Chất thải rắn sinh hoạt trên địa bàn tỉnh được thu gom, vận chuyển đi xử lý tại 17 bãi chôn lấp (được đầu tư từ ngân sách nhà nước) và 26 khu lò đốt CTRSH (có 09 khu xử lý đầu tư từ nguồn vốn xã hội hóa và 17 khu xử lý đầu tư từ ngân sách nhà nước). Công nghệ xử lý CTRSH chủ yếu là chôn lấp hợp vệ sinh, công nghệ đốt và công nghệ hỗn hợp (chế biến phân bón vi sinh, tái chế phế liệu, đốt, chôn lấp). Có 07 địa phương xử lý rác bằng công nghệ đốt với tỷ lệ trên 50% (gồm: Yên Định, Vĩnh Lộc, Quảng Xương, Hậu Lộc, Nga Sơn, thị xã Nghi Sơn và Như Thanh); còn lại chủ yếu xử lý rác thải bằng công nghệ chôn lấp hợp vệ sinh, đốt bằng lò đốt công suất nhỏ, chôn lấp tập trung hoặc hợp đồng vận chuyển xử lý tại địa phương khác; vẫn còn một số khu xử lý chất thải rắn sinh hoạt quá tải, xảy ra tình trạng ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến đời sống người dân, tập trung chủ yếu ở các bãi chôn lấp rác như: bãi rác xã Đông Nam, huyện Đông Sơn; bãi rác phường Đông Sơn, thị xã Bỉm Sơn; bãi rác xã Minh Sơn, huyện Ngọc Lặc,....

Trên địa bàn tỉnh hiện có 03 Dự án xử lý CTRSH trọng điểm đang được đầu tư, gồm: (1) Nhà máy xử lý rác thải sinh hoạt tại xã Đông Nam, huyện Đông Sơn của Công ty Cổ phần Đầu tư và Phát triển công nghệ môi trường Ecotech, công suất 500 tấn/ngày/đêm, tổng mức đầu tư  khoảng 554,9 tỷ đồng; (2) Nhà máy đốt rác phát điện tại phường Đông Sơn, thị xã Bỉm Sơn của Công ty TNHH Năng lượng môi trường TIANYU Thanh Hóa, công suất xử lý 1.000 tấn/ngày đêm và phát điện 18 MW; tổng mức đầu tư 90 triệu USD; (3) Nhà máy xử lý chất thải rắn tại phường Quảng Minh, thành phố Sầm Sơn của Công ty TNHH hai thành viên môi trường Nam Thành Phố, công suất 300 tấn/ngày/đêm, tổng mức đầu tư 280 tỷ đồng. Tình hình thực hiện các dự án như sau:

- Nhà máy xử lý rác thải sinh hoạt tại xã Đông Nam, huyện Đông Sơn: Mục tiêu phục vụ xử lý CTRSH cho thành phố Thanh Hóa, huyện Đông Sơn và vùng phụ cận. Dự án được triển khai từ cuối năm 2016; sau nhiều lần chậm tiến độ và được UBND tỉnh gia hạn, điều chỉnh chủ trương đầu tư; đến nay, Dự án đã hoàn thành công tác xây dựng, lắp đặt dây chuyền thiết bị, được cấp Giấy phép môi trường và thực hiện xong thủ tục nghiệm thu về phòng cháy, chữa cháy. Hiện tại, Chủ đầu tư đang hoàn thiện hồ sơ để trình Bộ Xây dựng phê duyệt nghiệm thu công trình xây dựng; trình UBND tỉnh xem xét, phê duyệt điều chỉnh phương án giá dịch vụ xử lý chất thải rắn để làm cơ sở ký hợp đồng với UBND thành phố Thanh Hóa. Dự kiến, Nhà máy sẽ đi vào vận hành vào cuối năm 2024.

- Nhà máy đốt rác thải sinh hoạt phát điện tại phường Đông Sơn, thị xã Bỉm Sơn: Mục tiêu phục vụ xử lý CTRSH tại thị xã Bỉm Sơn và vùng phụ cận với công suất xử lý 1.000 tấn/ngày đêm (02 giai đoạn). Dự án được chấp thuận chủ trương đầu tư từ năm 2017; đến nay, đã hoàn thành các thủ tục về bổ sung quy hoạch phát triển điện lực, phê duyệt Báo cáo đánh giá tác động môi trường, hồ sơ thuê đất, thẩm định thiết kế, cấp giấy phép xây dựng;  đã triển khai thi công từ ngày 15/5/2024, dự kiến hoàn thành (giai đoạn I), đưa nhà máy vào hoạt động trước ngày 30/12/2025.

- Nhà máy xử lý CTRSH tại phường Quảng Minh, thành phố Sầm Sơn: Mục tiêu phục vụ xử lý CTRSH cho thành phố Sầm Sơn. Dự án được chấp thuận chủ trương đầu tư năm 2020; đến tháng 6/2023, đã được UBND tỉnh gia hạn thời gian hoàn thành hồ sơ, thủ tục cho thuê đất và điều chỉnh tiến độ hoàn thành chậm nhất sau 08 tháng kể từ thời điểm được Nhà nước bàn giao đất. Đến nay, dự án đã hoàn thành công tác giải phóng mặt bằng diện tích 6,9 ha, được phê duyệt báo cáo khả thi, báo cáo đánh giá tác động môi trường; hiện tại, Chủ đầu tư đang thực hiện thủ tục thuê đất, xin giao đất để triển khai thi công xây dựng.

Nhà máy đốt rác thải phát điện tại phường Đông Sơn, thị xã Bỉm Sơn đang được thi công xây dựng.

Bên cạnh đó, thời gian qua đã có một số Nhà đầu tư đang quan tâm, đề nghị nghiên cứu các Dự án đầu tư nhà máy xử lý CTRSH trên địa bàn tỉnh, nhưng vị trí đề xuất và phạm vi khu vực xử lý CTR trùng với các dự án đang triển khai; cùng với đó, các quy định về đất đai, đầu tư, xây dựng, trình tự, thủ tục đấu thầu lựa chọn nhà đầu tư dự án xử lý CTRSH còn nhiều phức tạp, dẫn đến khó khăn trong thu hút đầu tư nhà máy xử lý CTR bằng nguồn xã hội hóa trên địa bàn tỉnh.

Trong thời gian tới, tỉnh Thanh Hóa tiếp tục kêu gọi nghiên cứu, đầu tư Dự án khu xử lý chất thải cấp vùng tại xã Xuân Phú, huyện Thọ Xuân với quy mô công suất 1.000 tấn/ngày.đêm; phát điện 12 MW. Đây là dự án ưu tiên đầu tư nhằm thực hiện đột phá về phát triển hạ tầng giai đoạn 2026 - 2030.