Luận văn Tìm hiểu sản xuất năng lượng từ rác thải

Luận Văn ĐỀ TÀI: SẢN XUẤT NĂNG LƯỢNG TỪ RÁC THẢI MỤC LỤC Giới thiệu. 1. Các khái niệm. 2 1.1. Hệ thống thu hồi năng lượng. 2 Lịch sử của hệ thống. 2 1.3. Lợi ích thu hồi năng lượng từ rác thải. 3 2. Các thông số ảnh hưởng đến thu hồi năng lượng và lựa chọn công nghệ. 4 3. Đánh giá năng lượng thu hồi được từ rác thải. 6 4. Sơ đồ hệ thống tận dụng nhiệt. 7 4.1. Tường nước. 7 4.2. Lò hơi. 7 5. Các công nghệ thu hồi năng lượng. 8 5.1. Công nghệ sinh học. 8 5.1.1. Công nghệ phân hủy kị khí Anaerobic Digestion( AD ). 8 5.1.2. Kiểu dáng và cấu hình của các hệ thống Anaerobic Digestion( AD ). 10 5.2. Công nghệ thiêu đốt. 12 5.2.1. Các hệ thống thiêu đốt cơ bản. 13 Thiêu đốt hàng loạt. 13 Đốt theo modular. 14 RDF. 14 5.3. Nhiệt phân/ khí hóa. 18 5.3.1. Quá trình nhiệt phân Garets Flash. 20 5.3.2. Hệ thống khí hóa Destrugas. 21 5.3.3. Quá trình nhiệt phân được phát triển bởi Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng của Cục Mỏ, Pittsburg. 23 Quy trình Slury card. 24 5.3.5. Quy trình Voest Alpine. 25 5.3.6. Nhiệt phân khí hóa plasma. 26 6. Đánh giá ưu nhược điểm từng công nghệ. 28 7. Tính khả thi khi áp dụng ở Việt Nam. 30 Kết luận. 31 DANH MỤC BẢNG Bảng 1:Các thông số kỹ thuật áp dụng cho thu hồi năng. 5 Bảng 2: So sánh nhiên liệu Efuel và nhiên liệu hóa thạch. 24 Bảng 3: Đánh giá ưu nhược điểm từng công nghệ. 28 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Hệ thống tuabin hơi 7 Hình 2: Hệ thống máy phát tuabin khí. 8 Hình 3: Sơ đồ hệ thống Anaerobic Digestion (AD) .9 Hình 4 : Hệ thống phân hủy chất thải rắn có nồng độ cao. 11 Hình 5: Hệ thống phân hủy hai giai đoạn. 12 Hình 6: Hệ thống thêu đốt hàng loạt. 14 Hình 7: Sản xuất RDF từ chất thải rắn đô thị. 15 Hình 8: Hệ thống khí hóa chung. 19 Hình 9: Quá trình nhiệt phân Garets Flash. 20 Hình 10: Hệ thống khí hóa Destrugas .22 Hình11: Quy trình Slury card. 24 Hình12: Quy trình Voest Alpine. 26 Hình13 :Nhiệt phân khí hóa plasma. 27 GIỚI THIỆU Trong mọi hoạt động của con người như thương mại, công nghiệp, y tế, nông nghiệp…chúng ta đều tạo ra rác thải. Số lượng và thành phần của các rác thải rất khác nhau, tùy thuộc vào các hoạt động và sự phát triển của từng quốc gia. Chỉ riêng khu vực đô thị của châu Á, lượng rác thải đô thị phát sinh một ngày vào khoảng 760.000 tấn, tương đương với 2,7 triệu m 3 /ngày. Dự đoán năm 2025, con số này sẽ tăng đến 1,8 triệu tấn chất thải mỗi ngày, hoặc 5.200.000 m 3/ ngày. Ta có thể thấy rằng chất thải rắn là một vấn đề càng ngày càng quan trọng ở tất cả các nước, đặc biệt là những quốc gia đang phát triển như ở Việt Nam. Trong những năm gần đây, trong khi những nước phát triển đang tích cực giảm thiểu những tác động xấu từ chất thải rắn đến môi trường như xây dựng những bãi chôn lấp hợp vệ sinh, đốt rác ở nhiệt độ cao, cũng như bảo tồn tài nguyên thiên nhiên và năng lượng thông qua tái chế, tái sử dụng thì ở những nước đang phát triển, lượng rác thải ngày càng gia tăng. Rất ít thành phố có những thống kê đầy đủ về chất thải rắn và những hệ thống xử lý, khiến cho chất lượng cuộc sống của người dân ngày càng giảm. Do vậy, đã đến lúc chúng ta cần gia tăng các phương pháp khoa học để xử lý chất thải một cách an toàn. Cùng với việc giảm thiểu lượng rác thải phát sinh, tái chế và tái sử dụng chúng, các công nghệ thu hồi năng lượng từ chất thải đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu ô nhiễm cũng như nguồn năng lượng, tài nguyên thiên nhiên. Những công nghệ này có thể làm giảm một lượng rác thải khổng lồ cần xử lý, giảm một phần không nhỏ chi phí cho các hoạt động sống của con người đồng thời bảo vệ môi trường. Một mặc tích cực của những hệ thống thu hồi năng lượng mà các nhà khoa học đang hướng tới là từ những hệ thống thu hồi năng lượng, một nguồn nhiên liệu sinh học được tạo thành, thay thế dần nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt của con người, hướng đến phát triển bền vững. Các khái niệm Hệ thống thu hồi năng lượng Hệ thống thu hồi năng lượng là một hệ thống trao đổi nhiệt trong đó nhiệt năng của chất thải rắn đem đốt được chuyển thành nhiệt của nước do sự chênh lệch nhiệt độ giữa nước và khí lò thải ra. Năng lượng có thể được thu hồi từ các chất thải có thành phần hữu cơ (phân hủy sinh học cũng như không phân hủy sinh học) cơ bản thông qua hai phương pháp sau: Chuyển đổi Nhiệt hóa học: Quá trình này đòi hỏi phải có sự tham gia của nhiệt độ để biến các thành phần không hữu cơ, dùng để sản xuất hoặc tạo năng lượng nhiệt, dầu nhiên liệu hay nhiên liệu khí. Chuyển đổi Nhiệt sinh - hóa: Quá trình này dựa trên sự phân hủy enzyme các chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật nhằm tạo ra khí metan hay rượu. Các quá trình chuyển đổi nhiệt hóa học rất hữu ích đổi với những chất thải có chứa thành phần chất không phân hũy hữu cơ cao và có độ ẩm thấp. Công nghệ được sử dụng chủ yếu là Thiêu hủy và Nhiệt phân/ Khí hóa. In 2008 Tom Casten , chairman of Recycled Energy Development , said that " We think we could make about 19 to 20 percent of US electricity with heat that is currently thrown away by industry. [ 15 Lịch sử của hệ thống Có lẽ hệ thống thu hồi năng lượng nhiệt đầu tiên trên thế giới được thực hiện bởi Thomas Edison. Vào năm 1882, ông cho xây dựng một nhà máy phát điện thương mại, sản xuất cả điện và nhiệt năng trong đó dùng nhiệt thải để sưởi ấm các tòa nhà lân cận. Việc thu hồi năng lượng nhiệt này đã giúp nhà máy của Edison giảm khoảng 50% chi phí. Đến năm 1900, những mạng lưới điện nông thôn được xây dựng ở Hoa Kỳ. Những mạng lưới này không chỉ cung cấp điện mà còn cung cấp lượng nhiệt phát ra từ những hệ thống phát điện. Gần cùng thời điểm đó, các hệ thống phân hủy kị khí đầu tiên đã được xây dựng ở Bombay, Ấn Độ năm 1859. Năm 1895, hệ thống thu hồi khí đã được phát triển ở Exeter, Anh, nơi mà khí được thu hồi cho việc chiếu sáng thành phố. Từ năm 1930, các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu các công nghệ phân hủy kị khí nhằm thu hồi năng lượng khí một cách triệt để nhất. Cùng với sự phát triển của con người, yêu cầu về thu hồi năng lượng cũng tăng cao, hoàn thiện hơn, do vậy mà công nghệ nhiệt phân/ khí hóa và plasma ngày càng được nghiên cứu kĩ. Trong sự phát triển của con người, nhiệt phân đã có từ rất lâu nhưng những công nghệ thì phát triển cuối thế kỉ 19, đầu thế kỉ 20 và các hệ thống thu hồi năng lượng được phát triển mạnh nhất từ 50 năm trở lại đây. Bên cạnh Hoa Kỳ, việc thu hồi năng lượng còn được áp dụng ở nhiều nước khác. Đan Mạch có lẽ là quốc gia thu hồi năng lượng nhiều nhất, có khoảng 55 % năng lượng ở nước này được lấy từ những nhà máy phát điện. Ngoài ra còn có những nước khác như Đức, Nga, Ấn Độ cũng đang tích cực trong việc thu hồi năng lượng 1.3 Lợi ích thu hồi năng lượng từ rác thải + Tổng khối lượng chất thải giảm gần 60 đến 90% tùy thuộc vào thành phần chất thải và công nghệ phục hồi. + Giảm nhu cầu sử dụng đất đai. + Giảm được chi phí vận chuyển, tùy vào từng công nghệ áp dụng mà chi phí sẽ giảm xuống tương ứng. + Giảm thiểu ô nhiễm môi trường. +Improvement in the quality of leftover waste. Nâng cao chất lượng chất thải còn sót lại. +Improved commercial viability of the waste disposal project from the sale of energy/products. Cải thiện khả năng thương mại của dự án xử lý chất thải từ việc bán năng lượng/ sản phẩm. +Hướng đến phát triển bền vững. 2. Các thông số ảnh hưởng đến thu hồi năng lượng và lựa chọn công nghệ Các thông số chính nhằm xác định khả năng thu hồi năng lượng từ chất thải (bao gồm cả rác thải sinh hoạt) là: + Số lượng chất thải + Tính chất vật lý, hóa học của chất thải Việc áp dụng thu hồi năng lượng trên thực tế sẽ phụ thuộc vào quá trình xử lý được ứng dụng, việc lựa chọn quá trình xử lý còn phụ thuộc vào thông tin chính xác, tỷ lệ biến động của các thành phần rác thải theo thời gian (ngày/mùa) để có thể áp dụng quá trình xử lý nhằm đem lại hiệu quả nhất Các thông số vật lý quan trọng cần xem xét bao gồm: + Kích thước của các thành phần: chất thải có kích thước càng nhỏ càng dễ phân hủy. + Mật độ : Chất thải có mật độ cao thì thành phần chất hữu cơ cao và độ ẩm cao, chất thải có mật độ thấp thì tỷ lệ giấy, nhựa, các chất dễ cháy khác cao. + Độ ẩm: Độ ẩm cao tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy sinh học. Độ ẩm thấp thuận lợi cho quá trình thiêu đốt, nhiệt phân, khí hóa. Các thông số hóa học quan trọng để xem xét nhằm xác định công nghệ thu hồi năng lượng, phù hợp với xử lý chất thải bằng cách chuyển đổi hóa sinh hay chuyển đối nhiệt hóa học, bao gồm: +Các chất rắn dễ bay hơi +Thành phần Carbon cố định +Trơ+Giá trị nhiệt +Tỷ lệ Carbon/ Nito +Chất độc Những chỉ tiêu cụ thể của các thông số quan trọng nhằm áp dụng cho hệ thống phục hồi năng lượng thông qua các công nghệ xử lý được nêu cụ thể trong bảng 1 Các chỉ tiêu này biểu thị cho yêu cầu khi áp dụng các phương pháp xử lý chất thải cụ thể. Do vậy, không nhất thiết phải áp dụng cho rác thải phát sinh/ tiếp nhận tại bãi chứa rác hay các cơ sở xử lý chất thải rắn. Thông thường, chất thải sau khi được thu gom, chúng được tách riêng biệt, phân loại nhằm áp dụng từng công nghệ thu hồi khác nhau một cách tương ứng. Ngoài ra, người ta còn có thể trộn lẫn rác thải nhằm tạo ra hỗn hợp phủ hợp nhất với từng hệ thống thu hồi. Ví dụ, nếu rác thải được áp dụng phương pháp thu hồi năng lượng bằng trao đổi sinh hóa kỵ khí, nếu C/N thấp hơn yêu cầu, người ta cho thêm vào rác thải rơm rạ, giấy… hoặc nếu như C/N quá cao, người ta có thể cho thêm nước bùn thải nhằm đạt được chỉ số C/N mong muốn. Bảng 1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT ÁP DỤNG CHO THU HỒI NĂNG LƯỢNG Cac phương pháp thu hồi năng lượng từ chất thải rắn Nguyên tắc cơ bản Các tham số xử lý quan trọng Phạm vi cụ thể Chuyển đổi nhiệt hóa học + Thiêu đốt + Nhiệt phân + Khí hóa Phân hủy chất hữu cơ do tác động của nhiệt Độ ẩm Chất hữu cơ dễ bay hơi/Tổng chất hữu cơ Carbon cố định Tổng chất trơ Nhiệt trị < 45 % > 40 % < 15 % < 35 % >1200 k-cal/kg Chuyển đối hóa sinh + Phân hủy Kị khí + Bio ethanol Phân hủy chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật Độ ẩm Tỷ lệ hữu cơ Tỷ lệ C/N >50 % >40% 25-30 3. Đánh giá năng lượng thu hồi được từ rác thải Đánh gia sơ bộ khả năng phục hồi năng lượng từ rác thải đô thị thông qua các phương pháp khác nhau dựa vào hiểu biết của chúng ta về giá trị nhiệt, thành phần chất thải ... Trong chuyển đổi nhiệt hóa học tất cả các chất hữu cơ, những chất có khả năng phân hủy sinh học cũng như không phân hủy sinh học, nhằm sản xuất năng lượng thì ta có thể tính sơ bộ như sau: Tổng lượng chất thải rắn ( W) tấn Nhiệt giá trị (NCV) k-cal/kg Khả năng thu hồi năng lượng (kWh) = NCV x W x 1000 / 860 = 1,16 x NCV x W Khả năng phát điện (kW) = 1,16 x NCV x W / 24 = 0,048 x NCV x W Hiệu suất chuyển đổi = 25% Do vậy, khả năng phát điện (kW)= 14.4x W Trong chuyển đối hóa sinh, chỉ có thành phần chất hữu cơ đóng góp vào tạo năng lượng Tổng lượng chất thải: W (tấn) Chất rắn dễ bay hơi/ tổng chất hữu cơ: VS = 50%. Chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học: xấp xỉ. 66% của VS = 0,33 x W Hiệu suất tiêu hóa của vi sinh vật trung bình = 60% Sản lượng khí đốt sinh học trung bình: B (m3) = 0,80 m3/ kg. của VS bị phá hủy             = 0,80 x 0,60 x 0,33 x W x1000 = 158,4 x W Nhiệt trị của khí sinh học = 5000 kcal/m3 Khả năng thu hồi năng lượng (kWh) = B x 5000 / 860 = 921 x W Khả năng phát điện (kW) = 921 x W / 24 = 38,4 x W Với hiệu suất chuyển đổi = 30% Do vậy, khả năng phát điện (kW) = 11,5 x W Nhìn chung, với khoảng 100 tấn chất thải rắn đô thị, nếu thành phần rác đô thị có chứa từ 50-60% chất hữu cơ thì có thể tạo thành 1-1.5 Mega Watt điện năng, tùy thuộc vào đặc tính của chất thải rắn. Ở Việt Nam, theo Tiến sĩ Lê Văn Khoa, Giám đốc Quỹ tái chế TPHCM, tại nhà máy thu hồi khí phát điện tại bãi chôn lấp Gò Cát, trung bình 1m3 biogas có thể sản xuất được 1,67 kWh điện. Như vậy 1 tấn CTR hữu cơ có thể tạo ra trên 300 kWh điện, tiết kiệm được 0,239 m3 đất chôn lấp, giảm 240.000 đồng chi phí chuyên chở, chôn lấp... 4. Sơ đồ hệ thống tận dụng nhiệt Nhiệt năng được thu hồi từ khí lò đốt sinh ra ở nhiệt độ cao bằng hai phương pháp: + Tường nước. + Lò hơi. 4.1 Tường nước: tường thành của buồng được nối với các ống của nồi hơi. Các ống này được đặt thẳng đứng và hàn lại với nhau. Nước lưu thông trong ống sẽ hấp thu năng lượng nhiệt sinh ra từ lò hơi và tạo ra hơi nóng. 4.2 Lò hơi: buồng đốt của lò đốt được làm từ gạch chịu lửa nhằm hạn chế thất thoát nhiệt qua tường lò. Khí lò thải ra có nhiệt độ cao sẽ được hướng vào các ống nhiệt thải lò hơi riêng lẻ lắp đặt bên ngoài buồng đốt. Sơ đồ hệ thống tận dụng nhiệt: lò hơi để sản xuất hơi nước. Tuabin hơi, tuabin khí hoặc động cơ pitton tạo năng lượng cơ (tuabin hơi sử dụng các hệ thống lớn 10-50 MW, tuabin khí và động cơ pitton sử dụng trong các hệ thống nhỏ hơn). Máy phát điện chuyển năng lượng thành điện năng. Điện năng Cảm biến nhiệt Máy phát điện Tuabin Nóngchảy CTR đô thi, nhiên liệu sản xuất từ CTR(RDF Sử dụng tua bin hơi Bơm bổ sung Hình 1: Hệ thống tuabin hơi Hơi nước được tạo ra từ lò hơi đốt bằng chất thải rắn đô thị hoặc nhiên liệu thu hồi (sản phẩm khí hoặc nhiên liệu lỏng do chuyển hóa chất thải có thể được sử dụng). Hơi nước này giúp cho tuabin hơi chạy, còn nước ngưng tụ quay trở lại cấp cho lò hơi. Tuabin hơi làm cho máy phát điện hoạt động, tạo ra công suất điện ở đầu ra. Hình 2: Hệ thống máy phát tuabin khí Điện năng Xả khí Buồng đốt Tuabin áp lực Không khí Khí đốt Sử dụng tuabin khí Tuabin khí cần nhiên liệu khí hoặc lỏng: Các nhiên liệu này có thể cung cấp bởi quá trình sinh học, như khí thải bãi rác hoặc do phân hủy kỵ khí CTR đô thị hoặc nhiệt phân hay khí hóa. Tua bin khí tương tự như động cơ phản lực nhằm chuyển hóa nhiệt năng thành cơ năng. Máy phát điện được nối trực tiếp với trục của tuabin khí. Tuabin khí có hiệu suất cao, gọn nên được ứng dụng nhiều trong hệ thống xử lý khí của bãi rác. 5. Các công nghệ thu hồi năng lượng Công nghệ sinh học Công nghệ phân hủy kị khí Anaerobic Digestion (AD) Quá trình này cũng được gọi là methanation sinh học, các chất thải hữu cơ được đặt trong các container kín, tạo điều kiện yếm khí, các chất hữu cơ trải qua qua trình phân hủy nhằm tạo khí metan sinh học, bùn và nước rỉ rác. Có thể tạo khoảng 50-150 m3 khí từ một tấn chất thải, tùy thuộc vào thành phần chất thải rắn. Các khí sinh học có thể dùng để đun nóng, đốt, hay dùng để chạy các tua bin nhằm tạo ra điện. Đối với bùn từ quá trình phân hủy kị khí, sau một thời gian ổn định, có thể sử dụng như một chất bổ sung vào đất, cũng có thể bán như phân bón, tùy thuộc vào thành phần của phân dựa vào thành phần của chất thải đầu vào Về cơ bản, quá trình tiêu hóa kỵ khí có thể được chia thành ba giai đoạn với ba nhóm vi sinh vật khác nhau. Giai đoạn I: Nó bao gồm các vi khuẩn lên men, trong đó bao gồm kỵ khí vàvi sinh vật tùy ý. Vật liệu hữu cơ phức tạp, carbohydrate, protein và chất béo bị thủy phân và lên men thành acid béo, alcohol, khí carbon dioxide, hydro, amoniac và sulfua. Giai đoạn II: Trong giai đoạn này, vi khuẩn acetogenic tiêu thụ các sản phẩm của giai đoạn I và tạo ra hydro, carbon dioxide và acid acetic. Giai đoạn III: chủ yếu vi khuẩn sử dụng hai loại men methanogenic. Loại men đầu làm giảm carbon dioxide để tạo khí mê-tan, loại men thứ hai làm giảm các decarboxylates của axit axetic nhằm tạo khí mê-tan và carbon dioxide. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kị khí bao gồm nhiệt độ, pH, chất dinh dưỡng, tốc độ tải, độc tố. Nhiệt độ tối ưu là khoảng 35-38 oC, đối với vi sinh vật thuộc nhóm mesophilic thì nhiệt độ thích hợp khoảng 20-45oC, đối với vi khuẩn thermophillic, nhiệt độ cần thiết khoảng 45-60oC, như vậy sẽ hiệu quả hơn cho các hệ thống cung cấp nhiệt nhằm sản xuất điện. Phân hủy kị khí (AD) đối với chất thải rắn có lợi thế nhất định so với phân hủy hiếu khí về sản xuất năng lượng, phân compost và lợi ích môi trường, cụ thể: + Chất lượng phân compost tốt hơn do nitơ không bị mất bởi quá trình oxy hóa. + Hệ thống khép kín nên không gây ô nhiễm môi trường không khí. + Mang lại nhiều lợi ích cho môi trường Hình 3: Sơ đồ hệ thống Anaerobic Digestion (AD) 5.1.2 Kiểu dáng và cấu hình của các hệ thống Anaerobic Digestion (AD) Các thiết kế và cấu hình khác nhau của các hệ thống AD được phát triển bởi những công ty khác nhau để phù hợp với thành phần chất thải rắn và từng giai đoạn phát triển của vi sinh vật. a/ Hệ thống phân hủy chất thải rắn có hàm lượng trung bình/ thấp Một số lượng lớn các hệ thống hiện nay sẵn có trên thị trường thế giới áp dụng để phân hủy rác thải có nồng độ chất thải rắn thấp (<10%) hay trung bình (10-16%). Một số hệ thống này, khi áp dụng cho chất thải rắn đô thị hay thị trường xử lý chất thải, yêu cầu sử dụng nước, nước bùn thải hay phân bón. Ưu điểm của phương pháp này là chi phí vận hành đơn giản và thiết bị rẻ tiền. Tuy nhiên, nhược điểm của hệ thống này là tốn nhiều nước, phải xử lý nước thải và tốn năng lượng để gia nhiệt cho hệ thống. b/ Hệ thống phân hủy chất thải rắn có nồng độ cao Các hệ thống này được phát triển vào cuối thập niên tám mươi không chỉ để chỉ áp dụng đối với chất thải rắn đô thị mà còn cho công nghiệp, chất thải nông nghiệp. Hệ thống này có thể phân hủy rác thải có nồng độ chất thải rắn từ 16-40%. Các hệ thống này được gọi là “ phân hủy khô” hay “ phân bón kị khí” khi nồng độ rắn khoảng 25-40% và nước được cung cấp cho hệ thống là rất ít. Hệ thống này có nhiều thiết kế khác nhau. Hình 4. Sơ đồ hệ thống Anaerobic Digestion nồng độ cao Ưu điểm của phương pháp này là có thể phân hủy được cả xenlulo, ít kim loại nặng trong sản phẩm hữu cơ thu được, tuy nhiên chi phí đầu tư lớn. c/ Hệ thống phân hủy hai giai đoạn Trong quá trình phân hủy kị khí gồm gia đoạn acid hóa và metan hoa. Người ta dùng thiết bị tách riêng hai quá trình nhằm tăng hiệu suất. Tuy nhiên, hệ thống cần phải được vận hành và kiểm soát chặt chẽ. Hình 5. Sơ đồ hệ thống phân hủy hai giai đoạn Ưu điểm của phương pháp này là hiệu suất thu hồi khí cao, tuy nhiên hệ thống này lại tốn diện tích, cần kinh nghiệm của người vận hành . 5.2 Công nghệ thiêu đốt Công nghệ thiêu đốt là quá trình đốt cháy trực tiếp của chất thải với sự hiện diện của không khí ở nhiệt độ trên 8000C, giải phóng được nhiệt, khí trơ và tro. Sản lượng năng lượng phụ thuộc vào mật độ và thành phần của chất thải, tỷ lệ phần trăm độ ẩm tương đối, ngoài ra còn do tổn thất nhiệt, nhiệt độ đánh lửa, kích thước và hình dạng của rác, thiết kế của các hệ thống đốt (hệ thống cố định/ tầng sôi). Trong thực tế, có khoảng 65 -80% năng lượng của các chất hữu cơ có thể được phục hồi như năng lượng nhiệt, có thể được sử dụng hay cho ứng dụng trực tiếp, để sản xuất điện năng thông qua các tua bin hơi nước, các máy phát điện (với hiệu suất chuyển đổi khoảng 30%). Nhiệt độ cháy của lò khoảng 7600C ở buồng sơ cấp, khoảng 8700C tại buồng thứ cấp. Nhiệt độ này cần thiết để khử mùi nhưng không đủ để đốt cháy hoặc làm tan chảy thủy tinh. Để tránh những thiếu sót của những lò đốt thông thường, một số lò đốt hiện đại có thể sử dụng nhiệt độ lên đến 16500C bằng cách bổ sung nhiên liệu. Với nhiệt độ này, có thể giảm đến 97 % lượng rác thải, kim loại bị chuyển đổi và thủy tinh thành tro. Chất thải bị đốt cháy để giảm khối lượng có thể không cần bất kì nhiên liệu phụ trợ ngoại trừ khi khởi động. Khi mục đích của phương pháp đốt nhằm sản xuất hơi nước, nhiên liệu bổ sung có thể được sử dụng với rác nghiền thành bột, vì hàm lượng chất thải sẽ thay đổi năng lượng, ta cũng cần phải bổ sung nhiên liệu phụ trợ trong trường hợp chất thải hiện diện trong lò không đủ. Trong khi phương pháp thiêu đốt được sử dụng rộng rãi như là một phương pháp quan trọng để xử lý chất thải, nó gắn liền với việc gây ô nhiễm môi trường, mặc dù ở những mức độ khác nhau. Chúng ta có thể kiểm soát việc này bằng cách lắp đặt các thiết bị kiểm soát ô nhiễm phù hợp, xây dựng lò phù hợp và kiểm soát quá trình cháy. 5.2.1 Các hệ thống thiêu đốt cơ bản Một số hệ thống thiêu hủy cơ bản được áp dụng tại các nước phát triển ở phương Tây và Nhật Bản như sau: Thiêu đốt hàng loạt Khoảng ba phần tư các cơ sở đối chất thải để thu hồi năng lượng ở Mỹ và một vài quốc gia khác sử dụng công nghệ “thiêu đốt hàng loạt”, do vậy mà những chất không cháy không được xử lý hoặc phân loại riêng biệt. Các nhà máy có thể đốt trên 3000 tấn rác/ ngày, họ sử dụng hai hay nhiều lò đốt trong môt nhà máy duy nhất. Do các nhà máy thiêu đốt có quy mô dựa theo khố lượng rác thải dự kiến, nên những nhà máy này bị hạn chế số lượng nhiệt sinh ra trong quá trình đốt. Ví dụ, nếu rác thải sinh nhiều nhiệt hơn so với dự kiến, thì người ta sẽ cho ít rác thải vào hơn. Ngoài ra, người ta không thể tận dụng được kim loại, do chúng đã biến thành tro trong quá trình đốt. Hàng loạt nhà máy thiêu đốt như vậy đã hoạt động thành công ở châu Âu trong hơn một trăm năm nay. Hình 6. Hệ thống thiêu đốt hàng loạt Đốt theo modular Lò đốt rác theo modular cũng đốt rác thải hàng loạt nhưng công suất nhỏ hơn, khoảng 25-300 tấn rác/ ngày. Các lò hơi được xây dựng bên trong nhà máy xử lý và vận chuyển hơi đến các nhà máy trong bãi chôn lấp, thay vì tại ngay bãi rác. Trường hợp này thường áp dụng với những cơ sở xử lý lớn, những nhà máy này thường được dùng trong những cộng đồng dân cư nhỏ. RDF Trong một nhà máy xử lý chất thải theo RDF, chất thải được phân loại, xử lý trước khi đốt cháy. Thông thường, các chất khó cháy được loại bỏ, tách thủy tinh và kim loại để tái chế. Các chất dễ cháy bị băm nhỏ để có một kích thước nhỏ và đồng đều, tạo điều kiện cho quá trình cháy diễn ra nhanh. Các RDF có thể được đốt tại chỗ trong lò hơi, hoặc chúng được vận chuyển đến các lò hơi khác để sử dụng cho việc chuyển đổi năng lượng. Nếu RDF được sử dụng bên ngoài nhà máy , chúng sẽ thường được nén thành viên nhờ quá trình pelletisation. Quá trình pelletization Quá trình Pelletization đối với chất thải rắn đô thị liên quan đến các quy trình cách ly, phân loại, nghiền, trộn những chất thải hữu cơ có nhiệt trị thấp và cố định nó để sản xuất nhiên liệu dạng viên hoặc dạng bánh. Nguyên lý cơ bản của quá trình là nén các chất thải, thay đổi hình dạng vật lý và tăng cường thành phần hữu cơ thông qua việc loại bỏ các chất vô cơ và độ ẩm. Giá trị năng lượng của các viên RDF khoảng 4000 kcal/kg và tùy thuộc vào tỷ lệ hữu cơ trong rác thải, các chất xúc tác và các chất kết dính được thêm vào. Giá trị năng lượng của chất thải rắn ban đầu khoảng 1000 kcal/kg, trong khi các viên rác là 4000kg/kcal. Trung bình, với 100 tấn rác thô, người ta có thể tạo ra khoảng 15-20 tấn rác dạng viên. Từ quá trình pelletization, các viên rác do đã được loại bỏ các thành phần vơ cơ và độ ẩm, chúng trở thành nguồn cung cấp nhiên liệu rất hiệu quả cho các phương pháp nhiệt hóa học như nhiệt phân/ khí hóa. Những viên rác có kích thước nhỏ có thể làm nguyên liệu cho các hệ thống lò hơi của nhà máy hay các nhà máy điện. Những viên rác này có thể dùng thay thế cho than đá và gỗ, do vậy chúng còn có thể sử dụng trong công nghiệp và trong gia đình. Các ứng dụng quan trọng của RDF thường được áp dụng trong các lĩnh vực: + Lò xi măng. + Nhà máy điện . + Các hệ thống hơi nước/ nhiệt nồi hơi trong công nghiệp. + Nhiên liệu dùng đốt bếp. Hình 7: Hệ thống Refuse-Derived Fuel Production of Fuel Pellets from MSW Sản xuất RDF từ chất thải rắn đô thị Dây chuyền sản xuất RDF từ chất thải rắn đô thị bao gồm các họat động chuỗi để tách riêng các thành phần không mong muốn và tạo những điều kiện cháy. Các công đoạn chính gồm sàn lọc, băm nhỏ, giảm kích thước, phân loại, tách kim loại thủy tinh hoặc những vật liệu hữu cơ ẩm ướt, sấy khô và đầm nén. Các hạot động này có thể sắp xếp theo các trình tự khác nhau tùy thuộc vào thành phần chất thải rắn đô thị và yêu cầu chất lượng của RDF. RDF production line consists of several unit operations in series in order to separate unwanted components and condition the combustible matter to obtain the required characteristics. 1. a. Manual separation Tách Trong hỗn hợp chất thải rắn đô thị có rất nhiều rác thải cồng kềnh như thiết bị gai dụng, gỗ… và các chất thải nguy hại, những chất thải rắn này có thể được phân loại bằng tay trước khi dùng máy. Việc phân loại cũng giúp chúng ta có thể tái chế thủy tinh, giấy, hộp nhựa va lon nhôm. 2. b. Size reduction Kích thước giảm Size reduction is an important unit operation in waste processing facilities since it gives a good degree of size uniformity to the raw MSW. Giảm kích thước của rác là một công đoạn quan trọng trong các cơ sở xử lý chất thải vì nó tạo ra sự đồng nhất vể kích thước của chất thải rắn đô thị. Đôi khi, công đoạn băm nhỏ để tạo ra RDF có chất lượng mong muốn. Máy nghiền thường được sử dụng với chất thải hỗn hợp trong khi cắt shredder thường được sử dụng cho các vật liệu khó nghiền như nhôm, lốp xe, nhựa… 3. c. Screening Sàn lọc Screening results in size separation by dividing the waste into two streams called oversize (retained on the screen) and undersize (passed through the screen) fractioSàn dùng để tách nhữn chất thải có kích thước mong muốn và những chất thải chưa đạt được kích thước yêu cầu. Máy sàn quặng mỏ thường được sử dụng trong các nhà máy chế biến chất thải rắn do yêu cầu hiệu quả cao và có thể tách được những chất thải vô cơ. 4. d. Air classification Phân loại bằng khí Phân loại chất thải rắn bằng khí là quá trình phân tách được thực hiện nhờ sự khác biệt về đặc tính khí động lực học của chất thải. Quá trình này liên quan đến sự tương tác giữa các dòng chuyển động của không khí, chất thải băm nhỏ và lực hấp dẫn. Trong dòng khí này, hỗn hợp giấy vụn được phân loại, nhựa hay kim loại. 5. e. Tách từ Tách từ dùng để tách kim loại màu từ hỗn hợp chất thải rắn đô thị. Việc thu hồi kim loại có từ tính thường được dùng bằng nam châm. Tỷ lệ thu hồi này sẽ cao (85-90%) nếu chúng được tiến hành sau công đoạn phân loại rác bằng không khí.Magnetic separation is used to segregate ferrous metals from mixed MSW.6. f. Drying and densification Sấy khô và đầm nén Độ ẩm trong chất thải rắn đô thị thường cao, có thể đạt 55-70% ngay cả trong những ngày không mưa. Do đó, yêu cầu làm khô rác trước khi tạo thành viên là một yêu cầu bắt buộc. Sau quá trình sấy, độ ẩm của rác sẽ giảm xuống khoảng 15% thông qua hệ thống sấy đa tầng. Sấy có thể được thực hiện bởi năng lượng mặt trời hoặc sấy bằng dòng không khí nóng, đôi khi người ta còn kết hợp cả hai phương pháp này. Ưu điểm của Pelletization Việc chuyển đổi chất thải rắn thành dạng viên hay bánh cung cấp một phương pháp để bảo đảm không gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là tại những bãi rác không hợp vệ sinh. Ngoài ra, công nghệ pelletization cung cấp một nguồn năng lượng tái tạo, tương tự như sinh khối, năng lượng gió, mặt trời và năng lượng địa nhiệt. Các đặc tính phát xạ của RDF cao hơn so với than đá nên lượng khí thải độc hại như Nox, Sox, CO và CO2 cũng ít hơn. Công nghệ pelletization đối với chất thải rắn đô thị có những đặc điểm nổi bật như: High calorific value fuel Giá trị nhiên liệu nhiệt cao. Uniform physical and chemical composition Thống nhất về thể chất và thành phần hóa học. Low moisture content Độ ẩm thấp. Ease of storage, handling and transportation Dễ dàng xử lý, lưu trữ và vận chuyển. Lower pollutant emissions Lượng khí gây ô nhiễm môi trường được giảm thiểu. Reduction of excess air requirements during combustion. Giảm những khí có thể tạo thành trong quá trình cháy. Use of the main by-product, ash, in brick-kilns Có thể sử dụng tro để làm gạch. Improved energy conversion efficiency Cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng. Nhược điểm của RDF RDF có thể có những vật liệu gây thiệt hại cho lò đốt và lò hơi, có thể gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng khí thải. Ví dụ, các vật liệu làm RDF thường chứa nồng độ đáng kể khí clorua. Trong quá trình đốt cháy, mộ số hoặc tất cả chlorine sẽ chuyển đổi sang clorua hydro, những khí này có thể làm ăn mòn thiết bị, đặc biệt là lò hơi. Sự hiện diện của những hạt kim loại và thủy tinh nhỏ (<0.125 cm) trong RDF có thể làm ô nhiễm trong hệ thống đốt. Việc loại bỏ các hạt nhỏ ở dạng viên thường khá khó khăn do đặc tính vật lý và khí động học. Theo yêu cầu của những viên RDF, có khoảng từ 5-10% chất kết dính/ phụ gia được trộn lẫn trong rác để tạo thành những viên rác có chất lượng nhiên liệu tốt. Các viên rác sau công đoạn dầm nén được làm lạnh, đóng gói và được lưu trữ.The moisture content in MSW can be as high as 55% even during non-rainy days and requires drying to produce the pellets with reasonable heating val Nhiệt phân/ khí hóa Các hệ thống khí hóa / nhiệt phân chất thải rắn đã được thực hiện trên thế giới ít nhất 30 năm. Nhiệt phân là quá trình phân hủy hoặc chưng cất cacbon hóa. Đó là quá trình phân hủy nhiệt của vật chất hữu cơ ở nhiệt độ cao ( khoảng 9000C) trong môi trường không có oxy hay chân không, sản phẩm của quá trình này gồm CO, CH4, H2, C2H6, CO2, H2O, N2, dung dịch pyroligenous, hóa chất, than củi. Dung dịch pyroligenous có giá trị nhiệt độ cao và có khả năng thay thế nhiên liệu dầu trong công nghiệp. Số lượng của mỗi sản phẩm phụ thuộc vào thành phần hóa học của các chất hữu cơ và điều kiện hoạt động. Số lượng và thành phần hóa học của từng sản phẩm thay đổi theo nhiệt độ nhiệt phân, thời gian cháy, áp suất… Khí hóa liên quan đến việc phân hủy vật chất hữu cơ ở nhiệt độ cao trong môi trường thiếu oxy, sản phẩm của quá trình này bao gồm hỗn hợp khí (CO, H2, CO2). Quá trình này cũng tương tự như nhiệt phân, rác thải được đốt ở nhiệt độ trên 10000C, ở nhiệt độ này, các khí chủ yếu là CO và H2. Các khí được làm sạch và làm mát, sau đó được sử dụng trong các công cụ thiết kế vi mạch điện tử. Nhiệt phân/ khí hóa là phương pháp đã được chứng minh làm đồng nhất các chất hữu cơ như gỗ, bột giấy và hiện đang là một giải pháp hấp dẫn cho xử lý chất thải rắn đô thị. Trong quá trình này, bên cạnh việc thu hồi năng lượng, chất thải thải ra cũng phù hợp với tiêu chuẩn thải. Sản phẩm dễ dàng lưu trữ và xử lý. Quá trình này ngày càng được yêu thích hơn quá trình thiêu đốt. Hình 8: Sơ đồ hệ thống khí hóa 5.3.1 Quá trình nhiệt phân Garets Flash Quá trình nhiệt phân ở nhiệt độ thấp đã được Công ty Garrett nghiên cứu và phát triển. Ở một nhà máy thí điểm có công suất 4 tấn/ ngày của công ty La Varne, Califonia, các chất thải rắn được băm nhỏ để có kích thước nhỏ hơn 50 mm, rác được phân loại và được sấy trong một máy sấy. Các thành phần hữu cơ sau đó được phân loại, sau đó qua một máy dập để giảm kích thước xuống dưới 3mm, ( tương tự như RDF). Sau đó, chất thải được đưa vào lò phản ứng có nhiệt độ 450-500oC trong thời gian ngắn (tính theo giây) và được pyrolysed ở áp suất khí quyển, khoảng 40% hắc ín được tạo thành ở quá trình này. Hắc ín ( nằm ở dạng hơi) và các loại khí sẽ được tách ra khỏi than xỉ nhở một máy ly tâm. Sau đó, dòng khí này sẽ được ngưng tụ để hắc ín có thể tách ra khỏi khí. Các loại khí cùng với than sẽ được dùng để cung cấp nhiệt cho quá trình, ngoài ra, tro từ quá trình còn được dùng như một chất vận chuyển nhiệt. Ưu điểm: hiệu quả thu hồi nhiệt của hệ thống đạt khoảng 50%.. Quá trình này có thể sản xuất ra hắc ín .Tro và cặn than cũng được tận dụng sử dụng. Nhược điểm: vấn đề về kỹ thuật chưa hoàn chỉnh ở khâu phân loại chất thải Hình 9: Sơ đồ hệ thống nhiệt phân Garets Flash Hệ thống khí hóa Destrugas Mô tả hệ thống Trong hệ thống này, chất thải rắn ban đầu được băm nhỏ để giảm kích thước trong một nhà kho. Không khí trong nhà kho sẽ được xử lý để tránh vấn đề mùi hôi Các chất thải rắn đo thị đã băm nhỏ được đưa vào một trục cho rơi từ trên xuống dưới trong khi những chất thải này chìm xuống, chúng sẽ được làm nóng gián tiếp để đạt được nhiệt độ 1000oC. Năng lựợng cần thiết để cung cấp cho quá trình có nhiệt độ từ 900-1050oC được cung cấp gián tiếp thông qua các bức vách và do quá trình cháy của một số chất khí. Với cấu hình của thiết bị, lò phản ứng của hệ thống này có thể được xem là nồi chưng. Khi cho chất thải đi từ trên xuống trong lò phản ứng, lượng hắc ín sinh ra ít hơn nếu cho chất thải đi từ dưới lên. Khí thải sẽ được làm sạch bằng nước, và nước này sẽ được xử lý ở những hệ thống xử lý chất thải. Dòng khí sau khi được làm sạch có thể được xem là khí nhiên liệu. 85% sẽ được sử dụng lại để đốt nóng các bình cổ cong. 15% còn lại được làm nhiên liệu. Hắc ín và than sẽ được tách nhờ một máy chà sàn. Xỉ chủ yếu của hệ thống này là than. Trên thế giới, khá nhiều nước áp dụng hệ thống này như ở Berlin (1978) , Nhật (1979) Ưu điểm của hệ thống này là gần một nửa số khí sản xuất đã được sử dụng làm nhiên liệu trong quá trình. Khí tạo ra là khí nằm trong giới hạn cho phép về tiêu chuẩn môi trường. Nhược điểm: việc vận chuyển vật liệu trong hệ thống Destrugas đòi hỏi kích thước đồng nhất và phân phối đều là ngay cả các trong trục ống. Do đó, chất thải rắn đô thị không thể được sử dụng theo công nghệ này. Các sản phẩm tạo ra như xỉ, than không có giá trị nhiều, không mang tính kinh tế nên không được áp dụng rộng rãi. Hình 10 . Sơ đồ hệ thống Destrugas 5.3.4 Quá trình nhiệt phân được phát triển bởi Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng của Cục Mỏ, Pittsburg Đây là quá trình nhiệt phân ở nhiệt độ cao để sản xuất nhiên liệu gồm dầu và nhiên liệu khí được tiến hành chủ yếu ở quy mô phòng thí nghiệm. Chất thải được đốt nóng trong lò có điện trở niken-crom đến nhiệt độ mong muốn. Các khí sản xuất được làm nguội trong một bẫy không khí để hắc ín và dầu nặng ngưng tụ. Hơi không ngưng tụ được đi qua một loạt các bình ngưng tụ làm mát bằng nước, nơi bổ sung thêm dầu và dung dịch rượu để ngưng tụ khí. Các khí này được lọc lại trong một hệ thống lọc bụi tĩnh điện trước khi được sử dụng. Người ta tuyên bố rằng với một tấn chất thải khô có thể tạo ra 300-500m3 khí đốt, nhưng qua trình này vẫn chưa được thử nghiệm đầy đủ. Quy trình Slury card Công nghệ Slurry Carb là một giải pháp tái chế chất thải rắn có thành phần hữu cơ để bảo vệ môi trường bằng cách thay thế nguyên liệu hóa thạch bằng năng lượng tái tạo. Chất thải rắn hữu cơ được đưa đến một nơi sản xuất tập trung, nơi rác thải được xử lý như một dạng bùn lỏng, nhằm tiết kiệm chi phí vận hành và vốn. Các chất thải rắn được bơm với áp suất cao hơn áp suất hơn bão hòa để duy trì trạng thái lỏng. Bằng cách tránh bốc hơi, năng lượng nhiệt dùng cho sự bay hơi của nước được giảm thiểu. Kết quả là, quá trình này đòi hỏi ít năng lượng hơn so với phương pháp sấy truyền thống. Khi đạt được áp suất và nhiệt độ mong muốn, phân tử của thải rắn hữu bị thay đổi cấu hình. Cấu trúc tế bào của chất thải rắn bị phá vỡ và khí carbon bị tách ra, được gọi là decarboxylation. Phản ứng này làm giảm đáng kể kích thước và cải thiện tính đồng nhất của chất thải rắn hữu cơ. Các sản phẩm của phản ứng trở nên kị nước và có thế được tách ra nhờ máy, chúng có thể chiếm trên 50% chất thải. Quá trình tách nước chủ yếu là tách các chất có thành phần cacbon. Sau phản ứng, các sản phẩm từ quá trình tách nước được sấy khô để tạo thành nhiên liệu có nhiệt trị khoảng 6500-7000 Ib/Btu. Nhiên liệu này được gọi là Efuel, được dùng như một nhiên liệu tái tạo. Hình 20 : Sơ đồ hệ thống Slury card . Bảng 2: So sánh nhiên liệu Efuel và nhiên liệu hóa thạch Nhiên liệu hóa thạch Nhiên liệu Efuel Nhiên liệu hóa thạch được tạo thành từ cacbon được vùi sâu trong lòng đất hàng triệu năm Nhiên liệu Efuel được tạo thành do chất thải thực vật và do con người tạo ra và là một phần của chu kì carbon. Nghe Đọc ngữ âm Từ điển - Xem từ điển chi tiết danh từ nốt đô Sử dụng nhiên liệu hóa thạch làm suy giảm các nguồn tài nguyên thiên nhiên mà phải mất hàng ngàn năm để bổ sung, tái tạo Nhiên liệu Efuel được tạo thành từ rác thải, cung cấp mộ nguồn nhiên liệu vô tận. Việc sử dụng các nhiên liệu hóa thạch có thể làm tăng lượng khí nhà kính góp phần vào sự ấm lên toàn cầu Nhiên liệu Efuel tái chế CO2 và cơ bản quá trình sản xuất không tạo ra khí gây hiệu ứng nhà kính 5.3.6 Quy trình Voest Alpine Trong hệ thống này chất thải được đưa vào bao gồm một phần ba dầu thải ( bao gồm một phần dầu nhiên liệu), gần một nữa RDF và khoảng một phần mười than cốc. Các thành phần này sẽ được phân bố ở những phần khác nhau của hệ thống như dầu thải sẽ được phân bố dưới cùng của trục, các RDF ở giữa trục và than cốc nằm ở đầu trục, trục này có một thiết bị đặc biệt giúp cho dòng khí nóng đi ngang qua. Than cốc được đốt nóng hoạt động như một chất xúc tác, nơi hắc ín và các thành phần khác của nhựa đường bị phá vỡ. Một số than cốc được khí hóa trong quá trình xử lý là chúng được xem như là một nhiên liệu. Các khí thô rời khỏi than cốc, chúng chứa một lượng rất nhỏ dioxin và furan, các kim loại không được tìm thấy. Sau khi đốt những khí này chứa ít hơn 1 mg/m3 khí thải, Cd, Hg, Ti, As, Co, Ni và Se ít hơn 0,01 mg/m3. Mặc dù khí này được coi là đủ sạch được sử dụng trong một động cơ đốt trong, một làm sạch khí thải vẫn cần được quan tâm. Đối với các xỉ nóng chảy khoảng 1 m 3 nước được sử dụng để dập tắt / tấn nhiên liệu. Số lượng xỉ thường ót hơn 100 kg đối với ba tấn nhiên liệu (trung bình 28 kg cho một tấn chất thải. Hiệu quả năng lượng của quá trình này được báo cáo 83%.  Hình 12: Sơ đồ hệ thống Voest Alpine 5.3.6 Nhiệt phân khí hóa plasma Nhiệt phân hóa Plasma thủy tinh (PPV)/ Quy trình hồ quang Plasma Đây là một công nghệ mới sử dụng nhiệt để phân hủy các chất thải hữu cơ nhằm thu hồi năng lượng. Hệ thống sử dụng một lò phản ứng Plasma trong đó có một hay nhiều ngọn lửa hồ quang Plasma, được tạo thành nhờ điện áp cao giữa hai cực, do điện áp phóng điện cao nên nhiệt độ môi trường rất cao (5000 -14000oC). Do plasma nóng có thể làm phân ly bất kỳ vật liệu hữu cơ thành các nguyên tử trong khi các vật liệu vô cơ sẽ hòa nhập đồng thời vào trong dòng dung nham nóng chảy. Rác thải được đưa vào một bể chứa chân không, chúng được làm nóng trước và khí hóa những hợp chất dễ bay hơi, sau đó rác được đưa vào máy hồ quang plasma, máy này đã được làm nóng bằng điện. Thông qua hồ quang plasma, các vật liệu được tách thành các nguyên tố. Khí thu hồi chủ yếu là CO và H2, các sản phẩm hóa lỏng chủ yếu là methanol. Quá trình plasma có thể loại bất kì vật liệu độc hại và không độc hại. Hệ thống này có một lợi thế là các oxit nito và oxit lưu huỳnh không tạo thành do thiếu oxy trong hệ thống. Một số công ty ở Hoa Kỳ cung cung cấp công nghệ PPV cho một số công trình ở Malaysia và Singapore. Hình 13. Sơ đồ hệ thống khí hóa plasma 5. Đánh giá ưu nhược điểm từng công nghệ Bảng 3. So sánh ưu nhược điểm của từng công nghệ Ưu điểm Nhược điểm Phân hủy kị khí Thu hồi năng lượng tạo ra dưỡng chất cung cấp cho đất. Không giống như ủ hiếu khí, nên không cần cung cấp oxy cho quá trình phân hủy. Các khí được sinh ra từ quá trình phân hủy được thu hồi và sử dụng. Kiểm soát được hiệu ứng nhà kính. Không còn mùi, động vật gặm nhắm, ô nhiễm. Modular được xây dựng khép kín nên ít tốn diện tích. Lợi ích tích cực đến môi trường tăng. Có thể áp dụng trên quy mô nhỏ. Nhiệt sinh ra từ quá trình này ít hơn so với ủ hiếu khí. Hệ thống này không phu hợp với những chất thải chứa ít thành phần hữu cơ. Cần phải phân loại rác thải trước khi ủ để nâng cao hiệu quả thu hồi năng lượng. Thu hồi khí bãi rác Chi phí thấp. Khí sinh ra có thể dùng để phát điện hoặc sử dụng cho hệ thống sử dụng nhiệ. Không yêu cầu nhân viên điều hành có kinh nghiệm cao. Tài nguyên có thể được thu hồi và tái chế. Có thể sử dụng những vùng đầm đầy . Sẽ ô nhiễm lớn nếu có mưa. Đất/ nước ngầm sẽ bi ô nhiễm bởi nước rỉ rác nếu không có một hệ thống thu hồi nước rỉ thích hợp. Quá trình thu hồi khí không hiệu quả . Một lượng khí thoát ra môi trường có thể gây hiệu ứng nhà kính. Cần diện tích lớn. Tốn chi phí vận chuyển nếu những bãi rác nằm quá xa. Chi phí để nâng cấp đường ống dẫn khí và xử lý lớn. Có thể xảy ra cháy nổ do nồng độ metan trong không khí cao. Thiêu đốt Phù hợp cho rác có nhiệt trị, rác thải bệnh viện… Năng lượng thu hồi có thể sử dụng trực tiếp cho sưởi ấm hoặc phát điện. Tương đối không phát ra tiếng ồn và không mùi. Tốn ít diện tích. Các nhà máy thiêu đốt chất thải rắn có thể nằm trong thành phố, do vậy mà ít tốn chi phí vận chuyển Hợp vệ sinh. Không thích hợp lắm với những chất thải có độ ẩm cao, nhiệt trị thấp và chất thải có chứa clo. Độ ẩm qáu nhiều và vật liệu trơ ảnh hưởng đến thu hồi năng lượng. Nhiên liệu phụ trợ có thể phải cho vào để duy trì quá trình cháy. Quá trình cháy có thể tạo ra các chất độc hai tập trung trong tro, khí thải như Sox, Nox, hợp chất Clo từ HCl đến Dioxin. Chi phí cao. Nhân viên phải có kỹ thuật và kinh nghiệm. Nhìn chung, hiệu quả phát điện thấp. Nhiệt phân/ khí hóa Có thể sản xuất khí đốt/ dầu, có thể sử dụng cho một loạt các ứng dụng. So với đốt, kiểm soát ô nhiễm hiệu quả hơn. Giá trị thu hồi năng lượng có thể bị ảnh hưởng nếu rác thải có độ ẩm lớn. Độ nhớt cao của dầu được tạo ra từ nhiệt phân có thể ảnh hưởng đến các động cơ và quá trình cháy. 6. Tính khả thi khi áp dụng ở Việt Nam Mặc dù trên thế giới những hệ thống thu hồi năng lượng đã được áp dụng từ trăm năm nhưng ở Việt Nam đây còn là vấn đề còn khá mới. Ở nước ngoài, chỉ riêng mức sản xuất biogas đã là những con số đáng kể. 22 quốc gia trong Liên Hiệp Âu Châu (EU) năm 2006 đã sản xuất 62.000 GWh, trong đó 32.000 GWh đến từ khí bãi rác và 11.000 đến từ khí ẩm ướt từ bùn trong hệ thống cống rãnh. Có 17.000 GWh đã được hoán chuyển thành điện năng. Đức là quốc gia sản xuất biogas nhiều nhất với 22.000 GWh.Tại Hoa Kỳ, lượng biogas sản xuất chiếm 6% khí đốt thiên nhiên sử dụng cho toàn quốc vào năm 2006, tương đương 10 tỷ Gallons xăng. Hệ thống thu hồi năng lượng chính được áp dụng ở Việt Nam là thu hồi khí từ rác thải và thu hồi nhiệt từ các lò đốt. Một trong những nơi áp dụng thành công hệ thống thu hồi khí từ bãi rác là bãi rác Gò Cát. Ở Gò Cát, khi ba tổ máy đưa vào sử dụng tổng công suất điện thu được sẽ hơn 2.430 KW/h, mỗi năm sẽ thu được gần 21.287 ngàn KW. Toàn bộ số điện thu được này sẽ được bán cho Công ty Điện lực TP.HCM với giá 634đồng/KW, tương đương với số tiền hơn 13 tỷ đồng/năm. Hiện tại,chỉ riêng thành phố Hồ Chí Minh, dân số đã gần 6 triệu người (chưa kể khách vãng lai và dân cư trú bất hợp pháp), 10 khu chế xuất và 2 khu công nghiệp tập trung đang hoạt động, khoảng 700 nhà máy xí nghiệp công nghiệp có quy mô trung bình và lớn, gần 28.000 cơ sở sản xuất công nghiệp nhỏ và tiểu thủ công nghiệp;  530 cơ sở y tế (trong đó có 35 bệnh viện), 67.000 căn nhà lụp xụp xây cất trên kênh rạch, và nhiều loại hình hoạt động dịch vụ khác hàng ngày thải ra khoảng 4.500 tấn rác thải các loại (gồm cả rác sinh hoạt và rác xây dựng). Như vây nếu chúng ta có thể tận thu được toàn bộ nguồn năng lượng từ rác thải, mỗi năm chỉ riêng thành phố Hồ Chí Minh đã có thể thu về hàng tỷ đồng. Hiện nay Việt Nam chưa áp dụng khí hóa hay nhiệt phân vào các hệ thống thu hồi năng lượng. Tuy nhiên, trong tương lai không xa, chắc chắc những công nghệ này sẽ được áp dụng, khi mà thành phần rác thải thay đổi và số lượng rác thải tăng cao. KẾT LUẬN Các công nghệ thu hồi năng lượng từ chất thải rắn đô thị rất hữu ích và đang được sử dụng rộng rãi tại nhiều nước khác nhau. Để các công nghệ thu hồi mang lại thành công, cần có sự kết hợp chặt chẽ của chính quyền và các biện pháp kiểm soát. Những nghiên cứu chi tiết cần được tiến hành để cung cấp những số liệu cụ thể nhằm có thể đánh giá và đưa ra phương án thu hồi thích hợp nhất. Ngoài việc thu hồi năng lượng, chúng ta cần phải quan tâm đến giảm thiểu, tái chế và tái sử dụng rác thải. Có như vậy, lượng chất thải rắn thải vào môi trường sẽ ít nhất, giảm nhu cầu sử dụng đất đai, giảm thiểu những tác động xấu cho môi trường cũng như cho mọi sinh vật, hướng đến phát triển bền vững.