Nghiên cứu tận thu bã thải từ quy trình thu hồi kim loại trong bùn thải mạ điện để làm vật liệu xây dựng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------

HOÀNG ĐỨC QUYỀN

NGHIÊN CỨU TẬN THU BÃ THẢI TỪ QUY TRÌNH THU
HỒI KIM LOẠI TRONG BÙN THẢI MẠ ĐIỆN
ĐỂ LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2020


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------

HOÀNG ĐỨC QUYỀN

NGHIÊN CỨU TẬN THU BÃ THẢI TỪ QUY TRÌNH THU
HỒI KIM LOẠI TRONG BÙN THẢI MẠ ĐIỆN
ĐỂ LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG

Chuyên ngành: Công nghệ - Kỹ thuật Môi trường
Mã số: 8520320.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. Trần Thị Huyền Nga
TS. Phạm Thị Thúy

Hà Nội – 2020


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn của mình, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Giáo
viên hướng dẫn là TS. Trần Thị Huyền Nga và TS. Phạm Thị Thúy - Giảng viên Khoa
Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận
tình giúp đỡ và hướng dẫn chi tiết cho em trong suốt quá trình thực hiện luận văn
của mình
Trân trọng cảm ơn đề tài cấp Quốc Gia mã số KC.08.18/16-20, do PGS.TS.
Nguyễn Mạnh Khải làm chủ nhiệm đề tài đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và hỗ trợ
toàn bộ kinh phí trong quá trình điều tra, khảo sát, xử lý và phân tích số liệu của các
mẫu bã bùn thải để em có thể nghiên cứu và hoàn thiện luận văn của mình.
Em xin cảm ơn tới nhóm thực hiê ̣n đề tài KC 08.18/16-20. “Nghiên cứu xây
dựng mô hình công nghệ khả thi quy mô pilot để xử lý bùn thải công nghiệp giàu kim
loại nặng theo hướng tận thu tài nguyên, tiết kiệm năng lượng” đã hỗ trợ em trong
quá trình thực hiện luận văn.
Em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong Khoa Môi trường - Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tận tình giảng dạy, chỉ
bảo, truyền đạt nguồn kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt thời gian
em học tập tại trường.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã giúp
đỡ em trong quá trình làm luận văn của mình.
Xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày tháng

năm 2020

Học viên

Hoàng Đức Quyền

i


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. i
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT...................................................................................ii
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................. iii
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... iv
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài .....................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ...........................................................................................1
3. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................... 3
1.1. Tổng quan về công nghệ mạ điện ....................................................................3
1.1.1. Khái niệm công nghệ mạ điện................................................................... 4
1.1.2. Giới thiệu quy trình mạ điện ..................................................................... 4
1.2. Các vấn đề liên quan đến môi trường của ngành công nghiệp mạ ..................5
1.2.1. Nước thải ................................................................................................... 5
1.2.2. Khí thải và bụi ........................................................................................... 6
1.2.3. Chất thải rắn .............................................................................................. 7
1.3. Tình hình phát sinh bùn thải từ ngành công nghiệp mạ điện hiện nay ............7
1.4. Công nghệ xử lý, tận dụng bùn thải mạ điện .................................................14
1.4.1. Ổn định/đóng rắn bùn thải bằng bê tông hóa .......................................... 14
1.4.2. Nghiên cứu tận thu bùn thải làm men bột màu ....................................... 21
1.4.3. Công nghệ thu hồi/tái sử dụng bùn thải mạ điện .................................... 23

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 31
2.1. Đối tượng nghiên cứu.....................................................................................31
2.1.1. Bã bùn thải .............................................................................................. 31
2.1.2. Phụ gia ..................................................................................................... 32
2.2. Phương pháp nghiên cứu................................................................................33
2.2.1. Phương pháp thu thập tài liệu ................................................................. 33
2.2.2. Phương pháp phân tích và bố trí thí nghiệm (Quy mô PTN) .................. 33


2.2.3. Phương pháp đánh giá tính chất vật lý của gạch nung............................ 37
2.2.4. Phương pháp xác định độc tính của gạch nung....................................... 39
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 41
3.1. Tính chất vật lý và hóa học của các mẫu bã bùn thải sau hòa tách kim loại .41
3.1.1. Thành phần cơ giới của bã bùn thải ......................................................... 41
3.1.2. Hàm lượng các oxit trong bã bùn thải ..................................................... 42
3.1.3. Hàm lượng kim loại nặng trong bã bùn thải sau thu hồi kim loại ........... 43
3.2. Kết quả nghiên cứu sản xuất vật liệu xây dựng ...........................................46
3.2.1. Khảo sát tỉ lệ các thành phần vật liệu để sản xuất gạch nung ................. 47
3.2.2. Phân tích, đánh giá tính chất vật lý của các mẫu gạch ............................ 56
3.2.3. Xác định độc tính của sản phẩm .............................................................. 63
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 67
KIẾN NGHỊ .............................................................................................................. 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 70


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BKHCN

: Bộ Khoa học và Công nghệ

BTNMT

: Bộ tài nguyên và môi trường

CTNH

: Chất thải nguy hại

KLN

: Kim loại nặng

KCN

: Khu Công nghiệp

NMXLNT

: Nhà máy xử lý nước thải

NT

: Nước thải

SBR

: Quy trình công nghệ biến đổi bùn đỏ thành cặn bôxít ổn định

QCVN

: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

TNHH

: Trách nhiệm hữu hạn

US EPA

: Cơ quan bảo vệ Môi trường Mỹ

ii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần chính của bùn thải công ty Goshi- Thăng Long [4] ............. 9
Bảng 1.2. Lượng bùn thải công nghiệp mạ phát sinh tại một số cơ sở công nghiệp ở
Hà Nội trong 05 năm gần đây (2013 – 2017) [20].................................................10
Bảng 1.3. Lượng bùn thải công nghiệp mạ phát sinh tại một số cơ sở công nghiệp ở
Bắc Ninh trong 05 năm gần đây (2013 – 2017) [20] .............................................10
Bảng 1.4. Lượng bùn thải công nghiệp mạ phát sinh tại một số cơ sở công nghiệp ở
Vĩnh Phúc trong 05 năm gần đây (2013 – 2017) [20] ............................................11
Bảng 1.5. Lượng bùn thải công nghiệp mạ phát sinh tại một số cơ sở công nghiệp ở
Thái Nguyên trong 05 năm gần đây (2013 – 2017) [20] .......................................12
Bảng 1.6. Lượng bùn thải chứa kim loại nặng từ ngành công nghiệp mạ phát sinh
tại một số cơ sở công nghiệp ở Hải Phòng trong 05 năm gần đây .........................12

Bảng 1.7. Lượng bùn thải công nghiệp mạ phát sinh tại một số cơ sở công nghiệp ở
Thành phố Hồ Chí Minh trong 05 năm gần đây (2013 – 2017) [20] .....................13
Bảng 2.1. Danh sách các mẫu bã bùn sau quá trình thu hồi kim loại .....................31
Bảng 3.1. Thành phần cấp hạt của các mẫu bã bùn thải ......................................... 41
Bảng 3.2. Hàm lượng oxit trong bã bùn thải mạ sau thu hồi kim loại.................... 42
Bảng 3.3. Giái trị pH và hàm lượng 28 KLN trong bã bùn thải mạ sau thu hồi kim
loại ...........................................................................................................................44
Bảng 3.4. Tỷ lệ phối trộn mẫu bã bùn mới (BM) với các phụ gia .......................... 48
Bảng 3.5. Tỷ lệ phối trộn mẫu bã bùn 2 (MB02) với các phụ gia .......................... 51
Bảng 3.6. Các tỉ lệ phối trộn mẫu bùn 3 (MB03) ................................................... 54
Bảng 3.7. Các tỉ lệ được lựa chọn để tiến hành phân tích. ..................................... 56
Bảng 3.8. Độ co ngót của các mẫugạch nung G1 ................................................... 58
Bảng 3.9. Độ co ngót của các mẫu gạch nung G2 .................................................. 59
Bảng 3.10. Độ co ngót của các mẫu gạch nung G3 ................................................ 59
Bảng 3.11. Kết quả phân tích các đặc tính vật lý của gạch .................................... 61
Bảng 3.12. Cường độ uốn và nén cho gạch đất sét nung ........................................ 62
Bảng 3.13. pH của dịch chiết sau 2 bậc chiết của mẫu gạch G1 ............................ 64
Bảng 3.14. pH của dịch chiết sau 2 bậc chiết của mẫu gạch G1 ............................ 64
Bảng 3.15. pH của dịch chiết sau 2 bậc chiết của mẫu gạch G3 ............................ 64
Bảng 3.16. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng của mẫu gạch G1 ........... 65
Bảng 3.17. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng của mẫu gạch G2 ........... 65
Bảng 3.18. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng của mẫu gạch G3 ........... 66

iii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý quá trình mạ ..................................................................... 4
Hình 1.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ mạ điện [9] ................................................... 5
Hình 1.3. Cơ chế của quá trình ổn định đóng rắn ..................................................... 15

Hình 2.1. Sơ đồ tách thu hồi Cu, Ni, Cr, Fe trong bùn thải Công nghiệp mạ điện
(kèm dòng thải) ......................................................................................................... 32
Hình 2.2. Quy trình sử dụng bã bùn thải mạ để sản xuất gạch nung ........................ 35
Hình 2.3. Các loại phụ gia phối trộn với bã bùn ....................................................... 36
Hình 3.1. Mẫu bùn MB01 được nghiền nhỏ ............................................................. 48
Hình 3.2. Mẫu gạch được nung tại 8000C ................................................................. 49
Hình 3.3. Các mẫu gạch nung tại 11250C trong 24 giờ ............................................ 49
Hình 3.4. Các mẫu gạch nung tại 10500C trong 24 giờ ............................................ 50
Hình 3.5. Mẫu bùn MB02 được nghiền nhỏ ............................................................. 51
Hình 3.6. Mẫu gạch được nung tại 8000C trong 24 giờ ............................................ 52
Hình 3.7. Các mẫu gạch nung tại 11250C trong 24 giờ ............................................ 53
Hình 3.8. Các mẫu gạch nung tại 10500C ................................................................. 53
Hình 3.9. Mẫu bùn MB03 nghiền nhỏ ...................................................................... 54
Hình 3.10. Các mẫu gạch nung tại các nhiệt độ khác nhau ...................................... 55
Hình 3.11. Kết quả chụp X - Ray của mẫu bã bùn MB03 ........................................ 56
Hình 3.12. Kết quả chụp ảnh X-Ray của mẫu gạch G3 ............................................ 57
Hình 3.14. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến độ co ngót của sản phẩm ................. 60

iv


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ô nhiễm môi trường nói chung và tình trạng ô nhiễm môi trường do bùn thải
công nghiệp nói riêng là một trong những vấn đề nghiêm trọng đặt ra cho nhiều quốc
gia trên thế giới. Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, môi trường ngày
càng phải tiếp nhận nhiều các yếu tố độc hại. Đặc biệt, trong ngành công nghiệp mạ,
nguồn nước thải có thể chứa một lượng chất độc hại nhất định như: crom, niken,
đồng, kẽm, xianua,... có khả năng gây ảnh hưởng bất lợi đến môi trường nếu không
có biện pháp xử lý hợp lý.

Trên thế giới có nhiều phương pháp xử lý bùn thải phát sinh từ ngành công
nghiệp mạ điện như: phương pháp đốt, phương pháp đồng xử lý trong lò nung xi măng,
phương pháp chôn lấp, thu hồi kim loại từ bùn thải, phương pháp điện phân,... Tuy
nhiên, khả năng áp dụng vào thực tế của các phương pháp này phụ thuộc vào nhiều yếu
tố như: hiệu quả xử lý của từng phương pháp, ưu điểm, nhược điểm và kinh phí đầu
tư,... Do đó, việc nghiên cứu xử lý bùn thải mạ điện, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi
trường, sức khỏe con người và tăng cường hiệu quả kinh tế là rất cần thiết.
Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu tận thu bã bùn thải từ quy trình thu hồi kim loại
trong bùn thải mạ điện để làm vật liệu xây dựng” được đặt ra để nghiên cứu, xử lý
bã bùn thải công nghiệp mạ giúp hạn chế những tác động, ảnh hưởng từ bùn thải mạ
điện tới môi trường, sức khỏe con người cũng như giúp các cơ sở sản xuất hoạt động
trong lĩnh vực này giảm thiểu được những chi phí phát sinh trong việc xử lý bùn
thại mạ điện.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xử lý triệt để bã bùn thải mạ điện sau thu hồi kim loại bằng phương pháp sản
xuất vật liệu xây dựng để tiết kiệm tài nguyên, giảm thiểu các tác động đến môi trường
và sức khỏe con người.
3. Nội dung nghiên cứu
- Phân tích, đánh giá tính chất vật lý, hóa học của bã bùn thải mạ;
- Xây dựng quy trình sử dụng bã bùn thải sau khi thu hồi kim loại để làm vật liệu
xây dựng:

1


+ Khảo sát, đánh giá tỉ lệ phối trộn, nhiệt độ nung của bã bùn thải với các phụ
gia (cát, cao lanh, bột đá, tro bay);
+ Đánh giá chất lượng sản phẩm sau quá trình nghiên cứu (đặc tính cơ lý, cấu
trúc vật liệu, độ an toàn của vật liệu)
+ Phân tích ảnh hưởng của vật liệu đến môi trường và sức khỏe con người.

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về công nghệ mạ điện
Phương pháp mạ điện được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1805 bởi nhà hóa
học Luigi V. Brugnatelli là phương pháp tạo một lớp phủ bên ngoài kim loại khác.
Tuy nhiên tại thời điểm đó người ta chưa quan tâm nhiều đến phát hiện của Luigi
Brungnatelli mà mãi sau này, đến năm 1840, khi các nhà khoa học Anh đã phát minh
ra phương pháp mạ vàng, mạ bạc với xúc tác kali xyanua và lần đầu tiên phương pháp
mạ điện được đưa vào sản xuất với mục đích thương mại thì công nghiệp mạ chính
thức phổ biến trên thế giới. Sau đó là sự phát triển của các công nghệ mạ khác như:
mạ niken, mạ đồng, mạ kẽm, … Những năm 1940 của thế kỷ XX được coi là bước
ngoặc lớn đối với ngành mạ điện bởi sự ra đời của công nghiệp điện tử [32,33].
Ngày nay, cùng với sự phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp hóa chất và
sự hiểu biết sâu rộng về lĩnh vực điện hóa, công nghiệp mạ điện cũng phát triển tới
mức độ tinh vi. Sự phát triển của công nghệ mạ điện đóng vai trò rất quan trọng trong
sự phát triển của các ngành công nghiệp khác như: ngành cơ khí chế tạo, sản xuất
linh kiện điện tử, viễn thông,...
Xét riêng cho khu vực Đông Nam Á, sau chiến tranh thế giới lần thứ 2, một
loạt các cơ sở mạ điện quy mô vừa và nhỏ đã phát triển mạnh mẽ và hoạt động một
cách độc lập. Sự phát triển lớn mạnh của những cơ sở mạ điện quy mô nhỏ này là do
nhu cầu đáp ứng việc nâng cao chất lượng sản phẩm của ngành công nghiệp vừa và
nhẹ [32, 33].
Tại Việt Nam, cùng với sự phát triển của ngành cơ khí, ngành công nghiệp mạ
điện được hình thành từ khoảng 40 năm trước và đặc biệt phát triển mạnh trong giai
đoạn những năm 1970 - 1980. Các cơ sở mạ của Việt Nam hiện nay tồn tại một các
độc lập hoặc đi liền với các cơ sở cơ khí, dưới dạng công ty cổ phần, công ty tư nhân
và công ty liên doanh với nước ngoài.

Các cơ sở này hầu hết có quy mô vừa và nhỏ, số ít có quy mô lớn, tập trung
chủ yếu ở các tỉnh, thành phố lớn như: Hà Nội, Thái Nguyên, Vĩnh Phúc, TP. Hồ
Chú Minh, Bình Dương,… Các sản phẩm chủ yếu được mạ đồng, crom, kẽm, niken.
Ngoài ra, các loại hình mạ điện đặc biệt như mạ cadimi, mạ thiếc, mạ chì, mạ sắt và
mạ hợp kim cũng được phát triển để đáp ứng nhu cầu của các ngành công nghiệp
hiện đại [20].

3


1.1.1. Khái niệm công nghệ mạ điện
Mạ điện là một công nghệ điện phân tạo ra lớp phủ lên bề mặt vật cần mạ. Quá
trình tổng quát [23]:
- Trên anot xảy ra quá trình hòa
tan (oxy hóa) kim loại anot:
M – ne = Mn+
- Trên catot cation phóng điện
thành nguyên tử kim loại mạ:
Mn+ + ne = M
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý quá trình mạ
Trong quá trình mạ điện, vật cần mạ được gắn với cực âm catôt, kim loại mạ
gắn với cực dương anôt của nguồn điện trong dung dịch điện môi. Cực dương của
nguồn điện sẽ hút các electron e- trong quá trình ôxi hóa và giải phóng các ion kim
loại dương, dưới tác dụng lực tĩnh điện các ion dương này sẽ di chuyển về cực âm,
tại đây chúng nhận lại e- trong quá trình ôxi hóa khử hình thành lớp kim loại bám trên
bề mặt của vật được mạ. Độ dày của lớp mạ tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện của
nguồn và thời gian mạ.
1.1.2. Giới thiệu quy trình mạ điện
Quy trình công nghệ mạ điện được chia thành 3 công đoạn chính [23]:
- Quá trình xử lý bề mặt: Là quá trình làm bề mặt vật mạ có độ đồng đều, độ

nhẵn cao, bóng sáng giúp lớp mạ bám chắc và đẹp. Có nhiều cách thực hiện như: mài
(hạt mài, bánh mài, bột mài), đánh bóng (Cr2O3, vôi tôi, Al2O3), quay bóng, phun cát,
chải sạch.
- Quá trình mạ phủ kim loại: Vật cần mạ được gắn với cực âm (catot), kim loại
mạ được gắn với cực dương (anot) của nguồn điện trong dung dịch điện môi.
- Kiểm tra, sấy khô và đóng gói sản phẩm: Kiểm tra hình dáng bên ngoài, đo
chiều dày lớp mạ, đo độ xốp lớp mạ, đo độ kín lớp nhôm oxit, đo độ bền ăn mòn của
mạ kim loại, đo độ gắn bám của lớp mạ, đo độ cứng lớp mạ.

4


Hình 1.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ mạ điện [9]
1.2. Các vấn đề liên quan đến môi trường của ngành công nghiệp mạ
Nhìn chung, sau các công đoạn của quy trình mạ điện đều thải ra nhiều
chất thải đi cùng với nước thải ra ngoài. Nước thải từ khâu sản xuất trong các xí
nghiệp thường chia làm 2 loại: nguồn thải từ quá trình mạ và quá trình làm sạch bề
mặt chi tiết. Các nguồn thải theo từng công đoạn được thể hiện ở hình 1.2.
1.2.1. Nước thải
Nguồn nước thải từ khâu sản xuất của các xí nghiệp rất đa dạng và phức tạp,
nó phụ thuộc vào loại hình sản xuất, dây chuyền công nghệ, thành phần nguyên vật
liệu, chất lượng sản phẩm.
 Nước thải từ quá trình làm sạch bề mặt
Trước khi mạ, bề mặt cần phải bằng phẳng, bóng và tuyệt đối sạch các chất
dầu mỡ, màng oxit, như vậy lớp mạ mới có độ bám tốt, không xước, không sần sùi,
bóng sáng đều và đồng nhất. Để sản phẩm có được lớp mạ sáng bóng, trước khi đem

5

phôi đi mạ phủ kim loại thì cần phải qua các công đoạn gia công bề mặt như: mài thô,
mài tinh, đánh bóng, quay bóng, tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ. Các công đoạn trong quá trình
làm sạch bề mặt phôi mạ đều có thể gây ô nhiễm môi trường trong đó công đoạn mài
thô và mài tinh không sinh ra nước thải mà chỉ tạo ra bụi bột mài, bụi kim loại ảnh
hưởng trực tiếp đến người lao động. Nước thải sinh ra chủ yếu ở các công đoạn:
- Quay bóng ướt: khi quay bóng tạo ra bột kim loại, axit sunfuaric và các chất
hoạt động bề mặt. Các chất này bị cuốn trôi và hòa tan vào nước nên nước thải ra
chứa axit, cặn kim loại.
- Tẩy dầu mỡ: Thường sử dụng kiềm hoặc dùng chất tẩy rửa kim loại (Na2CO3,
NaOH, Na3PO4, Na2SiO2...). Nước thải có chứa dầu mỡ, dung môi hữu cơ, cặn kim
loại và có độ axit và kiềm cao.
Tẩy gỉ: Dung dịch axit (HCl, H2SO4) và nước rửa trong công đoạn này tạo ra
một lượng lớn nước thải [1,32].
 Nước thải từ quá trình mạ
Dung dịch trong bể mạ có thể bị rò rỉ, rơi vãi hoặc bám theo các gá mạ và các
chi tiết ra ngoài. Các bể mạ sau một thời gian vận hành cần phải được vệ sinh. Do đó,
phát sinh lượng nước thải tuy không nhiều nhưng chất ô nhiễm đa dạng, nồng độ
chất ô nhiễm cao (như Cr6+, Ni2+, CN-, Zn2+,...) [1,32].
 Nước rửa chi tiết sau mạ
Chi tiết sau mạ được rửa bằng nước sạch để loại bỏ các dung dịch mạ còn dính
lại. Nước thải trong công đoạn này chứa kim loại nặng có trong dung dịch mạ [1,32].
1.2.2. Khí thải và bụi
Khí thải chủ yếu thường có ở các dạng: hơi axit (ở bể tẩy rỉ, bể tẩy điện hóa và
bể nhúng axit hơi nhẹ), hơi kiềm (ở bể tẩy dầu mỡ hóa học), CxHy (ở bể tẩy dầu mỡ
bằng dung môi), hơi CrO3, NiO (ở bể mạ),... Các khí thải này phần lớn chúng nặng
hơn không khí nên chúng làm tăng nồng độ chất thải độc hại trong phân xưởng, gây
ô nhiễm khu vực làm việc cũng như vùng dân cư lân cận kề sát với cơ sở sản xuất.
Khí thải phát sinh tại các bể mạ chủ yếu theo quá trình bay hơi nước kéo theo
các oxit kim loại và hơi axit. Thực tế, khó có thể tính chính xác tải lượng, nồng độ
của khí ô nhiễm vì chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố (tốc độ hút của quạt, nhiệt độ,

cường độ dòng điện mạ...) vì vậy để quản lý được nguồn thải này người ta thường

6


phải quy về từng khâu riêng biệt để đo đạc và tính toán theo các chỉ tiêu hao hụt, định
mức... [1, 23, 32]
1.2.3. Chất thải rắn
Chất thải rắn sinh ra từ công nghiệp mạ gồm:

- Các bao bì đựng hóa chất khô (như túi nilon, bao giấy, bao tải..), các can
đựng hóa chất lỏng …vv.

- Bùn thải theo chu kì trong một thời gian tại bể trung hòa axit nhẹ và bể mạ
(oxit, hydroxit, muối của các kim loại tạo thành trong quá trình làm việc). Lượng bùn
này tương đối lớn, thường theo nước thải ra ngoài. Tùy thuộc vào công nghệ mạ sẽ
tạo ra những loại bùn khác nhau. Tuy nhiên các loại bùn thải này thường có tính độc
hại cao vì nó thường chứa hỗn hợp các kim loại nặng kết tủa và các chất khác. Tính
đến năm 2009, ước tính mỗi ngày các thành phố lớn ở Việt Nam thải ra hơn 600 tấn
bùn, trong đó có khoảng 30 tấn bùn thải mạ [19].
Tại Việt Nam, trong những năm gần đây lượng bùn thải mạ ngày càng gia tăng
và đa dạng về chủng loại. Thành phần chính trong loại bùn thải này là các kim loại
nặng như Cu, Cr, As, Ni, Cd, Cu,…có thể gây tổn hại cho môi trường và sức khỏe
con người. Việc nghiên cứu xử lý và tận dụng các loại chất thải này còn chưa được
thực hiện đầy đủ. Các loại chất thải nguy hại được qui định xử lý, đổ thải chủ yếu
theo phương pháp đóng rắn, chôn lấp, thiêu huỷ (khoảng 50% trong tổng số chất thải
rắn phát sinh được xử lý bằng phương pháp chôn lấp không có kiểm soát). Tỷ lệ chất
thải rắn được thu hồi để tái chế và sử dụng là 15-25%
1.3. Tình hình phát sinh bùn thải từ ngành công nghiệp mạ điện hiện nay
Các loại bùn cặn chứa chất ô nhiễm hữu cơ và kim loại thải ra từ các quá

trình/hệ thống xử lý nước thải đang là vấn đề môi trường rất được quan tâm do việc
đổ thải không an toàn. Các chất thải này là nguyên nhân gây ô nhiễm cho môi trường
tiếp nhận (nước, đất,…), lan truyền và thông qua chuỗi thức ăn gây ảnh hưởng
nghiêm trọng đến sức khoẻ con người.
Ngành công nghiệp mạ điện là một ngành công nghiệp năng động, nó đóng
vai trò quan trọng giúp thúc đẩy phát triển các ngành công nghiệp hiện đại. Công
nghiệp mạ điện thường tạo ra một lượng nước thải chứa hàm lượng kim loại cao. Bùn

7


mạ điện được tạo ra trong quá trình xử lý nước thải thông thường. Các chất gây ô
nhiễm khác nhau và một lượng bùn thải khổng lồ chứa hàm lượng kim loại cao phát
sinh đặt ra một vấn đề lớn liên quan đến việc quản lý chất thải. Bởi vì chứa kim loại
nặng, bùn mạ điện được phân loại như chất thải nguy hại, theo danh mục chất thải
châu Âu (Quyết định Ủy ban 2000/532/EC).
Theo báo cáo năm 2012 của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Đài Loan (TEPA),
lượng bùn thải mạ điện tại Đài Loan dao động từ 51.634 đến 75.603 tấn mỗi năm từ
năm 2008 đến 2010. Kết quả của báo cáo cho thấy, bùn thải mạ điện là nguồn chất
thải nguy hại lớn thứ hai phát sinh từ ngành công nghiệp ở Đài Loan [52].
Ở Nhật Bản, bùn mạ điện được tạo ra bởi quy trình xử lý nước thải mạ điện. Tại
các nhà máy mạ, bùn được khử xuống khoảng 70% - 80% lượng nước bằng cách sử
dụng các phương pháp lọc, cuối cùng nó được xử lý hoặc sử dụng làm chất lấp đất. Các
loại mạ điện khác nhau bao gồm mạ vàng, mạ bạc, mạ crôm và mạ niken cho vật liệu
cán và mạ kẽm cho đai ốc và bu lông. Năm 2006, khoảng 65.000 tấn bùn mạ điện được
thải ra tại Nhật Bản [42].
Các ngành công nghiệp mạ điện tạo ra số lượng bùn thải ngày càng lớn. Năm
2018, khoảng 100.000 tấn bùn mạ điện được tạo ra ở Trung Quốc [55]. Lượng bùn
thải này cần được xử lý trước khi thải ra để giảm thiểu tác động đến môi trường.
Bùn thải của các cơ sở ma ̣ đươ ̣c thu hồ i từ các dây chuyề n khác nhau như: bùn

că ̣n đươ ̣c lo ̣c tách từ dung dich
̣ điê ̣n phân các loa ̣i, từ các công đoa ̣n tẩ y rửa và đánh
bóng bề mă ̣t các phôi ma ̣ trước và sau khi ma ̣; than hoa ̣t tính và các loa ̣i bùn cát lo ̣c
đã hế t tác du ̣ng,… Các loa ̣i mùn că ̣n này đa phầ n đươ ̣c tâ ̣p trung vào mô ̣t bể lắ ng,
trung hòa bằ ng vôi tôi và đươ ̣c ép thành bánh cho ráo nước. Loa ̣i bùn thải này có chứa
hàm lươ ̣ng cao các kim loa ̣i năng như Cu, Cr, As, Ni, Cd,… do việc sử dụng các muối
chứa kim loại trong quá trình mạ. Bên cạnh độc tính môi trường, bùn mạ điện cũng có
thể được coi là một loại tài nguyên, do chứa hàm lượng kim loại quý giá có giá trị
cao.
Ở Việt Nam rất nhiều nhà máy, công ty cơ khí chế tạo đồ gia dụng, phụ kiện,
linh kiện điện tử.... với các dây chuyền mạ niken, đồng, crôm lớn, hàng năm thải ra
hàng nghìn tấn bã thải rắn (phần lớn được ép ráo nước từ bùn điện phân). Công ty

8


TNHH phụ tùng xe máy - ô tô Goshi - Thăng Long (Sài Đồng, Long Biên, Hà Nội)
là đơn vị chuyên sản xuất các loại phụ tùng xe máy, ô tô có dây chuyền mạ vào loại
lớn (lượng chất thải lên đến hàng trăm tấn/năm).
Dây chuyền mạ chủ yếu là mạ niken, vì vậy trong bùn thải mạ chứa hàm lượng
niken rất cao tương ứng tính theo trọng lượng ướt và khô.
Các thành phần chính trong bùn thải của công ty Goshi - Thăng Long được thể
hiện tại bảng 1.1:
Bảng 1.1. Thành phần chính của bùn thải công ty Goshi- Thăng Long [4]
Mẫu

Thành phần
(%)

M1

M2

M3

Trung bình

Niken (Ni)

20

19,6

21,4

20,3

Crom (Cr)

4,15

4,54

4,32

4,34

Sắt (Fe)

2,7

1,8

2,52

2,34

Nước (H2O)

75

71

70

72

Theo bảng 1.1, hàm lượng Niken trong 03 mẫu bùn thải mạ được phân tích có
kết quả rất lớn lần lượt 20%, 19,6%, 21,4%. Bên cạnh Niken, bùn thải mạ có chứa
thêm Crom và sắt với các tỉ lệ trung bình tương ứng lần lượt là 4,34%; 2,34%. Với
lượng kim loại trong bùn thải lớn như vậy, cần có các phương pháp tiếp cận, xử lý
triệt để bùn thải mạ điện để tiết kiệm nặng lượng, tận thu nguồn nguyên vật liệu, giảm
thiểu các tác động đến môi trường và sức khỏe con người.
Hiện nay, các nhà máy, cơ sở xi mạ có quy mô vừa và lớn đều tập trung tại
các tỉnh, thành phố lớn như: Hà Nội, Thái Nguyên, Vĩnh Phúc, Hải Phòng, TP. Hồ
Chí Minh,…

- Hà Nội hiện nay đã và đang phát triển 19 khu công nghiệp, khu công nghệ
cao, với tổng diện tích quy hoạch gần 5.250 ha. Cùng với đó là 110 cụm công nghiệp
có tổng diện tích hơn 3.000 ha. Tuy nhiên, ngành công nghiệp mạ trong khu vực

không được khuyến khích đầu tư tại các Khu công nghiệp do đây là nơi tập trung
đông dân cư, các hoạt động công nghiệp mạ có thể gây nhiều ảnh hưởng đến sức khỏe
của người dân (Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội).

9


Bảng 1.2. Lượng bùn thải công nghiệp mạ phát sinh tại một số cơ sở công
nghiệp ở Hà Nội trong 05 năm gần đây (2013 – 2017) [20]
Lượng bùn thải xi mạ (tấn/năm)

TT

Đơn vị phát thải

1

Công ty TNHH Phụ tùng xe máy
– ô tô GOSHI Thăng Long

2

2013

Công ty TNHH công nghiệp
Spindex HN

2014

2015

2016

2017

547,5

584

620

657

693

657

657

693,5

693,5

730

3

Công ty CP xích líp Đông Anh

8.782

9.037

9.037

9.465

9.465

4

Công ty TNHH Hanoi Steel
Center

0,012

0,012

0,012

0,012

0,012

5

Công ty TNHH Công nghệ Muto
Hà Nội

3.650

3.650

5.110

5.110

5.110

- Bắc Ninh đã điều chỉnh quy hoạch phát triển công nghiệp theo hướng tập trung
xoay quanh ngành Điện, điện tử; cơ khí chính xác là 2 ngành có phát sinh bùn thải có
chứa hàm lượng cao các kim loại nặng độc hại (chủ yếu từ công đoạn xi mạ linh kiện
điện, điện tử; làm sạch, che phủ bề mặt kim loại). Tuy nhiên các nhà máy trên địa bàn
chủ yếu thực hiện các hoạt động lắp ráp là chủ yếu, nên lượng bùn thải phát sinh
không cao (Sở Tài nguyên và Môi trường Bắc Ninh).
Bảng 1.3. Lượng bùn thải công nghiệp mạ phát sinh tại một số cơ sở công
nghiệp ở Bắc Ninh trong 05 năm gần đây (2013 – 2017) [20]
TT

Đơn vị phát thải

Lượng bùn thải xi mạ (tấn/năm)
2013

2014

2015

2016

2017

1

Công ty Ryong-in Vina

73,4

87,6

87,6

90

90

2

Công ty Woogin

91,2

100,2

100,2

108,8

120

27,4

27,4

31,4

32,6

36

3

Công ty Longtech
Precision Vietnam

4

Công ty Shinhan Vina

130,8

149,5

171,1

171,1

180

5

Công ty Yestech Vina

912

912

1.018

1.077

1.200

6

Công ty Jangwon

183

197

215

231

240

7

Công ty Công ty Sơn Linh

240

240

240

240

240

8

Công ty Sewon Vina

90,2

101,7

101,7

116,3

120

10


- Vĩnh Phúc là một trong các tỉnh có tốc độ phát triển công nghiệp nhanh chóng
với nhiều khu công nghiệp đã được đưa vào hoạt động và tỉ lệ lấp đầy khá cao. Hệ

thống kết cấu hạ tầng KCN ngày càng hoàn thiện, thu hút được 231 dự án đầu tư trực
tiếp nước ngoài (FDI). Nhiều dự án đầu tư tại tỉnh là của các tập đoàn lớn trong và
ngoài nước như Toyota, Honda, Piaggio, Deawoo bus, Prime, thép Việt Đức, Nissin
Việt Nam,... Các nhà máy với các dây chuyền sản xuất các thiết bị điện, phụ tùng ô
tô, xe máy, linh kiện điện tử với quy mô lớn nên Vĩnh Phúc là một trong những tỉnh
phía Bắc có lượng bùn thải mạ ở mức rất cao. Điển hình là công ty sản xuất phanh
Nissin Việt Nam và công ty Honda Việt Nam phát thải ra lượng bùn thải rất lớn lần
lượt là 97.845 tần/năm và 58.070 tấn/năm (Sở Tài nguyên và Môi trường Vĩnh Phúc).
Bảng 1.4. Lượng bùn thải công nghiệp mạ phát sinh tại một số cơ sở công
nghiệp ở Vĩnh Phúc trong 05 năm gần đây (2013 – 2017) [20]
Đơn vị thu gom

TT
1

Công ty TNHH công nghệ
Hsieh Yuan Việt Nam

Lượng bùn thải xi mạ (tấn/năm)
2013
146

2014
164,3

2015
164,3

2016

2017

182,5

182,5

2

Công ty Honda Việt Nam

54.750 54.750

54.750 55.097

58.070

3

Công ty TNHH Solum vina

36,500 36,500

39,420 39,420

39,420

4
5
6

Công ty TNHH Kwang Sung
Vina
Công ty TNHH Công nghiệp
Chính Xác Việt Nam–Vpic 1
Công ty sản xuất phanh
Nissin Việt Nam

365

365

492,8

492,8

493,1

462,3

403,8

497,1

497,1

500

91.250 97.846

97.845

73.000 91.250

- Thái Nguyên là một trong những tỉnh có lượng bùn thải lớn nhất. Với đặc thù
sản xuất của ngành công nghiệp nặng (luyện kim) nên các loại chất thải nguy hại phát
sinh chủ yếu gồm: bùn thủy luyện kẽm, các loại bụi khí thải có chứa các thành phần
nguy hại, bụi khô của quá trình lọc bụi,.. Bên cạnh đó, ngành công nghiệp mạ điện
cũng phát triển, điển hình là Công ty TNHH Sam Sung Electronic Việt Nam Thái
Nguyên trung bình năm 2017 thải ra 150.000 tấn bùn thải (Sở Tài nguyên và Môi
trường Thái Nguyên).

11


Bảng 1.5. Lượng bùn thải công nghiệp mạ phát sinh tại một số cơ sở công
nghiệp ở Thái Nguyên trong 05 năm gần đây (2013 – 2017) [20]
TT

CTTNHH
1

Lượng bùn thải xi mạ (tấn/năm)

Đơn vị xả thải
Sam

2013

2014

2015

2016

2017

114.000

131.000

131.000

150.000

150.000

0,023

0,027

0,027

0,027

0,030

0,988

1,021

1,021

1,021

1,300

228

2,28

3

3

3

Sung

Electronic Việt Nam Thái
Nguyên

2
3
4

Công ty TNHH Hương
Đông
Công ty thép Toàn Thắng
Công ty TNHH một thành
viên Diesel Sông Công

- Hải Phòng: Theo báo cáo của Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Hải
Phòng, hiện trên địa bàn thành phố có 400 chủ nguồn chất thải nguy thải (năm 2016).
Tổng hợp kết quả về tổng lượng CTNH phát sinh là 8.460.890 kg, trong đó lượng
CTNH được thu gom, xử lý là 7.614.801 kg (chiếm 90%); phần còn lại được các đơn
vị lưu giữ tại cơ sở, chưa được chuyển giao, xử lý. Vấn đề môi trường liên quan bùn
thải chứa kim loại nặng liên quan đến các doanh nghiệp trong lĩnh vực đóng tàu và
sản xuất thép (Sở Tài nguyên và Môi trường Hải Phòng).
Bảng 1.6. Lượng bùn thải chứa KLN từ ngành công nghiệp mạ phát sinh tại
một số cơ sở công nghiệp ở Hải Phòng trong 05 năm gần đây
(2013 – 2017) [20]
TT
1
2
3
4
5
6

Đơn vị phát thải
Công ty cổ phần mạ kẽm
Amecc
Công ty TNHH Ống Thép
Việt Nam
Công ty CP 4P Electronics
Công ty TNHH Synztec
VN
Công ty TNHH Toyoda
Gosei Hải Phòng
Công ty TNHH điện tử

Sumida VN

Lượng bùn thải (tấn/năm)
2014
2015
2016

2013

2017

12.775

13.067

13.323

13.515

13516

84.151

84.151

91.250

91.250

101.630

0,080

0,080

0,080

0,085

0,085

167,3

182,1

182,2

190,7

190,7

6,2

6,2

6,84

6,84

6,84

0,681

0,681

0,737

0,895

0,895

12


Đơn vị phát thải

TT
7
8
9
10

Công ty CP luyện thép Cao
cấp Việt Nhật
Công ty TNHH chế tạo
Zeon VN
Công ty CP Toa xe Hải
Phòng
Công ty TNHH Yoshino
Denka Kogyo VN

2013

Lượng bùn thải (tấn/năm)
2014
2015
2016

2017

3,952

4,120

4,120

4,481

5,200

18

18

21,35

22,9

23,7

0,038

0,038

0,038

0,038

0,050

30,6

31,15

31,2

34,5

35

- Thành phố Hồ Chí Minh có các loại hình hoạt động công nghiệp đa dạng
như công nghệ cao, phần mềm, điện, điện tử, cơ khí... Các doanh nghiệp có công
đoạn mạ trong dây chuyền sản xuất tập trung chủ yếu ở các loại hình điện, điện tử,
cơ khí, dụng cụ, hàng tiêu dùng. Theo báo cáo điều tra khảo sát hoạt động sản xuất
công nghiệp của 24 loại hình công nghiệp tại thành phố của Sở Tài nguyên và Môi
trường TP Hồ Chí Minh năm 2017, khối lượng chất thải nguy hại phát sinh của các
loại hình có tính nguy hại cao như thuốc bảo vệ thực vật, hóa chất lại chiếm tỷ lệ khối
lượng dưới 1,0 %; dệt nhuộm, sơn phát sinh khối lượng dao động 3,0- 5,0%; trong
đó loại hình kim loại và gia công cơ khí chiếm số lượng cao nhất là 39,2 % (Sở Tài
nguyên và Môi trường Thành phố Hồ Chí Minh).

Bảng 1.7. Lượng bùn thải công nghiệp mạ phát sinh tại một số cơ sở công
nghiệp ở Thành phố Hồ Chí Minh trong 05 năm gần đây (2013 – 2017) [20]
TT
1
2
3
4
5

Lượng bùn thải xi mạ (tấn/năm)

Đơn vị phát thải
Công

ty

CP

CX

Technologies VN
Công ty TNHH Hong IK
Vina
Công ty TNHH Kyoshin
Công ty TNHH Nissey
Việt Nam
Công ty cổ phần công
nghiệp Vĩnh Tường

2013

2014

2015

2016

2017

638,4

710,5

786,3

812,8

840

9,12

9,96

10,1

11,64

12

317,7

317,7

379,2

396,9

418

10

10

10

10

12

79

79

90,3

98,4

104

13

TT
6
7
8
9
10

Đơn vị phát thải
Công ty TNHH Yujin
Vina
Công ty TNHH Kim Khí
Thăng Long
Công ty TNHH Công
nghiệp Strongways VN
Công ty Cổ phần Tuấn
Phương
Nhà máy Quy chế 2

Lượng bùn thải xi mạ (tấn/năm)
2013

2014

2015

2016

2017

511.442

553.231

587.396

622.879

672.951

26.168

29.271

30.097

31.345

34.432

16.232

16.232

18.925

19.206

21.358

10.700

10.825

11.936

12.197

14.080

307

358

363

387

400

Theo thông kê tại các bảng từ 1.2 đến 1.7 ta thấy lượng bùn thải mạ phát sinh
của các cơ sở rất lớn và đang ngày càng gia tăng về khối lượng. Cụ thể, lượng phát
sinh bùn thải mạ của công ty TNHH Yujin Vina năm 2013 là 511.442 tấn/năm,đến
năm 2017 là 672.951 tấn/năm (tăng 31,5%). Công ty TNHH chế tạo cơ khí Hòa Phát
năm 2013 phát sinh 191.844 tấn, đến năm 2017 phát sinh 200.914,25 tấn (tăng 4,7%),
Công ty TNHH Sam Sung Electronic Việt Nam Thái Nguyên năm 2013 phát sinh
114.000 tấn, đến năm 2017 lượng phát sinh là 150.000 tấn (tăng 31,58%). Bên cạnh
đó các công ty sản xuất phanh Nissin Việt Nam và Công ty TNHH Ống Thép Việt
Nam cũng phát thải ra lượng bùn thải rất lớn (>80.000 tấn/năm) có tỉ lệ gia tăng lượng

bùn thải từ năm 2013 đến năm 2017 lần lượt là 6%, 20%. Với lượng bùn thải chứa
kim loại nặng phát sinh lớn và ngày càng gia tăng như vậy, vấn đề đặt ra là phải đưa
ra các biện pháp quản lý và xử lý thích hợp để tránh gây ô nhiễm môi trường và ảnh
hưởng đến sức khỏe con người.
1.4. Công nghệ xử lý, tận dụng bùn thải mạ điện
1.4.1. Ổn định/đóng rắn bùn thải bằng bê tông hóa
Ổn định và hóa rắn là quá trình làm tăng các tính chất vật lý của chất thải, giảm
khả năng phát tán vào môi trường hay làm giảm tính độc hại của chất ô nhiễm. Phương
pháp này được sử dụng rộng rãi trong quản lý chất thải nguy hại

14


Ổn định: phương pháp sử dụng chất phụ gia làm giảm tính nguy hại tự nhiên
của chất thải bằng cách chuyển đổi chất thải và các thành phần nguy hại của nó thành
một dạng mới có tỷ lệ chất gây ô nhiễm ở mức tối thiểu hoặc làm giảm mức độ độc
hại của chất thải.
Đóng rắn: quá trình làm đông đặc một khối lượng lớn vật chất, bao gồm những
vật thể rắn, những chất thải nguy hại. Trong xử lý, người ta thường kết hợp song song
cả 2 quá trình ổn định và đóng rắn chất thải nguy hại.
Quy tắc của phương pháp ổn định đóng rắn là loại bỏ những chất thải nguy hại
đến sức khỏe cộng đồng, mang lại lợi ích xã hội và môi trường yêu cầu ứng dụng
những công nghệ hiệu quả và lâu dài. Phương pháp ổn định cũng có thể được ứng
dụng để xử lý các vấn đề khác, chẳng hạn như xử lý sinh học hoặc thiêu đốt.
Cơ Chế
Bao viên ở
mức kích
thước lớn

Bao viên ở

mức kích
thước nhỏ

Hấp thụ

Hấp phụ

Kết tủa

Khử độc.

Hình 1.3. Cơ chế của quá trình ổn định đóng rắn
Quá trình ổn định hóa rắn có rất nhiều cơ chế khác nhau xảy ra trong quá trình
ổn định chất thải, tuy nhiên quá trình ổn định chất thải đạt kết quả tốt khi thực hiện
được một trong các cơ chế sau: Bao viên ở mức kích thước lớn; bao viên ở mức kích
thước nhỏ, hấp thụ, hấp phụ, kết tủa, khử độc.

- Bao viên ở mức kích thước lớn: là cơ chế trong đó các thành phần nguy hại
bị bao bọc vật lý trong một khuôn có kích thước nhất định và thành phần nguy hại
nằm trong vật liệu đóng rắn ở dạng không liên tục. Hỗn hợp rắn này về sau có thể bị
vỡ ra thành các mảnh khá lớn và các chất nguy hại không thể phân tán ra ngoài. Cả
khối chất đã được đóng rắn có thể bị vỡ theo thời gian do các áp lực môi trường tác
dụng lên. Các áp lực này bao gồm các chu kỳ khô và ẩm, nóng và lạnh, do các chất
lỏng thấm qua và các áp lực vật lý khác. Như vậy, các thành phần đã bị đóng rắn theo
cơ chế bao viên ở mức có kích thước lớn có thể bị phân tán ra ngoài nếu như tính toàn
thể của nó bị phá vỡ. Mức độ bao viên ở mức kích thước lớn này được tăng lên theo
15


loại và năng lượng tiêu tốn để trộn đóng viên nó.

- Bao viên cỡ mức kích thước nhỏ: các thành phần nguy hại được bao ở cấu
trúc tinh thể của khuôn đóng rắn ở qui mô rất nhỏ. Kết quả là, nếu như chất đã được
đóng rắn bị vỡ ở dạng các hạt tương đối nhỏ thì đa số các chất nguy hại đó vẫn giữ
nguyên ở thể bị bao bọc. Như vậy, tuy các chất nguy hại được bao viên ở mức kích
thước nhỏ, nhưng chất thải nguy hại không biến đổi tính chất vật lý nên tốc độ phân
tán của nó ra môi trường vẫn phụ thuộc vào kích thước bị vỡ ra theo thời gian của
viên bao và tốc độ phân tán tăng khi kích thước hạt giảm. Cũng như bao viên ở mức
kích thước lớn, ở mức kích thước nhỏ, các chất nguy hại được bao vật lý bằng các
chất kết dính khác nhau như xi măng, xỉ than, vôi và độ bền của nó tăng khi tăng chi
phí năng lượng cho việc trộn và đóng viên nó.

- Hấp thụ: là quá trình đưa chất thải nguy hại ở dạng lỏng vào bên trong chất
hấp thụ. Các chất hấp thụ hay được sử dụng là: đất, xỉ than, bụi lò nung xi măng, bụi
lò nung vôi, các khoáng (bentonite, cao lanh, vermiculite và zeolite), mùn cưa, cỏ khô
và rơm khô.

- Hấp phụ: là quá trình giữ chất nguy hại trên bề mặt của chất hấp phụ để
chúng không phát tán vào môi trường. Không giống như quá trình phủ đóng viên ở
trên, khi thực hiện cơ chế này, khối chất rắn khi bị vỡ ra chất nguy hại có thể thoát ra
ngoài. Để đóng rắn các chất thải hữu cơ đất, sét biến tính thường được sử dụng. Đất
sét loại này là đất sét được biến đổi bằng cách thay các cation vô cơ được hấp phụ
trên bề mặt đất sét bằng cation hữu cơ mạch dài để tạo đất sét organophilic. Các phân
tử nguy hại sẽ bị hấp phụ vào thạch cao và chúng không thể thoát ra môi trường.

- Kết tủa: quá trình hóa rắn nói chung sẽ làm kết tủa các thành phần nguy hại
trong chất thải thành dạng ổn định hơn rất nhiều. Các chất kết tủa là các thành phần
của chất dùng để hóa rắn như hydroxit, sunphua, silicat, cacbonat và photphat. Quá
trình này được sử dụng để đóng rắn các chất thải nguy hại vô cơ như bùn hydroxite
kim loại. Ví dụ, cacbonat kim loại thường ít tan hơn hydroxit kim loại. Với pH cao,

phản ứng hóa học sẽ xảy ra và tạo thành carbonate kim loại từ hydroxite kim loại theo
phản ứng như sau:

16


Me(OH)2 + H2CO3 → MeCO3 + H2O
Tính vĩnh cửu của carbonate kim loại phụ thuộc vào một số yếu tố trong đó có
pH. Ở môi trường pH thấp, kim loại vẫn có thể bị hòa tan lại và nó có thể thoát tự do
ra ngoài môi trường.

- Khử độc: là các chuyển hóa hóa học xảy ra trong quá trình ổn định hóa rắn,
quá trình này sẽ giúp chuyển chất độc hại thành chất không độc hại. Quá trình khử
độc xảy ra là do kết quả của các phản ứng hóa học với các thành phần của chất kết
dính, trường hợp điển hình về khử độc là chuyển crom từ hoá trị VI thành crom hóa
trị III khi hóa rắn chất thải nguy hại chứa crom bằng xi măng hay chất kết dính có
nguồn gốc từ xi măng.
Chất phụ gia thường dùng trong ổn định hóa rắn chất thải nguy hại là xi măng,
loại xi măng thông dụng nhất là xi măng Portland được sản xuất bằng cách nung hỗn
hợp đá vôi với thạch cao (hoặc chất silicat khác) trong lò nung nhiệt độ cao. Lò nung
tạo ra linke, đó là hỗn hợp của canxi, silic, nhôm và oxit sắt, thành phần chính là các
silicat canxi (3CaO.SiO2 và 2CaO.SiO2).
1.4.1.1. Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ ổn định, đóng rắn tại Việt Nam

- Công nghệ đóng rắn chất thải công nghiệp đã và đang được nhiều đơn vị
nghiên cứu, ứng dụng bởi nhiều ưu điểm. Năm 2004, Công ty Cổ phần Kỹ thuật Môi
trường đã đưa ra thị trường dây chuyền sản xuất gạch bê tông tự chèn không nung
chất lượng cao từ chất thải công nghiệp và xi măng tạo thành sản phẩm có khối lượng
nhẹ hơn 20-25% so với sản phẩm gạch bê tông thông thường. Gạch sản xuất theo kích
thước yêu cầu 3 màu cơ bản: Xanh, đỏ và ghi xám. Công suất dây chuyền đạt 3.0006.000 viên/ca. Kết quả nghiên cứu chỉ áp dụng cho đối tượng nguyên vật liệu đầu vào

chủ yếu là xỉ than từ các lò đốt lớn vì vậy chưa thể khẳng định được mục tiêu tận thu
bùn thải và tiết kiệm năng lượng [17].

- Đề tài “Sử dụng phế thải công nghiệp trong sản xuất bê tông át phan” do nhóm
tác giả Phạm Hữu Hanh và nnk trường Đại học Xây Dựng Hà Nội (1997) đã nghiên
cứu và tiến hành thử nghiệm công nghệ sử dụng bùn thải trong quá trình sản xuất và
khai thác đá xây dựng. Công nghiệp sản xuất đá đã thải ra môi trường một lượng mạt

17