Thiêu và đốt rác là biện pháp xử lý CTR bằng cách oxy hoá ở nhiệt độ cao với sự có mặt của oxy để chuyển hoá CTR thành các chất khí và CTR không cháy.Nhiên liệu cung cấp có thể là dầu, than hoặc khí gas.
Có ba công nghệ thiêu đốt được áp dụng: a) thiêu đốt CTR trong lò đốt ở nhiệt độ cao; b) thiêu đốt hở CTR ngoài trời; c) chuyển rác thành năng lượng.
Đốt hở ngoài trời
Là biện pháp chất đống tự nhiên rồi đốt nên tạo ra các loại khí thải độc hại và khói bụi gây ô nhiễm môi trường xung quanh.Biện pháp này không nên áp dụng ở Thủy Nguyên.
Thiêu đốt trong lò ở nhiệt độ cao (incineration)
Là biện pháp xử lý CTR trong lò thiêu ở nhiệt độ >8500C. Lò thiêu này có thể được chế tạo chuyên dụng hoặc có thể là lò nung của nhà máy xi măng.
Ưu điểm của phương pháp thiêu
- Xử lý triệt để các chất ô nhiễm trong chất thải rắn, đặc biệt hiệu quả với CTR công nghiệp, CTR nguy hại.
- Giảm thể tích chất thải: Tro bã sau khi đốt chỉ bằng 20% lượng chất thải ban đầu về trọng lượng, và 10% về thể tích.
- Có thể thu hồi dung môi hữu cơ và một số hoá chất từ chất thải công nghiệp.
- Tiết kiệm được diện tích cần để chôn lấp CTR sau đốt
- Phương pháp thiêu đốt là sự lựa chọn số một đối với các quốc gia công nghiệp có mật độ dân số cao, diện tích hẹp nhưng có nguồn lực cao về công nghệ và tài chính (gần 100% CTR ở Singapore, 60% CTR ở Hà Lan, 50% CTR ở Nhật Bản được xử lý theo phương pháp này). Hiện nay trên địa bàn huyện Thủy Nguyên có nhiều nhà máy xi măng (xi măng Chifon, xi măng Hải Phòng) vì vậy công nghệ thiêu rác bằng các lò nung clinker là giải pháp phù hợp cho huyện Thủy Nguyên và TP Hải Phòng.
Nhược điểm
- Công nghệ phức tạp, đòi hỏi năng lực kỹ thuật và tay nghề cao.
- Giá thành đầu tư lớn, chi phí tiêu hao năng lượng và chi phí xử lý cao do ngoài việc đầu tư lò đốt thì cần phải lắp đặt thiết bị xử lý khí tiên tiến để tránh ô nhiễm môi trường do khí thải. Chi phí cho thiết bị xử lý khí thải rất cao.
Hình 3.13: Sơ đồ công nghệ thiêu đốt CTR công nghiệp
Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nạp liệu
Chất thải được nạp vào buồng đốt sơ cấp theo 2 đường: cửa trước và cửa sau của buồng đốt bằng phương pháp thủ công.
Buồng đốt sơ cấp
Buồng đốt này đốt bằng dầu DO, chất thải công nghiệp được sấy khô và đốt cháy trong môi trường khí dư ở nhiệt độ 700-900OC. Ở nhiệt độ này, các chất thải độc hại sẽ bị khí hoá. Khí sinh ra bị dồn lên buồng đốt thứ cấp.
Nhiệt độ buồng đốt được duy trì do 02 bộ đốt dầu DO. Bộ đốt này có mức tự động hoá cao, các bộ đốt tự động đốt khi nhiệt độ trong buồng đốt thấp hơn nhiệt độ định mức (700OC và tự động tắt khi nhiệt độ lên cao hơn nhiệt độ cài đặt định mức 900OC). Lượng dầu tiêu thụ cho buồng sơ cấp trong khoảng 100- 140 lít/giờ.
Chất thải Tập kết60x12x5 Chất thải Bec phun Lò đốt Giải nhiệt Tháp rửa Chuyển tới nhà máy xi măng hoặc đóng gạch Hấp thụ khí Tách Tái sinh dung dịch
hấp thụ60x12x5 Sân phơi bùn Kết thúc Ống khói cao Nước mềm DD hấp thụ
Việc điều chỉnh lượng dầu đốt vào các vòi đốt được thực hiện bằng cách đặt chế độ làm việc cho bơm dầu và được chỉ báo bằng đồng hồ báo áp lực dầu ở ngay tại bơm dầu gắn trên bộ đốt.
Tro xỉ sau khi đốt được lấy ra ngoài qua xe tháo tro và chuyển đến bãi tập kết tro thải và được ổn định bằng phương pháp bê tông hóa.
Buồng đốt thứ cấp
Buồng đốt thứ cấp có nhiệm vụ đốt cháy triệt để lượng khí sinh ra từ buồng sơ cấp. Buồng đốt được duy trì nhiệt độ trong khoảng 1.050-1.350OC nhờ bộ phun dầu DO, thời gian lưu khí tại buồng này là 2-4 giây. Bộ đốt lắp đặt ở đây cũng cùng chủng loại với bộ đốt được lắp đặt tại buồng đốt sơ cấp. Lượng dầu tiêu thụ cho buồng đốt thứ cấp trong khoảng 50-70 lit/h. Khí thải từ buồng thứ cấp được đưa tới hệ thống giải nhiệt bằng nước.
Hệ thống giải nhiệt bằng nước
Vật liệu chế tạo bằng thép CT3 .Cấu tạo thiết bị dạng hình trụ, bên trong có hệ thống ống xoắn ruột gà tiết diện truyền nhiệt cao.Ống giải nhiệt có đường kính 60mm với tổng chiều dài 126m. Khí lò đi bên ngoài đường ống trao đổi nhiệt gián tiếp với nước làm mát đi bên trong ống ruột gà.Khói lò có nhiệt độ cao >1.000OC được giảm nhanh xuống < 400OC trong khoảng thời gian 2 giây, nhằm hạn chế tối đa việc hình thành Dioxin/Furans. Khí sau giải khi qua bộ giải nhiệt bằng nước được đưa qua bộ giải nhiệt bằng khí.
Bộ giải nhiệt bằng khí
Vật liệu chế tạo bằng thép CT3. Cấu tạo thiết bị dạng hình trụ bên trong có 2 hệ thống ống chùm nhằm tăng diện tích trao đổi nhiệt, 01 hệ thống ống trùm gồm 40 ống, đường kính 110mm, chiều dài mỗi ống là 1,6m. Khí thải đi trong ống trao đổi nhiệt gián tiếp với không khí ngoài trời được cung cấp bởi 2 quạt gió thổi bên ngoài ống. Với tác dụng của thiết bị trao đổi nhiệt, nhiệt độ khói lò từ khoảng 400OC được giảm xuống khoảng 250OC. Khí thải đi qua bộ giải nhiệt bằng khí được đưa qua xyclon ướt có phun dung dịch kiềm.
Vật liệu chế tạo bằng thép. Thiết bị dạng xyclon có hệ thống phun dung dịch kiềm. Kích thước: đường kính 1,6m, chiều cao 7,5m. Khí thải từ hệ thống giải nhiệt bằng khí đi vào thiết bị theo phương tiếp tuyến với xyclon sẽ đi theo đường xoáy trôn ốc từ phần trên xyclon xuống dưới đáy côn rồi đi vào đường ống ở giữa xyclon và được đẩy sang tháp hấp thụ khí thải. Do cấu tạo của xyclon và dung dịch kiềm được phun tạo thành màng dung dịch bên trong xyclon có tác dụng dính ướt các hạt bụi và tách chúng ra khỏi pha khí. Phần bụi này đi theo dung dịch kiềm ra ngoài và được tách ra.
Bể rửa khói
Do xyclon được phun dung dịch kiềm nên ngoài tác dụng chính là tách bụi xyclon còn có tác dụng hấp thụ, trung hòa một phần các khí oxit axit (CO, SOx, NOx) có trong khí thải. Khí thải sau khi tách bụi tại xyclon được chuyển sang tháp hấp thụ nhờ quạt đẩy tạo áp lực dương trong đường ống.
Tháp hấp thụ khí thải (tháp đệm
Vật liệu chế tạo bằn thép. Tháp có cấu tạo dạng khối trụ đứng, rỗng bên trong, đáy hình côn. Kích thước: đường kính 1,55m, chiều cao 5,5m. Bên trong tháp có 02 giá đỡ các ô đệm. Giá đỡ này có cấu tạo dạng lưới, chế tạo bằng thép không rỉ (do dung dịch rửa đệm có tính chất kiềm). Tháp có 02 tầng đệm, mỗi tầng cao 15cm. Vật liệu đệm được chế tạo bằng gốm sứ có hình dạng trụ rỗng, có kích thước 50 x 50 x 5mm. Dung dịch phun lên bề mặt vật liệu đệm có pH được duy trì trong khoảng pH=10-12 với lưu lượng phun trên 1m2 tiết diện ngang của tháp là 15m3/h.
Khí thải đi vào tháp đệm từ phía dưới, dung dịch kiềm được phun lên bề mặt vật liệu đệm từ trên xuống. Quá trình hấp thụ xảy ra trên bề mặt vật liệu đệm và trong pha lỏng (được phun ở dạng sương mù). Tại đây các chất ô nhiễm trong thành phần khí lò đốt như CO, NOx, SO2, HF, HCl...và bụi sẽ bị dung dịch hấp thụ. Tháp còn được thiết kế bộ tách giọt nước để thu hồi lại các giọt nước nhỏ bị dòng khí chuyển động kéo theo. Khí thải sau khi ra khỏi tháp hấp thụ đại quy chuẩn khí thải QCVN 30:2010/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải lò đốt chất thải công nghiệp được thải ra khí quyển qua ống khói cao 30m.
Hệ thống bể chứa nước giải nhiệt, bể chứa dung dịch hấp thụ:
Bể chứa nước giải nhiệt và bể chứa dung dịch hấp thụ có kết cấu bê tông cốt thép. Bể được đúc bê tông toàn bộ. Kích thước bể chứa nước giải nhiệt: dài x rộng x cao = 7 x 4 x 4,5m chia thành 03 ô. Kích thước bể chứa dung dịch hấp thụ: dài x rộng x cao = 7 x 4 x 4,5m. Nguồn cung cấp nước giải nhiệt là nguồn nước máy của nhà máy nước sạch phía Bắc huyện Thủy Nguyên. Bể chứa dung dịch hấp thụ được duy trì trong khoảng pH=10-12. Bể nước này được sử dụng tuần hoàn. Sau khi tách, vớt muội khói lò, bổ sung kiềm, bổ sung nước mất đi do quá trình bốc hơi, dung dịch tiếp tục được sử dụng cho việc hấp thụ, rửa khói.
Việc sử dụng lò nung clinker trong công nghệ sản xuất xi măng được ứng dụng ở nhiều nước phát triển để xử lý CTR và CTNH. Hiệu quả xử lý của lò nung rất cao, đồng thời lại có khả năng xử lý khối lượng lớn chất thải.
Hình 3.14: Sơ đồ công nghệ xử lý CTR công nghiệp bằng phương pháp sử dụng lò nung clinker trong sản xuất xi măng
thiêu hủy an toàn trong lò nung clinker (1600-18000C). Các chất ô nhiễm hữu cơ sẽ bị thiêu hủy hoàn toàn (các khí hơi sinh ra có thời gian lưu 4-6 giây) để trở thành các chất vô cơ không độc hại như CO2, H2O, SO42-, NO3-, trong đó một số chất dạng khí sẽ theo ống khói ra ngoài, các thành phần khác sẽ tham gia vào quá trình hình thành xi măng.
Một số các chất thải là vô cơ có chứa kim loại nặng, axit, bazo vô cơ cũng có thể xử lý được trong lò xi măng mà không hề ảnh hưởng đến chất lượng của xi măng. Các chất thải vô cơ này khi gặp nhiệt độ cao sẽ tham gia phản ứng nhiệt phân, trở thành các muối kép và oxit bền vững không độc hại trong xi măng.
Hiện nay trên địa bàn Thủy Nguyên có 2 nhà máy xi măng lớn đang hoạt động hoạt động, đây là một điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng công nghệ đốt chất thải rắn trên địa bàn. Về mặt kinh tế, tính toán cho thấy xử lý chất thải bằng lò xi măng cho phép giảm tiêu hao nhiên liệu rất nhiều, trung bình đốt 50.000 tấn chất thải có thể tiết kiệm được 30.000 tấn nhiên liệu. Tuy có nhiều triển vọng như vậy nhưng để đáp ứng được biện pháp này chắc chắn còn rất nhiều khó khăn trong việc phối hợp tổ chức thực hiện giữa các địa phương với nhau, vấn đề hiệu quả kinh tế trong vận chuyển – xử lý chất thải và sự đồng tình của các nhà máy.
Như vậy, với các ưu điểm, nhược điểm của công nghệ đốt thì huyện Thủy Nguyên có thể áp dụng phương pháp này để xử lý các loại chất thải nguy hại trong sản xuất.Trong tương lại, lượng CTR công nghiệp phát sinh trên địa bàn sẽ được xử lý triệt để. Tính toán về hiệu quả sử dụng công nghệ này sẽ được thực hiện nếu các đơn vị chức năng chuyên môn trên địa bàn chấp nhận công nghệ này.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận
Qua điều tra, nghiên cứu về hiện trạng quản lý CTR công nghiệp trên địa bàn huyện Thủy Nguyên, luận văn thu được các kết quả sau:
1. Kết quả dự báo CTR công nghiệp địa bàn huyện Thủy Nguyên đến năm 2020 đã cho thấy:
- Nếu các có sở công nghiệp trên địa bàn huyện Thủy Nguyên không áp dụng công nghệ mới trong sản xuất thì lượng CTR công nghiệp phát sinh trong giai đoạn từ 2010 – 2020 tại huyện Thủy Nguyên tăng 4,04 lần (từ 16 – 64,7 tấn/ngày đối với CTRCN nguồn sinh hoạt ; 28 – 113,3 tấn/ngày đối với CTR công nghiệp nguy hại và 156 – 631,1 tấn/ngày đối với CTR công nghiệp nguồn từ sản xuất).
- Nếu các có sở công nghiệp trên địa bàn huyện Thủy Nguyên áp dụng công nghệ mới trọng sản xuất thì lượng CTR công nghiệp phát sinh trong giai đoạn từ 2010 – 2020 được giảm đáng kể so với việc không áp dụng các công nghệ mới trong sản xuất. Lượng CTR công nghiệp phát sinh từ 2010 – 2020 khi áp dụng công nghệ mới trong sản xuất sẽ tăng 2,83 lần (từ 16 – 45,3 tấn/ngày đối với CTR công nghiệp nguồn sinh hoạt ; 28 – 79,3 tấn/ngày đối với CTR công nghiệp nguy hại và 156 – 441,8 tấn/ngày đối với CTR công nghiệp từ nguồn từ sản xuất).
Do đó, đề tài sử dụng các kết quả về dự báo phát sinh khối lượng CTR công nghiệp khi áp dụng các công nghệ mới vào trong quá trình sản xuất để làm cơ sở dự báo về khối lượng thu gom và xử lý CTR công nghiệp trên địa bàn.
2. Mức độ quan tâm về công tác quản lý CTR công nghiệp trên địa bàn là khá tốt. Tỷ lệ người dân quan tâm đến vấn đề môi trường nói chung và CTR công nghiệp nói riêng khá cao, đây chính là điều kiện giúp cho việc quản lý CTR được dễ dàng hơn. Do đó, để công tác quản lý CTR công nghiệp được tốt hơn thì việc tăng cường tuyên truyền, phổ biến kiến thức về môi trường đối với người dân, kêu gọi toàn dân tham gia BVMT.
3. Luận văn đã đề xuất các biện pháp tổng hợp, gắn kết nâng cao năng lực về tổ chức, nhân sự, tài chính, biện pháp kinh tế và luật pháp, có tính khả thi để quản lý CTRCN trên địa bàn có hiệu quả cao.
4. Trên cơ sở 20 tiêu chí về môi trường, xã hội và kinh tế luận văn và tập thể nghiên cứu đã so sánh 3 địa điểm được “đề cử” và đã chọn địa điểm thích hợp nhất để lập Khu xử lý CTR công nghiệp kết hợp đô thị. Địa điểm này nằm tại tại xã Gia Minh. 5. Luận văn cũng đã đề xuất công nghệ phù hợp để quản lý CTR công nghiệp. Trong đó nhấn mạnh tầm quan trọng của công tác phân loại, thu hồi, tái chế, tái sử dụng các thành phần trong CTR công nghiệp. Như vậy phần xử lý sẽ gỉảm đáng kể. Để xử lý phần cần loại bỏ này luận văn đã đề xuất 2 công nghệ: với CTR công nghiệp không nguy hại thì xử lý chung với CTR đô thị bằng công nghệ chôn lấp hợp vệ sinh; với CTR công nghiệp nguy hại thì xử lý bằng công nghệ thiêu đốt ở nhiệt độ cao trong lò nung clinker của các nhà máy xi măng tại huyện.
6. Thiết kế sơ bộ về các hạng mục công trình cho Khu xử lý CTR công nghiệp kết hợp xử lý CTR đô thị và công nghệ thiêu đốt đã được đề xuất trong luận văn. Các công nghệ này là khả thi.
2. Kiến nghị
Để công tác quản lý CTR công nghiệp ở huyện Thủy Nguyên ngày càng có hiệu quả nhất là trong quá trình đẩy mạnh phát triển công nghiệp trên địa bàn huyện các biện pháp sau cần được tăng cường thực hiện:
a. Nâng cao nhận thức của các nhà đầu tư, chủ doanh nghiệp trong tuân thủ các quy định pháp luật về môi trường, tài nguyên, các quy chuẩn, tiêu chuẩn về môi trường. Các chủ doanh nghiệp phải thực hiện các biện pháp “trước đường ống” (kiểm toán chất thải, sản xuất sạch hơn) và xây dựng, lắp đặt các hệ thống thu gom, xử lý chất thải nói chung, trong đó có CTR công nghiệp đạt yêu cầu của QCVN.
b. Tăng cường năng lực quản lý về môi trường công nghiệp của Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện và của các doanh nghiệp công. Xử phạt nghiêm minh các doanh nghiệp, cơ sở có những hành vi vi phạm quy định về kiểm soát ô nhiễm.
UBND TP Hải Phòng chỉ đạo, cung cấp tài chính cho UBND huyện Thủy Nguyên và các đơn vị chức năng khẩn trương khảo sát, thiết kế, tiến tới xây dựng Khu Liên hợp xử lý CTR tại Gia Minh, trong đó có Trung tâm xử lý CTR công nghiệp nguy hại, với công nghệ tiên tiến. Có như vậy CTR công nghiệp và CTNH trên địa bàn mới được kiểm soát đúng pháp luật, chất lượng môi trường sẽ được cải