7 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI
1.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
1.2.1Phƣơng pháp chơn lấp
Phương pháp chơn lấp là phương pháp lưu giữ chất thải trong một bãi và cĩ phủ đất lên trên. Phương pháp chơn lấp hợp vệ sinh là phương pháp kiểm sốt sự phân huỷ của chất thải khi chúng được chơn nén và phủ lấp bề mặt. Chất thải sẽ bị tan rữa nhờ quá trình phân huỷ sinh học để tạo ra sản phẩm cuối cùng là các chất giàu dinh dưỡng như acid hữu cơ, nitơ, các hợp chất amon và một số khí: CO2, CH4…
Điều kiện chơn lấp tại các bãi chơn lấp là tất cả các loại chất thải khơng nguy hại, chất thải cĩ khả năng phân huỷ theo thời gian.
Ưu điểm: Vốn đầu tư thấp, quản lý dễ. Khuyết điểm:
Tốn nhiều đất.
Cĩ khả năng phát sinh ơ nhiễm mơi trường lớn (đất, nước mặt, nước ngầm, khơng khí…)
Phát sinh cơn trùng và dịch bệnh.
Chi phí xử lý phát sinh ơ nhiễm cao. Những bãi chốn lấp cải tiến và hợp vệ sinh ngồi việc cần đảm bảo chống thấm của nước rác cịn phải cĩ các cơng trình như: cầu cân, phân loại và xử lý rác độc hại, đầm lèn, che đậy khoan trung gian, hệ thống thốt nước mưa riêng và phủ đất các ơ đạt độ cao. Để giảm mùi hơi cịn phải cĩ hàng rào cách ly và sử dụng các chế phẩm vi sinh.
Cho đến nay, ở Việt Nam chưa cĩ bãi chơn lấp nào thảo mãn các điều kiện nêu trên, hơn nữa phân sinh ra từ các bãi chơn lấp cũng khơng sử dụng được cho đồng ruộng nước ta. Thế nhưng ở nước ta, hầu hết phương pháp xử lý chất thải rắn là phương pháp này.
1.2.2Phƣơng pháp chế biến vi sinh
1.2.2.1 Phương pháp Composting
Xử lý bằng phân huỷ hiếu khí
Các chất hữu cơ trong rác được phân hủy dưới tác dụng của oxy và vi khuẩn hiếu khí theo phản ứng sau:
Các chất dinh dưỡng vơ cơ chủ yếu cần thiết gồm: nitrogen (N), phospho (P), Sulphur (S), potassium (K), magnesium (Mg), calcium (Ca) và sodium (Na). Những nhu cầu về nhiệt độ, độ ẩm, oxy, tỉ lệ C/N, pH và cấu trúc vi khuẩn phải được đảm bảo tối ưu.
Xử lý phân huỷ kị khí
Rác khơng phân loại, được đánh đống cĩ độ ẩm cần thiết, cĩ màng mỏng bọc ngồi và ủ khơng đảo trộn. Đối với Việt Nam đã cĩ nhiều thí nghiệm (Ninh Thuận, Tp. HCM) cho thấy thời gian ủ chỉ cần từ 28-34 ngày. Quá trình phân hủy kị khí được mơ tả như sau:
Sản phẩm cuối cùng là methan và phân bĩn. Các chất hữu cơ phân hủy được nghiền sàng chế biến thành phân bĩn, các chất hữu cơ đem đốt, khối lượng rác cần đốt lên đến 40 -45 %.
Các quá trình phân hủy hiếu khí, kị khí cĩ thể sử dụng vi sinh vật tự nhiên cĩ sẵn trong rác, trong khơng khí, cĩ thể sử dụng nguồn vi sinh vật của quá trình ủ trước để ủ cho những mẻ sau với tỉ lệ 10 – 15% hoặc cĩ thể sử dụng chế phẩm vi sinh thuần khiết. Hiện nay, ở Việt Nam đã cĩ rất nhiều cơng ty sản xuất các chế phẩm này.
+ Tế bào mới Chất hữu cơ O2 CO2 H2O + NH3 + SO2 + Vi khuẩn hiếu khí + + Tế bào mới Chất hữu cơ H2O CO2 + NH3 + H2S + Vi khuẩn kị khí + CH 4
Cơng nghệ Composting đã được sử dụng nhiều ở Việt Nam, tuy nhiên hiện nay chưa cĩ một báo cáo nào tổng kết lại để tìm ra chỉ tiêu hợp lý nhất và một phương pháp tối ưu đồng thời khẳng định rằng phân bĩn sản xuất ra là phù hợp với đồng ruộng Việt Nam.
Khuyết điểm của cơng nghệ composting: - Ơ nhiễm khơng khí do khơng thu được khí - Phân bĩn ở dạng rời và khả năng giữ nước kém - Chi phí xử lý cao.
1.2.2.2 Phương pháp Metan hố
Sử dụng phương pháp này cĩ thể khắc phục những nhược điểm của phương pháp Composting.
Cơng nghệ Methanization gồm 2 giai đoạn chính:
A – Giai đoạn xử lý sơ bộ giai đoạn xử lý sơ bộ gồm cĩ 3 hướng
- Phân huỷ hiếu khí trong các trống quay với thời gian phân huỷ 3 ngày. Rác khơng cần phân loại. Sau 3 ngày rác được sàn tuyển, phần hữu cơ nhận được chuyển sang giai đoạn xử lý chính.
- Phân hủy hiếu khí cũng cĩ thể tiến hành trong bể ủ như phân tích ở trên.
- Khơng cần phân huỷ hiếu khí: rác được nghiền rồi đưa qua thiết bị nâng nhiệt và đưa vào cơng đoạn xử lý chính dưới dạng dung dịch.
B – Giai đoạn xử lý chính: đây là giai đoạn phân hủy kị khí trong bể metan. Trọng lượng chất rắn trong dung dịch này trước đây chỉ đạt 10%. Khi đĩ, gas sinh ra cĩ 50 – 70% khí metan với tỉ lệ 1.5 – 2.5 m3 biofas/m3bể.ngày. Chu kỳ phân huỷ là 20 – 30 ngày tuỳ thuộc vào nhiệt độ. Hiện nay cĩ thể nâng chất rắn lên 25 – 30% theo trọng lượng và khí sản sinh lên đến 5 – 8 m3bể.ngày.
1.2.3Phƣơng pháp tái chế
Tái chế là hoạt động thu hồi lại chất thải từ các thành phần cĩ thể sử dụng để chế biến thành các sản phẩm mới sử dụng lại cho hoạt động sản xuất.
Ưu điểm:
- Tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên bởi việc sử dụng vật liệu tái chế thay cho vật liệu gốc.
- Giảm lượng rác thải thơng qua giảm chi phí đổ bỏ, giảm tác động do mơi trường đổ thải gây ra.
1.2.4Phƣơng pháp đốt
Phương pháp đốt là một kỹ thuật được áp dụng khi một lượng lớn chất thải nguy hại cần được tiêu huỷ. Phương pháp này bảo đảm khả năng phân huỷ chất thải cĩ hiệu quả cao đối với hầu hết các chất thải hữu cơ và lượng khí thải sinh ra với lượng nhỏ cĩ thể kiểm sốt được.
Ưu điểm:
Cĩ thể xử lý chất thải trơ về mặt hố học, khĩ phân hủy sinh học. Các chất ơ nhiễm trong khí thải sinh ra từ quá trình đốt cĩ thể được xử lý tới mức cần thiết để hạn chế tối đa các tác động tiêu cực tới mơi trường.
Giảm thể tích rác thải ở mức nhỏ nhất, cĩ khả năng giảm 90 – 95% trọng lượng chất thải hữu cơ trong chất thải, chuyển thành dạng khí trong thời gian ngắn, trong khi các phương pháp khác địi hỏi thời gian xử lý lâu hơn.
Khơng cần tốn nhiều diện tích đất sử dụng. Trong nhiều trường hợp cĩ thể xử lý tại chỗ mà khơng cần phải vận chuyển đi xa, tránh được các rủi ro khi vận chuyển.
Cĩ thể tái sinh năng lượng.
Hiệu quả xử lý cao đối với các loại chất thải hữu cơ chứa vi trùng lây nhiễm (như chất thải y tế), cũng như các loại chất thải nguy hại khác (thuốc bảo vệ thực vật, dung mơi hữu cơ, chất thải nhiễm dầu…)
Nhược điểm:
Vận hành dây chuyền phức tạp, địi hỏi năng lực kỹ thuật và tay nghề cao, chế độ tập huấn tốt.
Giá thành đầu tư ban đầu cao hơn so với các phương pháp xử lý khác.
Những tiềm năng tác động đến con người và mơi trường cĩ thể xảy ra, do trong quá trình đốt chất thải cĩ thể gây ơ nhiễm mơi trường nếu các biện pháp kiểm sốt quá trình đốt, xử lý khí thải khơng đảm bảo.
Khơng xử lý được các loại chất thải cĩ hàm lượng ẩm quá cao, các thành phần khơng cháy cao (chất thải vơ cơ).
Phải chi phí nhiên liệu bổ sung cho quá trình đốt để đạt nhiệt độ đốt theo yêu cầu.
Lị hoạt động sau một thời gian phải ngừng để bảo dưỡng, sẽ làm gián đoạn quá trình xử lý.
Hiện nay phương pháp đốt rác được sử dụng rộng rãi ở những nước như Bỉ, Đan Mạch, Nhật, Thụy Sĩ, Đức, Hà Lan… đĩ là những nước cĩ số lượng đất cho các khu thải rác bị hạn chế. Xử lý rác thải bằng phương pháp đốt cĩ ý nghĩa quan trọng là giảm tới mức nhỏ nhất chất thải cho khâu xử lý cuối cùng, nếu sử dụng cơng nghệ tiên tiến cịn cĩ ý nghĩa cao bảo vệ mơi trường. ở Việt Nam xử lý rác bằng phương pháp đốt đang được quan tâm triển khai vào thực tế, ứng dụng nhiều cho các cơ sở sản xuất, bệnh viện với quy mơ nhỏ, lẻ hoặc đốt tập trung…
Bảng 1.5 Mức độ áp dụng các phƣơng pháp xử lý chất thải rắn tại một số nƣớc Tên nƣớc Lƣợng rác (ngàn tấn/năm) Biện pháp xử lý (% trọng lƣợng rác đơ thị) Đốt Chơn lấp Chế biến phân rác Tái chế Áo 2.800 11 65 18 6 Bỉ 3.500 54 43 0 3 Canada 16.000 8 80 2 10 Đan Mạch 2.600 48 29 4 19 Phần Lan 2.500 36 46 2 16 Pháp 20.000 42 54 10 3 Đức 25.000 36 46 2 16 Hy Lạp 3.150 0 100 0 0 Ai Len 1.100 0 97 0 3 Ý 17.500 16 74 7 3 Nhật 50.000 75 20 5 * Luxembure 180 75 22 1 2 Hà Lan 7.700 35 45 5 16 Na Uy 2.000 22 67 5 7 Bồ Đào Nha 3.650 0 85 15 0 Thuỵ Điển 3.200 47 34 3 16 Thuỵ Sĩ 3.700 59 12 7 22 Anh 30.000 8 90 0 2 Mỹ 177.500 16 67 2 15
CHƯƠNG HAI
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ CHẤT THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỐT
2.1 TÌNH HÌNH ĐỐT CHẤT THẢI TRÊN THẾ GIỚI
Ở nhiều nước do quỹ đất hạn hẹp và cần bảo vệ tầng nước ngầm nghiệm ngặt nên lượng chất thải được xử lý bằng phương pháp đốt chiếm ưu thế: ở Đức trên 60% chất thải nguy hại được đốt, ở Đan Mạch chất thải nguy hại được đốt gần 100% (đốt cĩ thu hồi năng lượng).
Ở Mỹ lượng chất thải đem đốt chỉ chiếm khoảng 20% tổng lượng chất thải nguy hại. Phần lớn chất thải được xử lý bằng phương pháp chơn lấp hoặc đưa xuống các giếng sâu. Tuy nhiên với tỷ lệ 20% (tương đương 4.000.000 tấn/năm) tổng lượng chất thải nguy hại ở Mỹ được đem đốt thì cũng đã lớn hơn nhiều so với nhiều nước Châu Âu cộng lại.
Bảng 2.1 Lượng chất thải nguy hại phát sinh trung bình hằng năm tại một số nước
STT Tên nước Lượng chất thải
(tấn/năm) Dân số (người) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Áo Đan Mạch Phần Lan Pháp Hà Lan Na Uy Thụy Điển Mỹ Tây Đức 300.000 100.000 71.000 380.000 1.000.000 120.000 480.000 200.000.000 30.000.000 7.600.000 5.100.000 4.800.000 55.000.000 15.000.000 4.100.000 8.500.000 225.000.000 62.000.000
2.2 TÌNH HÌNH ĐỐT CHẤT THẢI TẠI VIỆT NAM
Việc xử lý chất thải bằng phương pháp đốt tại Việt Nam ngày càng được quan tâm và phổ biến hiện nay, đặc biệt là đối với rác thải y tế. Cả nước cĩ 61 lị đốt chất thải nguy hại đặt tại 43 tỉnh, thành phố. Nếu sử dụng hết cơng suất thiết kế, 61 lị trên cĩ khả năng xử lý 31 tấn chất thải rắn/ngày. Tp.Hồ Chí Minh đã đầu tư lị đốt rác y tế cơng suất lớn (7 tấn/ngày) sản xuất tại Bỉ. Hà Nội đầu tư lị đốt rác y tế cơng suất (2 tấn/ngày) chế tạo tại Ý. Ngồi ra dự án 25 lị nhập của Bộ y tế cung cấp cho 25 bệnh viện trên tồn quốc đã được triển khai tại các tỉnh: Khánh Hồ, Đồng Tháp, Đồng Nai, An Giang, Cần Thơ, Quảng Ngãi, Vũng Tàu … Bên cạnh các lị ngoại nhập, tại khu vực phía Nam cĩ trên 30 lị đốt rác y tế do các cơ quan trong nước chế tạo. [3]
Ở nước ta hiện nay cĩ cơng ty Phú Mỹ, dự án xây dựng nhà máy xử lý chất thải bằng phương pháp đốt quy mơ 200 tấn/ngày, với mức chi phí xử lý chất thải được yêu cầu là 10 USD/tấn chất thải.
Các số liệu nêu trên chứng tỏ mức độ xử lý chất thải bằng phương pháp đốt ở nước ta dần dần đã được quan tâm và từng bước phát triển, phù hợp với xu hướng chung của thế giới.
2.3 MỘT SỐ CƠNG NGHỆ ĐỐT CHẤT THẢI 2.3.1 Đốt hở thủ cơng (Open burning) 2.3.1 Đốt hở thủ cơng (Open burning)
Chất thải được đổ vun thành đống trên mặt đất rồi đốt mà khơng cĩ các thiết bị hỗ trợ. Trong quá trình đốt, chất thải cháy khơng triệt để làm nồng độ khí thải trong mơi trường cao. Cơng nghệ này tiện lợi cho đốt các chất nổ như thuốc nổ TNT, Dynamite. Để đốt các loại chất thải cĩ năng lượng cháy nổ cao, người ta cịn đốt trong các lị đốt hở nhưng lị được xây hoặc đào sâu xuống đất, lị cĩ thêm các thiết bị phụ trợ để quá trình đốt được an tồn [10].
2.3.2 Lị đốt một cấp (Single – chamber incinerator)
Là một trong những kỹ thuật xử lý rác ra đời sớm, cấu tạo của lị đốt một cấp tương đối đơn giản, chủ yếu gồm buồng đốt để đốt hỗn hợp giữa rác thải và vật liệu cháy. Buồng đốt được chia làm 2 ngăn: ngăn trên chứa rác cần thiêu huỷ, ngăn dưới để
đốt vật liệu cháy nhằm cung cấp và duy trì nhiệt độ đốt, vách giữa 2 ngăn là ghi lị (khơng cĩ béc đốt hoặc cĩ bộ phận đốt hỗ trợ với béc đốt). Vật liệu xây lị thường là gạch đất nung nên tuổi thọ khơng cao. Quá trình đốt rác của lị thủ cơng được xem là quy trình hở: nhiệt độ, bụi, khí thải khơng được kiểm sốt và được đưa trực tiếp vào khơng khí. Các cơng việc như: đưa rác vào lị, cung cấp nguyên liệu cháy, điều khiển quá trình cháy, thu hồi tro thải đều do cơng nhân đốt lị thực hiện. Nguồn nguyên liệu chủ yếu cung cấp nhiệt cho lị là củi gỗ, mùn cưa… Cấu tạo lị đốt một cấp được thể hiện trong hình 2.1
Hình 2.1 Lị đốt một cấp
Do khơng xử lý tro bụi, khí thải mà lại trực tiếp đưa vào khơng khí nên loại lị này gây ơ nhiễm cho mơi trường, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ con người, làm thay đổi mơi trường sống theo chiều hướng xấu đi. Nhược điểm của lị đốt một cấp là năng suất thấp, phụ thuộc nhiều vào thời tiết, cần nhiều nhân cơng cho một ca làm việc, điều kiện làm việc của cơng nhân rất nặng nhọc, độc hại, dễ bị các bệnh nghề nghiệp. Lị khơng vận hành liên tục, thời gian nghỉ giữa 2 mẻ đốt lớn. Hiệu quả quá trình đốt của lị thấp. Tuy vậy, thiết kế và xây dựng lị khá đơn giản, chi phí xây dựng lị thấp. Sử dụng lị đốt thủ cơng để xử lý rác sẽ khơng cần nhiều diện tích đất và thời gian như các phương pháp phân huỷ rác nhờ đất.
Là loại lị đốt chất thải dạng bùn đặc (Waste – Sludge Incineration) từ các nhà máy xử lý nước thải, được phát triển sớm từ những năm 1930. Cĩ thể đốt triệt để chất thải và khí thải ra mơi trường phải đạt tiêu chuẩn quy định. Cấu tạo lị đốt nhiều cấp được thể hiện trong hình 2.2
Hình 2.2 Lị đốt nhiều cấp
Được thiết kế gồm những đơn nguyên liên tiếp vịng quanh, cái này ở trên cái kia. Thường cĩ từ 5 – 9 đơn nguyên cho một kiểu lị điển hình. Với một trục thẳng đứng ở trung tâm của hệ thống. Mỗi đơn nguyên sẽ cĩ một cánh khuấy được gắn vào trục trung tâm. Sự vận chuyển rác trong hệ thống do cĩ 1 lỗ lớn hình vành khuyên giữa mỗi đơn nguyên và trục trung tâm và được gọi là in-hearths. Răng của các cánh khuấy sẽ cào bùn vào trong các in-hearth và hướng về phía tâm của buồng lị, nơi bùn sẽ rơi
xuống các cạnh của lớp chịu nhiệt và đi xuống đơn nguyên tiếp theo, out-hearth. Out-
hearth cho phép bùn thải cào ra tránh về phía tâm của buồng lị.
Hệ thống cấp khí được thiết kế ở phía dưới của hệ thống. Nhiệt độ tối thiểu của lị là 14000F và thời gian lưu ít nhất là 0.5s để cĩ thể phân huỷ phần lớn các hợp chất hữu cơ [10].
2.3.4 Lị đốt thùng quay (Rotary – Kiln Incineration)
Cấu tạo lị đốt thùng quay được thể hiện trong hình 2.3
Hình 2. 3 Lị đốt thùng quay
Đây là loại lị đốt được sử dụng khá phổ biến ở các nước tiên tiến hiện nay, lị đốt cĩ nhiều ưu điểm bởi quá trình xáo trộn rác tốt, đạt hiệu quả cao. Lị đốt thùng quay được sử dụng để xử lý các loại chất thải nguy hại dạng rắn, cặn, bùn và cũng cĩ thể ở dạng lỏng. Ở Mỹ lị đốt thùng quay chiếm tới 75% số lị đốt chất thải nguy hại, lị đốt tầng sơi chiếm 10%, cịn lại 15% các loại lị khác (lị cố định nhiều cấp). Cấu tạo của