Phát triển các nhà máy điện rác là xu thế tất yếu bởi nó đem lại lợi ích nhiều mặt. Tuy nhiên, quá trình đốt rác sẽ sản sinh một lượng tro đáy (hay còn gọi là tro xỉ) nhất định, nhưng hiện tại nước ta vẫn chưa có các tiêu chuẩn, quy định, hướng dẫn sử dụng loại tro này. Đón trước vấn đề trên, nhóm nghiên cứu thuộc Trường Đại học Giao thông Vận tải đã đề xuất và được Bộ Giáo dục và Đào tạo (GDĐT) phê duyệt thực hiện đề tài “Nghiên cứu tro đáy từ nhà máy đốt rác thải sinh hoạt làm vật liệu xây dựng”. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tro đáy từ nhà máy đốt rác đủ điều kiện làm vật liệu đắp và vật liệu xây dựng, đáp ứng các yêu cầu theo tiêu chuẩn ASTM D6982012 và TCVN 9436:2012.
Khoa học - Công nghệ đổi sáng tạo Sử dụng tro đáy từ nhà máy đốt rác làm vật liệu xây dựng PGS.TS Nguyễn Châu Lân Trường Đại học Giao thông vận tải Phát triển nhà máy điện rác xu tất yếu đem lại lợi ích nhiều mặt Tuy nhiên, q trình đốt rác sản sinh lượng tro đáy (hay gọi tro xỉ) định, nước ta chưa có tiêu chuẩn, quy định, hướng dẫn sử dụng loại tro Đón trước vấn đề trên, nhóm nghiên cứu thuộc Trường Đại học Giao thơng Vận tải đề xuất Bộ Giáo dục Đào tạo (GD&ĐT) phê duyệt thực đề tài “Nghiên cứu tro đáy từ nhà máy đốt rác thải sinh hoạt làm vật liệu xây dựng” Kết nghiên cứu cho thấy, tro đáy từ nhà máy đốt rác đủ điều kiện làm vật liệu đắp vật liệu xây dựng, đáp ứng yêu cầu theo tiêu chuẩn ASTM D698-2012 TCVN 9436:2012 Thực trạng công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt Với dân số ước tính 94,6 triệu người (năm 2020), ngày nước thải khoảng 35.000-40.000 tấn rác sinh hoạt 60% lượng rác được thu gom, xử lý bằng hình thức: chôn lấp, làm phân compost, đốt Tuy nhiên, việc chơn lấp rác thải cịn nhiều bất cập, đặc biệt đới với bãi chơn lấp cũ: khơng có lớp lót đáy, khơng có hệ thớng thu gom xử lý khí thải, nước thải nên gây tác động bất lợi đến môi trường sức khoẻ cộng đồng Đối với cơng nghệ chơn lấp hợp vệ sinh, có thu gom xử lý nước rỉ rác khí bãi rác chi phí đầu tư vận hành q lớn Hiện nay, số dự án nhà máy điện rác khởi công xây dựng tỉnh/thành phố như: Tâm Sinh Nghĩa (TP Hồ Chí Minh) có công suất xử lý 2.000 rác/ngày đêm; Vĩnh Tân (Đồng Nai) có cơng suất xử lý 600 rác/ngày, Sóc Sơn (Hà Nội); Trạm Thản (Phú Thọ) Cơng nghệ xử lý rác phương pháp đớt có nhiều ưu điểm giảm thể tích rác thải tới 80-90%, khơng cần diện tích đất lớn để chơn lấp bối cảnh bãi chôn lấp ngày tải Tuy nhiên, trình đốt rác lại phát sinh lượng chất thải rắn tro xỉ với tỷ lệ dao động khoảng 15-25% Theo tính tốn, nhà máy xử lý rác thải có tạo điện sản sinh bình quân 25 tro xỉ/MW Như vậy, năm tới lượng rác thải từ nhà máy đốt rác tăng lên đồng nghĩa với lượng tro xỉ sinh tăng theo Ví dụ nhà máy đốt rác phát điện Cần Thơ tạo 113 triệu kWh điện, nơi sản sinh lượng tro xỉ lớn nước 42 Số năm 2021 Nhà máy đốt rác phát điện Cần Thơ, nơi tạo lượng tro xỉ lớn nước Biến tro xỉ thành vật liệu hữu ích Trên giới, số quốc gia nghiên cứu sử dụng tro xỉ từ nhà máy đốt rác để làm vật liệu thi công đường, vật liệu đắp Đức, Đan Mạch, Thụy Điển… nhằm thay cho nguồn vật liệu tự nhiên cát vật liệu đất đắp ngày cạn kiệt, đồng thời giảm chi phí chơn lấp bãi rác Ở Việt Nam chưa có quy định cụ thể về phương thức quản lý cũng như chưa có nghiên cứu xác định thành phần tính chất của loại tro xỉ Từ thực tiễn trên, nhóm nghiên cứu đề xuất Bộ GD&ĐT phê duyệt thực đề tài “Nghiên cứu tro đáy từ nhà máy đốt rác thải sinh hoạt làm vật liệu xây dựng” Đề tài thực thí nghiệm vật khoa học - công nghệ đổi sáng tạo lý, học, thí nghiệm trục động để đánh giá tính chất vật liệu theo tiêu chuẩn ASTM D698-2012 TCVN 9436:2012 đường ô tơ - thi cơng nghiệm thu, dựa vào đánh giá tro xỉ đủ tiêu chí làm vật liệu hay khơng Ngồi ra, nhóm cịn nghiên cứu cấu trúc vi mô vật liệu tro đáy thí nghiệm đại SEM (hình 1), XRD với mục đích kiểm tra cấu trúc vật liệu, bề mặt vật liệu với độ phóng đại lớn, đánh giá ảnh hưởng cấu trúc đến tính chất học vật liệu Bề mặt vật liệu nhám, xù xì cường độ vật liệu cao Cuối cùng, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn cho phép dự tính chuyển vị mặt đường, đường sử dụng tro đáy làm vật liệu (hình 2) Kết thí nghiệm cho thấy, tro đáy từ nhà máy đốt rác đủ điều kiện làm vật liệu đắp vật liệu xây dựng Cụ thể, giá trị bao gồm: giá trị đầm chặt cho mẫu đường kính lớn Wopt=22,8% gkmax=15 kPa; cho mẫu đường kính nhỏ Wopt=22,8% gkmax=12,6 kPa Giá trị góc ma sát tro đáy từ 31-40°, lực dính đơn vị 1,2-73 kPa cho mẫu lớn (giá trị đánh giá khả chèn vật liệu với nhau, góc ma sát lớn cường độ vật liệu tốt) Giá trị mơ đun thu từ thí nghiệm trục động 80 Mpa, đáp ứng tiêu chuẩn ASTM D698-2012 TCVN 9436:2012 Giá trị mô đun dùng để tính tốn kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn học vật liệu Mỹ Có thể thấy, kết nghiên cứu đề tài mang lại nhiều ý nghĩa quan trọng: Thứ nhất, đề tài chứng minh khả tái sử dụng tro đáy Việc đem lại nhiều lợi ích như: giảm thiểu việc chôn lấp điều kiện bãi chôn lấp ngày q tải, giảm thiểu nhiễm khơng khí xung quanh bãi rác, nâng cao chất lượng môi trường sống Thứ hai, hiệu kinh tế - xã hội: đề tài giải đồng thời hai tốn quan trọng tiết kiệm chi phí chơn lấp cung cấp thêm nguồn vật liệu tái chế cho xây dựng cơng trình dạng tuyến đường Từ đó, giúp tiết kiệm nguồn vật liệu đất đắp ngày cạn kiệt Hình Ảnh SEM mẫu tro xỉ 0,20 0,00 -0,20 Thứ ba, đưa quy trình thí nghiệm, thi cơng tro đáy làm vật liệu, giúp cho đơn vị thiết kế, thi cơng áp dụng định lượng để tính toán áp dụng vào thực tế Hiện tại, tiêu chuẩn Việt Nam tro xỉ đưa tiêu chí mơi trường mà khơng đưa tiêu lý vật liệu, dẫn đến khó khăn áp dụng vào thực tế Kết đề tài góp phần giải vấn đề Xu phát triển nhà máy điện rác ngày quan tâm ứng dụng, thay phương pháp chôn lấp truyền thống Kết đề tài, không đưa giải pháp xử lý tro đáy phát sinh từ nhà máy điện rác mà “khai phá” nguồn vật liệu cho ngành xây dựng tương lai, góp phần giảm thiểm nhiễm mơi trường suy thối tài ngun thiên nhiên Khơng thế, việc biến tro xỉ thành vật liệu hữu ích khẳng định lực sáng tạo nhà khoa học Tổng chuyển v u ( c mở r ng lên 50 l n) nước, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng Giá tr lớn nh t = 0,1649 * 10 (ph n t 6876 nút 539) chung tay bảo vệ môi trường để hướng tới tương Giá tr nhỏ nh t = -2,228 * 10 (ph n t 6829 nút 489) lai xanh ? Hình 2.Hình Kết vị thẳng đứng đứng mặt ứng Kếttính quảtốn tính chuyển tốn chuyển vị thẳng đường mặt -0,40 -0,60 -0,80 -1,00 -1,20 -1,40 -1,60 -1,80 -2,00 -2,20 -2,40 z -3 -3 đường ứng dụng tro đáy làm vật liệu dụng tro đáy làm vật liệu Có thể th y, k t nghiên c u t mang ại nhi u ng ĩa quan trọng: Thứ nhất, Vi n t ng m n c khả t i s dụng tro em ại nhi u l i ích n ư: giảm thiểu vi c chôn l p u ki n Số năm 2021 43 ... dụng tro đáy làm vật liệu (hình 2) Kết thí nghiệm cho thấy, tro đáy từ nhà máy đốt rác đủ điều kiện làm vật liệu đắp vật liệu xây dựng Cụ thể, giá trị bao gồm: giá trị đầm chặt cho mẫu đường... z -3 -3 đường ứng dụng tro đáy làm vật liệu dụng tro đáy làm vật liệu Có thể th y, k t nghiên c u t mang ại nhi u ng ĩa quan trọng: Thứ nhất, Vi n t ng m n c khả t i s dụng tro em ại nhi u l... vật liệu Bề mặt vật liệu nhám, xù xì cường độ vật liệu cao Cuối cùng, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn cho phép dự tính chuyển vị mặt đường, đường sử dụng tro đáy làm vật liệu (hình 2) Kết