CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VÀ HỆ THỐNG 1.1 Tổng quan về các công nghệ xử lý CTRSH, CTRCN tại Việt Nam Tình hình phát sinh và xử lý chất thải rắn (CTR) ở khu vực đô thị vẫn là một trong những vấn đề môi trường nổi cộm trong nhiều năm qua. Theo thống kê, lượng CTR sinh hoạt phát sinh ở khu vực đô thị khoảng 38.000 tấn/ngày với mức gia tăng trung bình 12% mỗi năm. Chất thải rắn sinh hoạt đô thị có tỷ lệ hữu cơ vào khoảng 54 - 77%, chất thải có thể tái chế (thành phần nhựa và kim loại) chiếm khoảng 8 - 18%.
Chất thải nguy hại (CTNH) còn bị thải lẫn vào chất thải sinh hoạt mang đến bãi chôn lấp là 0,02 ÷ 0,82%. Chất thải rắn y tế phát sinh là 600 tấn/ngày với mức độ gia tăng khoảng 7,6% mỗi năm. Công tác phân loại, thu gom và xử lý CTR đã đạt được những kết quả nhất định. Tỷ lệ thu gom và xử lý CTR sinh hoạt trung bình đạt khoảng 85% vào năm 2014 và tăng lên 85,3% trong năm 2015.
Công nghệ xử lý CTR sinh hoạt phổ biến là chôn lấp, ủ phân hữu cơ và đốt. Tại khu vực đô thị, tỷ lệ CTR sinh hoạt được chôn lấp trực tiếp khoảng 34%, tỷ lệ CTR sinh hoạt được tái chế tại các cơ sở xử lý đạt khoảng 42% và lượng CTR còn lại là bã thải của quá trình xử lý được chôn lấp chiếm khoảng 24%. Phần lớn CTR sinh hoạt đô thị chưa phân loại tại nguồn, tại một số đô thị lớn, hoạt động này mới chỉ được triển khai thí điểm tại một số phường, quận.1 Phân loại và tái chế Phương pháp phân loại và tái chế là quá trình thu hồi các vật liệu có thể tái chế từ chất thải như giấy, kim loại, nhựa,… Quá trình phân loại và thu gom rác thải được thực hiện bằng các phân loại từ nguồn hoặc phân loại tại nhà máy. Việc phân loại rác từ nguồn sẽ tận dụng tối đa nguồn tài nguyên, xử lí triệt để các rác thải độc hại, tiết kiệm chi phí xử lí rác thải và bảo vệ môi trường tốt nhất có thể.
Phương pháp này đã được áp dụng từ lâu ở các nước phát triển và đem lại hiệu quả rất lớn. Ở các đô thị của Việt Nam, phương pháp phân loại, tái chế rác gần như chỉ được thực hiện tại nhà máy xử lí rác thải. Hiện nay, tỉ lệ rác thải được phân loại, tái chế chiếm khoảng 43%. Phương pháp phân loại rác thải tại nguồn mới chỉ được áp dụng thí điểm, còn rất hạn chế do sự thiếu quyết liệt của những người đứng đầu, thiếu sự đồng bộ, hệ thống trong qui trình xử lí và mặt bằng chung ý thức của người dân vẫn chưa cao.2 Chôn lấp hợp vệ sinh Chôn lấp hợp vệ sinh là phương pháp chôn lấp rác trong các hố chứa rác được phủ một lớp chống thấm, rác được đầm chặt và che phủ.
Nước rỉ rác và các Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 4 Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS. Nguyễn Đức Quyền khí sinh học được thu gom và xử lí để loại bỏ các yếu tố gây ô nhiễm đất, nước ngầm và không khí. Chôn lấp hợp vệ sinh tốn rất nhiều tài nguyên đất và việc lựa chọn địa điểm là điều khó khăn. Xem xét các yếu tố như giao thông, thủy văn, địa hình, nhiều thành phố và thậm chí cả vùng ngoại ô đều khó có một địa điểm thích hợp cho nhà máy và buộc phải đi xa hơn nữa, một số nhà máy có khoảng cách trung bình là hơn 60 km.
Bãi rác chiếm diện tích lớn là một nhược điểm lớn của phương pháp xử lí này. Trong bối cảnh quĩ đất ngày một hạn hẹp, nhu cầu xử lí rác thải lại tăng mạnh đã khiến cho nhiều bãi chôn lấp rác của nhiều thành phố bị quá tải, gây ô nhiễm môi trường khu vực xung quanh. Việc quy hoạch các bãi chôn lấp thay thế cũng gặp nhiều khó khăn không chỉ vì bãi chôn lấp rác hợp vệ sinh phải hội đủ các yếu tố về giao thông, thủy văn, địa hình mà còn do thiếu quĩ đất và sự phản đối của người dân trong khu vực được lựa chọn. Tại châu Âu, chôn lấp rác được liệt vào gải pháp cuối cùng trong các phương pháp xử lí, và chỉ ưu tiên chôn lấp rác thải vô cơ.
Tại Việt Nam, do yếu tố về kinh tế nên phương pháp chôn lấp vẫn đang rất phổ biến, đóng vai trò quan trọng trong qui trình xử lí rác thải, nhưng hiện nay, với các chính sách mới thì sự ưu tiên cho phương pháp này đã được giảm dần.3 Đốt rác phát điện (WTE) Đốt rác phát điện là phương pháp tận thu năng lượng từ rác thải thông qua quá trình đốt rác thải trong các lò đốt. Nhiệt sinh ra từ quá trình cháy rác thải sẽ được dùng để gia nhiệt cho nước, sinh hơi, hơi được sử dụng để quay tuabin, sinh ra điện năng. Để đốt được, rác phải có nhiệt trị cao hơn 3347 kJ/kg nhưng vẫn cần nhiên liệu phụ trợ đốt kèm nên để đáp ứng được yếu tố kinh tế thì rác thải yêu cầu cho công nghệ WTE là phải có nhiệt trị cao hơn 4187 kJ/kg. Công nghệ WTE có thể giảm thiểu 90% thể tích của rác thải, làm giảm rất đáng kể diện tích đất chôn lấp, khi đốt rác thải ở nhiệt độ cao, có thể làm phân hủy thành phần độc hại có lẫn trong rác.
Công nghệ WTE chiếm diện tích ít hơn nhiều so với các phương pháp khác nhưng chi phí đầu tư khá lớn, thông thường công suất xử lí rác thải của nhà máy phải trên 200 tấn/ngày thì mới đem lại hiệu quả kinh tế. Công nghệ WTE đã được nghiên cứu từ lâu trên thế giới, công nghệ đã khá hoàn thiện. Hiện nay công nghệ WTE đã trở thành xu thế chung của thế giới trong vấn đề xử lí rác thải sinh hoạt đô thị (MSW), đặc biệt ở các nước có diện tích lãnh thổ nhỏ, có nền kinh tế phát triển. Tại Việt Nam, hiện có duy nhất nhà máy đốt rác phát điện với công suất 7,5MW đã đưa vào vận hành thương mại, góp phần xử lý khoảng 400 tấn rác mỗi ngày đặt tại thành phố Cần Thơ.
Ngoài ra, trong năm 2019 - 2020, một nhà máy điện rác khác đang được xây dựng tại Hà Nội, góp phần xử lý khoảng 4.000 tấn rác/ngày cho thủ đô, công suất phát điện dự kiến khoảng 75MW. Trước đó, tại Sóc Sơn, Hà Nội có nhà máy điện rác, Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 5 Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS. Nguyễn Đức Quyền sử dụng nhiên liệu là chất thải rắn công nghiệp thông thường, góp phần xử lý khoảng 75 tấn/ngày, phát điện khoảng 1,92MW, nhưng hiện nay, nhà máy này đang dừng hoạt động do chi phí vận hành quá cao. Công nghệ WTE đang được chính quyền tại nhiều thành phố của Việt Nam quan tâm và được đánh giá là xu thế tất yếu trong giải quyết bài toán xử lí rác thải đô thị hiện nay.4 Phân compost Thiết bị xử lý phân compost đơn giản nhưng quá trình ủ lên men dễ phát sinh mùi hôi thối, khó đảm bảo các điều kiện môi trường, khó đảm bảo vận hành an toàn, ổn định, liên tục, lâu dài.
Chất lượng sản phẩm phân compost kém, khó bán ra thị trường. Hiện nay các công trình vận hành thương mại hoá rất ít.5 Công nghệ khí hóa PLASMA Công nghệ khí hoá Plasma là công nghệ mới được nghiên cứu lên gần đây nhưng còn rất nhiều vấn đề nổi cộm chưa giải quyết được, hiện nay vẫn trong giai đoạn nghiên cứu thí điểm. Vì các lý do sau khiến công nghệ này khó có thể thương mại hoá: - Thiết bị phức tạp, đầu tư 1 lần lớn, khó được thị trường chấp nhận. - Công nghệ khí hoá Plasma có quy trình phức tạp, kỹ thuật yêu cầu cao, chi phí vận hành rất cao.
- Công nghệ này tro xỉ, nhưng những kim loại nặng trong xỉ ở một số điều kiện có thể rò rỉ ra ngoài, tạo thành mối đe doạ tiềm tàng với môi trường. - Thành phần khí thoát ra từ công nghệ khí hoá Plasma tương đối phức tạp, phải có công nghệ xử lý phức tạp. - Trong quá trình tan chảy có một lượng lớn kim loại và khí có tính axit thoát ra, sinh ra một lượng lớn tro bay tan chảy, gánh nặng xử lý khí thải và tro bay tan chảy là rất lớn. Hiện nay công nghệ khí hoá Plasma được ứng dụng nhiều trên thế giới là công nghệ của công ty Westinghouse Electric Mỹ, chủ yếu được ứng dụng để xử lý rác thải nguy hại và tro bay, ứng dụng trong xử lý rác thải sinh hoạt rất ít.
Công ty Westinghouse Electric có đầu tư xây dựng một nhà máy xử lý rác thải sinh hoạt xử dụng công nghệ khí hoá Plasma công suất 1000 tấn/ngày đêm ở Anh nhưng do nguyên nhân kỹ thuật, dự án phải tuyên bố dừng hoạt động.2 Xu thế và sự cần thiết đầu tư nhà máy điện rác Việt Nam 1.1 Xu thế của thế giới Thị trường chất thải thành năng lượng (WTE) dự kiến sẽ tăng trưởng với tốc độ cao khoảng 6,45% trong giai đoạn dự báo 2020 - 2025. Sự gia tăng phát sinh chất thải và mối quan tâm ngày càng tăng đối với quản lý của nó để đáp ứng nhu cầu về đô thị bền vững sống và ngày càng tập trung vào các nguồn năng lượng phi hóa thạch đang thúc đẩy việc áp dụng thị trường thải năng lượng. Thị trường bị hạn chế bởi tính chất đắt đỏ của lò đốt, đặc biệt là khi giá năng lượng Trần Lê Minh Lưu - 20152347 Trang 6 Đồ án tốt nghiệp đại học GVHD:ThS. Nguyễn Đức Quyền giảm và một số nhà máy không thể trang trải chi phí vận hành.
Hơn nữa, một số nước châu Âu và Nhật Bản đang có kế hoạch tập trung nhiều hơn vào tái chế, giúp tiết kiệm năng lượng gấp ba đến năm lần và do đó, hạn chế thị trường thải năng lượng. Công nghệ nhiệt dự kiến sẽ thống trị thị trường năng lượng thải vào năm 2019 do sự phát triển ngày càng tăng của công nghệ đốt và khí hóa, cũng như lượng chất thải phát sinh ngày càng tăng, đặc biệt là từ các nền kinh tế đang phát triển ở châu Á-Thái Bình Dương. Các công nghệ thải năng lượng mới nổi, như Dendro Liquid Energy (DLE), có hiệu quả gấp bốn lần về sản xuất điện, với các lợi ích bổ sung của việc không thải ra khí thải và các vấn đề nước thải tại các nhà máy được dự kiến sẽ tạo ra cơ hội đáng kể cho người chơi thị trường, trong những năm tới.