21/11/2019
Chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) tại Việt Nam có đặc tính là chất thải hỗn hợp chưa được phân loại tại nguồn. Với đặc tính này, để xử lý triệt để CTRSH cần phải đầu tư nhiều công đoạn và máy móc thiết bị để phân loại tái chế hoặc phải đầu tư công nghệ đốt phát điện với suất đầu tư và chi phí vận hành cao. Để xử lý hiệu quả CTRSH, Doanh nghiệp Khoa học Công nghệ Công nghệ Mới (Newtech) đề xuất giải pháp công nghệ ủ phân hữu cơ vi sinh và nhiệt phân rác nhựa kết hợp đốt tiêu hủy với nguyên lý “xử lý trước, phân loại sau” nhằm tái chế triệt để CTRSH.
Quy trình công nghệ ủ phân hữu cơ vi sinh và nhiệt phân rác nhựa kết hợp đốt tiêu hủy
Với ưu điểm như xử lý nhanh gọn rác trong ngày, quá trình xử lý không phát sinh mùi hôi, tái sử dụng được nước rỉ rác, không cần sục khí trong quá trình ủ ban đầu, quá trình nhiệt phân rác ni lông gần như không phát sinh ra dioxin…bước đầu đã đạt được hiệu quả môi trường cao. Theo đó, giải pháp công nghệ ủ phân hữu cơ vi sinh và nhiệt phân rác nhựa kết hợp đốt tiêu hủy (gồm 7 bước) sau:
Bước 1 (Sơ chế): CTRSH tập kết được đưa vào máy nghiền thô kết hợp phun chế phẩm sinh học phân hủy hữu cơ. Tại đây, CTRSH được tách rời ra khỏi các bao ni lông và giảm kích thước, đồng thời được phối trộn đều với chế phẩm sinh học giúp cho phần hữu cơ sinh học bị phân hủy nhanh và đồng đều.
Bước 2 (Ủ phân hủy các chất hữu cơ sinh học): CTRSH sau khi được sơ chế sẽ đưa vào các khoang ủ có đậy bạt phủ kín. Việc sử dụng khoang ủ kín giúp duy trì những điều kiện tốt nhất cho vi sinh vật có lợi hoạt động, giảm thiểu hoặc loại bỏ những tác động có hại đến môi trường cũng như hạn chế tối đa ảnh hưởng của thời tiết đến quá trình ủ CTRSH. Vi sinh vật có vai trò phân hủy các hợp chất hữu cơ sinh học nhờ quá trình ủ yếm khí và hiếu khí nối tiếp nhau trong vòng 40 ngày.
Quá trình ủ CTRSH, ngoài sự có mặt của những vi sinh vật có lợi cần thiết những yếu tố chính ảnh hưởng đến quá ủ sẽ được kiểm soát như nhiệt độ, độ pH, độ ẩm, tốc độ thông khí, nhu cầu oxy,… để đảm bảo tốc độ phân hủy đạt tối ưu. Nước rỉ rác phát sinh trong quá trình ủ được thu gom riêng biệt; được bổ sung chế phẩm sinh học rồi tiếp tục phun bù ẩm vào đống ủ. Kết quả sau quá trình ủ xử lý bằng vi sinh CTRSH có không còn mùi hôi, các chất hữu cơ sinh học bị phân hủy tơi thành bột và độ ẩm giảm từ 70-80% xuống còn 40-45%. Ủ CTRSH chia thành 2 giai đoạn, “ủ lên men” 20 ngày thì đậy bạt không sục khí, “ủ chín” 20 ngày tiếp theo không đậy bạt và sục khí.
Trong thời gian ủ 40 ngày, thì 7 ngày đầu là quá trình phân hủy yếm khí, nhiệt độ đạt 40-45oC; từ ngày thứ 8 đến ngày thứ 20 là quá trình phân hủy yếm khí và hiếu khí đồng thời, nhiệt độ quá trình ủ tăng lên khoảng 75-80oC; từ ngày 21 đến ngày 40 là quá trình ủ hiếu khí, nhiệt độ và độ ẩm giảm dần. Với nhiệt độ trong quá trình ủ hiếu khí là 75-80oC đủ để tiêu diệt các ấu trùng và côn trùng gây hại. Quá trình ủ tạo sự cạnh tranh sinh học, các vi khuẩn có lợi phát triển mạnh sinh ra các loại enzym gây ức chế và tiêu diệt các vi sinh vậy gây hại như các loại vi khuẩn và nấm gây bệnh cho cây trồng. Thời gian này, đống ủ đã phân hủy tương đối triệt để nên không tạo mùi hôi ảnh hưởng đến môi trường.
Quá trình ủ CTRSH
Bước 3(Phân loại): CTRSH sau quá trình ủ được phân loại bằng máy sàng lồng (phân loại thứ nhất). Toàn bộ những loại có kích thước nhỏ lọt sàng lồng sẽ được đưa vào bước (phân loại thứ 2) bằng máy sàng rung. Kích thước lỗ sàng rung là 5mm, phần lớn các tạp chất như mảnh vụn thủy tinh được tách ra khỏi phân thô sau quá trình sàng. Chỉ còn 1 lượng rất nhỏ cát và thủy tinh kích thước nhỏ hơn 5mm lọt sàng sẽ được nghiền chung với phân thô thành kích thước nhỏ hơn. Lượng tạp chất này có hàm lượng rất nhỏ nên không ảnh hưởng đến quá trình sử dụng phân bón cho cây trồng.
Phần lọt sàng rung thu được (phân thô) sẽ chế biến thành phân hữu cơ vi sinh. Trong khi đó, phần trên sàng rung là rác không tái chế sẽ được đem đốt tiêu hủy.Phần rác có kích thước lớn trên sàng lồng sẽ được đưa vào bước (phân loại thứ 3) bằng máy thổi tách nilông. Các loại rác ni lông được thổi tách riêng sẽ được ép kiện để làm nguyên liệu nhiệt phân; Rác sau khi tách nilông sẽ đưa vào bước (phân loại thứ 4) bằng thủ công trên băng tải để thu hồi những loại phế liệu có giá trị như: dây điện, cao su, nhôm, sắt, đồng, chai PET, nhựa PP,… Sau quá trình thu hồi các loại phế liệu, phần rác không tái chế được đưa vào lò đốt tiêu hủy. Nhờ quá trình sơ chế và ủ bằng vi sinh, CTRSH được phân loại khá dễ dàng và triệt để do không còn mùi hôi; phần hữu cơ sinh học bị phân hủy thành kích thước nhỏ và độ ẩm thấp.
Bước 4 (Nhiệt phân tái chế rác ni lông): Rác ni lông thu từ quá trình phân loại sẽ ép kiện rồi đưa vào lò quay nhiệt phân kín cùng với xúc tác cracking. Lò quay nhiệt phân được gia nhiệt gián tiếp; dưới tác dụng của nhiệt độ và xúc tác ni lông sẽ bị nhiệt phân ở nhiệt độ 390-430oC trong điều kiện yếm khí để chuyển hóa thành thể khí. Phần thể khí được làm lạnh gián tiếp tại các thiết bị ngưng tụ để thu hồi dầu nhiên liệu ở dạng lỏng. Sau qua trình ngưng tụ phần khí không ngưng còn lại (syngas) sẽ được tuần hoàn đốt cấp nhiệt gián tiếp cho lò quay nhiệt phân hoặc cung cấp cho lò đốt rác. Phần chất rắn còn lại trong lò quay nhiệt phân là than bột được thu hồi làm nhiên liệu đốt.
Áp dụng công nghệ nhiệt phân có ưu điểm xử lý tái chế toàn bộ các loại ni lông mà không cần phải làm sạch loại bỏ độ ẩm và tạp chất. Dầu nhiên liệu dùng đốt cho lò đốt rác, phần còn lại cung cấp ra thị trường để sử dụng đốt cho lò hơi, lò sấy, lò tại nhiệt, lò nung,…Bên cạnh đó, than bột được sử dụng là nhiên đốt thay cho than cám trong lĩnh vực xi măng, gạch tuynel,…
Xúc tác nhiệt phân là zeolite hoặc bentonite, CaCO3 hoặc kết hợp Zeolite và CaCO3. Nhựa, ni lông thu hồi từ quá trình phân loại có lẫn những loại nhựa có chứa Clo như PVC sẽ bị nhiệt phân phân hủy triệt để. Quá trình nhiệt phân yếm khí là quá trình phân hủy các loại polymer bằng nhiệt trong môi trường vắng oxy nên kết quả của quá trình nhiệt phân không tạo ra hoặc tạo ra rất ít dioxin.
Rác ni lông phân loại sẽ được ép kiện rồi đưa vào lò quay nhiệt phân kín
Bước 5 (Chế biến phân hữu cơ vi sinh): Phân thô tách từ quá trình phân loại được đưa vào máy để nghiền mịn tạo độ đồng đều kích cỡ hạt cho phân. Sau đó đưa qua máy sấy để giảm độ ẩm xuống còn <30%. Trước khi định lượng và đóng gói để cung cấp cho khách hàng, phân hữu cơ vi sinh được bổ sung thêm các loại khoáng vi lượng cần thiết và các vi sinh vật có lợi hỗ trợ cho quá trình phát triển của cây trồng.
Chất lượng sản phẩm phân hữu cơ vi sinh:
|
STT |
Chỉ tiêu chất lượng |
Đơn vị tính |
Mức Quy định |
|
1 |
Hàm lượng chất hữu cơ |
% khối lượng |
>15 |
|
2 |
Mật độ vi sinh vật có ích |
CFU/g |
>1x106 |
|
3 |
Hoặc mật độ nấm rễ cộng sinh |
IP/g |
>10 |
|
4 |
Độ ẩm |
% |
<30 |
|
5 |
pHH2O |
|
>5 |
Phân hữu cơ vi sinh từ CTRSH không chứa những vi sinh vật gây hại cho cây trồng mà còn cung cấp nhiều chất dinh dượng ở dạng dễ hấp thụ cho cây. Bên cạnh đó, phân hữu cơ vi sinh còn bổ sung lượng vi sinh có lợi cho quá trình tăng trưởng của cây trồng và cải tại đất trồng.
Sản phẩm phân hữu cơ sinh vi sinh từ CTRSH
Bước 6 (đốt tiêu hủy): Rác không tái chế tách ra từ quá trình phân loại được xử lý bằng phương pháp đốt tiêu hủy 2 cấp trong buồng đốt sơ cấp và thứ cấp, khí thải được giải nhiệt, xử lý bụi và xử lý các thành phần độc hại trước khi phát tán ra môi trường. Rác được đảo trộn, cấp oxy đều và liên tục nhờ cơ cấu ghi lật đa tầng giúp quá trình đốt cháy có hiệu suất cao. Quá trình đốt tiêu hủy rác được hỗ trợ thêm bằng các đầu đốt dầu tự động cho buồng đốt sơ cấp và buồng đốt thứ cấp để đảm bảo nhiệt độ buồng đốt sơ cấp có nhiệt độ >400oC và nhiệt độ buồng đốt thứ cấp >950oC. Khí thải được giải nhiệt nhanh tại bộ giải nhiệt bằng nước giúp nhiệt độ khí thải giảm nhanh từ khoảng 950oC xuống còn 250oC chống tái hình thành các chất độc hại trong khí thải và tăng hiệu quả xử lý của các tháp hấp thụ phía sau. Hệ thống lắp đặt tháp cyclon ướt xử lý được trung bình 92% lượng bụi trong khí thải và hệ thống lọc bụi tay áo xử lý hoàn toàn triệt để lượng bụi còn lại trong khí thải. Hệ thống xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ đa tầng đệm đối lưu kết hợp với veturi giúp hấp thụ triệt để các thành phần độc hại và giải nhiệt khí thải hiệu quả. Toàn bộ hệ thống được lắp đặt các loại cảm biến như pH, áp suất, nhiệt độ để kiểm soát và điều khiển hệ thống vận hành tự động. Nhờ quá trình phân loại rác hiệu quả và triệt để nên rác không tái chế đem đốt tiêu hủy chỉ còn chứa 1 lượng nhỏ rác nhựa và ni lông hạn chế tối đa phát thải dioxin trong quá trình xử lý bằng phương pháp đốt, đồng thời lượng rác không tái chế để đốt tiêu hủy chỉ còn khoảng 35% (so với khối lượng CTRSH đầu vào) có độ ẩm khoảng 30-38% phù hợp cho việc đốt tiêu hủy.
Sử dụng chính sản phẩm dầu nhiệt phân cho quá trình đốt thứ cấp, tùy thuộc vào nhiệt độ của buồng đốt thứ cấp, đầu đốt thứ cấp sẽ tự động khởi động đốt dầu nhiệt phân để duy trì nhiệt độ luôn ổn định trên 950oC. Số lượng dầu sử dụng phụ thuộc vào nhiệt lượng và độ ẩm của phần rác đem đốt. Nhiệt độ sau xiclon ướt và trước lọc bụi tay áo trong khoảng 160-180oC, nước bị lôi cuốn theo ở dạng hơi không làm tắc lọc bụi tay áo. Ngoài ra, lọc bụi tay áo sử dụng là loại chống thủy phân chịu được cấp độ cao nhất là cấp độ 4 nên bền trong môi trường có hơi nước.
Thực tế đo khí thải của nhiều lò đốt chất thải rắn sinh hoạt khi loại được phần ni lông thì hàm lượng oxit Nitơ rất thấp so với quy chuẩn QCVN 61-MT:2016 hiện hành. Hệ thống xử lý khí thải được thiết kế bằng thép inox 304 và được phủ lớp epoxy đóng rắn bảo vệ chống ăn mòn có khả năng sử dụng lâu dài từ 5-10 năm.
Hệ thống lò đốt
Bước 7 (Xử lý nước thải): Hệ thống xử lý nước thải sử dụng công nghệ sinh học làm chủ đạo kết hợp với công nghệ hóa lý và công nghệ lọc để xử lý nước rỉ rác. Nước rỉ rác có thành phần hữu cơ cao sẽ được xử lý bằng các chủng vi sinh yếm khí, hiếu khí và yếm khí tùy nghi; các vi sinh vật sẽ phân hủy các chất ô nhiễm thành CO2, H2, H2O,… và tạo thành các sinh khối mới, góp phần làm giảm COD và BOD5 của nước thải. Qua quá trình xử lý sinh học các thành phần ô nhiễm giảm được 70-80%, nước thải tiếp tục được xử lý bằng hóa lý và lọc than hoạt tính để xử lý tiếp những thành phần ô nhiễm còn lại. Nước thải sau khi xử lý được tái tuần hoàn sử dụng cho hệ thống lò đốt và lò nhiệt phân.
Hiệu quả xử lý CTRSH công nghệ của Newtech
Hiện nay, giải pháp công nghệ của Newtech xử lý CTRSH tạo được nhiều sản phẩm hữu ích, tỷ lệ phần thu hồi đạt đến 27%. Đồng thời, giải pháp công nghệ của Newtech đề xuất đều đáp ứng các tiêu chuẩn hiện hành như: Sản phẩm phân hữu cơ vi sinh đạt tiêu chuẩn phân hữu cơ vi sinh theo Nghị định 108/2017/NĐ-CP về quản lý phân bón; Sản phẩm dầu nhiên liệu đạt tiêu chuẩn dầu FO N1 TCVN 6239:2002 tiêu chuẩn nhiên liệu đốt lò (FO); Sản phẩm than bột đạt tiêu chuẩn than cám 6b.7 TCVN 8910:2015 tiêu chuẩn Quốc gia than thương phẩm.
Bảng cân bằng vật chất cho 100 tấn CTRSH
|
Đầu vào |
Đầu ra |
||||
|
Loại |
SL |
ĐV |
Loại |
SL |
ĐV |
|
Chất thải rắn sinh hoạt |
100 |
Tấn |
Phân HCVS |
20 |
Tấn |
|
Dầu |
3,5 |
Tấn |
|||
|
Than |
2,5 |
Tấn |
|||
|
Phế liệu |
1 |
Tấn |
|||
|
Nước sạch |
5 |
m3 |
|||
|
Tro xỉ |
3 |
Tấn |
|||
Các nguồn phát thải được xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường: Khí thải lò đốt đạt tiêu chuẩn QCVN 61-MT:2016 Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về lò đốt CTR sinh hoạt; Khí thải lò nhiệt phân đạt tiêu chuẩn QCVN 19:2009/BTNMT cột B Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vơ cơ; Nước thải sau quá trình xử lý đạt tiêu chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT cột A Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp.
So sánh với các công nghệ hiện hữu theo Quyết định 1354/QĐ-BXD
|
Công nghệ xử lý CTRSH |
GPCN Newtech |
Chôn lấp hợp vệ sinh |
Phân VS + Đốt |
Đốt tiêu hủy |
|
Suất đầu tư (tr. đồng/tấn) |
380-450 |
180-200 |
480-600 |
460-640 |
|
Quỹ đất |
ít |
nhiều |
ít |
ít |
|
Hiệu quả môi trường |
cao |
thấp |
trung bình |
trung bình |
|
Hiệu quả kinh tế |
cao |
thấp |
cao |
trung bình |
So với các công nghệ trên thị trường hiện nay, giải pháp công nghệ của Newtech không những có suất đầu tư thấp, sử dụng ít quỹ đất mà còn đạt hiệu quả cao về kinh tế và môi trường. Đây là một trong những giải pháp công nghệ tối ưu hiện nay để xử lý CTRSH phù hợp với điều kiện cả vùng đô thị và vùng nông thôn với công suất xử lý 50-200 tấn/ngày.
Vì thành phần và tính chất CTRSH của mỗi địa phương mỗi vùng khác nhau nên rất khó đánh giá chính xác được cân bằng vật chất chi tiết.Tuy nhiên, với quy mô tổi thiểu của giải pháp đề xuất là 50 tấn/ngày, đêm; chi phí xử lý CTRSH trung bình khoảng 430.000 đồng/tấn; Giá thành sản phẩm thu hồi với dầu nhiệt phân là 6.000.000 đồng/tấn và phân hữu cơ vi sinh là 2.000.000 đồng/tấn thì bắt đầu đạt hiệu quả kinh tế. Hiện tại, giải pháp công nghệ của Newtech đã được áp dụng ở Tây Ninh, Bình Phước, Quảng Ngãi và Đồng Nai. Các đơn vị xử lý bước đầu đã đạt được hiệu quả môi trường và đang tiếp tục hoàn chỉnh nhằm tối ưu hóa công nghệ ngày một hiện đại hơn. Nhân đây, Newtech đề nghị Văn phòng Nông thôn mới Trung ương hỗ trợ kết nối các đơn vị xử lý với người nông dân, giúp người nông dân sử dụng phân hữu cơ vi sinh có chất lượng tốt với giá thành thấp và các đơn vị xử lý ổn định được nguồn tiêu thụ phân hữu cơ vi sinh.
ThS. Nguyễn Thành Tài
Giám đốc, Doanh nghiệp Khoa học Công nghệ Công Nghệ Mới
(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số 10/2019)
