NGHIÊN CỨU TÍNH KHẢ THI CÔNG NGHỆ ĐỐT RÁC CÓ THU HỒI NĂNG LƯỢNG TẠI TP. HỒ CHÍ MINH

                        THS.VŨ THỊ HỒNG THỦY

Đại học Bách Khoa TP. HCM

 

1           CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA PHƯƠNG ÁN ĐỐT RÁC CÓ THU HỒI NĂNG LƯỢNG

1.1        Các Phương Pháp Xử Lư Rác Và Ưu Nhược Điểm

Sau khi áp dụng các biện phân loại, giảm thiểu tại nguồn và tái chế, chất thải rắn đô thị thường được xử lư bằng một trong các phương pháp sau:

1.1.1       Sản Xuất Phân Rác (Composting)

Làm phân rác là thực hiện quá tŕnh phân hủy sinh học hiếu khí đối với các hợp chất hữu cơ để tạo ra các sản phẩm giống như mùn ổn định, có thể sử dụng để tăng độ dinh dưỡng cho đất, chống xói ṃn,…

Ưu điểm của phương pháp này là: hạn chế diện tích đất sử dụng so với chôn lấp, chi phí đầu tư thấp, vận hành đơn giản so với đốt. Tuy nhiên, trên thực tế phương pháp này đă không thành công tại Việt nam là v́: đ̣i hỏi rác phải được phân loại chuẩn xác trước khi đưa vào hố ủ, có phát sinh nước thải và khí thải, đặc biệt mùi hôi trong quá tŕnh ủ, tác dụng của phân rác không rơ ràng và nhanh như phân hoá học nên không được thị trường ưa chuộng.

1.1.2       Đốt Rác (Combustion)

Đốt rác  là phản ứng hóa học mà trong đó carbon, hydrogen, và các nguyên tố khác có trong rác kết hợp với oxy không khí để tạo một số sản phẩm oxy hoá hoàn toàn và tạo ra nhiệt .

Lợi ích của xử lư rác bằng công nghệ đốt :

-          Giảm thể tích rác phải chôn lấp

-          Phương pháp an toàn để loại bỏ chất thải

-          Loại bỏ các chất độc hại

-          Thu hồi năng lượng từ hơi nước và sản xuất điện

-          Giảm thiểu tác động môi trường: giảm phát sinh nước rác và khí băi rác so với chôn lấp

Bất lợi của việc đốt rác :

-          Chi phí đầu tư  và bảo tŕ rất cao so với các phương pháp xử lư khác

-          Vận hành: đ̣i hỏi rác có nhiệt trị cao, lao động chuyên nghiệp, môi trường quanh ḷ đốt khắc nghiệt

-          Tác  động thứ cấp đến môi trường do khí phát thải và phải xử lư tro sau khi đốt

-          Có thể gặp khó khăn khi có sự thay đổi thành phần chất thải, thay đổi các qui định pháp luật

1.1.3       Chôn Lấp Rác (Land Disposal)

Chôn lấp là quá tŕnh thải bỏ rác nguyên trạng vào trong đất. Trong suốt thời gian vận hành băi chôn lấp, quá tŕnh lên men kỵ khí sẽ xảy ra tạo các loại khí có mùi và nguy hại như H2S, NH3, CH4, CO2, NOX, SOX,… Đồng thời, phát sinh một lượng rất lớn nước ṛ rỉ từ băi rác có hàm lượng ô nhiễm cao, có khả năng gây ảnh hưởng xấu cho môi trường.

·        Đối với băi chôn lấp cũ (không hợp vệ sinh): không có lớp lót đáy, không có hệ thống thu gom và xử lư khí thải và nước thải. V́ thế, mặc dù chi phí chôn lấp thấp nhưng tốn nhiều diện tích nên chi phí đất cao, chi phí xử lư môi trường sau khi chôn lấp cũng rất cao, những tác động đến môi trường và sức khoẻ cộng đồng là nghiêm trọng và lâu dài.

·        Công nghệ chôn lấp hợp vệ sinh, có thu gom và xử lư nước rác và khí băi rác, kể cả có và không thu hồi năng lượng, th́ chi phí đầu tư cũng rất lớn (cho giá trị đất sử dụng, hệ thống xử lư gas và động cơ gas phát điện), chi phí vận hành cao nên giá thành sản xuất điện cao, thị trường  tiêu thụ khó chấp nhận.

1.2        Lựa chọn phương pháp xử lư rác tại một số nước trên thế giới

Tùy theo điều kiện đặc thù của từng quốc gia về diện tích đất đai, mật độ phân bố dân cư, khả năng huy động vốn, … mà lựa chọn phương pháp xử lư rác cho phù hợp. Nh́n chung, xử lư rác bằng phương pháp đốt thường được áp dụng đối với những nước có diện tích nhỏ bé, mật dộ dân cư cao, hoặc những nước có khả năng đầu tư dây chuyền công nghệ đốt với chi phí lớn.

Kết quả  nghiên cứu gần đây của báo Năng lượng Thẩm Quyến cho thấy nhiều nước đă sử dụng phương pháp đốt rác có thu hồi năng lượng tại quốc gia của ḿnh. Đây là một căn cứ khoa học cho việc lựa chọn phương pháp xử lư thích hợp trong điều kiện của Việt nam.

Bảng 2 :          T́nh  H́nh  Xử  Lư Chất Thải Rắn  Sinh  Hoạt Ở Một  Số  Nước  

STT

 

Tên nước

Chôn lấp hợp vệ sinh, %

Chế biến  thành phân bón, %

Đốt rác phát điện, %

Số nhà máy đốt rác đang h/động

Lượng rác đốt / năm (Tr. tấn)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Singapore

Thụy sĩ

Nhật Bản

Đan Mạch

Thụy điển

Hà Lan

Pháp

Đức

Bỉ

Australia

Anh

Mỹ

-

20

23

18

35

45

40

65

62

62

88

75

-

-

4,2

12

10

4

22

3

9

11

1

5

100

80

72,8

70

55

51

38

32

29

24

11

10

3

34

1.899

46

23

11

284

65

29

3

38

157

2,55

1,70

30,86

1,45

1,40

1,70

2,00

4,30

1,32

0,35

1,80

13,69

Nguồn : Shenzhen Energy  số  10-2000

2           T̀NH H̀NH PHÁT SINH VÀ HIỆN TRẠNG XỬ LƯ RÁC TẠI TP.HCM

2.1        Tổng quan 

Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa công nghiệp hóa tại TP.HCM đă gia tăng mạnh mẽ và theo dự báo sẽ tăng mạnh trong các năm tới, tạo nên áp lực nặng nề cho môi trường và cộng đồng. Nhiều vấn đề nan giải, thách thức lớn được đặt ra trong công tác bảo vệ môi trường nhằm đạt đến mục tiêu phát triển bền vững, trong đó vấn đề xử lư chất  thải rắn đang thực sự là một thách thức lớn đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Hiện tại, TP.HCM có dân số gần 6 triệu người (chưa kể khách văng lai và dân cư trú bất hợp pháp), 10 khu chế xuất và 2 khu công nghiệp tập trung đang hoạt động, khoảng 700 nhà máy xí nghiệp công nghiệp có quy mô trung b́nh và lớn, gần 28.000 cơ sở sản xuất công nghiệp nhỏ và tiểu thủ công nghiệp;  530 cơ sở y tế (trong đó có 35 bệnh viện), 67.000 căn nhà lụp xụp xây cất trên kênh rạch, và nhiều loại h́nh hoạt động dịch vụ khác hàng ngày thải ra khoảng 4.500 tấn rác thải các loại (gồm cả rác sinh hoạt và rác xây dựng). Con số này chiếm khoảng 90% tổng lượng rác cần thu gom. 10% c̣n lại đựợc thu gom và xử lư tại các huyện ngoại thành như  Củ Chi, B́nh chánh, Cần Giờ và thải xuống kinh rạch. Trước đây, toàn bộ rác thu gom được đă chuyển về chôn lấp tại Công trường xử lư rác Đông Thạnh. Từ tháng 09/2001, công trường xử lư rác G̣ Cát đă xây dựng xong và đưa vào hoạt động với công suất tiếp nhận 2.000 tấn/ngày.

Quản lư chất thải rắn đô thị tại TP.Hồ Chí Minh là một bài toán phức tạp, từ khâu thu gom, phân loại chất thải rắn tại nguồn, đến vận chuyển và xử lư. Riêng xử lư, biện pháp kỹ thuật thông dụng hiện nay tại TP.HCM chủ yếu vẫn là chôn lấp. Chỉ riêng Rác y tế đă được Công ty Môi trường Đô thị thu gom, vận chuyển và đốt bỏ tại Nhà máy đốt rác Y tế  B́nh Hưng Ḥa có công suất 7 tấn/ngày.

2.2        Dự báo lượng rác phát sinh

 Nhu cầu xử lư chất thải rắn sinh hoạt tại TP.HCM  ngày càng gia tăng do:

2.2.1       Sự phát triển dân số :

·    Theo số liệu thống kê th́  dân số TP.HCM năm 1999 là 5.033.115 người. Tỷ lệ tăng dân số hàng năm, kể cả tăng cơ học, từ 3,5% đến 3,9% trong những năm vừa qua. Mặc dù tỷ lệ này có giảm dần nhưng theo dự báo vẫn đạt mức 3,25% giai đoạn 2000 - 2005, 2,8% giai đoạn 2006 - 2013. Dự kiến năm 2010 dân số TPHCM hơn 7 triệu người và đến năm 2020 sẽ xấp xỉ 9 triệu người.

·    Ngoài số dân có đăng kư chính thức, do tốc độ phát triển kinh tế của thành phố đă thu hút một lượng dân di cư tự do rất lớn.  Theo số liệu đă tổng hợp của Tổ chức Tư vấn Na uy NORCONSULT số lượng này hiện nay khoảng trên 1 Triệu người, sẽ tiếp tục tồn tại và phát triển cùng với dân số thành phố. Dự báo đến năm 2020, số dân không đăng lư có thể lên đến 2,7 triệu người.

2.2.2       Quá tŕnh đô thị hóa và sự tăng trưởng kinh tế Thành phố :

Quá tŕnh phát triển của nền kinh tế kéo theo quá tŕnh đô thị hóa tăng nhanh tại các thành phố có nền kinh tế phát triển.Tốc độ đô thị hóa ở TP.HCM gia tăng trong những năm gần đây nên lượng rác thu gom cũng tăng theo tốc độ phát triển của đô thị. Dự kiến khả năng thu gom rác của TP.HCM đạt 90%. Quá tŕnh đô thị hóa c̣n kéo theo tốc độ xây dựng nhanh, rác xây dựng gia tăng .

2.2.3       Mức sống của người dân ngày càng nâng cao : 

Do kinh tế tăng trưởng, thu nhập tăng, nên người dân tiêu thụ nhiều hàng hóa sản phẩm, dẫn đến lượng rác thải cũng tăng theo. Lượng rác xả ra trên đầu người tăng theo mức thu nhập của người dân. Lượng rác xả ra trên đầu người năm 1997 là 0,59kg/người; năm 2000 là 0,61kg/người với mức GDP đạt 1.300 USD/người/năm. Dựa vào số liệu thống kê và khả năng tăng GDP của TP.HCM là 7 – 10%/năm, mức thu nhập b́nh quân vào năm 2020 dự báo sẽ đạt đến 4.000 USD/người/năm, tươngứng với lượng rác sinh hoạt phát sinh b́nh quân là 0,76kg/người/ngày .

2.2.4       Sự phát triển các hoạt động dịch vụ khác

TP.HCM là một trung tâm kinh tế, văn hóa, khoa học kỹ thuật tại khu vực kinh tế trọng điểm phía Nam nên thu hút khách tham quan du lịch trong ngoài nước, là nơi tổ chức các cuộc triễn lăm, thể thao, diễn đàn hội họp khu vực và quốc tế lớn nhỏ,…  Do vậy, lượng khách văng lai đến TPHCM ngày càng tăng làm lượng rác cũng tăng theo.

2.3        Hiện trạng xử lư rác tại TP.HCM

Để đáp ứng được yêu cầu xử lư lượng rác ngày càng gia tăng của thành phố, hiện nay TP.HCM đang quy hoạch xây dựng một loạt khu xử lư rác với công nghệ chôn lấp là chủ yếu. Tính từ năm 2001 cho đến 2020, để giải quyết tổng lượng rác sinh hoạt của thành phố theo dự báo xấp xỉ 54 triệu tấn, ngoài băi chôn lấp Đông Thạnh cũ đă đóng băi vào cuối năm 2002, một số Dự án đang hoạt động và chuẩn bị để đưa vào hoạt động như  sau:

i.        Công trường xử lư rác G̣ Cát, diện tích 25ha, tổng khả năng tiếp nhận và xử lư rác là 3.800.000 Tấn, thời gian hoạt động dự kiến đến hết năm 2006. Công nghệ xử lư rác là chôn lấp hợp vệ sinh, có hệ thống thu gom khí băi rác dùng để vận hành động cơ gas sản xuất điện năng.

ii.     Khu Liên hợp Xử Lư Chất Thải Rắn (KLHXLCTR) Nhơn Đức (huyện Nhà Bè), diện tích 211 ha, tổng công suất tiếp nhận 4.358.295 tấn, dự kiến bắt đầu hoạt động vào năm 2003.  Công nghệ xử lư rác chủ yếu là chôn lấp hợp vệ sinh, kể từ năm 2006  một phần rác sẽ được chuyển sang đốt và làm phân compost.

iii.   KLHXLCTR Tam Tân (H.Củ Chi), diện tích 676 ha, tổng công suất tiếp nhận 27.839.313 tấn, dự kiến bắt đầu hoạt động vào năm 2003.  Công nghệ xử lư rác chủ yếu là chôn lấp hợp vệ sinh, kể từ năm 2006 có xử lư bằng phương pháp đốt và làm phân compost.

iv.    Khu liên hợp xử lư chất thải rắn Đa Phước để dự pḥng, có diện tích 200ha, áp dụng công nghệ làm phân rác, chôn lấp hợp vệ sinh và có xử lư phân hầm cầu.

v.       Khu Liên hợp Xử Lư Chất Thải Rắn Long An (huyện Tân Thành, tỉnh Long An), tổng diện tích là 2000 ha, trong đó phục vụ cho TP.HCM là 353 ha, tổng công suất tiếp nhận 11.629.630 tấn, dự kiến bắt đầu hoạt động vào năm 2007.  Công nghệ xử lư rác chủ yếu là chôn lấp hợp vệ sinh (khoảng 75%), một phần rác sẽ được đốt và làm phân compost.

vi.    KLHXLCTR Trường Thạnh (Quận 9), tổng diện tích là 170 ha, tổng công suất tiếp nhận 3.402.679 tấn, dự kiến bắt đầu hoạt động vào năm 2006.  Công nghệ xử lư rác chủ yếu là chôn lấp hợp vệ sinh (khoảng 90%), phần c̣n lại sẽ được sử dụng làm phân compost.

vii.  Khu Liên hợp Xử Lư Chất Thải Rắn Cần Giờ (huyện Cần Giờ), tổng diện tích là 87 ha, tổng công suất tiếp nhận 513.659 tấn, dự kiến bắt đầu hoạt động vào năm 2006. Công nghệ xử lư rác chủ yếu là chôn lấp hợp vệ sinh, kể từ năm 2011 một phần rác sẽ được sử dụng làm phân compost.

Theo các số liệu nêu trên, tổng diện tích quy hoạch cho các khu xử lư rác chuẩn bị đưa vào hoạt động kể từ năm 2003 (trừ Đông Thạnh cũ và G̣ Cát) là 1697 ha (bao gồm cả vùng đệm ảnh hưởng môi trường tính từ hàng rào khu xử lư ra xa 300m và 200 ha dự trữ tại Đa Phước), nếu sử dụng công nghệ chôn lấp là chủ yếu. Trong dài hạn, đây là một vấn nạn không thể đáp ứng được mà cần thiết phải có biện pháp thay thế.

Việc lựa chọn công nghệ đốt rác có thu hồi năng lượng, một mặt sẽ giảm được phần lớn diện tích đất sử dụng cho chôn lấp, hạn chế sự phát thải những thành phần gây ô nhiễm môi trường, sử dụng rác như là nguyên liệu tạo năng lượng để tiết kiệm và sử dụng hợp lư các loại tài nguyên nhiên liệu địa khai, … Tuy nhiên, để giải pháp này trở thành khả thi và có hiệu quả trong khi vận dụng vào điều kiện của TP.HCM và cà nước, cần phải tiến hành một số biện pháp hổ trợ khác trước khi đưa rác đến ḷ đốt, đặc biệt là khâu phân loại rác tại nguồn.

3           LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ ĐỐT RÁC CÓ THU HỒI NĂNG LƯỢNG

Năng lượng sinh ra trong quá tŕnh đốt dưới dạng nhiệt năng là từ các phản ứng oxy hoá hoàn toàn một số các hợp chất hữu cơ có trong rác thải với oxy không khí. Sau khi thu hồi, nhiệt năng sẽ được chuyển hoá thành điện năng, một dạng năng lượng sạch, để chuyển đến tay nguời tiêu dùng như các loại năng lượng khác.

Nhiệt lượng tạo ra trong quá tŕnh đốt và sự h́nh thành các chất khí nguy hại phụ thuộc vào lượng oxy cung cấp. Do vậy, khi cấp khí cho ḷ đốt phải đầy đủ để bảo đảm lượng nguyên liệu rác đưa vào đă cháy hoàn toàn, đặc biệt đối với các ḷ đốt gián đoạn 2 cấp. Các khí chính tạo ra trong quá tŕnh đốt rác gồm CO2, CO, nước, NOX… Lượng không khí cấp cho ḷ đốt cũng khác nhau tùy thuộc vào độ ẩm của rác, nhiệt trị của rác và công nghệ đốt.

Ḷ đốt thường được thiết kế sao cho nhiệt độ khi đốt đạt đến 1.800oF - 2.000oF (982oC – 1.093oC). Lựa chọn nhiệt độ này sao cho đảm bảo qua tŕnh đốt tối ưu, hoàn toàn không tạo ra các khí có mùi ( > 1.500 oF  # 820oC ), các khí độc hại như dioxin (>850OC) nhưng hệ thống vỏ ḷ đốt vẫn đảm bảo an toàn. Nếu lượng không khí cung cấp càng thừa, nhiệt vận hành ḷ đốt sẽ bị giảm đi.

Cuối cùng là thời gian lưu của các chất cháy trong ḷ. Thời gian tối ưu để đảm bảo ḷ đốt hoạt động hiệu quả và quá tŕnh cháy hoàn toàn tối thiểu phải là 2 giây.

Một số công nghệ thường dùng trong các dự án đốt rác có thu hồi năng lượng như sau:

-          Công nghệ đốt gián đoạn

-          Công nghệ đốt  liên tục

-          Công nghệ đốt tạo nhiên liệu

3.1        Công nghệ đốt gián đoạn:

Hệ thống ḷ đốt gián đoạn thường gồm các ḷ được chế tạo và lắp ráp sẵn tại nhà máy, chỉ vận chuyển tới nơi xây dựng để hạn chế tối thiểu thời gian và chi phí lắp đặt tại hiện trường.

Hệ thống ḷ đốt gián đoạn thường có công suất từ 15 – 100 tấn/ngày. Tuy nhiên, có thể gia tăng công suất bằng cách lắp đặt nhiều ḷ. Số lượng ḷ đốt cần lắp đặt tùy thuộc vào sự biến động của lượng rác cần xử lư và chu kỳ bảo tŕ dự kiến của mỗi ḷ . 

Kiểu ḷ đốt gián đoạn tiêu biểu là ḷ đốt 2 buồng (2 giai đoạn):

·        Tại buồng đốt sơ cấp: rác được đốt giai đoạn đầu trong điều kiện ít không khí để tạo ra các khí dễ bay hơi.

·        Tại buồng đốt thứ cấp: các khí dễ bay hơi từ buồng đốt sơ cấp được đưa vào đốt tiếp với lượng không khí cấp tăng lên để đảm bảo quá tŕnh cháy hoàn toàn. Nhiệt độ đốt trong buồng đốt thứ cấp được điều chỉnh bằng lượng không khí được hoặc cung cấp thêm nhiên liệu khác. Khí ḷ đốt ở nhiệt độ cao sẽ được đưa qua nồi hơi để tạo ra hơi nước chạy máy phát điện hoặc sử dụng cho các mục đích khác. Khí ḷ đốt và các sản phẩm cháy được kiểm soát sao cho đạt tiêu chuẩn khí thải yêu cầu mới cho phép thải ra ngoài khí quyển.

Nói chung ḷ đốt gián đoạn thích hợp với qui mô nhỏ, có hiệu quả kinh tế hơn các công nghệ đốt khác. Do đặc điểm của hệ thống này, tỷ lệ giữa năng lượng sinh ra trên nhiệt lượng hao phí cho quá tŕnh đốt là nhỏ các công nghệ đốt khác. Tuy nhiên, do dễ phù hợp với nhiều quy mô và nhu cầu xử lư khác nhau, hiện nay đốt gián đoạn vẫn là một trong những hệ thống ḷ đốt được ưa chuộng nhất.

3.2      Công nghệ đốt liên tục :

Hệ thống ḷ đốt liên tục gồm có hệ thống vỉ ḷ, thành ḷ lót gạch chịu nhiệt, máy phát điện chạy bằng hơi nước. Hiện nay, kiểu ḷ đốt liên tục tiêu biểu gồm có 2 hay nhiều buồng đốt với công suất từ 200 – 700Tấn/ngày. Do kích thước lớn,  buồng đốt được thiết kế chi tiết để có hiệu suất đốt  cao và thu hồi hơi nước có hiệu quả để chạy máy phát điện. Thông thường máy phát điện chạy bằng hơi nước gồm có vách ngăn lót gạch chịu lửa trong đó có đặt các đường ống để nước có thể tuần hoàn và hấp thu nhiệt .

 

Hệ thống đốt rác liên tục cũng có thể thực hiện được bằng cách sử dụng ḷ quay (rotary kiln). Ḷ quay sử dụng ống h́nh trụ quay trên bệ đỡ, bên trong thành ống cũng lót gạch chịu nhiệt.  Ḷ được đặt nghiêng, rác được nạp vào ở phía đầu cao, tro và các chất không cháy được lấy ra ở đầu thấp  hơn.

Nh́n chung, nhiệt thu từ nồi hơi trong hệ thống đốt liên tục có chất lượng hơn (cả về áp suất lẫn nhiệt độ) so với hệ thống đốt gián đoạn.

3.3        Công nghệ RDF (Refuse-Derived Fuel)

Hệ thống RDF là quá tŕnh đốt có giai đoạn tiền xử lư rác, phân loại thành các thành phần cháy được và không cháy được, và biến phần cháy được thành dạng chất đốt có hiệu quả để sử dụng. Chất lượng của hệ thống RDF là làm thế nào tách loại càng triệt để những loại chất thải rắn có thể thu hồi (không cháy được) càng tốt.  Sản phẩm chất lượng cao của quá tŕnh RDF có thể thay thế nhiên liệu cho các nhà máy sản xuất nhiệt điện, điện than hay dùng đốt cho những nồi hơi công nghiệp. 

Thiết bị đốt theo công nghệ RDF đă phát triển vào những năm 1970, để sản xuất ra nhiên liệu sử dụng cho các máy phát điện chạy bằng hơi nước dùng trong công nghiệp hay các mục đích khác mà không phải bổ sung nhiên liệu đốt. Nhiều dự án đă được thực hiện trước đây nhưng ít có dự án nào c̣n hoạt động cho đến nay do không hiệu quả lắm.

3.4        Các hạng mục chính trong hệ thống ḷ đốt rác

Hệ thống đốt rác gián đoạn và liên tục tiếp nhận, tồn trữ và đưa  rác vào ḷ đốt mà không cần phải xử lư hay chuẩn bị trước. Trong khi đó hệ thống đốt RDF cần phải xử lư và phân loại các chất không cháy được trước khi đưa vào ḷ đốt. Lựa chọn hệ thống nào sẽ liên quan đến việc thiết kế các hạng mục đi kèm để tiếp nhận, đốt rác, xử lư tro…

Thông thường ,  nhà máy đốt rác có thu hồi năng lượng gồm các cấu phần sau :

-          Khu vực tồn trữ và xử lư rác : thường có mái che để kiểm soát gió, mưa làm tăng độ ẩm rác, phát tán mùi hôi . . .

-          Hệ thống đốt : gồm đốt sơ cấp và đốt thứ cấp

-          Hệ thống thu hồi và chuyển hóa năng lượng

-          Hệ thống kiểm soát các chất c̣n lại sau khi đốt : gồm tro đáy ḷ và tro bay (tro nhẹ) . Tro đáy ḷ gồm các vật liệu không cháy được như các kim loại đen và kim loại màu, kính, sứ …

-          Hệ thống kiểm soát khí phát thải

3.5        Kiểm soát khí phát thải

Cho đến nay, đă có nhiều tiến bộ đáng kể trong việc kiểm soát khí phát thải từ các nhà máy đốt rác với những công nghệ xử lư đă được áp dụng hiệu quả như sau:

-          Kiểm soát chất hữu cơ dễ bay hơi :

      Các chất hữu cơ dễ bay hơi có thể được kiểm soát  bằng cách vận hành ḷ đốt  đúng kỹ thuật như kiểm soát lượng không khí nạp vào ḷ, tốc độ nạp chất thải vào ḷ, nhiệt độ đốt, thời gian đốt

-          Kiểm soát khí NOx

      NOx  có thể được kiểm soát  trong quá tŕnh đốt hoặc bằng cách kiểm soát bổ sung . Hiện nay phương pháp SNCR (Selective Noncatalytic Reduction) được sử dụng phổ biến nhất để kiểm soát NOx phát ra từ các ḷ đốt rác.  Theo  phương pháp SNCR, ammonia được bơm vào ḷ đốt, phía trên buồng đốt. Ammonia phản ứng với N2 trong khí ḷ đốt để tạo thành NO2 và nước. Một phương pháp khác trong các ḷ đốt phân đoạn là kiểm soát nhiệt đọ đốt để hạn chế tối thiểu sự tạo thành NOx. Có thể chọn một trong 2 phương pháp này tùy theo công nghệ đốt được sử dụng.

-          Kiểm soát các khí axít

      Sự phát thải các khí axít có thể kiểm soát được bằng cách lọc trước khi thải ra ngoài khí quyển. Sản phẩm lọc có thể thu hồi dưới dạng bột khô hoặc là chất lỏng. Công nghệ lọc khí axít phổ biến nhất hiện nay là lọc phun khô. Khí ḷ được dẫn bằng đường ống vào bồn phản ứng. Ơ đó khí ḷ được phun xịt với dung dịch vữa vôi. Các hạt vôi phản ứng với khí axít để tạo thành kết tủa calcium . Nước trong dung dịch vữa vôi sẽ làm mát khí thoát ra và nước bốc hơi. Vôi kết hợp với chlorides và sulfates nhưng tụ lại. Tạo nhiệt đô thấp để để phản ứng hóa học dễ xảy ra với vôi, tạo sự ngưng tụ hầu hết các vật liệu nặng có trong khí phát thải và để dễ kiểm soát nhiệt độ khí ḷ bằng các thiết bị kiểm soát đặc biệt.

-          Kiểm soát bụi

      Sử dụng thiết bị lọc túi hay vải lọc là các phương pháp phổ biến nhất để kiểm soát bụi. Thiết bị lọc túi kiểm soát sự phát thải bụi bằng cách đưa các khí ḷ đi ngang qua một loạt các túi lọc h́nh ống .Các túi này được đặt với nhau thành từng hàng, bụi đi ngang qua sẽ bị giữ lại và sau đó được lấy đi bằng các phương pháp cơ học khác nhau như đảo chiều di chuyển của luồng khí sạch ngang qua túi, lắc, giũ. . . Một lợi điểm của việc dùng thiết bị lọc túi là có tác dụng như một quá tŕnh lọc thứ cấp các khí axít, các hạt calcium dính trên túi sẽ tác dụng với khí axít chưa được xử lư .

-          Kiểm soát thủy ngân và chất hữu cơ dễ bay hơi thứ cấp.

      Hiện nay than hoạt tính được sử dụng như là chất hổ trợ cho quá tŕnh lọc. Than được bơm vào khí ḷ trước khi qua túi lọc để kiểm soát các chất hữu cơ dễ bay hơi và thủy ngân.  Có thể thay đổi bằng cách chuyển khí qua lọc than sau khi đă qua lọc túi.

4           HIỆU QUẢ THU ĐƯỢC VÀ CÁC VẤN ĐỀ CẦN QUAN TÂM

4.1        Hiệu quả

Áp dụng hệ thống đốt rác có thu hồi năng lượng có thể đạt được những hiệu quả tích cực sau:

·        Giảm khối lượng chất thải cần chôn lấp: tro c̣n lại sau khi đốt chỉ chiếm từ 5 - 10% khối lượng rác ban đầu. Điều này sẽ kéo dài chu kỳ hoạt động cuả các băi chôn lấp rác lên từ 15 - 20 lần.

·        Giảm hiệu ứng nhà kính một cách đáng kể do quá tŕnh cháy hoàn toàn phát sinh CH4 rất ít.

·        Khí thải từ các nhà máy đốt rác đă được kiểm soát kỹ bằng các quy tŕnh phù hợp. Do vậy, chất ô nhiễm phát thải ra môi trựng sẽ bị hạn chế.

·        Thiêu hủy hoàn toàn các chất hữu cơ, tránh được mùi hôi phát sinh từ quá trinh phân hủy các hợp chất này.

·        Cùng với những lợi ích đạt được trong việc giảm khối lượng rác thải và kiểm soát ô nhiễm, quá tŕnh chuyển hoá rác thành năng lượng này sẽ tận dụng triệt để được những loại vật liệu có nhiệt trị cao lẫn trong rác như thép, nhôm, giấy… tạo ra nguồn năng lượng sạch đáng kể thông qua hệ thống máy phát điện chạy bằng tuabin hơi nước.

·        Theo tài liệu của Công ty MITSUBISHI:

Ø      Nhà máy đốt rác tại Cao Hùng - Đài Loan có công suất xử lư 1.350 tấn rác/ngày, có tổng công suất phát điện là 36,5 MW/h, tiêu thụ 7 MW/h.

Ø      Nhà máy đốt rác tại Tuas South - Singapore có công suất xử lư 4.320 tấn rác/ngày, có tổng công suất phát điện là 132,6 MW/h, tiêu thụ 24 MW/h.

Ø      10 Nhà máy đốt rác Osaka - Nhật bản có công suất xử lư 6.000 tấn rác/ngày, tổng công suất phát điện (đă khấu trừ lượng điện sử dụng nội bộ)  là 60,75MW/h.

Để đánh giá đúng hiệu quả của phương pháp này, chúng ta không chỉ quan tâm đến những lợi ích kinh tế ṛng của dự án, mà phải so sánh kết hợp với hiệu quả-chi phí của những phương pháp xử lư và các dự án khác. Đồng thời, vấn đề cải thiện môi trường là nhân tố quan trọng nhất cần được xem xét khi tính đến hiệu quả của phương pháp đốt. 

4.2        Các vấn đề cần quan tâm

Do tính chất đặc thù của rác đô thị tại Việt nam, bên cạnh những mặt tích cực cũng tồn tại một số vấn đề cần phải quan tâm để đảm bảo quá tŕnh tinh khả thi và hiệu quả của phương pháp đốt rác có thu hồi năng lượng.

Chất thải sinh hoạt ở các đô thị Việt Nam đều có đặc điểm là thành phần chất hữu cơ, thực phẩm, lá cây, độ ẩm chiếm tỷ lệ cao (50,27 - 62,22%) có lẫn nhiều đất cát, vật liệu xây dựng, tỷ lệ các chất có thể cháy được ít v́ đă được những người nhặt rác đă thu gom trước đó. V́ thế, khi đốt rác sẽ không thể tự cháy được mà cần phải nạp thêm nhiên liệu trong suốt quá tŕnh cháy.

Riêng tại TP.HCM, kết quả quan trắc môi trường trong bảng thành phần chất thải rắn dưới đây cho thấy hàm lượng chất có thể cháy được trong rác là cao hơn nhiều so với các đô thị khác, ẩm độ cũng thấp hơn. Do vậy chọn phương pháp đốt đối với rác TPHCM là hầu như khả thi nhất.

Bảng 4:      Thành Phần Chất Thải Rắn (% Theo Trọng Lượng) Năm 1998

TT

Thành phần

Hà Nội

Hải pḥng

Hạ Long

Tp. HCM

Đà Nẵng

1

Lá cây, rác hữu cơ

50,1

50,58

40,1-44,7

41,25

31,5

2

Nylon, đồ nhựa, cao su

5,5

4,52

2,7-4,5

8,78

22,5

3

Giấy vụn, vải, carton

4,2

7,52

5,5-5,7

24,83

6,8

4

Kim loại, vỏ đồ hộp

2,5

0,22

0,3-0,5

1,55

1,4

5

Thủy tinh, sành sứ

1,8

0,63

3,9-8.5

5,59

1,8

6

Đất, cát, các chất khác

35,9

36,53

47,5-36,1

18,0

36,0

      Tính chất vật lư

7

Độ ẩm , % TLK

47,7

45-48

40-46

27,18

39,05

8

Độ tro, % TLK

15,9

16,62

11,0

58,75

40,25

9

Tỷ trọng, T/m3

0,43

0,45

0,57-0,65

0,412

0,385

Nguồn: Báo cáo kết quả quan trắc môi trường của các trạm quan trắc và phân tích môi trường quốc gia, 1998.

5           KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ

Xử lư rác bằng phương pháp đốt có thu hồi năng lượng là một trong những giải pháp cần được quan tâm xem xét. Với những lợi thế về cải thiện môi trường và tiết kiệm tài nguyên, tiết kiệm năng lượng, việc áp dụng vào trong thực tiễn tại TP.HCM là hoàn toàn phù hợp. Tuy nhiên, đê đảm bảo nâng cao hiệu quả công tác xử lư rác bằng phương pháp đốt có thu hồi năng lượng, cần phải thực hiện nhiều giải pháp đồng bộ trước và sau khi đốt.

1.      Giải pháp công nghệ

-         Phân loại chất thải từ nguồn để tách các chất hữu cơ có thể làm phân rác, các chất không thể cháy được.

-         Các phế liệu không thể tái chế hoặc làm phân rác và tro xỉ c̣n lại sau khí đốt sẽ được chôn lấp tại các ô chôn lấp rác hợp vệ sinh

2.   Giải pháp quản lư

-         Thực hiện nghiêm túc đánh giá tác động môi trường trước khi đầu tư xây dựng ḷ đốt rác.

-         Thiết lập mạng lưới quan trắc môi trường xung quanh khu vực xây dựng ḷ đốt rác.

-         Đầu tư kinh phí để xây dựng cơ sở vật chất, hạ tầng đầy đủ cho nhà máy đốt rác, đào tạo đội ngũ cán bộ chuyên môn vận hành ḷ đốt.

-         Tạo điều kiện cung cấp nguyên liệu và bao tiêu toàn bộ sản phẩm điện cho đơn vị sản xuất.

3.      Giải pháp tuyên truyền, giáo dục

-         Tuyên truyền giáo dục nhân dân, và các tổ chức, cơ quan, xí nghiệp, CBCNV hoạt động trong ngành thu gom và vận chuyển chất thải rắn, .…hướng dẫn việc phân loại rác tại nguồn, giữ rác khô cho trên đường thu gom cho đến nơi giao nhận rác.

4.      Giải pháp tài chính

-         Áp dụng thuế suất ưu đăi đối với những đơn vị, cá nhân  sản xuất, kinh doanh và sử dụng điện từ phân rác.  Nhà nước có thể hổ trợ giá cho các đơn vị này hoạt động.

-         Do vốn đầu tư  cho dự án nhà máy đốt rác thường rất lớn, nhà nước phải tranh thủ mọi nguồn vốn ưu đăi và hổ trợ của nước ngoài, cho vay với lăi suất ưu đăi đối với những đơn vị có định hướng hoạt động trên lĩnh vực này.

Tóm lại: xử lư rác bằng phương pháp đốt có thu hồi năng lượng là hoàn toàn phù hợp với yêu cầu giảm thiểu và tận dụng tất cả các loại chất thải, tiết kiệm tài nguyên, tăng lợi ích kinh tế nhưng vẫn đảm bảo cải thiện môi trường, tiến tới phát triển bền vững.