Thực trạng và giải pháp cho chất thải phát sinh từ quy trình xử lý chất thải rắn nguy hại bằng phương pháp đốt

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu đã thực hiện khảo sát và đánh giá thực trạng phát sinh chất thải từ quy trình xử lý chất thải rắn nguy hại bằng phương pháp đốt tại Chi Nhánh xử lý chất thải Bình Dương. Kết quả nghiên cứu đã cho thấy, chất thải phát sinh từ quy trình đốt chất thải rắn nguy hại gồm chất thải rắn và khí thải.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thực trạng và giải pháp cho chất thải phát sinh từ quy trình xử lý chất thải rắn nguy hại bằng phương pháp đốt

THỰC TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP CHO CHẤT THẢI PHÁT SINH TỪ QUY TRÌNH XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN NGUY HẠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỐT Trần Đức Lương 1, Hồ Bích Liên 1 1.Khoa Khoa học Quản lý, Trường Đại Học Thủ Dầu Một TÓM TẮT Nghiên cứu đã thực hiện khảo sát và đánh giá thực trạng phát sinh chất thải từ quy trình xử lý chất thải rắn nguy hại bằng phương pháp đốt tại Chi Nhánh xử lý chất thải Bình Dương. Kết quả nghiên cứu đã cho thấy, chất thải phát sinh từ quy trình đốt chất thải rắn nguy hại gồm chất thải rắn và khí thải. Chất thải rắn phát sinh gồm tro đáy (chiếm 15%) và tro bay (chiếm 3%). Khí thải phát sinh có chứa các thành phần như bụi, HC, HCl, CO, NO2, SO2 với tỷ lệ lần lượt là 0,17%; 0,43%; 22%; 44,8%; 7%; và 25,6%. Từ thực trạng, nghiên cứu đã đề xuất một số phương án nhằm giảm thiểu và xử lý hiệu quả chất thải phát sinh như: giảm độ ẩm bằng lò sấy, tái sử dụng nhiệt thừa, tái chế tro thành bê tông và gạch, tái sử dụng tro đáy làm sỏi và cát, tro bay làm xi măng, và dùng phương pháp hấp thụ bằng NaOH để xử lý khí thải. Từ khóa: Chất thải rắn nguy hại, khí thải, phương pháp đốt, tro bay, tro đáy. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, việc gây ô nhiễm môi trường do chất thải rắn nguy hại (CTRNH) gây ra đã được quan tâm ở nhiều quốc gia trên thế giới vì chúng chứa nhiều chất độc hại gây ảnh hưởng xấu trực tiếp đến sức khỏe con người, động vật và hệ sinh thái. CTRNH vào môi trường bằng các hoạt động như sản xuất, y tế và sinh hoạt của con người. CTRNH chứa nhiều chất độc hại như kim loại nặng (KLN), dung môi hữu cơ, các chất phóng xạ dễ ăn mòn, gây cháy nổ có khả năng gây bệnh cho con người và sinh vật, gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường sống. Trong môi trường, chúng sẽ gây ô nhiễm cho hệ sinh thái thủy và đất canh tác. Đặc biệt là nhiều chất độc trong CTRNH như KLN có nguy cơ tồn đọng và rất khó phân giải hay đào thải trong đất, trong cơ thể động, thực vật. Điều này gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Theo số liệu từ Bộ Tài nguyên và Môi trường (2019), hàng năm con người phải đối mặt với khoảng 15 triệu tấn CTRNH, nhưng chỉ có khoảng 50% trong số đó được xử lý theo đúng quy trình. Phần còn lại, không được xử lý đúng cách, thường bị chôn lấp trái phép hoặc thải trực tiếp ra môi trường, điều này gây ảnh hưởng nghiêm trọng cho môi trường. Dự kiến đến năm 2030, lượng CTRNH phát sinh tại Việt Nam sẽ tăng lên 21 triệu tấn/năm. Trong đó, loại CTRNH phổ biến nhất tại Việt Nam là chất thải rắn (CTR) y tế (chiếm khoảng 30% tổng lượng rác thải nguy hại), tiếp đến là chất thải rắn công nghiệp (chiếm 25%), chất thải hóa chất (chiếm 20%), chất thải điện tử (chiếm 15%) và CTR sinh hoạt nguy hại (chiếm 10%). Việc phát sinh CTRNH ngày càng tăng đã gây ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng hơn nếu không có biện pháp xử lý. Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý CTRNH khác nhau bao gồm các phương pháp cơ học, vật lý, sinh học, xử lý nhiệt và phương pháp chôn lấp. Trong các phương pháp xử lý này, phương pháp đốt là một phương pháp khá phổ biến thường được áp dụng để xử lý CTRNH nhờ khả năng xử lý được một lượng lớn và khả năng xử lý hiệu quả các chất độc hại có trong chất thải. Mặc dù xử lý CTRNH bằng phương pháp đốt có nhiều ưu điểm, nhưng ngược lại nó cũng làm phát sinh nhiều chất thải thứ cấp khác như khí thải, chất thải rắn, nước thải. Các chất thải sinh ra này nếu không được kiểm soát hiệu quả có thể gây ảnh hưởng xấu đến môi trường. Chính vì lý do này, 364
nghiên cứu đã được thực hiện nhằm xác định các loại chất thải phát sinh trong quá trình đốt CTRNH để từ đó đề xuất các phương án giảm thiểu và xử lý hiệu quả góp phần bảo vệ môi trường. 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài được thực hiện gồm 3 nội dung: - Nội dụng 1: Khảo sát quy trình xử lý CTRNH bằng phương pháp đốt tại Chi Nhánh xử lý CTR Bình Dương: Đề tài đã tiến hành khảo sát thực địa quy trình xử lý CTRNH bằng phương pháp đốt gồm các công đoạn của quy trình xử lý (công đoạn tiếp nhận, công đoạn phối trộn, công đoạn đốt), nhiệt độ ở lò đốt, ưu và nhược điểm của quy trình xử lý. - Nội dung 2: Đánh giá hiện trạng phát sinh chất thải trong quy trình xử lý CTRNH bằng phương pháp đốt: Đề tài đã tiến hành khảo sát các công đoạn phát sinh chất thải, xác định thành phần và hàm lượng chất thải phát sinh, - Nội dung 3: Đề xuất phương án: Dựa trên nguyên nhân gây phát sinh chất thải cũng như ưu nhược điểm của quy trình xử lý, đề tài đã đề xuất các phương án để giảm thiểu và xử lý hiệu quả chất thải phát sinh. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả khảo sát quy trình xử lý chất thải rắn nguy hại bằng phương pháp đốt Chất thải rắn nguy hại được xử lý trong lò đốt chất thải nguy hại có công suất 8.400 kg/giờ. Kết quả khảo sát quy trình đốt được thể hiện ở sơ đồ hình 1. Kho chứa chất thải rắn nguy Hệ thống Đầu đốt nạp liệu Tháp lưu thứ cấp Buồng đốt thứ Đầu đốt cấp Buồng đốt sơ sơ cấp cấp (600- (1.050- Đường đi của CTRNH Kho chứa xỉ tro Đường đi của khí Đường đi của hóa chất Hình 1. Sơ đồ công nghệ lò đốt CTRNH công suất 8.400 kg/giờ 365
CTRNH sau khi đưa về nhà máy được tập kết vào kho chứa (hình 2). Kho chứa này có chức năng lưu trữ, và phối trộn chất thải để vận chuyển đến nơi tập kết chờ đốt. Tại đây, CTRNH được xác định độ ẩm và độ ẩm được xác định là khoảng 50oC. Với giá trị độ ẩm này thì CTRNH chưa thể đưa vào thiêu hủy trong lò đốt. Cho nên nguyên liệu cần được giảm độ ẩm. Để giảm độ ẩm, CTRNH được phối trộn với CTR sinh hoạt, CTR công nghiệp dễ cháy như bột da, thuộc da băm nhỏ, cặn sơn, cặn dầu, dung môi, và bùn thải theo tỷ lệ 10:50:30. Sự phối trộn này nhằm giúp cho nguyên liệu đem đốt đạt được nhiệt trị ổn định trung bình khoảng 11.000 KJ/Kg, độ ẩm dưới khoảng 25%. Hình 2. Kho lưu trữ và phối trộn CTRNH trước khi xử lý CTRNH sau khi được phối trộn và giảm độ ẩm đến giá trị phù hợp thì được đưa vào lò đốt. Cửa trước của buồng đốt sơ cấp là nơi CTRNH được nạp vào. Ở buồng đốt sơ cấp, CTRNH được đốt bằng dầu DO và đốt cháy trong môi trường khí dư ở nhiệt độ 650-900OC. Với nhiệt độ 650- 900OC ở buồng đốt sơ cấp, khí thải sẽ được sinh ra và sẽ đi vào buồng đốt thứ cấp ở nhiệt độ 1.050- 1.100OC. Khí thải phát sinh từ buồng thứ cấp được đưa tới tháp lưu khí trong thời gian khoảng 2 giây để tiếp tục được xử lý chất ô nhiễm còn lại trong khí thải. Bộ đầu đốt DO có nhiệm vụ duy trì nhiệt độ cho buồng đốt. Tro xỉ phát sinh từ buồng đốt sơ cấp và thứ cấp được lấy ra ngoài bằng vít tải và được đưa đến kho tập kết tro thải. (a) 366
(b) Hình 3. Buồng đốt sơ cấp (a) và buồng đốt thứ cấp (b) 3.2. Thực trạng phát sinh chất thải Trong quá trình xử lý CTRNH bằng phương pháp đốt, kết quả khảo sát cho thấy có 2 loại chất thải phát sinh là chất thải rắn, và khí thải. 3.2.1. Thực trạng phát sinh chất thải rắn Bảng 1. Thành phần kim loại nặng trong tro đáy và tro bay Chỉ tiêu Tro đáy (Nồng độ ngâm Tro bay (Nồng độ QCVN 07:2009/ chiết mg/L) ngâm chiết mg/L) BTNMT As 0,01 0,01 2 Cd 0,002 0,003 0.5 Cr VI 0,4 0,8 5 Pb 0,15 2,7 15 Co 0,01 0,01 80 Hg 0,02 0,03 0.2 Zn 0,3 0,4 250 Mo 0.07 0,08 350 Ni 0,01 0,01 70 Chất thải phát sinh gồm tro đáy và tro bay. 2 loại tro này được thải ra từ buồng đốt sơ cấp và buồng đốt thứ cấp. Lượng tro đáy chiếm 15% và lượng tro bay chiếm 3% trên lượng CTRNH đem xử lý. Theo quy định tro thải từ quá trình đốt muốn thải ra bên ngoài môi trường thì phải đạt các yêu cầu theo QCVN 07:2009/BTNMT [5] về chất thải nguy hại, cho nên nghiên cứu đã khảo sát một số thành phần nguy hại của một số kim loại nặng bằng phương pháp US EPA 1311 và SMEWW 3125B:2012 và kết quả được trình bày ở bảng 1. Kết quả cho thấy nồng độ ngâm chiết các kim loại nặng trong tro đáy và tro bay thấp hơn nhiều so với giới hạn quy định ở QCVN 07:2009/BTNMT [5]. Vì vậy có thể kết luận rằng tro đáy và tro bay là chất thải rắn không nguy hại. Kết quả của nghiên cứu cũng tương tự như kết quả của Cao Tiến Phú và nnk (2022). 3.2.2. Thực trạng phát sinh khí thải 367
Kết quả phân tích khí thải phát sinh sau buồng đốt thứ cấp cho thấy rằng, khí thải sinh ra có chứa các thành phần như bụi, HC, HCl, CO, NO2 và SO2 (hình 4). Trong đó, hàm lượng bụi sinh ra là 2,474 mg/ Nm , HC là 6,11 mg/ Nm , HCl là 327,27 mg/ Nm , CO là 668,18 mg/ Nm , NO2 là 104.27 mg/ Nm , và SO2 là 381,81 mg/ Nm . Trong các khí thải phát sinh, CO chiếm tỷ lệ cao nhất 44,8%, tiếp theo lần lượt là SO2 25,6%, HCl 22%, NO2 7%, HC 0,43% và thấp nhất là bụi chiếm 0,17% (hình 5). So sánh với quy chuẩn về lò đốt chất thải công nghiệp QCVN 30:2012/BTNMT cho thấy, ngoại trừ bụi, HC, và NO2 thì các chất khí phát sinh còn lại đều vượt QCVN 30:2012/BTNMT, trong đó HCl vượt gấp 6,5 lần; CO vượt gấp 2,2; và SO2 vượt gấp 1,3 lần. 800 Nồng độ các chất khí sinh ra 700 600 trong quá trình đốt 500 400 300 200 100 0 Bụi HC HCl CO NO2 SO2 Khí thải lò đốt QCVN 30:2012/BTNMT Hình 4. Nồng độ các chất khí sinh ra trong quy trình đốt CTRNH 0,17 0,43 22 25,6 7 44,8 Bụi HC HCl CO NO2 SO2 Hình 5. Tỷ lệ các chất khí sinh ra trong quy trình đốt CTRNH 3.3. Đề xuất phương án 3.3.1. Phương án xử lý 3.3.1.1. Phương án xử lý tro 368
Theo quy chuẩn QCVN 07:2009/ BTNMT, tro đốt sinh ra không phải là CTRNH nên được phép thải ra ngoài môi trường. Tuy nhiên, tro được xem là nguồn nguyên liệu có thể tái sử dụng hoặc tái chế cho các hoạt động khác của con người. Thấy được điều đó, Chi nhánh xử lý CTR Bình Dương đã có phương án tái chế tro thành nhiều sản phẩm hữu ích. Chi nhánh xử lý chất thải Bình Dương đã sử dụng phương pháp ổn định và hóa rắn. Theo đó, tro được trộn với đá, xi măng và phụ gia BOF-HSOB để hóa rắn thành bê tông và gạch góp phần cung cấp nguồn nguyên liệu cho ngành xây dựng. Collivignaralli đã cho biết “Ở Hà Lan và Đan Mạch, lượng tro được tái sử làm bê tông và gạch chiếm 80%, chủ yếu là vật liệu đắp và vật liệu cho xây dựng vỉa hè” (Collivignarelli và nnk., 2022). Hình 6. Gạch được sản xuất từ tro thải Tro đáy sinh ra không có thành phần nguy hại vượt ngưỡng quy chuẩn kỹ thuật môi trường nên ngoài phương án sản xuất bê tông và gạch, thì có thể sử sụng tro đáy để thay thế cát và sỏi. Trong báo cáo của mình, Collivignarelli cho biết “Liên đoàn các nhà máy sản xuất năng lượng từ chất thải Châu Âu cũng đã đề xuất ưu tiên sử dụng tro đáy thay thế cát và sỏi” (Collivignarelli và nnk., 2022). Ở Châu Âu, phương án này đã được ứng dụng trong lĩnh vực xây dựng đường phố. Ngoài ra nó cũng được dùng làm lớp phủ cho bãi chôn lấp CTR (An J. và nnk., 2014). Theo kết quả phân tích tro bay của Cao Tiến Phú và nnk (2022), kích thước hạt của tro bay khá mịn, có khả năng bám dính tốt và có cấu trúc vô định hình, nên có thể sử dụng tro bay như là nguồn vật liệu xi măng để thay thế cho xi măng (Cao Tiến Phú và nnk, 2022). 3.3.1.2. Phương án xử lý khí thải Khí thải sinh ra trong quá trình đốt có nhiều bụi, chất độc hại như CO, HC, HCl, NO2 và SO2. Khí thải này nếu không được xử lý mà thải ra bên ngoài sẽ gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Chi nhánh xử lý CTR Bình Dương đã sử dụng phương án xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ NaOH. Khí thải phát sinh sẽ được đốt thứ cấp để nhiệt phân chất độc hại. Sau đó đến tháp hấp thụ lần 1, ở đây bụi và khí độc sẽ bị giữ lại, rồi đến tháp hấp thụ lần 2, khí độc và bụi còn sẽ được giữ lại lần nữa. Cuối cùng khí thoát ra môi trường đạt QCVN 30:2012/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về lò đốt chất thải nguy hại. 3.3.1. Đề xuất phương án giảm phát sinh chất thải 3.3.1.1. Phương án tối ưu hóa độ ẩm Một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình đốt CTRNH là độ ẩm. Độ ẩm không phù hợp (>25%) sẽ làm giảm hiệu quả xử lý chất thải rắn nguy hại, làm cho lượng chất thải 369
rắn đưa vào đốt không xử lý hết làm phát sinh nhiều tro thải. Trong quá trình đốt, chất thải rắn nguy hại ẩm ướt nên cần được giảm độ ẩm trước khi đưa vào lò đốt. Việc phối trộn với các nguyên liệu khác để làm giảm độ ẩm có thể là một giải pháp chưa tối ưu. Cho nên cần trang bị thêm lò sấy để có thể kiểm soát được độ ẩm chính xác hơn. 3.3.1.2. Phương án tái sử dụng nhiệt thừa Trong quá trình hoạt động, lò đốt sơ cấp và thứ cấp phát sinh một lượng nhiệt thải khá lớn. Vì vậy có thể sử dụng phương án là tận dụng lượng nhiệt này để sấy chất thải rắn trước khi đưa vào đốt. Phương án này giúp làm giảm việc sử dụng lò sấy hoặc nguyên liệu phối trộn vì vậy tiết kiện được chi phí xử lý. 4. KẾT LUẬN - Quy trình đốt CTRNH công suất 8.400 kg/giờ gồm 2 công đoạn chính là phối trộn và đốt. CTRNH được thiêu đốt ở 2 buồng đốt sơ cấp (600 – 900oC) và thứ cấp (1.050-1.100oC). - Chất thải sinh ra trong quá trình đốt gồm có tro đáy và tro bay dưới dạng chất thải rắn và khí thải. Theo QCVN 07:2009/BTNMT, tro đáy và tro bay không phải là CTRNH. Khí thải có chứa các thành phần gồm bụi, HCl, HC, CO, NO2, SO2 trong đó HCl vượt gấp 6,5 lần; CO vượt gấp 2,2; và SO2 vượt gấp 1,3 lần quy định của QCVN 30:2012/BTNMT. - Các giải pháp đối với tro thải là tái chế thành bê tông và gạch xây dựng; tái sử dụng như sỏi và cát và thay thế xi măng. Đối với khí thải, phương pháp hấp thụ bằng NaOH cho hiệu quả xử lý đạt QCVN 30:2012/BTNMT. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. An J., Kim J., Golestani B., Tasneem K.M. (2014). Evaluating the use of waste to energy bottom ash as road construction materials. Office of Materials, State of Florida Department of Transportation, Florida. 2. Báo cáo hiện trạng Môi trường Quốc gia năm (2019). Bộ Tài Nguyên Môi trường, Hà Nội, Việt Nam. 3. Cao Tiến Phú, Hoàng Lê Anh, Nguyễn Thi Kim, Lê Văn Quang, Huỳnh Trọng Phước (2022). Nghiên cứu một số tính chất của tro xỉ đốt chất thải rắn sinh hoạt ở Việt Nam và tiềm năng sử dụng làm vật liệu xây dựng. Tạp chí Vật liệu và xây dựng, tập 12, số 2. 4. Collivignarelli C., Sorlini S. (2022). Reuse of municipal solid wastes incineration fly ashes in concrete mixtures. Waste Management, 22 (8). 5. QCVN 07:2009/BTNMT. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại. Hà Nội, Việt Nam. 6. QCVN 30:2012/BTNMT. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về lò đốt chất thải công nghiệp. Hà Nội, Việt Nam. 370