Nghiên cứu hiện trạng công nghệ lò đốt chất thải nguy hại và giải pháp kiểm soát POPs tại tỉnh Bình Dương
Quản lý chất thải nguy hại (CTNH), đặc biệt là phát thải các hợp chất hữu cơ khó phân hủy (POPs) từ lò đốt, đang là một thách thức lớn tại các tỉnh công nghiệp phát triển như Bình Dương. Nghiên cứu của tác giả Vũ Trường Nam tập trung đánh giá hiện trạng công nghệ lò đốt CTNH, mức độ phát thải POPs, và đề xuất các giải pháp kiểm soát hiệu quả, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Việc áp dụng các kỹ thuật vận hành tiên tiến và tuân thủ quy định là yếu tố then chốt để giảm thiểu POPs từ nguồn thải này.
Tóm tắt kết quả nghiên cứu
Tổng quan về lò đốt và các hợp chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POPs)
Đốt chất thải là phương pháp xử lý nhằm giảm khối lượng và tính nguy hại của chất thải, có thể thu hồi năng lượng hoặc khoáng chất. Quá trình này thường diễn ra ở nhiệt độ 850 - 1200°C để oxy hóa hoàn toàn chất thải. Một hệ thống đốt chất thải rắn điển hình bao gồm các công đoạn: tiền xử lý, đốt/thu hồi năng lượng, làm sạch khí thải, và quản lý cặn thải. Các công nghệ đốt phổ biến gồm lò đốt nhiều cấp, lò đốt thùng quay và công nghệ đốt nhiệt phân. Thông số vận hành quan trọng của lò đốt như nhiệt độ buồng đốt, thời gian lưu cháy, và lượng oxy dư được quy định trong các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia như QCVN 02:2012/BTNMT và QCVN 30:2012/BTNMT.
POPs là các chất ô nhiễm hữu cơ bền, sản sinh do hoạt động công nghiệp, bền vững trong môi trường, có khả năng tích tụ sinh học và tác động xấu đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Các POPs điển hình gồm PCBs, dioxin, furan, DDT. Chúng thường chứa halogen, tan nhiều trong mỡ, bền với nhiệt và ánh sáng, dễ bay hơi. Các nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam đã chỉ ra sự tồn lưu và nguy cơ của POPs. Các quá trình nhiệt như đốt chất thải là một nguồn phát thải POPs quan trọng. POPs có thể xâm nhập vào cơ thể người qua nhiều đường và gây ra các vấn đề sức khỏe.
Đánh giá hiện trạng công nghệ lò đốt và đề xuất giải pháp kiểm soát POPs
- Hiện trạng phát sinh chất thải rắn tại tỉnh Bình Dương: Năm 2020, tổng lượng CTR sinh hoạt tại Bình Dương khoảng 2.102 tấn/ngày, với tỷ lệ thu gom 98%. CTR sinh hoạt chủ yếu được chôn lấp, sản xuất compost, tái chế và đốt. Tổng CTR công nghiệp khoảng 3.638 tấn/ngày (2020), trong đó CTNH chiếm 890 tấn/ngày. CTNH được thu gom và xử lý theo quy định, trong khi CTR công nghiệp không nguy hại chủ yếu được tái chế. Tỉnh có 7 đơn vị xử lý CTNH bằng lò đốt. Lượng CTR y tế khoảng 1.627 kg/ngày, được thu gom và xử lý 100%.
- Tình hình hoạt động và đánh giá công nghệ lò đốt: Các lò đốt tại Bình Dương gồm lò đốt CTCN và CTNH, lò đốt CTYT, và lò hơi đồng xử lý chất thải. Công nghệ lò đốt CTCN và CTNH truyền thống có hai buồng đốt sơ cấp (>650°C) và thứ cấp (>1050°C), tuân thủ QCVN 30:2012/BTNMT. Các lò này sử dụng dầu DO, có hệ thống xử lý khí thải cơ bản gồm cyclone, tháp hấp thụ bằng dung dịch xút/vôi và ống khói cao >20m. Tro xỉ được chôn lấp. Việc làm nguội nhanh bằng không khí có thể không hiệu quả trong việc ngăn tái sinh dioxin. Hai lò đốt CTYT (100 và 200 kg/h) đạt QCVN 02:2012/BTNMT. Các lò hơi đồng xử lý chất thải tại các nhà máy giấy sử dụng chất thải từ sản xuất và than đá. Nhìn chung, các lò đốt CTCN, CTNH và CTYT phụ thuộc vào ý thức vận hành, hệ thống hạ nhiệt nhanh bằng không khí gây lãng phí năng lượng và có nguy cơ tái tổ hợp dioxin/furan, thiếu công đoạn hấp phụ/hấp thu dioxin/furan hiệu quả cuối đường ống. Lò hơi đồng xử lý chất thải có ưu điểm tiết kiệm năng lượng hơn.
- Kết quả quan trắc pops tại các lò đốt: Việc quan trắc dioxin/furan định kỳ của doanh nghiệp không thường xuyên, đặc biệt trước năm 2021. Báo cáo năm 2021 của doanh nghiệp cho thấy nồng độ dioxin/furan dưới ngưỡng cho phép, nhưng không ổn định giữa các kỳ. Tuy nhiên, kết quả quan trắc thực tế từ Dự án “Quản lý an toàn các chất POP và hóa chất độc hại tại Việt Nam” (15 mẫu khí thải) cho thấy hầu hết các lò đốt có nồng độ dioxin/furan vượt tiêu chuẩn QCVN 02:2012/BTNMT hoặc QCVN 30:2012/BTNMT, dao động 0,25 - 22,8 ngTEQ/Nm3. Chỉ Công ty TNHH SX TM Như Kiệt đạt chuẩn. Nồng độ thực tế thường cao hơn nhiều so với báo cáo của doanh nghiệp, cho thấy sự không hiệu quả của hệ thống xử lý khí thải hiện hữu.
- Đánh giá sự phù hợp của các lò đốt chất thải: Bộ tiêu chí đánh giá sự phù hợp của lò đốt dựa trên yếu tố kỹ thuật, pháp lý (50 điểm), môi trường (40 điểm), và kinh tế - xã hội (10 điểm). Kết quả đánh giá 18 lò đốt: 4 lò (22%) không phù hợp, 9 lò (50%) cần điều chỉnh, và 5 lò (28%) phù hợp. Nhiều lò thiếu các công đoạn cần thiết theo QCVN hoặc không thuộc quy hoạch xử lý CTR. Về môi trường, nhiều đơn vị chưa giám sát dioxin/furan định kỳ, và kết quả quan trắc thực tế cho thấy hầu hết không đạt quy chuẩn. Có những hạn chế lớn trong thiết kế và vận hành lò đốt, đầu tư công nghệ chưa đúng cách, dẫn đến xử lý POPs chưa triệt để.
- Đề xuất giải pháp quản lý, ngăn ngừa, xử lý và thải bỏ POPs: Các giải pháp chung bao gồm xây dựng kế hoạch hành động cụ thể về POPs, hợp tác quốc tế, nâng cao nhận thức, tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin và các biện pháp pháp lý. Giải pháp kiểm soát quá trình đốt tập trung vào cải thiện vận hành lò (sấy lò, kiểm soát cấp khí dựa trên %O2, duy trì nhiệt độ ổn định ở buồng sơ cấp 300-650°C và thứ cấp >1100°C) và quản lý chất thải đầu vào (phân loại, xử lý sơ bộ). Nguồn thải POPs từ tro xỉ, nước thải cần được quản lý như CTNH. Về pháp lý, cần đảm bảo chất lượng quan trắc dioxin/furan, tăng cường giám sát và xử phạt vi phạm. Các biện pháp kỹ thuật bao gồm đánh giá lại công nghệ theo BAT, cải tiến tháp giải nhiệt nhanh, quan trắc tự động O2 và nhiệt độ, lắp đặt CEMS, và bổ sung các biện pháp xử lý cuối đường ống như lọc bụi túi vải có chất xúc tác, SCR, hấp phụ bằng than hoạt tính. Về vận hành, cần có quy trình quản lý toàn diện, đào tạo nhân sự, áp dụng mô hình "Lập kế hoạch - Thực hiện - Kiểm tra - Hành động khắc phục". Đề xuất sử dụng oxit sắt làm chất xúc tác để giảm phát thải dioxin từ quá trình đốt nhựa. Dựa trên mô hình lò đốt hai cấp tĩnh hiệu quả, luận văn đề xuất quy trình công nghệ lò đốt bao gồm: sấy khô chất thải, cháy chính ở buồng sơ cấp (650–1000°C), đốt kiệt ở buồng thứ cấp (1100 - 1200°C, lưu khí ≥2s), tận dụng nhiệt qua lò hơi, làm nguội nhanh khí thải (<250°C trong 7s), khử NOx bằng SNCR, cyclone, xử lý bán khô, lọc bụi túi vải, và tháp hấp phụ than hoạt tính. Công nghệ này đáp ứng quy định và tận dụng năng lượng.
Kết Luận
Nghiên cứu cho thấy các lò đốt chất thải rắn tại Bình Dương có hệ thống xử lý khí thải cơ bản nhưng hệ thống hạ nhiệt nhanh khí thải chủ yếu bằng không khí chưa đảm bảo hiệu quả ngăn tái sinh dioxin. Luận văn đã đề xuất các giải pháp quản lý vận hành, kỹ thuật kiểm soát lò đốt để hạn chế phát sinh POPs, bao gồm kiểm soát nhiệt độ, phân loại rác đốt, sấy khô rác, và bổ sung hệ thống hấp phụ sau tháp tách ẩm. Các giải pháp này dựa trên hướng dẫn của BAT. Do sự phát thải POPs chủ yếu từ quá trình đốt cháy không hoàn toàn, việc giám sát và bảo trì lò đốt thường xuyên là cần thiết. Nghiên cứu POPs đòi hỏi kỹ thuật cao và chi phí lớn, cần sự hỗ trợ từ các dự án lớn. Hướng nghiên cứu tiếp theo cần xem xét đánh giá POPs trong tro xỉ để có dữ liệu toàn diện.
Ánh Nguyệt
Nguồn KQNC “Nghiên cứu hiện trạng công nghệ lò đốt chất thải nguy hại và giải pháp kiểm soát POPs tại tỉnh Bình Dương". Xem toàn văn tại Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ tỉnh Bình Dương