SpStinet - vwpChiTiet

 

Lò đốt rác công nghệ hồ quang điện

Nghiên cứu chế tạo thành công hệ thống lò đốt rác hồ quang điện nhiệt độ siêu cao, các nhà khoa học trong nước đã làm chủ và bước đầu khai thác công nghệ phát hồ quang vào lĩnh vực xử lý chất thải tại Việt Nam, đặc biệt là chất thải chứa halogen hữu cơ vượt ngưỡng nguy hại.

Lò đốt rác hồ quang có nhiệt độ siêu cao

Đây sản phẩm của đề tài "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lò đốt rác bằng hồ quang điện nhiệt độ siêu cao trên 1.500°C để xử lý chất thải đặc biệt nguy hại" do Trường Đại học Tài Nguyên và Môi trường TP.HCM chủ trì thực hiện, Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu năm 2019.

PGS.TS Lê Văn Lữ (chủ nhiệm đề tài) cho biết, việc xử lý ô nhiễm môi trường do rác thải nguy hại đang là nhu cầu cấp bách, nhất là trong tình hình biến đổi khí hậu ngày càng nặng nề ở Việt Nam. Theo ước tính của Tổng cục Môi trường, năm 2015, trên toàn quốc phát sinh khoảng 800.000 tấn chất thải nguy hại/năm, chiếm 20-30% tổng lượng chất thải công nghiệp. Riêng tại TP.HCM, trong năm 2016, tổng lượng chất thải nguy hại phát sinh khoảng 350-400 tấn/ngày.

Hiện nay, halogen hữu cơ hay các chất thải hữu cơ bền khó phân hủy POPs (chất thải đặc biệt nguy hại) gồm 3 nhóm quan trọng: DDT (được sử dụng như thuốc trừ sâu - bảo vệ thực vật); PCBs (hóa chất trong công nghiệp, sản phẩm phụ trong sản xuất như dầu biến thế, tụ điện, chất bôi trơn,…); dioxin và furans phát sinh từ quá trình đốt cháy nhựa PVC, cao su, vải,…

Nhiều nghiên cứu trên thế giới cho thấy, biện pháp xử lý triệt để và hiệu quả các loại chất thải ô nhiễm này là thiêu đốt ở nhiệt độ cao, có kiểm soát trong các lò đốt rác chuyên dụng và hợp chuẩn. Phương pháp này đòi hỏi công nghệ, chi phí vận hành và đặc biệt là đơn giá xử lý cao, nên Nhà nước đã có các văn bản quản lý, hướng dẫn vận hành lò đốt rác, ví dụ như tại QCVN 30:2012/BTNMT.

Tuy những năm gần đây, rất nhiều kiểu lò đốt (sản xuất trong nước và nhập khẩu) đã được sử dụng để xử lý rác thải nguy hại, nhưng vẫn chưa phù hợp và đạt chuẩn (xử lý chưa triệt để và hiệu quả). Công nghệ thiêu đốt trong lò đốt rác bằng nhiên liệu hiện chưa xử lý được các chất thải đặc biệt nguy hại (PCBs, dioxin, furans, thuốc bảo vệ thực vật,…) do chưa tạo được nhiệt độ cao trên 1.200°C, với chi phí có thể chấp nhận được.

Với đề tài nêu trên, lần đầu tiên các tác giả trong nước đã nghiên cứu, chế tạo lò đốt rác bằng hồ quang điện, nhiệt độ siêu cao, trên 1.500°C, công suất 100 kg/ngày (5 kg/giờ) để xử lý các loại chất thải có thành phần halogen hữu cơ vượt ngưỡng nguy hại, đáp ứng quy chuẩn QCVN 30:2012/BTNMT và phù hợp điều kiện xử lý rác hiện tại của Việt Nam. Lò có cụm đốt rác, hệ xử lý khí thải (giải nhiệt, hấp thụ, hấp phụ) và cơ học khí (quạt hút tổng và ống khói), sử dụng điện hoàn toàn.

Cụm đốt rác có hai buồng đốt (buồng sơ cấp và thứ cấp). Trong đó, buồng thứ cấp có dạng đứng, phát nhiệt bằng bộ phát hồ quang có công suất 3,9-5,2 kW ở điện áp 65V và dòng điện 60-80A, thanh điện cực bằng graphit được phủ lớp sơn bảo vệ là hỗn hợp nhôm - niken. Bộ phát nhiệt hồ quang có thể điều khiển tự động, tối ưu hóa công suất, đảm báo tính liên tục, ổn định của ngọn lửa hồ quang, đồng thời được đảo chiều dòng điện theo chu kỳ nhằm hạn chế tiêu hao điện cực trong quá trình hoạt động phát hồ quang.

Hiệu quả ứng dụng

Theo PGS.TS Lê Văn Lữ, nhóm nghiên cứu đã xây dựng quy trình vận hành lò đốt rác bằng hồ quang điện và tiến hành đốt thử nghiệm các loại rác thải có nguy cơ phát sinh dioxin/furans cao như nhựa PVC, cao su, vỏ chai thuốc bảo vệ thực vật và vải có nylon. Kết quả, nhiệt độ buồng đốt sơ cấp 650-800°C được duy trì và kiểm soát tự động thông qua bộ phát nhiệt điện trở công suất P = 2,2-3,3 kW; thời gian lưu khí đảm bảo 2 giây và hệ số rối Re trên 7.000; lưu lượng cấp khí cố định, với hệ số khí dư 1,1.

Khi vận hành lò ở chế độ nhiệt độ buồng đốt thứ cấp (trên 1.500°C), đảm bảo được các thông số bụi, khí CO và dioxin/furans. Hiệu quả xử lý dioxin/furans khá rõ rệt, nồng độ dioxin/furans giảm đáng kể so với chế độ đốt thông thường (1.050°C): từ 5,9 ngTEQ/N.m3 xuống dưới 1,2 ngTEQ/N.m3 (giảm 5 lần) trong cùng điều kiện đốt.

Cân bằng nhiệt của lò đốt và so sánh kết quả tính toán nhiệt cấp bằng hồ quang điện cho thấy, hiệu suất sử dụng nhiệt năng của hồ quang điện đạt 98%, cao hơn nhiều so với phương pháp phát nhiệt bằng plasma (chỉ đạt 40-50%). Ngoài ra, thiết bị phát hồ quang đơn giản, dễ bảo trì, thay thế và suất đầu tư thấp hơn trên cùng một công suất phát nhiệt, so với những công nghệ thiêu đốt khác hiện nay.

Giá đầu tư lò đốt rác hồ quang điện công suất 100 kg/ngày vào khoảng 600-900 triệu đồng; chi phí xử lý rác bằng lò hồ quang điện ước tính 23.350 đồng/kg. Sản phẩm được thiết kế đơn chiếc (theo nhu cầu của từng khách hàng) với các công suất khác nhau, hoặc theo đặt hàng chế tạo hàng loạt (giá sẽ thấp hơn 20-50%). Với cấu hình nhỏ gọn và di động, sản phẩm hoàn toàn phù hợp ứng dụng ở các khu vực vùng sâu, vùng xa, biên cương, hải đảo. Nhóm tác giả mong muốn triển khai sản phẩm tại các nhà máy xử lý chất thải nguy hại và vượt ngưỡng nguy hại, bệnh viện, trung tâm y tế,…nhằm xử lý triệt để rác thải và dioxin/furans; chuyển giao ứng dụng xử lý đất nhiễm dioxin (như tại các sân bay Đà Nẵng, Phù Cát, Biên Hòa) theo hình thức chìa khóa trao tay, liên doanh hoặc bán thiết bị, công nghệ trọn gói.

Vân Nguyễn  (CESTI)

Các tin khác: