu môi trường. Hồ bùn đỏ phải có các lớp chống thấm tốt để kiềm bám theo bùn đỏ không thẩm thấu vào mạch nước ngầm, nước chứa kiềm trong hồ chứa bùn đỏ được thu gom và bơm tuần hoàn về nhà máy alumin sử dụng lại. Công nghệ thu hồi bùn đỏ được trình bày trong hình như sau: Bauxit NaOH Nghiền và trộn Bauxit với NaOH Hòa tan 220 – 2500C Pha lõng Lọc Aluminat nhôm (NaAlO2) Làm nguội rồi lọc Hydrat nhôm (Al2O3.(H2O)3) Nung Alumin (Al2O3) NaOH đặc Bốc hơi dd NaOH loãng Rửa bùn Bùn (Fe2O3, SiO2, TiO2…) Bùn đỏ Hồ chứa bùn đỏ Hình 6: quy trình công nghệ thu hồi bùn đỏ Thuyết minh quy trình công nghệ: Bauxit khai thác từ mỏ được nghiền nhỏ rồi đem trộn với dd NaOH, sau đó được hòa tan ở nhiệt độ từ 220 – 2500C tạo thành pha lõng rồi đem lọc được Aluminat nhôm. Bùn từ quá trình lọc có chứa hàm lượng Fe2O3, SiO2, TiO2,… được rửa ngược từ 4 – 6 lần rồi đưa trở lại công đoạn lọc nhằm thu hồi lượng Aluminat nhôm còn sót lại. Phần bùn từ quá trình rửa được gọi là bùn đỏ và được dẫn đến hồ chứa bùn đỏ. Lượng Aluminat nhôm thu được từ công đoạn lọc được làm nguội rồi tiến hành đem lọc một lần nữa. Sản phẩm tạo ra từ quá trình này là Hydrat nhôm (Al2O3.(H2O)3). Lượng Hydrat nhôm này được tiếp tục đem nung ở nhiệt độ khoảng 11000C. Sản phẩm cuối cùng được tạo ra từ công đoạn nung là Alumin nguyên chất màu trắng. Quá trình làm nguội rồi lọc Aluminat nhôm thu được dd NaOH ở dạng loãng, sau đó để cho bốc hơi tự nhiên dưới điều kiện ánh sáng mặt trời tạo thành dd NaOH ở dạng đặc. Dung dịch NaOH ở dạng đặc này được tận thu và tuần hoàn trở thành dây chuyền sản xuất. Ứng dụng các dòng thải vào các sản phẩm hữu ích: Bùn đỏ sau khi được xử lý bằng biện pháp trung hòa được ứng dụng làm nguyên liệu để sản xuất một số sản phẩm hữu ích như sau: Vật liệu xây dựng (gạch, ngói, bê tông…). Phân bón tạo kiềm cho đât. Làm đường. Chế biến sơn Thành phần của bùn đỏ sau khi trung hòa bao gồm một hỗn hợp của nhiều hạt muối rất mịn có khả năng sản xuất các chất xúc tác để xử lý ô nhiễm môi trường với giá trị kinh tế cao. Hoạt động thu hồi và tái chế chất thải tại Việt Nam: Các chính sách về luật, nghị định hỗ trợ của nhà nước về vấn đề tái chế chất thải: Luật bảo vệ môi trường 2005 khuyến khích hoạt động giảm thiểu, thu gom, tái chế và tái sử dụng chất thải (Điều 6), đồng thời bắt buộc tổ chức, cá nhân có hoạt động làm phát sinh chất thải có trách nhiệm giảm thiểu, tái chế, tái sử dụng để hạn chế đến mức thấp nhất lượng chất thải phải tiêu huỷ, thải bỏ (Điều 66). Luật cũng quy định chất thải phải được phân loại tại nguồn theo các nhóm phù hợp với mục đích tái chế, xử lý, tiêu huỷ và chôn lấp và tổ chức, cá nhân đầu tư xây dựng cơ sở tái chế chất thải được hưởng ưu đãi về thuế, hỗ trợ vốn, đất đai để xây dựng cơ sở tái chế chất thải (Điều 68). Nghị định 59/2007/NĐ-CP: Theo Nghị định này, công nghệ xử lý CTR bao gồm 9 loại hình trong đó có 4 loại công nghệ tái chế, thu hồi năng lượng: đốt rác tạo nguồn năng lượng; chế biến phân hữu cơ; chế biến khí biogas; tái chế rác thải thành các vật liệu và chế phẩm xây dựng (Điều 29). Khuyến khích lựa chọn công nghệ đồng bộ, tiên tiến cho hoạt động tái chế, tái sử dụng chất thải để tạo ra nguyên liệu và năng lượng, đồng thời giảm thiểu khối lượng CTR phải chôn lấp, tiết kiệm quỹ đất sử dụng chôn lấp và bảo đảm vệ sinh môi trường. Nghị định 04/2009/NĐ-CP về ưu đãi, hỗ trợ hoạt động bảo vệ môi trường: Nghị định này quy định về ưu đãi, hỗ trợ về đất đai, vốn; miễn, giảm thuế, phí đối với hoạt động bảo vệ môi trường; trợ giá, hỗ trợ tiêu thụ sản phẩm từ hoạt động bảo vệ môi trường và các ưu đãi, hỗ trợ khác đối với hoạt động và sản phẩm từ hoạt động bảo vệ môi trường. Theo đó đầu tư vào nghiên cứu và phát triển (R&D) kỹ thuật xử lý, tái chế chất thải, công nghệ thân thiện với môi trường chiếm 25% doanh thu trở lên; nhập khẩu máy móc, thiết bị, phương tiện, dụng cụ, vật liệu sử dụng trực tiếp trong việc thu gom, lưu giữ, vận chuyển, tái chế, xử lý chất thải là những hoạt động được đặc biệt ưu đãi, hỗ trợ. Các hoạt động sản xuất năng lượng từ việc tiêu hủy chất thải và các sản phẩm từ hoạt động tái chế chất thải thuộc danh mục được ưu đãi, hỗ trợ. Họat động thu hồi và tái chế chất thải tại việt nam: Theo con số thống kê từ các tỉnh, thành phố, từ năm 1996-1999, lượng chất thải rắn bình quân khoảng từ 0,6kg/người.ngày-0,8kg/người.ngày. Ở một số đô thị nhỏ, lượng chất thải rắn phát sinh dao động khỏang từ 0,3kg/người.ngày-0,5kg/người.ngày. Lượng rác thải đô thị cũng như công nghiệp ngày càng tăng, tính chất độc hại của rác thải cũng tăng. Ở Hà Nội năm 1995, thành phần nilong, chất dẻo trong rác thải sinh họat là 1,7 %, thành phần kim loại vỏ hộp là 1,2%, năm 1997 đã tăng lên 4,1% và 5,5%. Năm 1998, tỷ lệ về thành phần chất rác rải cũng có những biến đổi hơn so với những năm trước đó. Các họat động thu hồi và tái chế chất thải ở Việt Nam chủ yếu tập trung vào các vấn đề sau: Tăng cường thu hồi sản phẩ đã sử dụng để dung lại cho cùng mục đích, họăc tìm ra mục đích sử dụng khác. Tái sử dụng tập trung chủ yếu vào các loại chai đựng đồ uống, các loại bao bì vận chuyển thong qua khâu lưu thông dưới dạng một chu trình khép kín: sản xuất - lưu thông - tiêu dùng - lưu thông – sản xuất. Khuyến khích các các cơ sở tái chế chất thải rắn bằng cách thu hồi các sản phẩm đã qua sử dụng, xử lý hoặc chế biến lại để đưa vào nền kinh tế dưới dạng các sản phẩm ban đầu hoặc tạo ra các sản phẩm mới. Tái sử dụng và tái chế chất thải rắn có thể thực hiện tốt ở các khu công nghiệp tập trung trên cơ dở hình thành một hệ thống thông tin để trao đổi chất thải vì trong một số trường hợp chất thải cần loại bỏ ở nơi này lại trở thành nguyên liệu đầu vào ở nơi khác. Hình 7: Sơ đồ mạng lưới thu gom chất thải tư nhân Ở thành phố Hà Nội các họat động tái chế được thông qua sơ đồ lưu chuyển như sau: Nguồn sản sinh rác (hộ gia đình, chợ, nhà hàng, khách sạn…) Thu gom bằng xe đẩy tay Vận chuyển Bãi chôn lấp Người mua phế liệu Ngành công nghiệp tái chế Người mua phế liệu Người thu gom mua phế liệu Người thu gom mua phế liệu Người nhặt rác Hình 8: Sơ đồ lưu chuyển các dòng tái chấ rác ở Hà Nội Các vật liệu tái chế được thu gom từ các hộ gia đình đường phố và khu chôn lấp do những người thu gom hay người mua thuộc thành phần tư nhân. Trung bình mỗi ngày có 200 tấn vật liệu tái chế được thu gom. Các họat động tái chế tư nhân hiện đang diễn ra trên cơ sở thị trường giống như các nước đang phát triển khác tuy nhiên các hoạt động tái chế này hiện đang gặp rất nhiều khó khăn: Ô nhiễm môi trường do các họat động tái chế sinh ra Chi phí lao động gia tăng Chi phí đổ thải rác thải. Giảm giá trị các sản phẩm được tuần hoàn. Sự cạnh tranh gây gắt với các sản phẩm giá thành rẻ hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Phước, 2009, Quản Lý Và Xử Lý Chất Thải Rắn – NXB Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh. Gs. Ts. Lâm Minh Triết – Ts. Lê Thanh Hải, 2008, Giáo Trình Quản Lý Chất Thải Nguy Hại – NXB Xây Dựng.