Tải bản đầy đủ

Công nghệ xử lý, tái chế rác thải trên thế giới

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ, TÁI CHẾ RÁC THẢI TRÊN THẾ GIỚI

QUẢN LÝ CHẤT THẢI

Quản lý chất thải bao gồm các công đoạn thu gom, vận chuyển, phân loại, chế biến
hay tồn chứa, công tác quản lý và giám sát chất thải.
Quản lý chất thải liên quan quá trình tác động và sản xuất vật liệu nhằm mục đích giảm
tác động của rác đến sức khỏe, môi trường và thẩm mỹ. Đây là các hoạt động thực tiễn
dễ thấy nhằm phục hồi tài nguyên thông qua quá trình tiêu thụ tài nguyên thiên nhiên
với tốc độ thấp hơn. Tất cả các chất thải nằm trong phạm vi của quản lý chất thải là
thải rắn, lỏng, khí và chất phóng xạ.
Thực tiễn quản lý chất thải có thể khác nhau đối với các nước phát triển và đang phát
triển, các khu vực đô thị và nông thôn, đối tượng hộ gia đình hay công nghiệp. Việc
quản lý đối với chất thải thông dụng và chất thải hộ dân không độc hại tại các thành
phố lớn thường là trách nhiệm của các chính quyền địa phương, trong khi đó, việc quản
lý đối với các chất thải công nghiệp và thương mại không độc hại thường là trách nhiệm
của chính các nhà phát thải và là đối tượng quản lý của công tác kiểm soát quốc tế,
quốc gia hay địa phương.
Trong các phần dưới đây sẽ chỉ đề cập đến đối tượng rác thải đô thị.
Bảng 1. Rác đô thị tại một số nước phát triển và đang phát triển
Loại vật liệu


Thành phần
trung bình
của rác, %

Tại thành phố Whitehorse- Canada (2010)

Giấy
Kính, thủy tinh
Kim loại
Chất dẻo
Hữu cơ

13,5
1,3
6,7
9,1
17,1

Compozit
Gỗ thải
Vật liệu trơ
Tấm thạch cao
Đồ dệt may
Cao su
Thảm, tấm trải
Phế thải điện tử
Sản phẩm vệ sinh cá nhân
Chất thải độc hại
Chất thải bệnh viện

9,3
15,3
2,3
6,3
2,8
0,4
2,2
3.2
2,5


1,6
0,5

Loại vật liệu

Thành phần
trung bình
của rác, %

Tại Me hi cô (2003)

Giấy và bìa
Kính, thủy tinh
Kim loại
Chất dẻo
Hữu cơ (thức ăn và cây
vườn)
Đồ dệt may
Khác

14,0
7,0
3,0
6,0
42,0
1,0
27,0

1


Chất thải vật nuôi
Sợi thủy tinh cách nhiệt
Khác

1,2
0,6
4,0

Hình 1. Thành phần rác thải đô thị tại Mỹ (1998)
Các số liệu nêu trên có tính chất tương đối do các loại rác thay đổi theo mùa và điều
kiện cụ thể từng địa phương.
Có một số nguyên tắc định hướng trong quản lý chất thải được áp dụng linh hoạt tại
các nước hay các khu vực trên thế giới:
 Sơ đồ tháp quản lý chất thải: Thường được gọi ngắn gọn với các thuật ngữ
“3R” (Reduce- Giảm, Reuse-Tái sử dụng và Recycle-Tái chế) trong đó phân loại
các chiến lược quản lý chất thải phù hợp theo nhu cầu nhằm giảm thiểu chất thải.
Sơ đồ tháp quản lý chất thải là cơ sở nền móng của phần lớn các chiến lược giảm
thiểu chất thải. Mục tiêu của sơ đồ tháp này là khai thác lợi nhuận thực tế tối đa
từ các sản phẩm và tạo ra tối thiểu chất thải.
 Nguyên tắc người phát thải trả tiền: Nguyên tắc người phát thải phải trả tiền
là nguyên tắc khi người gây ô nhiễm môi trường thì phải trả tiền. Nguyên tắc
này yêu cầu người phát thải phải trả tiền để tồn chứa thích hợp vật liệu không
thể hoàn nguyên liên quan quản lý chất thải.

2


Hình 2. Sơ đồ tháp quản lý chất thải

Hình 3 . Mức độ công nghệ quản lý chất thải: từ các lựa chọn công nghệ thấp đến cao
có thể áp dụng đối với quản lý chất thải đô thị quy mô lớn.

3


Hình 4. Sơ đồ các lựa chọn công nghệ xử lý rác

Hình 5. Vận chuyển rác thải tại Nê pan và Thụy điển

Hình 7. Chôn lấp rác tại Ha waii

Hình 6. Ủ rác làm phân vi sinh

Hình 8. Đốt rác tại Viên -Áo

Công nghệ tồn chứa (chôn lấp) rác hiện vẫn là thực tiến thông dụng tại phần lớn các
nước trong đó có Việt Nam. Chôn lấp rác thường được sử dụng tại các khu mỏ cũ, hố
đào. Bãi chôn lấp theo thiết kế và được quản lý đúng là phương pháp tồn chứa rác có
thể bảo đảm vệ sinh và tương đối tốn kém. Các bãi rác cũ, thiết kế kém hay quản lý
4


kém có thể gây một số tác động xấu đến môi trường như bị gió cuốn rác vương vãi, sâu
bọ, ruồi, nước rỉ rác. Các khí đồng hành khi chôn lấp rác, chủ yếu là mê tan, H2S và
CO2, sinh ra khi rác hữu cơ phân hủy yếm khí. Các khí này có thể gây mùi khó chịu,
gây hại cho cây trồng và là khí nhà kính.
Các thông số thiết kế của bãi chôn lấp rác hiện đại bao gồm các phương pháp chứa
nước rỉ rác bằng các lớp sét hay vật liệu lót bằng màng chất dẻo. Rác chôn lấp được lu
lèn bình thường để tăng mật độ và tính ổn định (theo chiều cao) và được phủ kín để
ngăn lôi cuốn côn trùng, động vật (chuột, ruồi…). Nhiều bãi chôn lấp được bố trí hệ
thống thu khí để tách khí chôn lấp. Khí này được thu từ bãi chứa qua các ống nhiều lỗ
và dẫn đi đốt và chạy phát điện. Hiện có khoảng 400 dự án chôn lấp rác thu hồi gas tại
Mỹ (theo Mora Associates Ltd. 2007).
Đốt rác: là phương pháp, trong đó rác thải hữu cơ rắn được đốt thành tro và các sản
phẩm khí. Phương pháp này hứu ích để chôn lấp rác dư từ quản lý rác thải rắn và rác
thải rắn từ xử lý nước thải. Quá trình này làm giảm thể tích phế thải rắn xuống còn 2030% thể tích chất hữu cơ ban đầu. Đốt và các hệ thống xử lý rác nhiệt độ cao khác
thường được mô tả như phương pháp “ xử lý nhiệt”. Lò đốt chuyển hóa rác thành nhiệt,
khí, hơi nước và tro.
Việc đốt rác được thực hiện theo cả quy mô nhỏ (hộ gia đình ) hay quy mô lớn công
nghiệp. Nó được sử dụng để xử lý các phế thải rắn, lỏng và khí. Phương pháp này được
thừa nhận là phương pháp thực tiễn để xử lý một số rác độc hại (như rác thải bệnh
viện). Đốt là phương pháp chuyển hóa xử lý rác gây tranh cãi do phát thải khí thải.
Đốt là phương pháp thông dụng được áp dụng tại các nước như Nhật, do thiếu đất và
công nghệ xử lý không đòi hỏi nhiều diện tích như chôn lấp. Các thuật ngữ “Phế thải
thành năng lượng” (Waste to energy -WTE) hay “ Năng lượng từ phế thải” (Energy
from waste- EFW) được sử dụng rộng rãi để chỉ các thiết bị đốt phế thải trong lò hay
nồi hơi để tạo nhiệt, hơi nước hay điện. Việc đốt rác trong lò không phải luôn là hoàn
hảo vì liên quan đến các khí phát thải khi cháy. Đặc biệt là các hợp chất hữu cơ rất bền
như dioxin, furan và PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbon – Hợp chất đa vòng thơm
ngưng tụ) có thể gây các hậu quả xấu nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe.
Có 04 lựa chọn đối với việc tận thu năng lượng từ rác:
Đốt hay đốt trực tiếp(hiện đã bị cấm tại phần lớn các nước thuộc EU)
Trong công nghiệp quản lý rác hiện đại, thuật ngữ “đốt” được hiểu là sự làm cháy rác
không tận thu năng lượng hay vật liệu. Do vậy việc đốt rác bị cấm tại các nước EU do
các tác động xấu đến môi trường như các phát thải độc hại và ít hay không tận thu năng
lượng từ rác. Một số công nghệ mới được phát triển có khả năng tạo năng lượng từ rác
mà không cần đốt rác trực tiếp. Các công nghệ này tạo ra năng lượng tái tạo và được
thừa nhận rộng rãi thay thế cho đốt rác truyền thống và được trình bày ngay dưới đây.
5


Nhiệt phân : là sự phân hủy hóa học vật liệu hữu cơ bởi nhiệt khi thiếu oxy hay các
chất phản ứng khác, ngoại trừ hơi nước. Nhiệt phân rác thải rắn chuyển hóa vật liệu
thành các sản phẩm rắn lỏng và khí. Các sản phẩn nhiên liệu lỏng và khí có thể đốt
tạo năng lượng hay tinh chế thành các sản phẩm hóa học khác. Phần rắn còn lại có
thể tiếp tục được tinh chế thành sản phẩm khác như cácbon hoạt tính .
Khí hóa : Đây là quá trình đốt một phần với việc cấp không khí có kiểm soát để tạo
môi trường đốt yếm khí sử dụng để chuyển hóa rác sinh khối và chất dẻo thành khí
tổng hợp với trị số nhiệt lượng bằng 10-15% của khí thiên nhiên. Khí tổng hợp này khi
kết hợp với việc sản xuất điện có thể minh chứng hiệu quả kinh tế và môi trường, nhất
là đối với các sinh khối sạch như phế thải gỗ. Khí tổng hợp cũng có thể chuyển hóa
thành methanol, xăng, dầu hay sử dụng trực tiếp thay thế khí thiên nhiên hay thậm chí
trộn lẫn vào đường cung cấp khí đốt.
Các hệ thống xử lý kết hợp khí hóa và nhiệt phân đã được phát triển và áp dụng đem
lại hiệu quả cao trong việc xử lý rác thành năng lượng.
Khí hóa hồ quang: là phương pháp xử lý chất thải sử dụng năng lượng điện và nhiệt
độ cao do tia hồ quang điện nhằm phá hủy rác thành các khí cơ bản và chất rắn. Tiếp
đó khí tổng hợp được đốt tạo điện và hơi nước.
Bảng 2 . Khả năng sản xuất điện của một số công nghệ WTE
Công nghệ
Khả năng sinh điện kWh/tấn
Đốt truyền thống - cũ
500-600
Đốt truyền thống - mới
750-850
Khí hóa
400-800
Khí hóa hồ quang
300-600
Nhiệt phân
500-800

6


Hình 9 . Sơ đồ so sánh các công nghệ đốt rác truyền thống và công nghệ tiên tiến
Phát triển bền vững: Quản lý chất thải là yếu tố then chốt của doanh nghiệp khi hoạt
động phù hợp yêu cầu của ISO 14001. Các công ty được khuyến khích cải thiện các
hoạt động cải thiện môi trường hàng năm bằng cách hạn chế phế thải thông qua thực
tiễn tận thu tài nguyên trong hoạt động sản xuất. Một trong các cách là chuyển từ quản
lý phế thải sang các hoạt động tận thu tài nguyên như tái chế thủy tinh, bao bì thực
phẩm, giấy, nhưa, kim loại…
Tái chế: là thực tiễn tận dụng tài nguyên liên quan đến thu gom và tái sử dụng phế thải
như các loại bao bì. Các vật liệu từ các loại bao bì sẽ được tái chế thành sản phẩm mới.
Vật liệu tái chế có thể được thu gom riêng từ phế thải chung (thùng chứa riêng) và phân
loại từ rác thu gom từ các phương tiện vận chuyển tập kết (thùng chứa ven đường), và
rác cần được phân loại sơ bộ theo chủng loại vào các thùng khác nhau trước khi thu
gom.
Các rác tái chế thông dụng có chứa nhôm như lon bia, chứa đồng như dây điện, chứa
sắt như hộp đựng thức ăn, sơn, đồ nội thất kim loại hay thiết bị, chứa chất dẻo như chai
PE, PET, chứa thủy tinh như các chai lọ bao bì thủy tinh, kính, chứa giấy như các loại
báo, bao bì…
Các loại vật liệu chất dẻo như PVC, LDPE, PP và PS… cũng được tái chế. Chúng
thường được nén theo cùng loại để dễ tái chế.
Các sản phẩm điện tử (máy tính và thiết bị điện tử) khó tái chế hơn do cần phải tháo,
dỡ và phân loại bổ sung
Loại vật liệu được chấp nhận để tái chế thay đổi theo các thành phố và khu vực, quốc
gia. Mỗi thành phố, khu vực quốc gia có các chương trình tái chế riêng phù hợp đối
với các loại vật liệu có thể tái chế.

Hình 10 . Kim loại phế thải được đóng kiện để tái chế
Tái chế sinh học: Các vật liệu có thể tái chế là các chất hữu cơ có trong thiên nhiên
như cây trồng, thực phẩm loại, giấy… có thể tái chế thông qua chế tạo phân vi sinh và
phân hủy hữu cơ.Các sản phẩm sau tái chế được sử dụng trong trồng trọt và nông
nghiệp như phân bón. Ngoài ra, khí thải thu được từ quá trình xử lý (mê tan) có thể thu
giữ và sử dụng để sản xuất điện, nhiệt nhằm tối đa hóa hiệu quả.
7


Hình 11. Nhà máy xử lý rác phương pháp cơ sinh học tại Đức
Trong quá trình tái chế sinh học phế thải hữu cơ được phân hủy dưới tác động của vi
khuẩn hay men thành các phân tử đơn giản thông qua các quá trình phân hủy ưu khí
(với giàu o xy) hay yếm khí (thiếu o xy).
Phân hủy yếm khí xảy ra khi rác ít tiếp xúc với không khí như trong các giai đoạn cuối
của quá trình phân hủy rác đô thị (MSW) hay sự phân hủy của bùn hay nước thải
trong các không gian kín. Quá trình phân hủy ưu khí tạo ra khí CO2 và nước trong khi
quá trình phân hủy yếm khí tạo ra khí mê tan và nước và một ít khí CO2 và H2S. Do
đó khí hình thành trong quá trình phân hủy rác yếm khí có thể đốt cháy và sử dụng
như nhiên liệu tạo nhiệt hay sản xuất điện, và chuyển hóa mê tan thành CO2 với hiệu
ứng nhà kính thấp hơn.
Lên men : các phế thải hữu cơ (thực phẩm thải, bùn thải) có thể được chuyển hóa thành
cồn ethanon thông qua hoạt động của men vi sinh. Cồn ethanon hình thành từ phế thải
hữu cơ được gọi là ethanon sinh học (cellulosic ethanon).

Xử lý tái chế hóa học
Este hóa: Nhiên liệu diesel sinh học có thể được chế tạo từ dầu thực vật thải (dầu đã
qua sử dụng) bằng phương pháp este hóa. Có 3 cách để chế tạo dầu diesiel sinh học từ
dầu thải:
 Este hóa xúc tác dầu,
 Este hóa xúc tác a xit trực tiếp dầu,
 Chuyển hóa dầu thành các a xit béo và thành biodiesel
Hầu hết các biodiesel được chế tạo theo cách thứ nhất do là cách kinh tế nhất. Phương
pháp này đòi hỏi các nhiệt độ và áp suất thấp và hiệu suất đạt đến 98%. Phản ứng
chuyển hóa este hóa xảy ra thành công đáng kể với sự phân tách của este và các lớp
glycerol sau thời gian phản ứng. Các sản phẩm đồng hành nặng hơn, glycerol lắng
xuống dưới và có thể được bán làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác ( sau
khi được lọc có thể sử dụng trong ngành sản xuất thuốc, mỹ phẩm,…). Dầu diesel sinh
học ít độc hại hươn và là nhiên liệu dễ phân hủy hơ so với dầu diesel dầu mỏ do vậy
thường được trộn lẫn với dầu diesel dầu mỏ để dùng làm nhiên liệu.
8


Hình12 . Dầu diesel sinh học
Tách nhiên liệu từ rác (RDF- Refuse derived fuel)
Sử dụng rác thải đô thị thô chưa xử lý làm nhiên liệu là vấn đề khó do bản chất hỗn
tạp của rác, với thành phần dao động tùy thuộc quốc gia, khu vực và mùa. Loại rác
này cũng có nhiệt trị thấp và hàm lượng tro cao cũng như hàm ẩm cao. Điều này làm
khó cho việc thiết kế các nhà máy chế biến rác và người vận hành do phải đáp ứng
mức độ ô nhiễm quy định trong khi vận hành đốt rác không ổn định. Việc xử lý rác
(tách) thành nhiên liệu từ rác (RDF) có thể một phần giải quyết được các khó khăn nêu
trên và nhiên liệu có thể được sử dụng hiệu quả hơn khi dùng làm nhiên liệu để đốt
trên ghi của các nồi hơi hay trong các lò đốt tầng sôi tuần hoàn.
Rác đô thị với thành phần chất hữu cơ cao (các bon cao) thích hợp để đóng bánh, tạo
viên nhiên liệu sau khi đã được phân tách các vật liệu không cháy và có thể tái sử
dụng. Các công đoạn sau khi phân tách loại rác sẽ là ép trong khuôn ở áp suất và nhiệt
độ cao để tạo các viên nhiên liệu.
Tại Việt Nam, các viên nhiên liệu hiện được chế tạo từ trấu có tính thương mại cao và
có xuất khẩu.

Hình 13 . Sơ đồ dây chuyền chế tạo viên nhiên liệu RDF (phương pháp khô)
Tận thu tài nguyên: là cách tiếp cận trái ngược với với quản lý phế thải sử dụng các
nỗ lực “Phân tích chu kỳ sống” (Life cycle analysis – LCA) để đề xuất các lựa chọn để
quản lý chất thải. Đối với rác thải rắn đô thị hỗn tạp (Municipal solid waste- MSW) đã
có nhiều nghiên cứu sâu rộng chỉ ra rằng quản lý hành chính, phân loại tại nguồn và
9


thu gom để tái sử dụng và tái chế các phần vô cơ, năng lượng và sản phẩm phân vi
sinh của phần hữu cơ thông qua xử lý yếm khí là cách làm hữu hiệu.
Các phương pháp giảm và tránh hình thành phế thải:
Phương pháp quan trọng của quản lý phế thải là ngăn chặn sự hình thành phế thải hay
giảm phát thải. Các phương pháp tránh phát thải bao gồm tái sử dụng các sản phẩm
cũ, sửa chữa các sản phẩm hư hại để dung thay cho mua mới, thiết kế sản phẩm sao
cho có thể tái sử dụng (ví dụ như sử dụng túi giấy, vải thay cho túi ni lông),
khuyến khích người tiêu dùng tránh sử dụng các sản phẩm dùng một lần (ví dụ thìa dĩa
nhựa), trút bỏ thức ăn, chất lỏng dư từ các hộp đựng… và thiết kế các sản phẩm sử
dụng ít vật liệu hơn nhưng vẫn đáp ứng chức năng như cũ (ví dụ dùng hộp nhẹ hơn).
Thu gom và vận chuyển:

Hình 14 . Thùng chứa rác tại Anh
Các phương pháp thu gom rác khác nhau giữa các nước và khu vực. Các dịch vụ thu
gom rác gia đình thường do chính quyền địa phương cung cấp hay các công ty tư nhân
trong công nghiệp. Tại một số khu vực, đặc biệt tại các nước kém phát triển, không có
hệ thống thu gom rác chính thức. Các ví dụ về hệ thống thu gom rác trên thế giới:
 Tại châu Âu, và một số nơi trên thế giới, có hệ thống thu gom rác Envac theo
đường ống ngầm sử dụng chân không, với hệ thống đơn tuyến hay vòng tròn.
 Tại các thành phố lớn của Canada sử dụng các thùng rác ven đường để thu nhận
rác đã phân loại theo định kỳ. Tại vùng nông thôn, có các trạm tiếp nhận rác sau
đó chuyển đi chôn lấp.
 Tại Đài loan, chính quyền thành phố thu phí theo khối lượng rác thải của hộ gia
đình và doanh nghiệp. Rác chỉ được thu gom nếu đựng trong các bao bì của
chính quyền. Chính sách này làm giảm đáng kể lượng rác thải ra và tăng tỷ lệ tái
chế.
 Tại Israel, công ty môi trường thiết lập hệ thống thu nhận rác trực tiếp từ các xe
chở rác và phân loại các thành phần vô cơ và hữu cơ thông qua các thiết thị lắng,
sàng lọc và nghiền vụn cơ thủy. Hệ thống này cho phép phân loại khối lượng lớn
thải rắn, tận dụng các vật liệu có thể tái chế, và chuyển phần còn lại thành khí
sinh học và phân hữu cơ. Hệ thống tương tự được sử dụng tại California, Úc, Hy
lạp, Mê hico, Anh.
10


Hình 15 . Sơ đồ rác thải có thể được chuyển hóa thành năng lượng hay nhiên
liệu.

Hình 16. Quản lý rác đô thị tại các nước EU của các năm 1999-2000
Bảng 3 . Chỉ số giá trị năng lượng (MBTU/t) của rác
Loại rác cơ bản

Năng lượng cần
nếu đốt

Năng lượng cần
để chế tạo ban
đầu

Năng lượng cần
để tái chế

Năng lượng tiết
kiệm nếu tái chế

Giấy báo
Giấy bao bì
Giấy tissue
Nhôm
Thép

8
7
8
0
0

27
17
12
100
48

22
17
14
5
23

5
0
-2
95
25
11


Thủy tinh

0

10

7

3

Chú thích: BTU (British thermal unit, tức đơn vị nhiệt Anh) là một đơn vị năng lượng sử dụng ở Hoa
Kỳ,Vương quốc Anh, . Trong hầu hết các nơi khác, nó đã được thay thế bởi đơn vị năng lượng SI, joule (J).
Ở Hoa Kỳ, "BTU" được sử dụng để mô tả giá trị nhiệt (năng lượng) của nhiên liệu, và cũng để mô tả công
suất của các hệ thống sưởi ấm và làm lạnh, như lò sưởi, lò sấy, lò nướng và điều hòa nhiệt độ. Khi sử dụng
như một đơn vị công suất, mặc dù vẫn được viết tắt là "BTU" nhưng khái niệm này cần được hiểu là
BTU trên giờ (BTU/h).
Một BTU xấp xỉ với:


1054–1060 joules



252–253 cal (calories, small)



0.252–0.253 kcal (kilocalories)

Hình 17 . Cân bằng các yếu tố tài chính ảnh hưởng đến tính khả thi của nhà máy xử
lý rác thành năng lượng
Công nghệ thu khí của bãi chôn lấp để làm nhiên liệu

12


Hình 18. Giếng lấy khí lắp đạt tại các bãi chôn rác và khoan giếng thu khí

Hình 19 . Sơ đồ mặt cắt giếng khoan thu khí

13


Hình 20 . Sơ đồ trạm thu khí bãi rác

Hình 21 . Trạm thu khí bãi chôn rác

14


Hình 22 . Sơ đồ Bãi chôn rác hiện đại (tận dụng khí và xử lý nước rỉ rác)

Hình 23 . Các phương pháp sử dụng khí bãi chôn rác

15


Hình 24 . Mặt cắt của bãi chôn lấp rác

16


Hình 25 . Công nghệ chôn lấp rác phản ứng sinh học tích cực (bioreactor landfill)
Công nghệ chôn lấp rác phản ứng sinh học tích cực (bioreactor landfill hay AerobicAnaerobic Bioreactor): được sử dụng để tăng tốc quá trình phân hủy thông qua quá
trình kết hợp các phản ứng háo khí và yếm khí. Đối tượng của xử lý háo-yếm khí là do
nguyên nhân phân hủy hữu cơ nhanh của các rác thải thực phẩm và dễ phân hủy hữu
cơ khác trong giai đoạn háo khí nhằm giảm sự sản sinh các a xit hữu cơ trong giai đoạn
yếm khí hình thành trong giai đoạn sớm của sự sinh khí metan.
Trong hệ thống này, các lớp rác trên được bơm không khí, trong khí các lớp ngay dưới
được bổ sung dung dịch nước rỉ rác. Khí bãi chôn được hút đi từ mỗi lớp bên dưới lớp
được nhận dung dịch. Các giếng ngang được lắp đặt ngay tại mỗi lớp rác từ khi xây
dựng bãi chôn rác và được sử dụng để vận chuyển không khí, dung dịch và khí bãi
chôn rác.
Sự tiên tiến của nguyên tắc tiếp cận đa mang (hybrid) là sự kết hợp tính đơn giản vận
hành của quá trình yếm khí với sự xử lý hiệu quả của quá trình háo khí. Hiệu quả bổ
sung là tiềm năng mở rộng đối với việc phân hủy các hợp chất dễ bay hơi trong khối
rác.

Công nghệ xử lý rác cơ-sinh học tích hợp (Mechanical Biological Treatment MBT)
17


Hình 26 . Sơ đồ Công nghệ xử lý rác cơ-sinh học tích hợp (MBT)
Các nguyên tắc cơ bản:
Xử lý sơ bộ phế thải khô và giai đoạn phân loại được
thực hiện dựa trên nguyên tắc là phần lớn các vật liệu
hữu cơ có thể phân hủy có kích thước nhỏ hơn, và do
vậy có thể được phân loại bởi nước xử lý rác trong
thiết bị sàng thùng quay. Các phần tử có kích thước
lớn hơn sẽ được dịch chuyển tiếp (bìa, giấy, chất dẻo,
..) và sẽ được phân loại thủ công, và thường có thể
tích lớn hơn là khối lượng lớn.
Xử lý sơ bộ rác dùng nước và giai đoạn phân loại
được dựa trên nguyên tắc là các vật liệu vô cơ (kim
loại, thủy tinh) có khối lượng thể tích lớn hơn của
nước, trong khi khối lượng riêng của chất dẻo và các
chất hữu cơ dễ phân hủy có khối lượng thể tích thấp
hơn hoặc bằng nước. Các vật liệu có kích thước lớn
hơn sẽ vào bể chứa thứ nhất , trong khi các vật liệu
nhỏ hơn sẽ được chuyển vào bể chứa thứ hai.

18


Xử lý vật liệu vô cơ:
Các phần tử nặng chìm xuống đáy (kim loại, thủy
tinh và các vật liệu trơ khác) và tiếp đó sẽ bị phân
loại khỏi dòng vật liệu hữu cơ.
Các vật liệu này được vận chuyển xuống dây chuyền
dưới, tại đó chúng được phân loại theo nhiều phương
pháp (tách từ, điện xoáy và thủ công). Phần vật liệu
còn lại được dịch chuyển đến bể chứa và được xử lý
như vật liệu nhẹ.
Xử lý vật liệu hữu cơ:
Rác hữu cơ nhẹ đã được phân loại khỏi các vật liệu
nặng, được vận chuyển theo băng tải đến sàng thùng
quay, tại đây các vòi nước mạnh sẽ rửa vật liệu và
chúng đi tiếp đến sàng thô, tại đây các phần tử nhỏ
hơn sẽ dduwwocj đi qua các lỗ đến máy nghiền nước.
Các phần tử lớn hơn được theo băng tải phân loại, tại
đây, chất dẻo PET và HDPE được tách thủ công, kim
loại được tuyển từ, các màng nilon được thổi ra bằng
quạt.Phần vật liệu còn lại được đưa vào máy cắt và
sau đó vào nghiền ướt.
Vật liệu có thể phân hủy sinh học được đưa vào hệ
thống lọc. Tại đây, các tạp chất được phân tách, và
các thứ như cát, sỏi, thủy tinh vỡ và các mảnh kim
loại nhỏ được tách ra trong bể lắng.
Các phần tử lớn hơn sẽ qua quạt thứ hai và chuyển
về chu kỳ thứ hai của hệ thống, hay được tách ra để
mang đi chôn lấp. Dung dịch hữu cơ giàu năng lượng
dduwwocj chuyển đến bồn phản ứng sinh học để chế
tạo phân bón, nước và khí sinh học.
Bồn phản ứng sinh học
Trong bồn phản ứng sinh học, chất lỏng được qua 02
công đoạn, trong đó được xử lý bằng các vi sinh vật có
trong tự nhiên.
Trong bồn phản ứng sinh học thứ nhất, sự lên men a
xít chuyển hóa các vật liệu hữu cơ phức thành các a xit
hữu cơ đơn giản và a xit béo. Hốn hợp hữu cơ giàu a
xit này được hâm nóng lên 36-40 ˚C và được chuyển
đến bồn phản ứng lên men tạo metan để phân hủy yếm
khí vật liệu hữu cơ và tạo ra phân bón, nước và khí sinh
học sạch.
Khí sinh học được sử dụng cho sản xuất năng lượng và
để hâm nóng bồn sinh khí metan.
19


Đầu ra
Quá trình xử lý yếm khí tạo ra phân bón, nước và khí
vi sinh có chứa tới 75% khí metan.
Khí sinh học được chứa trong các bồn chống bắt cháy,
có thể được bán như năng lượng sạch trong các
phương tiện giao thông hay các nhà máy nhiệt điện.

Hình 27 . Công nghệ xử lý rác thải đô thị cơ sinh học tích hợp (MBT)

Công nghệ đốt rác tận thu nhiệt (Waste to Energy-WTE)

Hình 28 . Sơ đồ vị trí của công đoạn xử lý nhiệt trong quản lý rác

20


Hình 29 . Sự phát triển các công nghệ tận thu năng lượng từ rác
Bảng 4 . Rác thải đô thị cho xử lý nhiệt (tham khảo)
Chủng loại rác
Giấy
Chất dẻo
Kim loại
Thủy tinh
Hữu cơ
Phân động vật
Dệt kim
Gỗ
Sản phẩm vệ sinh
Điện tử
Khác
Tổng sinh khối

Hàm lượng, %
16-18
10-12
1-3
3-5
13-30
1-6
1-3
10-22
3-9
0-3
1-7
50-60

Các công nghệ đốt rác thông dụng:

21


Hình 30 . Sơ đồ công nghệ đốt rác một lần (Stantec Consulting Ltd.2009)

22


Hình 31 . Sơ đồ lò đốt rác trên ghi tận thu nhiệt
(German Federal Environment Agency.2001)
1.Máng nạp rác, 2.Nạp rác 3.Vùng đốt 4.Vùng đốt chính 5.Phân ly bụi
6. Xả tro đáy 7. Buồng gió 8. Xả xỉ 9. Cấp gió 1 10. Cấp gió 2

Hình 32 . Sơ đồ lò đốt 2 lần (A.J. Chandler & Associates Ltd.2006)

23


Hình 33 . Sơ đồ lò đốt rác tầng sôi (A.J. Chandler & Associates Ltd.2006)

Bảng 5 . Tổng hợp về các công nghệ đốt rác thông dụng (truyền thống)
Các công nghệ đốt rác truyền thống được thiết lập hơn 100 năm nay để tận dụng
nhiệt từ rác thải đô thị
Có hàng trăm các lò đốt rác loại này đang vận hành trên khắp thế giới: Khoảng 450
ở châu Âu (420 lò đốt thườngvà 30 lò đốt tầng sôi), 87 ở Mỹ và 400 tại châu Á, 07 ở
Canada
Các nhà máy đốt rác truyền thống này hoạt động khá hiệu quả về năng lượng (tới
30% đối với chỉ sản xuất điện và hơn 60% đối với thu hồ hỗn hợp nhiệt và điện hay
chỉ thu hồi nhiệt) và thường bán năng lượng dưới dạng hơi nước hay/và điện.
Công suất của các nhà máy đốt rác có thể đạt công suất 300.000 tấn rác /năm và
hơn.
Có khoảng 24 công ty trên thế giới cung cấp công nghệ đốt rác truyền thống
Một số thông số của các công nghệ đốt rác truyền thống
Chi phí đầu tư trung 775USD/tấn thiết kế năm (tính theo năm 2009) (+/-50%)
bình
Chi phí vận hành
65 USD/tấn rác (+/-30%)
Nguồn rác
Rác đô thị, sinh khối
24


Xử lý rác tối thiểu/Sơ chế theo yêu cầu công nghệ
Thiết kế cho vài loại rác
Rác dư cần chôn lấp
5% khối lượng nếu phần lớn tro đáy có các ứng dụng khác
20-25% khối lượng nếu không có thị trường cho tro đáy
Lượng chôn lấp giảm 90-95%
Tiềm năng tận dụng Tiềm năng tận dụng: điện, nhiệt, kim loại, cốt liệu xây
năng lượng
dựng
Sản xuất điện: 0,5-0,6 MWh/tấn năm đối với rác đô thị (
công nghệ đốt cũ và 0,75-0,85 MWh/tấn năm đối với công
nghệ đốt mới
Công suất
Thay đổi theo các mô đun
Độ ổn định
Hoạt động lâu dài. Đơn giản. Thời gian dừng
khoảng<10%.
Các công nghệ đốt rác tiên tiến

Hình 34 . Sơ đồ công nghệ khí hóa rác nhiệt độ cao (Thermoselect.2010)

25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×