Nghiên cứu đồng đốt chất thải rắn trong lò hơi tại Công ty TNHH Xưởng giấy Chánh Dương và Công ty TNHH Giấy Kraft Vina

1. Đặt vấn đề:

Trong số các công nghệ xử lý chất thải, thì công nghệ “đồng xử lý chất thải” được sử dụng ngày càng rộng rãi. Theo Khoản 21 Điều 3 Luật Bảo vệ môi trường số 72/2020/QH14 “Đồng xử lý chất thải là việc kết hợp một quá trình sản xuất sẵn có để tái chế, xử lý, thu hồi năng lượng từ chất thải, trong đó chất thải được sử dụng làm nguyên liệu, vật liệu, nhiên liệu thay thế hoặc được xử lý”. Khi đồng xử lý chất thải bằng phương pháp đốt thì quá trình đốt được gọi là “đồng đốt chất thải” (hay  waste co-incineration).

Quá trình đồng đốt chất thải trong lò nung, lò đốt công nghiệp đã được áp dụng nhiều trên thế giới (Pháp, Ý, Na Uy, Thuỵ Điển, Canada, Mỹ ...) [1-3] và tại Việt Nam [4]. 

Theo [4] vào năm 2016 các KCN tại Việt Nam thải ra khoảng 8,1 triệu tấn chất thải rắn công nghiệp. Tuy nhiên, trong báo cáo chưa đưa ra được tỷ lệ và khối lượng chất thải rắn có thể đồng xử lý để thu hồi năng lượng. Kết quả điều tra tại một số địa phương Hậu Giang, Khánh Hòa, Đồng Nai, Bình Dương [5-8] cho thấy khối lượng chất thải rắn công nghiệp phát sinh mỗi ngày là 8.000, 1.827, 19.652, 10.000 tấn tương ứng, trong đó tỷ lệ chất thải rắn công nghiệp có thể đồng xử lý để thu hồi năng lượng chiếm từ  30-70% .

Luật Bảo vệ môi trường số 72/2020/QH14 có quy định “Chủ nguồn thải chất thải rắn công nghiệp thông thường, chất thải nguy hại có trách nhiệm tái sử dụng, tái chế, xử lý và thu hồi năng lượng từ chất thải …” (Điểm b Khoản 1 Điều 72); “Cơ sở sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, khu sản xuất, kinh doanh, dịch vụ tập trung, cụm công nghiệp, cơ quan, tổ chức có phát sinh chất thải rắn công nghiệp thông thường phải tái sử dụng, tái chế, thu hồi năng lượng và xử lý chất thải rắn công nghiệp thông thường hoặc chuyển giao cho các đối tượng sau đây: a) Cơ sở sản xuất sử dụng trực tiếp làm nguyên liệu sản xuất, sản xuất vật liệu xây dựng hoặc san lấp mặt bằng được phép hoạt động theo quy định của pháp luật; b) Cơ sở sản xuất có chức năng đồng xử lý chất thải phù hợp; c) Cơ sở xử lý chất thải rắn công nghiệp thông thường có chức năng phù hợp” (Điểm a, b, c, Khoản 1, Điều 82) và “Tổ chức, cá nhân phát sinh chất thải rắn công nghiệp thông thường phải xử lý được tự tái chế, xử lý, đồng xử lý, thu hồi năng lượng khi đáp ứng các yêu cầu sau đây: a) Thực hiện bằng công nghệ, công trình bảo vệ môi trường, thiết bị sản xuất sẵn có trong khuôn viên cơ sở phát sinh chất thải rắn công nghiệp thông thường và phải bảo đảm đạt yêu cầu về bảo vệ môi trường theo quy định; b) Phải phù hợp với quyết định phê duyệt kết quả thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường, giấy phép môi trường; c) Không đầu tư mới lò đốt và bãi chôn lấp để xử lý chất thải rắn công nghiệp thông thường, trừ trường hợp phù hợp với nội dung quản lý chất thải rắn trong các quy hoạch có liên quan” (Điểm a, b, c, Khoản 4, Điều 82).

Ngày 26/12/2011 Bộ Tài nguyên và Môi trường đã ký Thông tư 44/2011/TT-BTNMT ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về đồng xử lý chất thải nguy hại trong lò nung xi măng (QCVN 41: 2011/BTNMT). Tuy nhiên, Bộ Tài nguyên và Môi trường chưa có ban hành văn bản pháp lý nào hướng dẫn đồng đốt chất thải không nguy hại trong các lò đốt công nghiệp, dẫn đến tình trạng hầu hết các doanh nghiệp phải ký hợp đồng, thanh toán tiền cho các công ty xử lý chất thải để đốt bỏ không thu hồi nhiệt, làm gia tăng chi phí sản xuất, lãng phí tài nguyên và gia tăng ô nhiễm môi trường.

Bài báo này trình bày một số kết quả nghiên cứu đồng xử lý chất thải công nghiệp không nguy hại nhằm thu hồi năng lượng trong lò hơi nhà máy giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dương, trong đó có kết quả thử nghiệm đồng đốt chất thải phát sinh từ các nhà máy giấy của Công ty TNHH xưởng giấy Chánh Dương và Công ty TNHH Giấy Kraft Vina.

2. Các nội dung và phương pháp nghiên cứu

Nội dung và phương pháp nghiên cứu được tóm tắt trong sơ đồ tổng quát (hình 1) dưới đây :

(1). Phương pháp tổng quan tài liệu: Phương pháp này được sử dụng để thu thập và xử lý dữ liệu về tình hình phát triển ngành giấy và bột giấy, tình hình quản lý chất thải rắn, chất thải nguy hại từ ngành giấy và bột giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dương.

(2). Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa: Phương pháp này được sử dụng để thu thập thông tin về hoạt động sản xuất, tình hình phát sinh và công tác quản lý chất thải công nghiệp tại các doanh nghiệp sản xuất giấy và bột giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dương.

Hình 1. Sơ đồ tổng quát khung nghiên cứu 

(3). Xử lý thống kê số liệu: Xử lý số liệu thu thập được bằng phương pháp thống kê hiện đại để xác định hệ số phát thải chất thải rắn thông thường và chất thải rắn nguy hại phát sinh từ ngành giấy và bột giấy.

(4). Phương pháp đánh giá nhanh: Thông qua các hệ số phát thải chất thải rắn được thiết lập thông qua kết quả điều tra, nhóm nghiên cứu ước tính tổng lượng chất thải công nghiệp phát sinh từ các ngành giấy và bột giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dương vào thời điểm hiện tại (năm 2020) và tương lai (năm 2025). 

(5). Phương pháp đo đạc, lấy mẫu, phân tích: Đo đạc, lấy mẫu, phân tích khí thải lò hơi khi đồng đốt chất thải để đánh giá hiệu quả của biện pháp bảo vệ môi trường được thực hiện dựa trên QCVN 30:2012/BTNMT-Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải lò đốt chất thải công nghiệp. 

(6). Phương pháp so sánh: Phương pháp này sử dụng để so sánh các chỉ tiêu kỹ thuật, các chỉ tiêu môi trường của 2 phương án : Đốt với nguồn nhiên liệu hiện hữu và đồng đốt với chất thải không nguy hại với các tỷ lệ pha trộn với nhiên liệu hiện hữu khác nhau. Thông qua kết quả so sánh có thể đánh giá được sự thay đổi nồng độ khi thải khi đồng đốt chất thải. Phương pháp so sánh cũng được sử dụng để đánh giá tình hình tuân thủ quy định về khí thải theo QCVN 30:2012/BTNMT, cột B (Cột B được lựa chọn áp dụng do cột A hết thời hạn sử dụng vào 31/12/2014).

(7). Phương pháp tham vấn của các chuyên gia: Phương pháp này được sử dụng để tham vấn ý kiến của các chuyên gia về kết quả đồng đốt chất thải không nguy hại trong lò hơi của nhà máy giấy và bột giấy.

3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

3.1. Tính toán hệ số phát thải chất thải rắn 

Trên cơ sở kết quả điều tra thực tế về công suất sản phẩm, khối lượng chất thải rắn sinh hoạt, chất thải rắn công nghiệp (CTRCN) không nguy hại và chất thải nguy hại (CTNH) tại 11 cơ sở sản giấy, tác giả [9] đã xác định được hệ số phát thải chất thải rắn thông thường từ 12,70 đến 380,83 kg/tấn giấy, hệ số phát thải chất thải nguy hại từ 0,02 đến 24,2 kg/tấn giấy. Để có thể hạn chế các yếu điểm tồn tại trong phương pháp xử lý thống kê cổ điển, tác giả [9] đã sử dụng phương pháp thống kê hiện đại để tính các hệ số phát thải trung bình từ các nguồn dữ liệu đã được chuẩn hóa. Kết quả thu được cho thấy hệ số phát thải trung bình đối với chất thải rắn thông thường là 122,41 kg/tấn giấy, đối với chất thải nguy hại là 0,95 kg/tấn giấy.

3.2. Ước tính khối lượng chất thải rắn phát sinh hiện tại và dự báo đến năm 2025

Khối lượng chất thải rắn phát sinh từ ngành giấy và bột giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dương được ước tính bằng phương pháp đánh giá nhanh dựa vào hệ số phát thải và sản lượng công nghiệp, trong đó sản lượng của ngành giấy năm 2015 là 291.552 tấn, năm 2020 là 448.590 tấn, đến năm 2025 là 749.453 tấn (Dựa trên tốc độ tăng trưởng trong giai đoạn 2010-2015 là 10,0%, 2016 - 2020 là 10,0%/năm và 2021-2025 là 10,81%/năm) (Xem bảng 1). 

Bảng 1. Ước tính khối lượng CTRCN thông thường, CTNH từ ngành giấy

Kết quả bảng 1 cho thấy khối lượng CTRCN thông thường phát sinh trong những năm tới là rất lớn, trong đó chủ yếu là bùn phát sinh từ quá trình xử lý nước thải. Đây là nguồn chất thải có thể xử lý bằng phương pháp đồng đốt trong lò hơi nhằm thu hồi năng lượng.

3.3. Phân tích, đánh giá tính phù hợp về công nghệ đồng đốt CTRCN không nguy hại trong lò hơi

Ngành công nghiệp giấy và bột giấy phát sinh khối lượng lớn CTRCN không nguy hại có thể cháy được. Nếu được đồng đốt trong lò hơi để thu hồi năng lượng, thì khối lượng CTRCN phát sinh có thể đáp ứng được hơn 50% nhu cầu nhiên liệu đốt lò hơi của các nhà máy giấy. Tùy theo từng loại CTRCN mà thành phần của chúng cũng khác nhau, nhưng nhìn chung thành phần chính là chất hữu cơ, có nhiệt trị trung bình, có khả năng đồng đốt với tỷ lệ cao hay thấp với than, củi phụ thuộc vào độ ẩm của chất thải rắn. Bên cạnh đó, trạng thái của chất thải là rắn, phù hợp để thay thế nhiên liệu than, củi mà không cần thay đổi cấu tạo lò hơi. Cùng ở trạng thái rắn nên cách nạp nhiên liệu, cách kiểm soát nhiệt độ khi đốt cũng không khác gì so với khi đốt than, củi. Ngoài ra, hệ thống xử lý khí thải đã được lắp đặt tại lò hơi của các nhà máy giấy hiện hữu cũng phù hợp cho việc kiểm soát ô nhiễm do khí thải đồng đốt CTRCN.

3.4. Kết quả đồng đốt CTRCN không nguy hại trong lò hơi của Công ty TNHH Xưởng giấy Chánh Dương

Hiện nay Công ty TNHH Xưởng giấy Chánh Dương đang có 3 lò hơi (Lò đốt ghi xích 01 buồng đốt) hoạt động liên tục 24/24h, 1 lò đốt than với công suất 30 tấn hơi/giờ, 2 lò đốt củi giống nhau với công suất mỗi lò là 20 tấn hơi/giờ. Nhiên liệu đang sử dụng là than (35 tấn/ngày) và củi (50 tấn/ngày). Khí thải mỗi lò hơi được thu gom và xử lý riêng tại từng hệ thống xử lý khí thải (Xyclon khô và hấp thụ bằng nước), sau đó toàn bộ khí thải sau xử lý của 03 lò hơi được thải chung qua 1 ống khói cao 30m. Thí nghiệm đồng đốt CTRCN không nguy hại được tiến hành tại 1 lò hơi đốt củi. Khí thải được đo trước và sau hệ thống xử lý khí thải.
Kế hoạch đồng đốt CTRCN không nguy hại trong lò hơi đốt củi của Công ty TNHH Xưởng giấy Chánh Dương được trình bày trong bảng 2.

Bảng 2. Kế hoạch đồng đốt CTRCN không nguy hại trong lò hơi đốt củi của Công ty TNHH Xưởng giấy Chánh Dương

Kết quả giám sát nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải trước và sau  xử lý khí thải khi đồng đốt CTRCN không nguy hại trong lò hơi đốt củi của Công ty TNHH Xưởng giấy Chánh Dương được trình bày trong bảng 3.

Bảng 3. Kết quả giám sát nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải trước và sau  xử lý khí thải lò hơi tại Công ty TNHH Xưởng giấy Chánh Dương

So sánh kết quả đo đạc tại bảng 3 với QCVN 30:2012/BTNMT, cột B cho thấy :

- Nhiệt độ khí thải trước và sau xử lý đều đạt quy chuẩn (nhỏ hơn hay bằng 180oC).

- Nồng độ ôxy dư tại hầu hết tất cả các lần đo đều chưa đạt quy chuẩn (6-15%).

- Nồng độ CO, SO2, NOx tại tất cả các lần đo đều đạt quy chuẩn.

Kết quả đo nồng độ bụi, HCl, Pb, Hg, Cd trong khí thải trước xử lý (30 lần) và sau xử lý (5 lần) cho thấy :

- Nồng độ bụi trước xử lý (từ 232,4 đến 1.615,4 mg/m3) tại tất cả các lần đo đều vượt quy chuẩn (150 mg/m3). Nồng độ bụi sau xử lý (từ 18,2 đến 36,3 mg/m3) tại tất cả các lần đo đều đạt quy chuẩn.

- Nồng độ HCl trước xử lý (từ 0,09 đến 137,09 mg/m3) tại hầu hết các lần đo đều đạt quy chuẩn (50 mg/m3). Nồng độ HCl sau xử lý (từ 0,09 đến 30,14 mg/m3) tại tất cả các điểm đo đều đạt quy chuẩn.

- Nồng độ Pb trước xử lý (từ 0,011 đến 0,343 mg/m3) và sau xử lý (từ 0,005 đến 0,230 mg/m3) tại tất cả các lần đo đều đạt quy chuẩn (1,5 mg/m3).

- Nồng độ Hg trước xử lý (từ 0,130 đến 1,268 mg/m3) và sau xử lý (từ 0,067 đến 0,142 mg/m3) tại tất cả các lần đo đều đạt quy chuẩn (0,5 mg/m3).

- Nồng độ Cd trước xử lý (từ 0,010 đến 0,081 mg/m3) và sau xử lý (từ 0,009 đến 0,012 mg/m3) tại tất cả các lần đo đều đạt quy chuẩn (0,2 mg/m3).

3.5. Kết quả đồng đốt CTRCN không nguy hại trong lò hơi của Công ty TNHH giấy Kraft Vina

Hiện nay, Công ty TNHH giấy Kraft Vina đang có 01 lò hơi (lò đốt tầng sôi) hoạt động liên tục 24/24h với công suất 130 tấn hơi/giờ. Nhiên liệu đang sử dụng là than (360-370 tấn/ngày), củi (130-150 tấn/ngày) và bùn không nguy hại từ hệ thống xử nước thải (30-50 tấn/ngày). Khí thải lò hơi bao gồm: NOx, CO,… được kiểm soát bằng bộ phần mềm tự động điều khiển nhiệt độ, tỉ lệ cung cấp nhiên liệu và khí để đảm bảo khí thải; SO2 được kiểm soát bởi hệ thống khử lưu huỳnh bằng CaCO3; Bụi được thu gom và xử lý qua bộ lọc tĩnh điện (ESP). Toàn bộ khí thải sau khi xử lý được thải ra môi trường thông qua 1 ống khói cao 50m. Thí nghiệm đồng đốt CTRCN không nguy hại được tiến hành tại lò hơi này. Khí thải được đo trước và sau hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP).

Kế hoạch đồng đốt CTRCN không nguy hại trong lò hơi đốt củi của Công ty TNHH giấy Kraft Vina được trình bày trong bảng 4.

Bảng 4. Kế hoạch đồng đốt CTRCN không nguy hại trong lò hơi của Công ty TNHH giấy Kraft Vina

Kết quả giám sát nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải sau hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) khi đồng đốt CTRCN không nguy hại trong lò hơi của Công ty TNHH giấy Kraft Vina được trình bày trong bảng 5 và các hình 2, 3.

Bảng 5. Kết quả giám sát nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải sau hệ thống lọc bụi tĩnh điện tại Công ty TNHH giấy Kraft Vina

So sánh kết quả đo đạc tại bảng 5, các hình 2, 3 với QCVN 30:2012/BTNMT, cột B cho thấy :

- Nhiệt độ khí thải trước khi xử lý bằng lọc bụi tĩnh điện đều đạt quy chuẩn (nhỏ hơn hay bằng 180oC).

- Nồng độ ôxy dư tại hầu hết tất cả các lần đo đều đạt quy chuẩn (6-15%).

- Nồng độ CO, SO2, NOx trước xử lý bằng lọc bụi tĩnh điện tại tất cả các lần đo đều đạt quy chuẩn.

Hình 2. Kết quả thử nghiệm theo phương án 1 ngày 24/08/2015 (không đồng đốt CTRCN)

Hình 3. Kết quả thử nghiệm theo phương án 5 ngày 28/08/2015 (đồng đốt 20% gỗ+bùn, 20% CTRCN)

Kết quả đo nồng độ bụi, HCl, Pb, Hg, Cd trong khí thải trước xử lý bằng lọc bụi tĩnh điện (2 lần) và sau xử lý bằng bụi tĩnh điện (15 lần) cho thấy :

- Nồng độ bụi trước xử lý bằng lọc tĩnh điện (từ 289,0 đến 350,0 mg/m3) tại tất cả 2 lần đo đều vượt quy chuẩn (150 mg/m3). Nồng độ bụi sau xử lý bằng lọc tĩnh điện (từ 3,2 đến 7,8 mg/m3) tại tất cả 15 lần đo đều đạt quy chuẩn.

- Nồng độ HCl sau xử lý bằng lọc tĩnh điện (từ 0,04 đến 2,40 mg/m3) tại tất cả 15 lần đo đều đạt quy chuẩn (50 mg/m3).

- Nồng độ Pb sau xử lý bằng lọc tĩnh điện (từ 0,002 đến 0,187 mg/m3) tại tất cả 15 lần đo đều đạt quy chuẩn (1,5 mg/m3).

- Nồng độ Hg sau xử lý bằng lọc tĩnh điện (từ 0,098 đến 0,315 mg/m3) tại tất cả 15 lần đo đều đạt quy chuẩn (0,5 mg/m3).

- Nồng độ Cd sau xử lý bằng lọc tĩnh điện (từ 0,001 đến 0,009 mg/m3) tại tất cả 15 lần đo đều đạt quy chuẩn (0,2 mg/m3).

4. Kết luận:

Trên cơ sở số liệu điều tra, khảo sát tại các cơ sở sản xuất giấy và bột giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dương, bài báo đã xây dựng hệ số phát thải trung bình đối với chất thải rắn thông thường và chất thải rắn nguy hại là 122,41 và 0,95 kg/tấn sản phẩm, tương ứng. Trên cơ sở đó, tác giả đã dự báo được khối lượng chất thải rắn công nghiệp phát sinh từ ngành giấy và bột giấy trên địa bàn tỉnh Bình Dương là 54.912 tấn chất thải rắn thông thường, 426 tấn chất thải rắn nguy hại (năm 2020); 91.740 tấn chất thải rắn thông thường, 712 tấn chất thải rắn nguy hại (năm 2025).

Bài báo cũng trình bày kết quả đồng đốt chất thải rắn không nguy hại trong lò hơi của Công ty TNHH xưởng giấy Chánh Dương và Công ty TNHH giấy Kraft Vina. Kết quả cho thấy khi đồng đốt chất thải từ nhà máy giấy trong lò hơi sử dụng nhiên liệu than và củi thì các chỉ tiêu ô nhiễm của khói thải vẫn đạt quy chuẩn môi trường.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1. IFEU Heidelberg, 2009: Waste Management - Co-Incineration/Co-Treatment.

2. Directive 2000/76/EC on the incineration of waste (related to the incineration and co-incineration of waste).

3. Hazardous Waste Incineration and Co-Incineration. Hazardous Waste Management Technologies. Seminar at the Chamber of Commerce. Belgrade. 13 June 2012.

4. Bộ Tài nguyên và Môi trường. Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia năm 2017- Chuyên đề Quản lý chất thải.

5. Trung tâm Công nghệ Môi trường (ENTEC)/Sở Tài nguyên và Môi trường Hậu Giang. Báo cáo nhiệm vụ “Điều tra nguồn thải ô nhiễm tỉnh Hậu Giang” (2007).

6. Trung tâm Công nghệ Môi trường (ENTEC)/Sở Xây dựng tỉnh Khánh Hoà.  Báo cáo dự án “Quy hoạch quản lý chất thải rắn  trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa” (2007-2008).

7. Trung tâm Công nghệ Môi trường (ENTEC) Sở TNMT tỉnh Đồng Nai. Báo cáo nhiệm vụ “Điều tra, đánh giá các nguồn thải, Đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường trên địa bàn tỉnh Đồng Nai” (2008).

8. Trung tâm Công nghệ Môi trường (ENTEC)/ Công ty Yachiyo Engineering Co., Ltd., Nhật Bản. Báo cáo Dự án “Điều tra chất thải công nghiệp tỉnh Bình Dương phục vụ xây dựng Dự án nghiên cứu khả thi đốt chất thải kết hợp phát điện công suất 500 tấn/ngày tại Bình Dương” (2012).

9. Nguyễn Thị Kiều Oanh. Luận văn cao học "Nghiên cứu đề xuất các giải pháp quản lý tổng hợp chất thải rắn phát sinh từ ngành giấy - bột giấy theo hướng thu hồi năng lượng trên địa bàn tỉnh Bình Dương", 2015.

Bài được trình bày tại Hội thảo "Đồng xử lý chất thải rắn trong lò hơi tầng sôi tại các nhà máy sản xuất bao bì công nghiệp từ nguyên liệu giấy thu hồi" do Hiệp hội Giấy và Bột giấy Việt Nam tổ chức ngày 06/12/2022

Phùng Chí Sỹ, Phùng Anh Đức
Trung tâm Công nghệ Môi trường (ENTEC),
Hội Bảo vệ Thiên nhiên và Môi trường Việt Nam

Nguồn: khcncongthuong.vn