Đánh giá hiện trạng xử lý chất thải nguy hại và nghiên cứu thiết kế hệ thống thu hồi đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử tại nhà máy xử lý chất thải minh tân huyện thủy nguyên thành phố hải phòng

LỜI CAM ĐOAN

Học viên xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân học viên. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã
được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận văn

Vũ Hoàng

i


LỜI CÁM ƠN

Lời đầu tiên, em xin gửi lời cám ơn chân thành nhất tới TS. Nguyễn Hoài Nam - Khoa
Hóa và Mơi trường, Trường Đại học Thủy Lợi đã tạo điều kiện hỗ trợ và giúp đỡ học
viên tận tình trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu tại trường và hoàn thành luận văn
này.
Em xin chân thành cám ơn thầy, cô của bộ môn Kỹ thuật và Quản lý mơi trường, phịng
đào tạo Đại học và sau đại học, trường Đại học Thủy Lợi đã động viên và tạo điều kiện
để học viên có thể hồn thiện q trình học trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu tại
trường.
Trong q trình thực hiện và hồn thiện luận văn, do thời gian và kiến thức còn cần khắc
phục nhiều hạn chế nên rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến và chỉ bảo tận tình của
Q thầy cơ và các bạn để nghiên cứu được hoàn thiện hơn
Xin chân thành cám ơn!
Hà Nội, ngày 18 tháng 7 năm 2022
Học viên

Vũ Hoàng

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...........................................................................................................i
LỜI CÁM ƠN ............................................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... viii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ ..............................ix
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ..............................................................................................3
a. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................3
b. Phạm vi nghiên cứu ...........................................................................................3
3. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................3
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................5
1.1. Tổng quan về chất thải nguy hại .......................................................................5
1.1.1. Nguồn phát sinh chất thải nguy hại ...........................................................5
1.1.2. Đặc trưng chất thải nguy hại ......................................................................6
1.1.3. Quy trình thu gom, vận chuyển, lưu trữ và xử lý chất thải nguy hại .....8
1.2. Tổng quan về bùn thải công nghiệp điện tử ...................................................10
1.2.1. Nguồn phát sinh và đặc điểm bùn thải công nghiệp điện tử .................10
1.2.2. Các phương pháp thu hồi kim loại từ bùn thải công nghiệp điện tử ...13
1.2.2.1. Phương pháp hỏa luyện ..........................................................................15
1.2.2.2. Phương pháp thủy luyện .........................................................................16
1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ....................................................18
iii

1.4. Quy trình thủy luyện thu hồi đồng từ bùn thải cơng nghiệp ....................... 21
1.4.2. Quy trình hịa tách bùn thải ..................................................................... 21
1.4.3. Quy trình kết tinh dung dịch đồng sạch.................................................. 25
1.4.4. Quy trình vắt khơ dung dịch sau kết tinh ............................................... 25
1.5. Quy trình xử lý chất thải phát sinh từ dây chuyền thủy luyện .................... 26
CHƯƠNG 2. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH XỬ LÝ
BÙN THẢI THU HỒI ĐỒNG TẠI NHÀ MÁY XỬ LÝ CHẤT THẢI MINH TÂN
....................................................................................................................................... 28
2.1. Đánh giá hiện trạng xử lý tại Nhà máy xử lý chất thải Minh Tân .............. 28
2.1.1. Hiện trạng xử lý chất thải nguy hại ......................................................... 28
2.1.2. Đánh giá hiệu quả quản lý, xử lý chất thải nguy hại tại Nhà máy xử lý
chất thải Minh Tân .............................................................................................. 29
2.2. Thực nghiệm quy trình thu hồi đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử xử lý
tại Nhà máy xử lý chất thải Minh Tân .................................................................. 31
2.2.1. Hóa chất và thiết bị ................................................................................... 31
2.2.1.1. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm ............................................................... 31
2.2.1.2. Hóa chất thí nghiệm ................................................................................ 31
2.2.1.3. Mẫu nghiên cứu ...................................................................................... 31
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu, quy trình thực nghiệm ................................. 33
2.2.2.1. Phương pháp pha chế dung dịch hòa tách bùn đồng ........................... 33
2.2.2.2. Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến q trình hịa tách....................... 34
2.2.2.3. Phương pháp kết tinh dung dịch đồng sạch .......................................... 36
2.2.2.4. Phương pháp vắt muối đồng sunfat sau khi kết tinh ............................ 37
2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 38
iv


2.3.1. Phương pháp hấp thụ tử ngoại khả kiến (UV-Vis) ................................38
2.3.2. Phương pháp điều chế dung dịch thí nghiệm .........................................38
2.3.3. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm ..................................................39

2.3.4. Phương pháp thu thập, tổng hợp phân tích số liệu ................................39
2.4. Đề xuất xây dựng công nghệ xử lý bùn thải công nghiệp điện tử thu hồi đồng
tại Nhà máy xử lý chất thải Minh Tân ..................................................................40
2.4.1. Quy trình cơng nghệ ..................................................................................40
2.4.2. Thuyết minh công nghệ .............................................................................42
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ
THỐNG THU HỒI ĐỒNG TỪ BÙN THẢI CƠNG NGHIỆP ĐIỆN TỬ .............44
3.1. Q trình hòa tách đồng từ bùn thải sản xuất bản mạch điện tử ................44
3.1.1. Đánh giá đặc điểm của mẫu bùn thải công nghiệp điện tử ...................44
3.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến q trình hịa tách đồng từ
bùn thải công nghiệp điện tử ..............................................................................45
3.1.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ H2SO4 ..............................................................46
3.1.2.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng bùn thải/thể tích dung dịch hịa tách 48
3.1.2.3. Ảnh hưởng của thời gian hòa tách bùn thải ..........................................49
3.1.2.4. Ảnh hưởng của các yếu tố khác .............................................................51
3.1.3. Tối ưu hóa các điều kiện của q trình hịa tách đồng ..........................52
3.2. Quá trình kết tinh dung dịch đồng sạch .........................................................53
3.2.1. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy và thời gian tới quá trình kết tinh dung
dịch đồng sạch ......................................................................................................53
3.2.2. Tối ưu hóa các điều kiện của quá trình kết tinh dung dịch đồng sạch .55

v


3.3. Tính tốn thiết kế hệ thống thu hồi đồng từ bùn thải ngành công nghiệp điện
tử ............................................................................................................................... 55
3.3.1. Bồn hòa tách đồng ..................................................................................... 57
3.3.2. Bồn kết tinh dung dịch đồng sạch ............................................................ 60
3.4. Khái tốn chi phí .............................................................................................. 61
3.5. Vận hành và quản lý ........................................................................................ 65

3.5.1. Vận hành ........................................................................................................ 65
3.5.2. Quản lý ........................................................................................................... 66
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................... 68
1. Kết luận ................................................................................................................ 68
2. Kiến nghị .............................................................................................................. 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 70

vi


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. Quy trình thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải nguy hại điển hình ..............8
Hình 2. Sơ đồ quy trình sản xuất bản mạch điện tử tại Công ty TNHH Universal
Scientific International Việt Nam (USI)........................................................................12
Hình 3. Hệ thống nấu chảy kim loại dùng phương pháp hỏa luyện tại Nhà máy xử lý
chất thải Minh Tân .........................................................................................................16
Hình 4. Quy trình cơng nghệ xử lý bùn thải cơng nghiệp điện tử luận văn lựa chọn ...20
Hình 5. Hình ảnh một số hệ thống xử lý tại Nhà máy xử lý chất thải Minh Tân ..........30
Hình 6. Hình ảnh mẫu bùn thải thu gom tại Cơng ty TNHH Universal Scientific
Industrial Việt Nam (USI) .............................................................................................32
Hình 7. Sơ đồ thực nghiệm quy trình hịa tách ..............................................................33
Hình 8. Quy trình vắt thành muối khan .........................................................................37
Hình 9. Quy trình cơng nghệ đề xuất xử lý thu hồi đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử
tại Nhà máy xử lý chất thải Minh Tân ...........................................................................41
Hình 10. Đường chuẩn xác định nồng độ của dung dịch hịa tách bằng HNO3
.......................................................................................................................................45
Hình 11. Đường chuẩn xác định nồng độ của dung dịch hòa tách bằng H2SO4 ...........46
Hình 12. Ảnh hưởng của nồng độ H2SO4 tới hiệu suất q trình hịa tách ...................47
Hình 13. Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng tới hiệu suất của quá trình hịa tách .................48
Hình 14. Ảnh hưởng của thời gian hịa tách tới hiệu suất của q trình hịa tách ........50

Hình 15. Thiết kế bồn hịa tách bùn thải cơng nghiệp điện tử ......................................59
Hình 16. Thiết kế bồn kết tinh dung dịch đồng sạch .....................................................61

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1. Các phương pháp xử lý bùn thải nguy hại điển hình ................................... 13
Bảng 1. 2. Quy trình cơng nghệ thu hồi kim loại từ quá trình thủy luyện .................... 17

Bảng 2. 1. Danh mục hóa chất sử dụng phục vụ thực nghiệm ...................................... 31
Bảng 2. 2. Bảng thơng số ảnh hưởng tới q trình hịa tách ......................................... 34
Bảng 2. 3. Thơng số đánh giá yếu tố ảnh hưởng tới quy trình kết tinh dung dịch ........ 36
Bảng 2. 4. Tỉ lệ pha chế dung dịch thực nghiệm hòa tách H2SO4................................. 38

Bảng 3. 1. Ảnh hưởng của thời gian hòa tách tới hiệu suất của q trình hịa tách ...... 50
Bảng 3. 2. Ảnh hướng của nhiệt độ và tốc độ khuấy tới hiệu suất q trình hịa tách.. 51
Bảng 3. 3. Đánh giá điều kiện tối ưu của q trình hịa tách đồng ............................... 52
Bảng 3. 4. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy và thời gian tới hiệu suất kết tinh dung dịch
đồng sạch ....................................................................................................................... 54
Bảng 3. 5. Giá trị lựa chọn tối ưu của quá trình kết tinh dung dịch đồng sạch ............. 55
Bảng 3. 6. Giá trị tối ưu của các thông số ảnh hưởng tới q trình hịa tách ................ 56
Bảng 3. 7. Giá trị đầu vào của bồn hòa tách.................................................................. 57
Bảng 3. 8. Giá trị đầu vào của bốn kết tinh ................................................................... 60
Bảng 3. 9. Thống kê thông số thiết bị vận hành hệ thống xử lý thu hồi đồng từ bùn thải
công nghiệp điện tử ....................................................................................................... 62
Bảng 3. 10. Thống kê chi phí xây dựng và lắp đặt hệ thống xử lý thu hồi đồng từ bùn
thải công nghiệp điện tử ................................................................................................ 63
Bảng 3. 11. Thống kê chi phí vận hành hệ thống .......................................................... 64
viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ

PCBs

Bản mạch điện tử

Mo

Khối lượng đồng ban đầu trong dung dịch hịa tách

Mht

Khối lượng đồng thu được sau q trình hịa tách

Co

Nồng độ ban đầu

UBND

Ủy ban nhân dân

BTNMT

Bộ Tài nguyên và Môi trường

CTNH

Chất thải nguy hại

QĐ

Quyết định

TT

Thông tư

NĐ

Nghị định

ĐTM

Đánh giá tác động môi trường

TNHH

Trách nhiệm hữu hạn

ix



MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong hơn một thập kỷ trở lại đây, kinh tế Việt Nam liên tục có những chuyển biến rõ
rệt, biểu hiện trên những chỉ số kinh tế tích cực cùng sự mở rộng nhanh chóng của các

nhà máy, khu cơng nghiệp, khu kinh tế, thu hút được nguồn vốn đầu tư lớn từ các doanh
nghiệp trong và ngoài nước, đặc biệt là ngành cơng nghiệp điện tử, kéo theo sự phát thải
ra ngồi môi trường một lượng lớn chất thải nguy hại. Để xử lý triệt để các nguồn chất
thải nguy hại này địi hỏi cần có các biện pháp quản lý, cơng nghệ xử lý mang tính hiệu
quả cao, chi phí xử lý hợp lý và thân thiện với môi trường.
Theo số liệu thống kê, chất thải rắn công nghiệp, chất thải nguy hại hiện phát sinh tại
các cơ sở sản xuất, các khu công nghiệp ở các tỉnh Bắc Bộ như Hà Nội, Hà Nam, Hải
Phịng, Thái Bình, Nam Định, Bắc Giang, Hưng Yên, Thái Nguyên… liên tục gia tăng
về khối lượng và vượt khả năng xử lý của các cơ sở tại địa phương. Nhiều cơ sở xử lý
chất thải rắn, chất thải nguy hại không đủ năng lực cũng tự do tiến hành thu gom chất
thải từ các nhà máy, khu công nghiệp, gây ra những sự cố môi trường nghiêm trọng tới
khu vực. Nắm bắt được nhu cầu xử lý chất thải rắn công nghiệp và chất thải nguy hại tại
khu vực, Nhà máy xử lý chất thải Minh Tân đã đầu tư xây dựng và được UBND TP. Hải
Phòng cấp giấy chứng nhận đầu tư số 02121000448 ngày 24/01/2014, Nhà máy đã hoàn
thành thủ tục lập Báo cáo đánh giá tác động môi trường ĐTM và nhận được quyết định
phê duyệt số 1467/QĐ-BTNMT ngày 16/6/2017 và bắt đầu đi vào vận hành từ quý I
năm 2018. Nhà máy xử lý chất thải Minh Tân hiện đang thực hiện thu gom, xử lý chất
thải nguy hại cho các doanh nghiệp tại Hải Phịng và các tỉnh thành phía Bắc với công
nghệ xử lý hiện đại, định hướng xử lý, tái chế, tái sử dụng.
Bùn thải công nghiệp là sản phẩm thu được từ quá trình xử lý nước thải cơng nghiệp tại
các nhà máy, khu cơng nghiệp có thành phần, tính chất đa dạng và ngày càng gia tăng
về khối lượng. Bùn thải nhà máy sản xuất bo mạch điện tử (PCB) sau quá trình xử lý
nước thải sản xuất chứa rất nhiều các thành phần nguy hại là các muối kim loại như Fe,
Cu, Ni, Cr, … Đã có nhiều cơng bố trên thế giới đánh giá hàm lượng các kim loại chứa
1


trong bùn thải ngành công nghiệp sản xuất linh kiện điện tử, trong đó nhiều nhất là đồng
với hàm lượng lớn (12-26%) [1], sau đó là sắt (01-5%) và các kim loại khác như Au,
Ag, Cr, …. Tại Việt Nam, khi ngành công nghiệp điện tử phát triển sẽ kéo theo gánh

nặng môi trường về xử lý bùn thải nguy hại. Tuy vậy, phương pháp xử lý bùn thải chủ
yếu hiện nay tại Việt Nam là chôn lấp. Phương pháp này khơng cơ lập hồn tồn được
các thành phần nguy hại có trong chất thải sẽ gây ra ơ nhiễm thứ cấp tại địa điểm xử lý.
Bên cạnh đó, tại các đơn vị xử lý đủ chức năng hiện nay, bùn thải hầu hết được xử lý
bằng các phương pháp cơ học như ép tách nước, phối trộn với phụ gia để hóa rắn; đóng
gạch block bằng hệ thống ổn định hóa rắn phục vụ sử dụng nội bộ hoặc cơ lập trong bể
đóng kén. Các phương án xử lý này chưa thu hồi được các kim loại giá trị trong bùn thải
và công suất xử lý giảm dần theo thể tích của bể đóng kén. Vì lý do đó, phương án
nghiên cứu thu hồi các thành phần có giá trị, cụ thể ở đây là kim loại đồng từ bùn thải
của ngành công nghiệp sản xuất bản mạch điện tử là phương án tối ưu mang lại giá trị
kinh tế cao đồng thời đảm bảo công tác bảo vệ mơi trường và duy trì cơng suất xử lý
hiệu quả theo thời gian. Nghiên cứu thu hồi kim loại từ bùn thải cơng nghiệp điện tử
cũng mang tính ứng dụng cao, cập nhật xu thế thu hồi tài nguyên từ chất thải hướng tới
phát triển bền vững theo chương trình Nghị sự 2030 của Liên Hợp Quốc.
Nghiên cứu hiện nay có nhiều phương pháp thu hồi kim loại quý từ bùn thải như hỏa
luyện, xi măng hóa, hịa tách ion kim loại hay điện phân dung dịch bùn thải,… Tuy
nhiên, cơng nghệ thủy luyện (kết hợp giữa hịa tách ion kim loại và kết tinh dung dịch
đồng sạch) đem lại hiệu quả kinh tế cao khi hiệu quả thu hồi kim loại trong bùn thải cao
(xấp xỉ 99%) [2] trong thời gian ngắn. Sản phẩm muối kim loại thu hồi ít bị lẫn tạp chất,
hạn chế phát sinh chất thải thứ cấp và thân thiện với môi trường. Phương pháp này cũng
đáp ứng nhu cầu xử lý bùn thải ngày càng gia tăng và đáp ứng các yêu cầu về luật bảo
vệ môi trường hiện hành.
Xuất phát từ thực tế nêu trên, đề tài “Đánh giá hiện trạng xử lý chất thải nguy hại và
nghiên cứu thiết kế hệ thống thu hồi đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử tại Nhà
máy xử lý chất thải Minh Tân, huyện Thủy Nguyên, thành phố Hải Phòng” được
lựa chọn nghiên cứu cho luận văn cao học bộ môn Kỹ thuật và quản lý môi trường,
trường đại học Thủy Lợi.
2

2. Mục tiêu nghiên cứu
-

Đánh giá tổng quan hiện trạng xử lý chất thải nguy hại tại Nhà máy xử lý chất
thải Minh Tân, huyện Thủy Nguyên, thành phố Hải Phòng;

-

Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố tới hiệu suất quá trình thủy luyện thu hồi đồng
từ bùn thải công nghiệp điện tử;

-

Nghiên cứu xây dựng công nghệ thủy luyện thu hồi đồng từ bùn thải cơng nghiệp
điện tử;

-

Tính toán thiết kế hệ thống thu hồi đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử tại Nhà
máy xử lý chất thải Minh Tân.

a. Đối tượng nghiên cứu
-

Bùn thải công nghiệp điện tử;

-

Hệ thống xử lý thu hồi đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử.

b. Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi nghiên cứu: Trong quá trình thực hiện luận văn, cá nhân học viên là phụ trách
kỹ thuật tại Nhà máy xử lý chất thải Minh Tân nên được sử dụng các cơ sở vật chất sẵn
có tại nhà máy bao gồm: Phịng thí nghiệm, tài liệu, nhà xưởng và các hệ thống xử lý tại
nhà máy.
- Thời gian nghiên cứu: từ tháng 01/2021 đến tháng 9/2021.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập số liệu: Là phương pháp dựa trên các tài liệu nghiên cứu khoa
học có từ trước, từ quan sát và thu thập số liệu thực tế tại hiện trường nghiên cứu để làm
cơ sở lý luận khoa học hay chứng minh tính hợp lý của công nghệ xử lý được đề xuất.
- Phương pháp điều tra khảo sát thực địa và lấy mẫu: Là phương pháp thu thập các
mẫu thông số môi trường, điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội tại địa điểm nghiên cứu
phục vụ luận văn.
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và phân tích mẫu: Là phương pháp thực hiện
các thí nghiệm trong phịng thí nghiệm trong nhà máy Minh Tân, phân tích các yếu tố
ảnh hưởng tới hiệu suất của thí nghiệm. Phương pháp giúp đánh giá cụ thể các yếu tố
3


ảnh hưởng và tìm ra điều kiện tối ưu phục vụ cho kết quả thí nghiệm của đề tài nghiên
cứu.
- Phương pháp xử lý số liệu: Là phương pháp dựa trên những số liệu phân tích các
thơng số chất lượng môi trường đã được xử lý nhằm rút ra được đánh giá tổng quan về
điều kiện môi trường thực tế, từ đó đề xuất được các cơng nghệ xử lý phù hợp với nghiên
cứu.
- Phương pháp kế thừa: Là phương pháp kế thừa các tài liệu liên quan đến đề tài của
luận văn, các nghiên cứu liên quan đến lò đốt trong xử lý chất thải rắn công nghiệp, chất
thải rắn nguy hại và Các đề tài khoa học nghiên cứu về phương pháp Fenton kết hợp oxi
hóa nâng cao đã được ứng dụng vào thực tế
- Phương pháp phân tích đánh giá cơng nghệ: Là phương pháp tìm hiểu, so sánh và

đánh giá các công nghệ xử lý để lựa chọn phương án tối ưu nhất phù hợp với điều kiện
tự nhiên, kinh tế xã hội tại khu vực nghiên cứu. Từ đó thiết kế được hệ thống xử lý đem
lại hiệu quả thực tế trong xử lý, chi phí vận hành và điều kiện bảo trì, bảo dưỡng
- Phương pháp chuyên gia: Phương pháp chuyên gia là phương pháp thu thập, xử lý
đánh giá và dự báo bằng cách tập hợp và tham vấn ý kiến các chuyên gia trong lĩnh vực
hẹp của khoa học - kỹ thuật hoặc sản xuất. Phương pháp được sử dụng trong việc đánh
giá tính khả thi của cơng nghệ cải tạo và xây dựng hệ thống xử lý được đề xuất.

4


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về chất thải nguy hại
1.1.1. Nguồn phát sinh chất thải nguy hại
Hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, hoạt động của các cơ sở, cửa hàng, trường
học, bệnh viện, hoạt động sinh hoạt hàng ngày phát sinh một lượng lớn các loại chất thải
có chứa các thành phần nguy hại như pin thải, giẻ lau găng tay dính dầu, bóng đèn huỳnh
quang thải, can chứa hóa chất, can dầu, … Các loại chất thải có nhiễm các thành phần
nguy hại phát sinh như sản phẩm thải tất yếu của hoạt động sản xuất công nghiệp, nông
nghiệp và sinh hoạt. Tùy theo mỗi lĩnh vực mà phát sinh chất thải nguy hại đặc trưng
cho từng ngành, cụ thể:
Nguồn sinh hoạt: pin, ắc quy chỉ thải, bóng đèn huỳnh quang thải, chất thải có nguồn
gốc sơn, véc ni, chất kết dính, chất bịt kín, mực in thải, thuốc diệt trừ các lồi gây hại.
Nguồn cơng nghiệp: Hóa chất mạ kim loại, găng tay giẻ lau dính dầu, bao bì cứng thải
bằng kim loại, bao bì cứng thải bằng nhựa, nước thải chứa thành phần nguy hại và đặc
biệt là bùn thải cơng nghiệp có chứa các thành phần nguy hại.
Nguồn nơng nghiệp: Bao bì thuốc trừ sâu, các loại thuốc hết hạn sử dụng, kim tiêm, vỏ
chai thuốc chứa dược phẩm gây độc tế bào.
Dịch vụ: Chất tráng phim, chất thải từ chăm sóc y tế, hóa trị liệu, chất thải phóng xạ,
chất thải y tế.

Trong thời kỳ phát triển đa dạng các ngành nghề như hiện nay, sự gia tăng sản xuất, tiêu
dùng kéo theo sự gia tăng tốc độ và khối lượng phát thải, đặc biệt trong sản xuất công
nghiệp. Những năm trở lại đây, khi Việt Nam mở cửa nền kinh tế để thu hút dòng vốn
đầu tư từ các nước trong khu vực và trên khắp thế giới, chủ đầu tư quốc tế đã đẩy mạnh
đầu tư sản xuất công nghiệp vào Việt Nam để tận dụng những ưu đãi về thuế, lao động
giá rẻ và điều kiện về bảo vệ môi trường.
Khi các ngành sản xuất công nghiệp được đẩy mạnh đầu tư vào Việt Nam kéo theo
những vấn nạn về môi trường, đặc biệt là công tác thu gom, vận chuyển và xử lý chất
5


thải nguy hại tại các khu vực sản xuất công nghiệp tập trung. Một trong những ngành có
tỉ trọng đầu tư lớn nhất vào nước ta trong những năm trở lại đây là ngành công nghiệp
sản xuất thiết bị, linh kiện điện tử với sự góp mặt của các tập đoàn lớn như Samsung,
LG, PEGATRON, Canon, Meiko…. với vốn đầu tư ban đầu lên đến hàng tỉ đô la, tạo
điều kiện công ăn việc làm cho hàng chục triệu lao động khắp trên cả nước. Song song
với những lợi ích kinh tế khơng thể phủ nhận khi các tập đồn lớn đầu tư vào Việt Nam,
tỉ lệ phát thải tại các nhà máy sản xuất này cũng không hề nhỏ. Ước tính mỗi năm, mỗi
nhà máy sản xuất linh kiện điện tử phát sinh hàng nghìn tấn nước thải, bùn thải có chứa
các thành phần nguy hại và các loại chất thải nguy hại đặc trưng khác. Lượng chất thải
nguy hại này nếu không được xử lý triệt để kết hợp với chính sách quản lý chặt chẽ của
các cơ quan chức năng tại địa phương sẽ gây ra những tác động lớn tới các hệ sinh thái
và cuộc sống của con người nếu bị phát thải trái phép ra ngồi mơi trường tự nhiên.
1.1.2. Đặc trưng chất thải nguy hại
Đối với đặc điểm và tính chất của mỗi loại hình sản xuất, hoạt động sinh hoạt, dịch vụ
khác nhau sẽ phát sinh ra các loại chất thải nguy hại có đặc điểm và tính chất khác nhau.
Tuy nhiên, căn cứ theo Thông tư số 02/2022/TT-BTNMT ban hành ngày 10/01/2022
của Bộ Tài nguyên và môi trường, các đặc trưng cơ bản của chất thải nguy hại bao gồm:
dễ cháy, rất độc, độc cho hệ sinh thái, gây độc thần kinh, lây nhiễm trùng, ăn mịn, chất
oxy hóa, dễ nổ [9]. Căn cứ theo Thông tư số 02/2022/BTNMT ngày 10/01/2022 quy

định chi tiết thu hành một số điều của Luật bảo vệ môi trường 2020 (luật số
72/2020/QH14 ngày 17/11/2020) thống kê danh mục nhóm chất thải nguy hại theo các
nhóm nguồn hoặc dịng thải chính bao gồm 19 nhóm [1]. Một số danh mục một số chất
thải điển hình được phân loại theo các nhóm cụ thể như sau:
- Chất thải từ ngành luyện kim và đúc kim loại (nhóm 05):
+ Chất thải rắn có các thành phần nguy hại từ q trình xử lý khí thải (mã 05 01
01);
+ Chất thải lẫn dầu từ quá trình xử lý nước làm mát (mã 05 01 02);
+ Bùn thải và bã lọc có thành phần nguy hại từ qúa trình xử lý khí thải (mã 05 01
03);
6


+ Xỉ thép chưa qua chế biến (05 01 06);
- Chất thải từ ngành sản xuất vật liệu xây dựng và thủy tinh (nhóm 06):
+ Chất thải có chứa vật liệu sợi thủy tinh (mã 06 01 07);
+ Bụi thu hồi từ hoạt động sản xuất (mã 06 01 08);
+ Bùn thải và bac lọc từ quá trình xử lý khí thải (mã 06 02 05);
- Các loại chất thải bao bì, chất hấp thụ, giẻ lau, vật liệu lọc và vải bảo vệ (nhóm 18):
+ Bao bì mềm (đã chứa chất khi thải ra là CTNH) thải (mã 18 01 01);
+ Bao bì kim loại cứng (đã chứa chất khi thải ra là CTNH, hoặc chứa áp suất chưa
bảo đảm rỗng hoặc có lớp lót rắn nguy hại như amiang) thải (mã 18 01 02);
+ Bao bì gỗ (đã chứa chất khi thải ra không phải là CTNH) thải (mã 18 01 06);
- Các loại chất thải chưa nêu tại các mã khác (nhóm 19):
+ Máy biến thế và tụ điện thải có PCB (mã 19 02 01);
+ Thiết bị điện thải có amiăng (mã 19 02 04);
+ Các thiết bị, bộ phận, linh kiện điện tử thải (trừ bản mạch điện tử khơng chứa các
chi tiết có các thành phần nguy hại (mã 19 02 05);
+ Pin mặt trời thải (tấm quang năng thải) (mã 19 02 08);
+ Sản phẩm vơ cơ có các thành phần nguy hại (mã 19 03 01);

Căn cứ theo các đặc điểm và ví dụ nêu trên, có thể nhận thấy, chất thải nguy hại là những
vật chất nếu phát thải ra ngoài tự nhiên sẽ gây ra những sự cố môi trường, ảnh hưởng
nghiêm trọng tới hệ sinh thái tự nhiên và con người. Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam
2015 cũng nêu ra tính chất nghiêm trọng của chất thải nguy hại nếu khơng được kiểm
sốt và phát tán ra ngồi mơi trường.
Chính vì tính chất nghiêm trọng của chất thải nguy hại nếu bị phát tán ra ngồi mơi
trường, Bộ Tài nguyên môi trường đã ban hành Thông tư số 02/2022/TT-BTNMT ngày
10/01/2022 Quy định chi tiết một số điều của Luật bảo vệ Môi trường bao gồm việc thu
gom, vận chuyển, xử lý; Quy chuẩn Số 07:2009/QCVN Quy đinh về Ngưỡng chất thải
nguy hại; Nghị định số 40/2019/NĐ-CP ngày 13/05/2019 của Chính phủ về Sửa đổi, bổ
7


sung một số điều của các Nghị định Quy định chi tiết, Hướng dẫn thi hành Luật Bảo vệ
môi trường. Chính phủ cũng đã ban hành nghị định số 155/2016/NĐ-CP Quy định về
xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường để đưa ra các mức xử phạt
nếu hoạt động sản xuất phát thải gây ảnh hưởng tới môi trường tự nhiên. Chất thải nguy
hại cần được chuyển giao tới đơn vị xử lý đủ chức năng được cấp phép của Bộ Tài
nguyên và môi trường để quản lý triệt để.
1.1.3. Quy trình thu gom, vận chuyển, lưu trữ và xử lý chất thải nguy hại
Chất thải nguy hại phát sinh từ chủ nguồn thải phải được tổ chức phân loại, thu gom,
lưu giữ và xử lý đạt quy chuẩn kỹ thuật môi trường; trường hợp chủ nguồn thải chất thải
nguy hại khơng có khả năng xử lý chất thải nguy hại đạt quy chuẩn kỹ thuật môi trường
phải chuyển giao cho cơ sở được cấp phép xử lý chất thải nguy hại. Chất thải nguy hại
phải được lưu giữ trong các phương tiện, thiết bị chuyên dụng nhằm đảm bảo không tác
động xấu đến con người và môi trường. Từ kho chứa của chủ nguồn thải, chất thải nguy
hại được thu gom, vận chuyển và xử lý đảm bảo tuân thủ theo Thông tư số 02/2022/TTBTNMT và QCVN 07:2009/TT-BTNMT, cụ thể như trên sơ đồ dưới đây:

Hình 1. Quy trình thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải nguy hại điển hình

8


Khi thực hiện vận chuyển tới đơn vị xử lý, chất thải nguy hại phải được vận chuyển
bằng phương tiện, thiết bị chuyên dụng phù hợp và được thống kê trong giấy phép xử
lý chất thải nguy hại của đơn vị thu gom, xử lý.
Sau khi được vận chuyển tới đơn vị xử lý, đối với từng loại chất thải nguy hại khác nhau
sẽ được đưa vào các hệ thống xử lý chất thải tương ứng. Một số phương pháp xử lý chất
thải điển hình cụ thể như sau:
- Đối với các loại chất thải nguy hại có khả năng cháy như găng tay, giẻ lau dính dầu,
than hoạt tính thải, cặn sơn thải, … phương án xử lý tương ứng là thiêu hủy trong lị đốt,
tro xỉ hóa rắn.
- Đối với các loại bao bì thải, phương án xử lý phù hợp là tẩy rửa, thu hồi kim loại, nước
thải phát sinh đưa vào hệ thống xử lý nước thải tập trung.
- Đối với các loại dung môi, dầu thải, … sẽ được tách nước, tái chế dầu, cặn bã đốt trong
lò chất thải nguy hại, nước thải xử lý bằng hệ thống xử lý nước thải tập trung.
- Đối với các loại bùn thải có thành phần nguy hại sẽ được ép tách nước, phối trộn với
phụ gia hóa rắn, sử dụng nội bộ. Nước thải sau ép được xử lý bằng hệ thống xử lý nước
thải tập trung.
- Đối với các loại xỉ, bụi lò, chất thải từ q trình xử lý khí thải, tro bay, … sẽ được đóng
gạch block bằng hệ thống ổn định hóa rắn và sử dụng nội bộ trong các đơn vị xử lý.
- Đối với các loại nước thải chứa thành phần nguy hại không được xử lý trực tiếp tại cơ
sở sản xuất sẽ được đưa vào hệ thống xử lý nước thải nguy hại, nước thải đầu ra đạt tiêu
chuẩn cột B, hoặc cột A - QCVN 40:2011/BTNMT cho nước thải cơng nghiệp tùy thuộc
vào mục đích sử dụng của nguồn tiếp nhận nước thải.
Qua các phương pháp xử lý cơ bản kể trên đối với một số loại chất thải ngut hại đặc
trưng, ta có thể thấy, CTNH sau khi thu gom từ các chủ nguồn thải cần được xử lý triệt
để, không để xảy ra ô nhiễm thứ cấp tới môi trường. Theo thống kê của tổng cục mơi
trường đến ngày 26/7/2020, trên cả nước hiện có 119 cơ sở được phép hành nghề xử lý

9


chất thải nguy hại trải dài từ Bắc vào Nam. Do đó, nếu được quản lý chặt chẽ, CTNH
hồn tồn có thể được xử lý triệt để tại tất cả các địa phương trên cả nước.
1.2. Tổng quan về bùn thải công nghiệp điện tử
1.2.1. Nguồn phát sinh và đặc điểm bùn thải công nghiệp điện tử

Ngành công nghiệp điện tử là một trong những ngành cơng nghiệp có sự phát triển liên
tục do nhu cầu về các thiết bị điện tử phục vụ tiêu dùng, sản xuất không ngừng gia tăng.
Trong thời kỳ số hóa, sản xuất và phát triển các loại bản mạch điện tử (PCB) là ngành
sản xuất xương sống cho ngành công nghiệp khác phát triển như sản xuất oto, thiết bị
điện tử, sản xuất chip bán dẫn, … Ngành sản xuất này đang được toàn thế giới và các
ngành sản xuất khác đặc biệt coi trọng và nếu không đảm bảo công suất kịp thời có thể
gây ra khủng hoảng cho các ngành cơng nghiệp trọng điểm khác. Cũng vì lý do đó, trong
những thập kỷ trở lại đây, ngành sản xuất linh kiện, thiết bị điện tử tại Việt Nam đang
thu hút được nhiều sự đầu tư từ các nước phát triển như Trung Quốc, Hàn Quốc, Đài
Loan, Thụy điển, … Quy trình sản xuất ra các bản mạch điện tử được thực hiện qua rất
nhiều bước tùy thuộc vào sản phẩm của các cơng ty, điển hình như trong sơ đồ hình 2 Sơ đồ quy trình sản xuất bản mạch điện tử tại Cơng ty TNHH Universal Scientific
International Việt Nam (USI).
Quy trình sản xuất bản mạch điện tử phát sinh ra nước thải, dung dịch thải có chứa một
lượng rất lớn các kim loại, đặc biệt là đồng từ quá trình tách mạch, gắn chíp và rửa mạch.
Lượng nước thải sản xuất có chứa hàm lượng kim loại lớn này là nước thải nguy hại
thông thường sẽ được đưa vào các hệ thống xử lý nước thải sơ bộ tại chính cơ sở sản
xuất để xử lý bằng phương pháp kết tủa.
Quy trình xử lý nước thải bằng phương pháp kết tủa đang sử dụng tại phần lớn các nhà
máy sản xuất linh kiện điện tử khử được phần lớn các chất ô nhiễm trong nước thải sản
xuất với lưu lượng lớn do quy trình xử lý đơn giản, tuy nhiên, khơng thu hồi được các
kim loại trong nước thải sau quá trình rửa bản mạch. Các kim loại trong nước thải sản
xuất được kết tủa trong bùn thải. Lượng bùn thải này có thành phần chủ yếu bao gồm

một lượng lớn Ca(OH)2 là thành phần trong hóa chất kết tủa các ion kim loại và các ion
của các kim loại như Cu, Ni, Zn, Cr. Bùn thải này là chất thải nguy hại nếu phát tán ra
ngồi mơi trường sẽ ảnh hưởng lớn tới hệ sinh thái, gây ra sự cố môi trường nghiêm
10


trọng. Do vậy, toàn bộ lượng bùn thải này cần được chuyển giao cho đơn vị đủ chức
năng để xử lý.
Quy trình xử lý bùn thải tại các đơn vị xử lý nếu dừng lại ở việc cô lập và oxi hóa các
thành phần nguy hại hoặc thiêu đốt ở nhiệt độ cao kết hợp hóa rắn tro xỉ sẽ khơng đạt
được hiệu quả kinh tế và thiếu tính bền vững. Vì vậy, việc nghiên cứu thu hồi các thành
phần kim loại có trong trong bùn này khơng những đảm bảo an tồn đối với mơi trường
mà cịn mang tính chất tái chế các thành phần có giá trị trong bùn thải, đảm bảo sự phát
triển bền vững, lâu dài.

11


Hình 2. Sơ đồ quy trình sản xuất bản mạch điện tử tại Công ty TNHH Universal
Scientific International Việt Nam (USI)
12


1.2.2. Các phương pháp thu hồi kim loại từ bùn thải công nghiệp điện tử

Trong thời kỳ hội nhập và phát triển như hiện nay, các nhà máy sản xuất linh kiện điện
tử liên tiếp được đầu tư vào các khu công nghiệp trên cả nước, đồng nghĩa với việc phát
sinh một phần lớn bùn thải chứa hàm lượng lớn các kim loại như Cu, Fe, Ni, Zn, .... Các
kim loại này tồn tại chủ yếu ở các dạng ion trong hidroxit, muối sunfat, muối carbonat,…
Với yêu cầu của luật bảo vệ môi trường ngày càng được siết chặt, các loại chất thải nguy

hại, trong đó có bùn thải nguy hại cần được chuyển giao cho đơn vị xử lý đủ chức năng
được cấp phép của Bộ Tài nguyên và môi trường. Hầu hết các đơn vị xử lý chất thải
nguy hại hiện nay áp dụng các phương pháp xử lý lượng bùn thải như phương pháp tách
nước, phối trộn và hóa rắn hoặc đốt ở nhiệt độ cao, tro xỉ hóa rắn để cơ lập các thành
phần nguy hại là các ion kim loại, không để phát tán ra môi trường. Nguyên tắc chung
như sau:
Bảng 1. 1. Các phương pháp xử lý bùn thải nguy hại điển hình
Phương pháp

Ưu điểm

Nguyên tắc

Nhược điểm

Tách nước trong bùn, sau - Công nghệ đơn - Khơng thu hồi được
Tách nước,
hóa rắn

đó phối trộn cùng phụ gia giản

kim loại trong bùn

xi măng để cô lập các

thải.

thành phần nguy hại

- Khơng mang tính

bền vững

Phối trộn, đốt bùn ở nhiệt - Xử lý không gây - Cần lò đốt đủ tiêu
độ cao (620-650°C) để ảnh hưởng tới mơi chuẩn được cấp phép
Oxi hóa,

oxi hóa hồn tồn các trường

hóa rắn

kim loại, tro xỉ của lị đốt
được phối trộn và hóa rắn

- Giá thành xử lý cao
- Khơng thu hồi được
kim loại trong bùn thải

Hỏa luyện

Nung bùn ở nhiệt độ cao - Tỷ lệ thu hồi kim - Phát sinh chất thải
để oxi hóa hồn tồn kim loại cao

13

thứ cấp lớn


Phương pháp

Ưu điểm

Nguyên tắc
loại thành oxit, sau đó

Nhược điểm
- Giá xử lý cao

khử thành kim loại hoặc
- Độ tinh khiết kim

muối kim loại

loại thu hồi khơng cao
Hịa tách và thu hồi kim - Độ tinh khiết của - Tỷ lệ thu hồi kim loại
loại dưới dạng muối hoặc kim loại thu hồi không cao
Thủy luyện

kim loại qua kết tinh, vắt cao
khô, sấy khô dung dịch

- Công nghệ xử lý
đơn giản, giá rẻ

Các quy trình xử lý bùn thải nguy hại có chứa hàm lượng kim loại cao kể trên đều đảm
bảo không để chất thải nguy hại phát tán gây sự cố môi trường, tuy nhiên, không phải
phương án nào cũng mang tính bền vững và đem lại giá trị kinh tế. Bên cạnh đó, nguồn
tài nguyên có sẵn trong tự nhiên tại các mỏ chế biến khoáng sản đang bị giảm sút, việc
khai thác tại các mỏ cũng gây ra những tác động lớn tới môi trường tự nhiên do chưa
được kiểm sốt chặt chẽ. Vì vậy, việc nghiên cứu xử lý bùn thải công nghiệp thu hồi
kim loại, đặc biệt là đối với ngành công nghiệp điện tử, đem lại những giá trị to lớn,

không những bảo vệ mơi trường mà cịn đem lại giá trị kinh tế cao, mang tính phát triển
bền vững.
Trong nội dung luận văn này, học viên đang tham gia phát triển và xây dựng hệ thống
xử lý bùn thải thu hồi đồng kim loại tại Nhà máy xử lý chất thải Minh Tân, do đó, học
viên lựa chọn đối tượng tập trung nghiên cứu phương pháp thu hồi kim loại đồng từ bùn
thải cơng nghiệp điện tử là kim loại có hàm lượng lớn nhất trong bùn (khoảng 12-25%)
[2].
Bên cạnh việc đồng có giá trị kinh tế cao, phục vụ nhiều trong sản xuất và các lĩnh vực
đời sống xã hội, việc phân tách kim loại đồng cũng dễ thực hiện hơn các kim loại quý
hiếm khác như vàng, bạc, niken. Với khối lượng đồng khai thác ngoài tự nhiên đang suy
giảm và sự phát triển của ngành công nghiệp điện tử trên thế giới cũng thúc đẩy việc
14


nghiên cứu thu hồi đồng từ bùn thải công nghiệp điện tử. Nghiên cứu bước đầu đề xuất
mội số phương pháp xử lý bùn thải thu hồi đồng đều mang tính ứng dụng thực tiễn cao.
Mỗi phương pháp đều có những ưu, nhược điểm khác nhau được áp dụng theo thực tế
xử lý. Đặc điểm chi tiết của từng phương pháp được trình bày như dưới đây.
1.2.2.1. Phương pháp hỏa luyện
Hỏa luyện là phương pháp xử lý bùn thải ở nhiệt độ rất cao (khoảng 1.200-1.250°C) để
làm nóng chảy kim loại và chuyển hóa thành các oxit kim loại. Các oxit kim loại này sẽ
được khử ở nhiệt nhiệt độ cao cùng các tác nhân khử như Carbon và CO để khử các oxit
kim loại thành dạng kim loại.
CuCO3 → CuO + CO2
CuO + C → Cu + CO2
CuO + CO → Cu + CO2
Trong quá trình khử, tạp chất trong bùn khơng nóng chảy nổi lên trên bề mặt thành xỉ
và được loại bỏ trước khi kim loại nóng chảy được rót vào khn đúc. Phương pháp
này có những ưu, nhược điểm cụ thể như sau:
•

Ưu điểm

-

Q trình hỏa luyện khơng thêm các hóa chất khác.

-

Tỷ lệ thu hồi kim loại cao

-

Kim loại thu hồi được dưới dạng kim loại.

•

Nhược điểm

-

Chất thải phát sinh thứ cấp lớn (khí thải, tro xỉ thải);

-

Tiêu thu năng lượng lớn để nung chảy kim loại, mỗi kim loại có một nhiệt độ
nóng chảy khác nhau nên chỉ thu được các kim loại có nhiệt độ nóng chảy khác
biệt lớn.

-

Mơi trường làm việc tiềm ẩn nguy cơ gây cháy nổ, an toàn lao động.

15