Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.3.3. Hiện trạng một số công nghệ xử lý CTNH điển hìn hở Việt Nam
Về công nghệ xử lý chất thải nguy hại đang được sử dụng ở nước ta hiện nay được thống kê tại bảng 1.4:
Bảng 1.4. Thống kê công nghệ xử lý chất thải nguy hại ở Việt Nam
TT Tên công nghệ Số cơ sở
áp dụng Số mô đun hệ thống Công suất phổ biến 1 Lò đốt tĩnh hai cấp 34 47 50 - 2000 kg/h 2 Lò đốt quay 02 02 18 - 21 tấn/ngày
3 Đồng xử lý trong lò nung xi măng 2 2 15 - 30 tấn/h
4 Chôn lấp 5 6 2.000 - 20.000 m3
5 Hóa rắn (bê tông hóa) 31 33 1 - 5 m3/h 6 Xử lý, tái chế dầu thải 23 24 3-20 tấn/ngày 7 Xử lý bóng đèn thải 23 24 0,2 -10 tấn/ngày 8 Xử lý chất thải điện tử 18 19 0,3 - 5 tấn/ngày 9 Phá dỡ, tái chế ắc quy chì thải 18 22 0,5 - 200 tấn/ngày
10 Bể đóng kén 01 10 500 m3
(Nguồn: Nguyễn Thành Yên và cs, 2011)
1.3.3.1. Lò đốt tĩnh hai cấp
Đây là loại công nghệ phổ biến được sử dụng nhiều ở Việt Nam. Công suất của các lò đốt dao động từ 50-1000 kg/h, giá thành từ vài trăm triệu đến khoảng chục tỷ đồng tuỳ theo công suất và cấu trúc công nghệ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Các lò đốt này đều sử dụng quy trình công nghệ dạng buồng đốt tĩnh theo mẻ và thiêu đốt hai cấp. Lò thường cấu tạo 2 buồng đốt gồm: buồng đốt sơ cấp để đốt cháy các chất thải cần tiêu hủy hoặc hóa hơi chất độc ở nhiệt độ 400- 8000C; buồng đốt thứ cấp để tiếp tục đốt cháy hơi khí độc phát sinh từ buồng đốt sơ cấp ở nhiệt độ trên 1100oC. Một số lò có bổ sung thêm buồng đốt bổ sung sau buồng đốt thứ cấp để tăng cường hiệu quả đốt các khí độc. Đa số các lò không có biện pháp lấy tro trong quá trình đốt. Các lò đốt đều trang bị hệ thống xử lý khí thải bao gồm trao đổi nhiệt (hạ nhiệt bằng không khí hoặc nước); hấp thụ (phun sương hoặc sục dung dịch kiềm) và có thể có hấp phụ (than hoạt tính). Ưu điểm của công nghệ lò đốt tĩnh hai cấp là công nghệ đơn giản, sẵn có (nhập khẩu hoặc chế tạo trong nước), chi phí đầu tư hợp lý, dễ vận hành phù hợp điều kiện Việt Nam. Lò đốt cũng là công nghệ chủ lực trong các cơ sở xử lý CTNH do có dải CTNH xử lý rộng (bao gồm cả chất thải y tế). Kể cả các lò đốt nhập từ nước ngoài về cũng phải cải tiến để đáp ứng việc đốt đa dạng CTNH do các lò nước ngoài thường được thiết kế để chuyên đốt một số loại CTNH nhất định.
Tuy nhiên, việc đốt theo mẻ dẫn đến công suất không cao do mất thời gian khi khởi động và dừng lò, hoặc khi tro đã đầy phải lấy ra đối với các lò không lấy tro giữa quá trình đốt. Quy trình kiểm soát, vận hành còn thủ công hoặc chưa tự động hoá cao nên khó có thể đốt các CTNH đặc biệt độc hại như các chất có chứa halogen (ví dụ PCB, thuốc bảo vệ thực vật cơ clo). Bên cạnh đó, lò đốt tĩnh thường không đốt được hoặc đốt không hiệu quả đối với các loại chất thải khó cháy và có độ kết dính cao như bùn thải. Nhiều lò đốt, đặc biệt các lò giá rẻ thường hay bị trục trặc hệ thống béc đốt hoặc hệ thống xử lý khí thải (như bị thủng ống khói do hơi axit).
Để khắc phục, các lò đốt cần được nghiên cứu nâng cấp một số đặc điểm như bổ sung biện pháp lấy tro trong quá trình đốt để kéo dài thời gian vận hành,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
lắp hệ thống quan trắc tự động liên tục, tăng cường tự động hoá hệ thống nạp CTNH và điều khiển.
1.3.3.2. Đồng xử lý trong lò nung xi măng
Công nghệ này mới được sử dụng bởi hai cơ sở sản xuất xi măng tại Kiên Giang và Hải Dương.
Do đặc thù của công nghệ sản xuất xi măng lò quay, có thể sử dụng CTNH làm nguyên liệu, nhiên liệu bổ sung cho quá trình sản xuất xi măng, chất thải được tiêu huỷ đồng thời trong lò nung xi măng ở nhiệt độ cao (trên 13000C). Lò nung clinke có hình trụ quay quanh trục để đảo trộn các vật liệu khi nung. Do quá trình nung xi măng thường phát sinh nhiều khí độc và bụi nên các nhà máy sản xuất xi măng thường đầu tư hệ thống xử lý khí thải hiện đại. Hệ thống xử lý khí thải nhà máy xi măng bao gồm các công đoạn như: lọc bụi thô bằng xyclon, sau đó lọc bụi tinh bằng tĩnh điện hoặc túi vải, sau đó sử dụng phương pháp hấp thụ các khí độc bằng dung dịch kiềm dưới dạng phun sương.
Đồng xử lý CTNH trong lò nung xi măng có nhiều ưu điểm lớn như môi trường hoạt động ở nhiệt độ cao nên hiệu suất tiêu huỷ cao, xử lý được nhiều loại CTNH với khối lượng lớn, kể cả các chất thải có chứa halogen. Đặc biệt là hiệu quả kinh tế rất lớn do tiết kiệm nguyên, nhiên liệu vì các loại CTNH dễ cháy góp phần cung cấp nhiệt lượng và một số loại CTNH có thành phần phù hợp với nguyên liệu sản xuất xi măng. Bên cạnh đó, đồng xử lý tận dụng hệ thống sản xuất xi măng sẵn có nên tiết kiệm được chi phí đầu tư về cơ sở hạ tầng.
Tuy nhiên, đồng xử lý CTNH trong lò nung xi măng đòi hỏi công nghệ sản xuất xi măng hiện đại là lò quay khô, có tiền nung, cần nghiên cứu kỹ quá trình nạp chất thải vào lò để không ảnh hưởng đến quá trình sản xuất xi măng cũng như đảm bảo hiệu quả xử lý CTNH. Ngoài ra, một lý do mà các nhà máy xi măng ở Việt Nam chưa mặn mà với việc đồng xử lý là vì nỗi lo ảnh hưởng đến vấn đề thị trường như định kiến của khách hàng về chất lượng sản phẩm xi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
măng hoặc việc nghiên cứu triển khai đồng xử lý gây xao lãng trong cuộc đua giành thị phần xi măng. Bên cạnh đó, việc đồng xử lý còn vướng thủ tục pháp lý do việc triển khai đồng xử lý chưa rõ có phải làm báo cáo đánh giá tác động môi trường cho dự án xử lý CTNH hay không.
1.3.3.3. Chôn lấp CTNH
Bãi chôn lấp CTNH, hay thực chất là các hầm chôn lấp, được thiết kế theo quy định tại Tiêu chuẩn xây dựng TCXDVN 320:2004 về Bãi chôn lấp chất thải nguy hại - Tiêu chuẩn thiết kế. Việc vận hành bãi chôn lấp CTNH thực hiện trên cơ sở Hướng dẫn kỹ thuật chôn lấp chất thải nguy hại ban hành kèm theo Quyết định số 60/2002/QĐ-BKHCNMT ngày 07 tháng 8 năm 2002 của Bộ trưởng Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường.
Ưu điểm của các hầm chôn lấp CTNH có khả năng cô lập các CTNH chưa có khả năng xử lý bằng công nghệ khác, công suất lớn và giá thành xử lý khá rẻ so với nhiều phương pháp tiêu huỷ khác như đốt. Hơn nữa, CTNH tương lai có thể đào lên để xử lý nếu có công nghệ phù hợp. Các hầm chôn lấp đều có mái che kín trong quá trình vận hành nên biện pháp này có tính chất là đóng kén hơn là chôn lấp, không có khả năng phát sinh nước rò rỉ nhưng vẫn có hệ thống thu gom nước rò rỉ.
Tuy nhiên phương pháp này khá tốn diện tích. CTNH không được xử lý triệt để, mối nguy cơ rò rỉ vẫn còn nên cần giám sát lâu dài sau khi đóng hầm.
Một lý do chôn lấp CTNH chưa được triển khai rộng do phải đảm bảo các điều kiện ngặt nghèo, hay có thể nói là bất khả thi về khoảng cách với các khu dân cư theo TCXDVN 320:2004. Một điều cần quan tâm là theo TCXDVN 320:2004 thì yêu cầu CTNH phải được hoá rắn, ổn định hoá (chuyển thành dạng rắn và ổn định) thì hiện nay bị hiểu thành phải được bê tông hoá trước khi cho vào chôn lấp. Nếu đã bê tông hoá đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng CTNH thì không cần thiết phải đưa vào hầm chôn lấp CTNH.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Do vậy, cần tiến hành rà soát và chỉnh sửa các tiêu chuẩn kỹ thuật nêu trên để phù hợp với điệu kiện thực tế hơn, đặc biệt là vấn đề khoảng cách ly.
1.3.3.4. Hóa rắn (bê tông hóa)
Công nghệ này được sử dụng rất phổ biến tại hầu hết các cơ sở xử lý chất thải nguy hại. Đặc điểm của công nghệ là sử dụng CTNH kết hợp với xi măng, cát, sỏi, nước để đóng rắn các CTNH trơ, vô cơ như tro xỉ, tránh phát tán các thành phần nguy hại ra môi trường. Hiện nay đang phổ biến hai công nghệ là hoá rắn có nén ép cưỡng bức (sử dụng máy ép thuỷ lực để ép chặt cốt liệu bê tông như sản xuất gạch block) và hoá rắn thông thường (đổ bê tông tự nhiên). Cấu tạo của hệ thống hoá rắn thường rất đơn giản, gồm có máy trộn bê tông và máy ép khuôn hoặc các khuôn đúc.
Công nghệ hóa rắn có ưu điểm là thiết bị, công nghệ đơn giản, sẵn có (có thể tự lắp đặt, chế tạo), dễ vận hành, có hiệu quả kinh tế vì có thể tận dụng sản xuất vật liệu xây dựng (gạch block, tấm đan…). Tuy nhiên công nghệ hóa rắn chỉ xử lý an toàn đối với CTNH trơ, có thành phần vô cơ. Khả năng ổn định CTNH trong khối rắn thay đổi theo từng loại CTNH nên cần phải nghiên cứu kỹ cấp phối bê tông. Cần giám sát sản phẩm đầu ra để đảm bảo không vượt ngưỡng CTNH theo quy định tại QCVN 07: 2009/BTNMT.
1.3.3.5. Tái chế dầu thải
Công nghệ tái chế dầu chủ yếu để chưng cất cracking dầu (chưng phân đoạn hay còn gọi chưng nhiều bậc và chưng đơn giản hay chưng một bậc); phân ly dầu nước bằng phương pháp cơ học (ly tâm) và bằng nhiệt.
Trong thực tế, phần lớn các cơ sở sử dụng công nghệ chưng đơn giản để thu hồi các cấu tử dầu (nguyên lý là sử dụng nhiệt để làm bay hơi và cắt mạch, sau đó ngưng tụ để thu hồi các cấu tử dầu, cặn rắn được tách ra và lấy ra ở đáy nồi chưng). Hiện nay có một số cơ sở đang đầu tư công nghệ chưng phân đoạn (chưng nhiều bậc) để tái chế dầu, đây là công nghệ hiện đại sử dụng để sản xuất các sản phẩm xăng dầu từ dầu thải. Về cơ bản chưng nhiều bậc giống với chưng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
đơn giản, khác ở chỗ dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau của các hydro cacbon có trong dầu thải, kết hợp tuần hoàn (hồi lưu) dòng sản phẩm lỏng khi đó sẽ tách triệt để các cấu tử hydro cacbon có nhiệt độ sôi khác nhau và thu được các phân đoạn sản phẩm dầu có chất lượng cao như: xăng, dầu diezen...
Về cấu tạo của công nghệ chưng đơn giản gồm có lò gia nhiệt (đốt cấp nhiệt trực tiếp cho nồi chưng), nồi chưng (nồi chứa dầu thải), hệ thống ngưng tụ hơi dầu và hệ thống xử lý khí thải. Còn cấu tạo của công nghệ chưng nhiều bậc gồm hệ thống cấp nhiệt (lò hơi, sử dụng hơi nước quá nhiệt để cấp nhiệt cho tháp chưng cất), tháp chưng cất dạng đĩa lỗ có ỗng chảy truyền hoặc tháp đĩa chóp, hệ thống hồi lưu dòng sản phẩm lỏng và hệ thống xử lý khí thải lò hơi.
Nhìn chung, đối với công nghệ chưng đơn giản có ưu điểm trang thiết bị đơn giản (có thể tự chế tạo, lắp đặt), dễ vận hành, đầu tư thấp, nhưng việc vận hành và kiểm soát khá thủ công, đòi hỏi kinh nghiệm và kỹ năng của người vận hành. Công nghệ chưng đơn giản phù hợp với các cơ sở nhỏ có lượng dầu thải đầu vào thấp, biến động.
Công nghệ chưng phân đoạn có hệ thống kiểm soát hiện đại, chất lượng sản phẩm đầu ra ổn định nhưng chi phí đầu tư lớn, vận hành phức tạp, đòi hỏi nguyên liệu đầu vào lớn và ổn định trong khi nguồn dầu thải ở Việt Nam thường nhỏ lẻ, biến động. Do vậy, cần cần nhắc khi đầu tư công nghệ này.
1.3.3.6. Xử lý bóng đèn thải
Trong bóng đèn có chứa nhiều loại chất thải khác nhau như bột huỳnh quang, hơi thủy ngân, thủy tinh, kim loại. Cấu tạo của hệ thống xử lý bóng đèn thải gồm có bộ phận nghiền bóng đèn trong môi trường kín, kèm theo thiết bị hấp thụ hơi thuỷ ngân (bằng than hoạt tính hoặc lưu huỳnh), có thể kèm theo biện pháp tách thu hồi thuỷ tinh và bột huỳnh quang.
Công nghệ này có ưu điểm là chi phí đầu tư trang thiết bị hợp lý, dễ vận hành, sau khi phân tách riêng bột huỳnh quang, thủy tinh có thể dùng làm nguyên liệu trong sản xuất xi măng hoặc tái sử dụng thủy tinh sạch. Tuy nhiên, sau khi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
xử lý bóng đèn thải, quá trình hấp thụ hơi thuỷ ngân có trong bóng đèn thải sẽ tạo ra chất thải mới cần xử lý là muối thuỷ ngân.
Các thiết bị này được đầu tư chủ yếu để đáp ứng yêu cầu có đủ khả năng để xử lý nhiều loại mã CTNH của các chủ nguồn thải chứ chưa có hiệu quả kinh tế do thực tế loại CTNH này có số lượng không nhiều. Do vậy, giải pháp hoá rắn toàn bộ sản phẩm của quá trình nghiền là một giải pháp hiệu quả.
1.3.3.7. Xử lý chất thải điện tử
Các hệ thống này chủ yếu là thực hiện biện pháp phá dỡ, thủ công (như bàn phá dỡ đơn giản) hoặc cơ giới (máy nghiền), để phân tách từng thành phần cho các công đoạn xử lý tiếp theo như thu hồi phế liệu (kim loại, nhựa), đốt, hoá rắn.
Đối với các cơ sở có đầu vào nhỏ, thì việc phá dỡ thủ công là phù hợp, chủ yếu để đáp ứng đủ mã CTNH trong dịch vụ. Tuy nhiên, công đoạn phá dỡ thủ công có thể ảnh hưởng sức khỏe của công nhân do phải tiếp xúc trực tiếp với chất thải.
Công nghệ cơ giới hóa phù hợp với đầu vào lớn, đặc biệt là trong tương lai khi lượng chất thải điện tử phát sinh tăng đột biến. Hơn nữa, công nghệ hiện đại có thể tận thu được nhiều sản phẩm, đặc biệt là các kim loại quý.
1.3.3.8. Phá dỡ, tái chế ắc quy chì thải
Tái chế ắc quy chì thải là một trong những biện pháp tiết kiệm tài nguyên và bảo vệ môi trường, cùng với sự phát triển của nền kinh tế lượng ắc quy chì thải ngày một tăng và việc xử lý không an toàn đối với chất thải này đã và đang gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng cho con người và môi trường.
Chính vì vậy, hiện nay trên thực tế đang sử dụng các công nghệ tái chế từ đơn giản (thô sơ) đến hiện đại.
Nguyên lý của công nghệ tái chế ắc quy chì thải là đầu tiên trung hòa dung dịch chất điện phân (dung dịch axit), sau đó phá dỡ phân loại riêng bản cực chì
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
và vỏ (nhựa PP). Việc phá dỡ có thể là thủ công hoặc cơ giới hoá. Chì và nhựa được nấu tái chế tại chỗ hoặc chuyển cho các đơn vị tái chế.
Hiện nay có một số đơn vị đã đầu tư và đưa vào sử dụng công nghệ hiện đại để tái chế ắc quy, toàn bộ quy trình xử lý được cơ giới, tự động hóa với nguyên lý hoạt động như sau: bình ắc quy (có cả dung dịch axit) được đưa vào máy nghiền đồng thời có bổ sung dung dịch kiềm (sô đa) để trung hòa, sau đó hỗn hợp sau nghiền được đưa tới hệ thống phân tách bằng nước, nhựa có tỷ trọng bé nổi lên trên, còn chì có tỷ trọng lớn chìm xuống dưới và được vớt ra bởi gàu chuyên dụng. Hệ thống cơ giới hoá có công suất rất lớn do vậy nếu không có đủ nguyên liệu đầu vào thì sẽ không có hiệu quả kinh tế vì đầu tư rất tốn kém.