Tổng luận về Công nghệ Xử lý Chất thải rắn của một số nước và ở Việt Nam

Phương pháp khí hoá

Quá trình này sẽ giảm đi trong nhiệt phân và đốt cháy vì nó liên quan tới quá trình ôxy hoá từng phần. Ôxy được bổ sung nhưng chưa đủ lượng để diễn ra quá trình đốt cháy hoàn toàn. Nhiệt độ vận hành thường cao hơn 750 ^oC.

Các chất rắn thải ra từ những quá trình xử lý này gồm các kim loại và cácbon. Lượng cácbon sinh ra từ quá trình nhiệt phân nhiều hơn đáng kể so với quá trình khí hoá. Các hạt cỡ lớn thải ra nằm ở phần tro dưới đáy. Các hạt nhẹ hơn được tách và lọc. Những kim loại không ổn định như chì, thiếc, catmi và thuỷ ngân tụ lại khi khí được làm mát.

Quá trình khí hoá và nhiệt phân sinh ra các chất thải tương tự như quá trình thiêu đốt. Các chất thải khí gồm khí chứa axít, điôxin, furan, ôxít nitơ, điôxít sunphua, các hạt, kim loại nặng và hyđrô sunphua.

Những chất còn lại ở thể rắn gồm tro khoáng trơ, các hợp chất vô cơ và cácbon dư; những chất này có thể tạo thành 8 - 15% lượng chất thải ban đầu.

Các nhà máy sử dụng công nghệ xử lý nhiệt phân và khí hóa tiên tiến cần những thiết bị vốn lớn và có tuổi thọ thiết kế từ 15-20 năm. Thành phần chất thải sinh ra trong quá trình vận hành có thể thay đổi, vì vậy các thiết bị phải được thiết kế linh hoạt để xử lý được đa dạng vật liệu và có thể thay đổi được khối lượng xử lý.

Thu hồi năng lượng trong công nghệ nhiệt phân và khí hóa

Lợi ích của quá trình nhiệt phân và khí hoá là khí tổng hợp được tạo ra có thể sử dụng theo một số cách:

- Khí tổng hợp có thể được đốt ở trong nồi hơi để tạo ra hơi nước, đi qua tuabin để phát ra điện và cũng cung cấp nhiệt cục bộ. Việc sử dụng nhiệt cũng như phát ra điện sẽ nâng cao hiệu suất năng lượng của hệ thống;

- Khí tổng hợp có thể được dùng làm nhiên liệu động cơ chạy bằng khí hoặc tuabin khí – làm tăng hiệu suất phát điện, đặc biệt trong các hệ thống kết hợp điện và nhiệt (CHP);

- Khí tổng hợp cũng có thể được sử dụng làm nguyên liệu hoá học nếu nhà máy xử lý được đặt gần nơi sử dụng cuối cùng.

Nguồn năng lượng được thu hồi là yếu tố quan trọng về kinh tế. Quy trình xử lý này đơn giản và thu hồi được nhiều năng lượng.

Các chất có khả năng tái chế từ chất thải hoặc các kim loại được tách ra từ giai đoạn cuối của quá trình xử lý nhiệt phân và khí hóa thường có chất lượng thấp hơn các chất có khả năng tái chế được tách ra từ hệ thống thu gom chất thải sinh hoạt khác, giá trị của chúng cũng thấp hơn .

Việc khử các kim loại trong công đoạn cuối của hệ thống làm tăng sản lượng tái chế. Các chất dư thừa còn lại ở đáy trong quá trình nhiệt phân luôn chứa một lượng cacbon đáng kể. Phần dư thừa này phải được chôn lấp hoặc xử lý bằng cách khí hoá hoặc thiêu đốt để giảm lượng cacbon. Việc xử lý bổ sung cho phép tái chế các sản phẩm còn lại ở dưới đáy thành một khối kết hợp.

- Giảm khối lượng chất thải;

- Làm cho chất thải an toàn và biến thành chất trơ;

- Thu được giá trị của chất thải, thường là tạo ra điện năng;

- Đi theo hướng phát triển bền vững, tiến tới việc tái sử dụng và tái chế;

- Chất thải biến thành năng lượng sẽ hỗ trợ cho quá trình tái chế các vật liệu;

- Là một biện pháp xử lý thích hợp đối với lượng chất thải đang gia tăng;

- Làm thay đổi thành phần chất thải rắn ở các bãi chôn lấp;

- Giải quyết tình trạng thiếu nơi chôn lấp chất thải;

- Thích ứng với những công cụ kinh tế và tài chính (ví dụ như thuế chôn lấp và các khoản trợ cấp cho nguồn năng lượng thay thế).

Xử lý nhiệt là biện pháp thay thế cho phương pháp chôn lấp, khi xử lý một lượng lớn các chất có thành phần thay đổi, đặc biệt là CTRĐT. Biện pháp ủ phân và phân huỷ yếm khí chỉ có thể xử lý phần thối rữa.

Hầu hết quy trình xử lý bằng nhiệt phân và khí hóa tiên tiến sử dụng CTRĐT đã được xử lý ban đầu. Một số hệ thống xử lý sinh học tạo ra loại nhiên liệu sản xuất chủ yếu gồm các thẻ bằng giấy và các loại chất dẻo có nguồn gốc là chất thải.

Một số công ty hiện nay đang vận hành thử nghiệm các nhà máy khí hoá hoặc nhiệt phân thương mại mặc dù các thử nghiệm đầu tiên thường thất bại về mặt tài chính. Tuy nhiên, công nghệ hiện nay đang được triển khai trên phạm vi rộng hơn và có một số nhà máy đang chuẩn bị triển khai.

Lợi thế chủ yếu của phương pháp nhiệt phân so với các quá trình khí hoá và thiêu đốt khác là làm tăng thu hồi các kim loại. Quá trình này khử tất cả các chất hữu cơ thường lẫn với các kim loại như: nhãn mác, nút chai, và thức ăn thừa. Ngoài ra, phương pháp này còn làm giảm lượng không khí, giữ cho các kim loại không bị oxy hoá và thu hồi dễ dàng những kim loại có giá trị cao như nhôm. Lợi thế nữa của quá trình nhiệt phân là không cho phép hình thành chất điôxin, do thiếu ôxy và sử dụng nhiệt ở nhiệt độ khoảng 400^oC.

Ưu điểm chính của các hệ thống xử lý nhiệt tiên tiến này là sản xuất điện năng có hiệu suất cao. Có thể sẽ có nhiều điện năng hơn được sản xuất từ chất thải, bớt nhu cầu sử dụng các nhiên liệu hoá thạch, giảm phát thải khí nhà kính. Tăng hiệu quả sản xuất điện cũng có thể làm giảm chi phí vận hành.

Phương pháp khí hoá có thể mang lại hiệu quả cao, đặc biệt khi khí được đốt trong tuabin. Các công nghệ đốt khí tổng hợp được cải tiến từ các tuabin khí mà trước đây được thiết kế chỉ để đốt khí thiên nhiên. Hiệu suất của các tuabin được thiết kế đặc biệt để đốt khí tổng hợp có giá trị nhiệt thấp có thể đạt được ở mức cao hơn.

- Công nghệ vẫn chưa được phổ biến rộng rãi;

- Ngành công nghiệp còn bảo thủ, chưa mạnh dạn áp dụng;

- Thiếu thành tích thương mại;

- Những người sử dụng tiềm năng còn thiếu thông tin về công nghệ này;

- Tiền bồi thường đang giảm dần ở một số nước có phát thải đang tăng, làm giảm khả năng ứng dụng công nghệ.

Ở Việt Nam mỗi năm phát sinh đến hơn 15 triệu tấn chất thải rắn, trong đó chất thải sinh hoạt từ các hộ gia đình, nhà hàng, các khu chợ và kinh doanh chiếm tới 80% tổng lượng chất thải phát sinh trong cả nước. Lượng còn lại phát sinh từ các cơ sở công nghiệp. Chất thải nguy hại công nghiệp và các nguồn chất thải y tế nguy hại tuy phát sinh với khối lượng ít hơn nhiều nhưng cũng được coi là nguồn thải đáng lưu ý do chúng có nguy cơ gây hại cho sức khoẻ và môi trường rất cao nếu như không được xử lý theo cách thích hợp.