Xử lý rác thải sinh hoạt bằng công nghệ khí hóa làm nhiên liệu cho lò quay nung clinker xi măng (P1)

>> Xử lý rác thải sinh hoạt bằng công nghệ khí hóa làm nhiên liệu cho lò quay nung clinker xi măng (P2)

Ước tính mỗi ngày các đô thị Việt Nam thải ra khoảng 30.000 tấn rác sinh hoạt; trong đó hai đô thị lớn là Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh chiếm khoảng 40% tổng lượng rác thải. Lượng rác thải sinh hoạt tăng trung bình khoảng 7%/năm.

Phần lớn rác thải sinh hoạt đô thị hiện nay được xử lý bằng biện pháp chôn lấp, một lượng nhỏ sử dụng tái chế làm phân bón hóa học, hoặc đốt. Việc xử lý bằng chôn lấp đang gây ra những vấn đề vô cùng nghiêm trọng: tốn một lượng lớn đất canh tác; ô nhiễm nguồn nước ngầm.

Đối với khu vực Hà Nội: theo số liệu điều tra, năm 2011 lượng rác thải sinh hoạt là 1.398.552 tấn; trong đó lượng chôn lấp là 1.338.952 tấn (chiếm 95,74%), lượng tái chế làm phân hữu cơ là 14.600 tấn (chiếm 4,26%). Lượng rác thải đô thị này phát sinh khoảng 1.050.00 tấn CO2/năm gây hiệu ứng nhà kính. Thành phố Hà Nội đang sử dụng bãi rác Nam Sơn để chôn lấp, với tổng trữ lượng 26.360.946.000m³ trong đó còn lại 5.288.000m³. Chưa tính đến chất thải rắn, chất thải y tế, chất thải công nghiệp, nông nghiệp thì vấn đề rác thải đô thị đang là vấn đề nhức nhối của thành phố.

Trước vấn đề này, ngày 25 tháng 5 năm 2011, Chính Phủ đã phê duyệt chương trình đầu tư xử lý chất thải rắn trong thời gian 2011 đến 2020 theo quyết định số 798/QĐ-TTg. Trong đó phân ra hai giai đoạn:

- Đến năm 2015: thu gom và xử lý trên 85% rác thải cố định đô thị, tái chế hoặc tái sử dụng 60% số đó;

- Đến năm 2020: thu gom và xử lý trên 90% rác thải cố định đô thị, tái chế hoặc tái sử dụng 60% số đó.

Công nghệ biến rác thải đô thị thành nhiên liệu nung clanhke xi măng của Kawasaki:

Kawasaki đã nghiên cứu và áp dụng thành công công nghệ ZEET (Zero Emission Eco Town SYS-TEM).

Nguyên tắc của phương pháp là: khí hóa rác thải đô thị, có thể khí hóa bùn của quá trình xử lý nước thải, khí này được cung cấp cho lò xi măng như một dạng nhiên liệu; phần tro của quá trình khí hóa có thể dùng làm nguyên liệu cho sản xuất xi măng (các công đoạn xử lý như trong hình 1).

 
Hình 1: Quy trình xử lý rác thải đô thị và bùn từ xử lý nước thải

Trong quy trình trên, hệ thống ZEET làm nhiệm vụ: khí hóa rác và bùn ở nhiệt độ 500 ÷ 600^oC. Khí thu được là nhiên liệu đốt trong lò xi măng nên không gây độc hại và ô nhiễm về mùi; phần tro thu được là nguyên liệu cho xi măng (dạng phụ gia khoáng); hợp chất không cháy và kim loại nặng được tách riêng và có thể tái chế.

Nguyên lý của hệ thống ZEET khi lắp đặt cạnh lò nung clanhke xi măng thể hiện trong hình 2.

 
Hình 2: Nguyên lý hoạt động của hệ thống ZEET

Ưu điểm của hệ thống này là:

- Do rác được khí hóa trong lò khí hóa nên tránh được việc lẫn tạp chất của chất không cháy trong xi măng;

- Nước thải hữu cơ (nước có nguồn gốc từ rác) được phun trực tiếp vào lò xi măng nên không cần qua khâu xử lý;

- Chỉ cần sử dụng chất trợ nhiệt ở quá trình đầu khởi động, không cần sử dụng nhiên liệu trợ nhiệt (đốt kèm dầu) trong quá trình vận hành.

Nguyên lý của lò khí hóa rác thải đô thị tạo gas có thể đốt trong lò xi măng được mô tả ở hình 3. Phương pháp khí hóa tạo ra những ưu việt so với phương pháp đốt trực tiếp trong lò, có thể so sánh hai phương pháp này như sau:

Sau quá trình khí hóa: hợp chất dioxin, các chất gây mùi hôi… được tiếp tục đốt và phân hủy trong buồng đốt calciner của lò nung xi măng ở nhiệt độ 900 ÷ 1000^oC. Quá trình từ vận chuyển từ điểm tập kết rác đến khí hóa và cấp khí gas cho lò quay là khép kín; do đó không gây nên những ô nhiễm về mùi cho nhà máy xi măng.

Đánh giá hiệu quả kỹ thuật, môi trường của một dây chuyền ZEET mà Kawasaki đã lắp đặt và vận hành thành công tại Trung Quốc cho thấy hệ thống này đáp ứng tốt các chỉ tiêu môi trường.
 

 
Hình 3: Nguyên lý hoạt động của lò khí hóa gas

 
Hình 4: Calciner trong hệ thống lò quay