Nghiên cứu công nghệ cacbon hóa các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

TRẦN VĂN HUỆ

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CACBON HOÁ
CÁC CHẤT THẢI CHÁY ĐƢỢC TRONG RÁC THẢI
ĐÔ THỊ THÀNH THAN NHIÊN LIỆU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2012
Trần Văn Huệ

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

TRẦN VĂN HUỆ

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CACBON HOÁ
CÁC CHẤT THẢI CHÁY ĐƢỢC TRONG RÁC THẢI
ĐÔ THỊ THÀNH THAN NHIÊN LIỆU

Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng
Mã số: 60 85 02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRỊNH VĂN TUYÊN

Hà Nội - 2012
Trần Văn Huệ

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN .................................................................................. 3
1.1. Đánh giá lƣợng chất thải phát sinh ........................................................... 3
1.1.1. Vài nét về tình hình phát triển đô thị tại Việt Nam ............................ 3
1.1.2. Các nguồn phát sinh chất thải rắn ở đô thị ........................................ 4
1.1.3. Lƣợng phát sinh chất thải rắn đô thị .................................................. 5
1.1.4. Ƣớc tính lƣợng thải và thành phần chất thải rắn đô thị đến năm 2025
................................................................................................................... 9
1.1.5. Thành phần chất thải rắn đô thị ....................................................... 10
1.2. Công nghệ cacbon hóa chất thải rắn....................................................... 13
1.2.1. Những ứng dụng chủ yếu của phƣơng pháp .................................... 15
1.2.2. Những ƣu điểm chính của công nghệ xử lý nhiệt tiên tiến .............. 15
1.2.3. Những yếu tố tác động đến nhu cầu của hệ thống xử lý nhiệt.......... 16

1.2.4. Tình hình nghiên cứu về công nghệ cacbon hóa trên thế giới và Việt
Nam. ......................................................................................................... 17
1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc .................................................... 24
1.3. Phân tích, đánh giá lựa chọn công nghệ cacbon hoá. ............................. 25
Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................... 28
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................ 28
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................... 28
2.2.1. Phƣơng pháp thu thập tài liệu ......................................................... 28
2.2.2. Phƣơng pháp thực nghiệm .............................................................. 29
2.3.3. Phƣơng pháp phân tích, tính toán .................................................... 30
2.3.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu .............................................................. 32
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 34
3.1. Khảo sát sự biến động của nhiệt độ của buồng cacbon hoá .................... 34
3.2. Khảo sát đô ẩm của vật liệu thí nghiệm ................................................. 35
Trần Văn Huệ

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

3.3. Kết quả của quá trình cacbon hoá .......................................................... 37
3.3.1. Kết quả của quá trình cacbon hoá tre gỗ ......................................... 37
3.3.2. Kết quả của quá trình cacbon hoá nhựa ........................................... 41
3.3.3. Kết quả của quá trình cacbon hoá giấy ............................................ 45
3.3.4. Kết quả của quá trình cacbon hoá cao su ......................................... 49
3.3.5. Kết quả của quá trình cacbon hoá vải .............................................. 52
3.3.6. Kết quả của quá trình cacbon hoá hỗn hợp chất thải ....................... 56
3.5. Đánh giá nhiệt trị của sản phẩm thu đƣợc .............................................. 60
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 62

Kết luận ........................................................................................................ 62
Kiến nghị ...................................................................................................... 63

Trần Văn Huệ

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1.Các loại chất thải rắn đô thị của Hà Nội năm 2011 ........................................ 5
Bảng 1.2. Chất thải rắn đô thị phát sinh các năm 2007 - 2010 ...................................... 6
Bảng 1.3. Chỉ số phát sinh CTR sinh hoạt bình quân đầu ngƣời của các đô thị năm
2009............................................................................................................................. 7
Bảng 1.4. Ƣớc tính lƣợng CTR đô thị phát sinh đến năm 2025 .................................... 9
Bảng 1.5. Chất thải rắn phát sinh tại một số tỉnh, thành phố năm 2010 ...................... 11
Bảng 1.6. Thàn phần CTR sinh hoạt tại đầu vào của các bãi chôn lập của một số địa
phƣơng Hà Nội, Hải Phòng, Huế, Đà Nẵng, Tp.HCM (1) và Bắc Ninh (2) năm 2009 2010........................................................................................................................... 12
Bảng 1.7. Thành phần chất thải ở khu dân cƣ điển hình Cầu Giấy - Hà Nội ............... 13
Bảng 1.8. Hiệu suất thu hồi các sản phẩm cacbon từ chất thải rắn nông nghiệp. ......... 22
Bảng 3.1. Sự thay đổi nhiệt độ trong buồng cacbon hoá ............................................. 34
Bảng 3.2. Kết quả xác định độ ẩm của vật liệu thí nghiệm ở nhiệt độ 1000C .............. 36
Bảng 3.3. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá tre gỗ tại T = 3000C...................................... 37
Bảng 3.4. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá tre gỗ tại T = 4000C...................................... 38
Bảng 3.5. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá tre gỗ tại T = 5000C...................................... 40
Bảng 3.6. Kết quả cacbon hoá nhựa tại T = 3000C ..................................................... 41
Bảng 3.7. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá nhựa tại T = 4000C ....................................... 42
Bảng 3.8. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá nhựa tại T = 5000C ....................................... 43
Bảng 3.9. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá giấy tại T = 3000C ........................................ 45

Bảng 3.10. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá giấy tại T = 4000C ...................................... 46
Bảng 3.11. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá giấy tại T = 5000C ...................................... 47
Bảng 3.12. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá cao su tại T = 3000C ................................... 49
Bảng 3.13. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá cao su tại T = 4000C ................................... 50
Bảng 3.14. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá cao su tại T = 5000C ................................... 51
Bảng 3.15. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá vải tại T = 3000C ........................................ 53
Bảng 3.16. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá vải tại T = 4000C ........................................ 54
Bảng 3.17. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá vải tại T = 5000C ........................................ 55
Hình 3.18. Bảng thành phần hỗn hợp chất thải thí nghiệm ......................................... 56
Bảng 3.19. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá hỗn hợp tại T = 3000C ................................ 57
Bảng 3.20. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá hỗn hợp tại T = 4000C ................................ 58
Bảng 3.21. Hiệu suất thu hồi cacbon hoá hỗn hợp tại T = 5000C ................................ 59
Bảng 3.22. Kết quả phân tích nhiệt trị một số sản phẩm cacbon hoá .......................... 61
Bảng 3.23. Bảng nhiệt trị của một số loại nhiên liệu thông thƣờng............................. 61
Trần Văn Huệ

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Tỷ lệ phát sinh CTR sinh hoạt tại các đô thị Việt Nam năm 2007 ................. 6
Hình 1.2. Hiện trạng chất thải rắn theo các vùng kinh tế của nƣớc ta năm 2003, 2008
và dự báo cho năm 2015 .............................................................................................. 7
Hình 1.3. Lƣợng phát sinh CTR đô thị của một số tỉnh, thành phố qua các năm 2005 2010............................................................................................................................. 9
Hình 1.4. Sơ đồ cacbon hóa rác thải sinh hoạt đô thị, nông nghiệp ............................. 27
Hình 2.1. Sơ đồ thực nghiệm quá trình cacbon hoá. .................................................. 29
Hình 2.2. Sơ đồ cấu tạo của thiết bị thí nghiệm. ......................................................... 30
Hình 3.1. Biểu đồ biểu diễn nhiệt độ của lò cacbon hoá ............................................. 35

Hình 3.2. Biểu đồ biểu diễn nhiệt độ của lò cacbon hoá ............................................. 36
Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của tre gỗ tại T = 300 0C thay đổi theo
thời gian .................................................................................................................... 38
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của tre gỗ tại T = 4000C thay đổi theo
thời gian .................................................................................................................... 39
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của tre gỗ tại T = 500 0C thay đổi theo
thời gian..................................................................................................................... 40
Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của nhựa tại T = 3000C thay đổi theo
thời gian .................................................................................................................... 42
Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của nhựa tại T = 4000C thay đổi theo
thời gian .................................................................................................................... 43
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của nhựa tại T = 5000C thay đổi theo
thời gian..................................................................................................................... 44
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của giấy tại T = 300 0C thay đổi theo
thời gian .................................................................................................................... 45
Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của giấy tại T = 400 0C thay đổi theo
thời gian .................................................................................................................... 46
Hình 3.11. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của giấy tại T = 500 0C thay đổi theo
thời gian..................................................................................................................... 48
Hình 3.12. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của cao su tại T = 3000C thay đổi
theo thời gian. ............................................................................................................ 49
Hình 3.13. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của cao su tại T = 400 0C thay đổi
theo thời gian ............................................................................................................. 50
Hình 3.14. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của cao su tại T = 500 0C thay đổi
theo thời gian. ............................................................................................................ 51

Trần Văn Huệ

Lớp CHMT K18

Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

Hình 3.15. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của vải tại T = 3000C thay đổi theo
thời gian..................................................................................................................... 53
Hình 3.16. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của vải tại T = 4000C thay đổi theo
thời gian..................................................................................................................... 54
Hình 3.17. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của vải tại T = 5000C thay đổi theo
thời gian..................................................................................................................... 55
Hình 3.18. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của hỗn hợp tại T = 3000C thay đổi
theo thời gian ............................................................................................................. 57
Hình 3.19. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của hỗn hợp tại T = 400 0C thay đổi
theo thời gian ............................................................................................................. 58
Hình 3.20. Đồ thị biểu diễn quá trình cacbon hoá của hỗn hợp tại T = 500 0C thay đổi
theo thời gian. ............................................................................................................ 59

Trần Văn Huệ

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

DANH MỤC VIẾT TẮT

Trần Văn Huệ

CTR

Chất thải rắn

GDP

Tổng sản phẩm quốc nội

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

MỞ ĐẦU
Môi trƣờng là vấn đề toàn cầu, đƣợc quan tâm bởi tất cả các quốc gia, các
tổ chức và các cá nhân. Bởi môi trƣờng liên quan trực tiếp đến đời sống, sức
khỏe của mỗi chúng ta. Một trong những vấn đề môi trƣờng đƣợc quan tâm
nhiều hiện nay, đặc biệt là ở các đô thị đó là vấn đề rác thải.
Chất thải sinh hoạt, thức ăn dƣ thừa, các loại rác thải đƣờng phố, nếu
không đƣợc thu gom xử lý đúng quy định. Các loại chất thải này sẽ gây ô nhiễm,
nhiễm khuẩn đối với môi trƣờng xung quanh, gây ảnh hƣởng đến môi trƣờng
sống, nguồn nƣớc mặt, nguồn nƣớc ngầm, mất diện tích…
Khối lƣợng chất thải rắn trong đô thị ngày càng tăng do tác động của sự
gia tăng dân số, phát triển kinh tế xã hội và sự phát triển về trình độ và tính chất
tiêu dùng trong các đô thị. Lƣợng chất thải rắn nếu không đƣợc xử lý tốt sẽ dẫn
đến hàng loạt vấn đề tiêu cực đối với môi trƣờng.
Có rất nhiều phƣơng pháp xử lý rác thải đô thị đã đƣợc đề xuất và áp dụng
trong đó có phƣơng pháp thiêu đốt. Phƣơng pháp thiêu đốt xử lý đƣợc nhiều loại
chất thải (đặc biệt là các chất thải rắn khó phân huỷ nhƣ plastic,da…), tiết kiệm
đƣợc diện tích cho các bãi chôn lấp. Tuy nhiên phƣơng pháp thiêu đốt trƣớc đây
gây tác động xấu đến môi trƣờng không khí, hoặc chi phí cho việc xử lý khí
thiêu đốt rất tốn kém. Mặt khác, hiện nay nguồn nguyên liệu hoá thạch đang dần
bị cạn kiệt, đòi hỏi chúng ta phải tìm ra những nguồn nguyên liệu mới. Một

phƣơng pháp xử lý chất thải rắn mới, đƣợc đề xuất đó là phân loại và đốt các
chất thải rắn cháy đƣợc trong điều kiện thiếu ôxy hoặc không có ôxy hoàn toàn.
Phƣơng pháp này tiết kiệm đƣợc nhiên liệu dùng cho quá trình đốt, không tạo ra
khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trƣờng, đồng thời tạo ra một nguồn nguyên
liệu mới đó là than sạch, phục vụ cho lĩnh vực khác trong cuộc sống nhƣ:
nghiên cứu khoa học, hay xử lý các loại nƣớc thải, nhiên liệu…
Xuất phát từ những lý do trên, tác giả đã chọn đề tài: “Nghiên cứu công
nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than
nhiên liệu”
Trong đề tài này tác giả đặt ra những mục tiêu nghiên cứu như sau:

Trần Văn Huệ

1

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

- Xác định hiệu suất thu hồi và chất lƣợng sản phẩm của từng thành chất
thải (tre gỗ, nhựa, giấy, vải, cao su) và hỗn hợp thành phần các chất thải;
- Xác định nhiệt độ, thời gian cacbon hoá để thu đƣợc hàm lƣợng cacbon
hữu cơ lớn nhất cho từng loại chất thải;
- Đánh giá nhiệt trị của các sản phẩm sau qua trình cacbon hoá.
Để đạt được các mục tiêu nghiên cứu nêu trên tác giả tác giả sẽ nghiên
cứu các nội dung sau:
- Tổng quan về phƣơng pháp cacbon hoá chất thải rắn.
- Thực hiện xử lý chất thải trên mô hình thực nghiệm tại phòng thí nghiệm
Viện Công nghệ Môi trƣờng thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

- Tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng đồng thời của các yếu tố nhiệt độ và
thời gian cacbon hoá đến hiệu suất thu hồi sản phẩm và hiệu suất thu hồi Cacbon
hữu cơ.
- Tiến hành khảo sát tìm nhiệt độ và thời gian tối ƣu cho quá trình cacbon
hoá đạt hiệu suất thu hồi sản phẩm, tỷ lệ cacbon Cacbon hữu cơ và hiệu suất thu
hồi Cacbon hữu cơ là cao nhất.
Sau đây là nội dung chi tiết luận văn:

Trần Văn Huệ

2

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

Chƣơng 1. TỔNG QUAN
Trong 20 năm qua, kể từ khi Việt Nam áp dụng đƣờng lối đổi mới, nền
kinh tế Việt Nam đã có những bƣớc phát triển nhanh và ổn định, tăng trƣởng
GDP trung bình hàng năm đạt 7-8% (giai đoạn 2006 - 2010). Mức sống dân cƣ
từng bƣớc đƣợc nâng cao, phong cách tiêu dùng, thói quen sinh hoạt của xã hội
đang có nhiều thay đổi. Chất thải rắn phát sinh từ các hộ gia đình cũng sẽ thay
đổi về số lƣợng và thành phần. Bên cạnh đó các ngành sản xuất kinh doanh, dịch
vụ ở các đô thị; các khu công nghiệp ngày càng đƣợc mở rộng và phát triển đã
thúc đẩy quá trình tăng trƣởng về các mặt kinh tế - xã hội. Tăng trƣởng mặt kinh
tế - xã hội đã góp phần tích cực cho sự phát triển của đất nƣớc, tuy nhiên đã làm
phát sinh lƣợng chất thải rắn ngày càng lớn (bao gồm cả CTR sinh hoạt, CTR
công nghiệp, CTR y tế...). Việc thải bỏ một cách bừa bãi và quản lý không hiệu
quả chất thải rắn ở các đô thị, khu công nghiệp,... là một trong những nguyên

nhân gây ô nhiễm môi trƣờng, làm phát sinh bệnh tật, ảnh hƣởng đến sức khỏe
và cuộc sống con ngƣời. Vì vậy, việc quản lý chất thải là một thách thức to lớn,
chi phí phí tốn, nhƣng đem lại lợi ích cho môi trƣờng và sức khỏe cộng đồng.
Mặt khác nếu quản lý theo hƣớng có thể tái chế thì đây sẽ là nguồn tài nguyên
sinh ra của cải vật chất, một trong những hƣớng đó là tái chế chất thải rắn đô thị
thành than nhiên liệu. Sau đây là một số tìm hiểu về sự phát triển công nghệ
cacbon hóa và khả năng ứng dụng của nó vào việc xử lý rác thải đô thị thành
nhiên liệu.
1.1. Đánh giá lƣợng chất thải phát sinh
1.1.1. Vài nét về tình hình phát triển đô thị tại Việt Nam
Tổng dân số của nƣớc ta năm 2010 ƣớc tính khoảng 86,93 triệu ngƣời,
tăng 1,01% so với năm 2009 và 5,51% so với năm 2005. Trong đó, dân số khu
vực thành thị là 26,22 triệu ngƣời (tăng 1,03% so với năm 2009) chiếm 30,2%
tổng dân số, dân số khu vực nông thôn là 60,7 triệu ngƣời (tăng khoảng 1,0 % so
với năm 2009) chiếm 69,8% tổng dân số.
Quá trình đô thị hóa ở Việt Nam đang diễn ra rất mạnh mẽ, rất nhiều đô
thị đƣợc chuyển từ đô thị loại thấp lên đô thị loại cao và nhiều đô thị mới đƣợc
hình thành. Nếu năm 2000, nƣớc ta có 649 đô thị thì năm 2005, con số này là
Trần Văn Huệ

3

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

715 đô thị và đã tăng lên thành 755 đô thị lớn nhỏ vào giữa năm 2011 (Bộ Xây
dựng, 2011). Đô thị phát triển kéo theo vấn đề di dân từ nông thôn ra thành thị.
Năm 2009, dân số đô thị là 25,59 triệu ngƣời (chiếm 29,74% tổng dân số cả

nƣớc), đến năm 2010 dân số đô thị đã lên đến 26,22 triệu ngƣời (chiếm 30,17%
tổng số dân cả nƣớc) (Tổng cục thông kê, 2011). Dự báo đến năm 2015 dân số
đô thị là 35 triệu ngƣời chiếm 38% dân số cả nƣớc, năm 2020 là 44 triệu ngƣời
chiếm 45% dân số cả nƣớc và năm 2025 là 52 triệu ngƣời chiếm 50% dân số cả
nƣớc.
Cả nƣớc có 2 đô thị loại đặc biệt (Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh); 3 đô
thị loại 1 trực thuộc Trung ƣơng (Hải Phòng, Đà Nẵng, Cần Thơ); 7 đô thị loại 1
trực thuộc tỉnh (Hạ Long, Huế, Vinh, Đà Lạt, Nha Trang, Quy Nhơn, Buôn Ma
Thuột); 12 đô thị loại 2 (Biên Hòa, Cà Mau, Hải Dƣơng, Long Xuyên, Mỹ Tho,
Nam Định, Phan Thiết, Pleiku, Thái Nguyên, Thanh Hóa, Việt Trì, Vũng Tàu);
47 đô thị loại 3; 50 đô thị loại 4 và hơn 630 đô thị loại 5.
Tốc độ đô thị hóa diễn ra nhanh chóng đã trở thành nhân tố tích cực đối
với phát triển kinh tế - xã hội của đất nƣớc. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích
về kinh tế - xã hội, đô thị hóa nhanh đã tạo ra sức ép về nhiều mặt, dẫn đến suy
giảm chất lƣợng môi trƣờng và phát triển không bền vững. Các hoạt động sản
xuất, sinh hoạt gia tăng dẫn đến lƣợng chất thải cũng tăng theo. Tính bình quân
ngƣời dân đô thị sử dụng năng lƣợng, đồ tiêu dùng, thực phẩm,... cao gấp 2 - 3
lần ngƣời dân nông thôn kéo theo lƣợng rác thải của ngƣời dân đô thị cũng gấp 2
- 3 lần ngƣời dân nông thôn.
1.1.2. Các nguồn phát sinh chất thải rắn ở đô thị
Phát sinh CTR ở đô thị chủ yếu là CTR sinh hoạt chiếm khoảng 60 - 70%
lƣợng CTR phát sinh, tiếp theo là CTR xây dựng, CTR công nghiệp, CTR y
tế,...bao gồm:
- CTR sinh hoạt: phát sinh chủ yếu từ các hộ gia đình, các khu tập thể,
chất thải đƣờng phố, chợ, các trung tâm thƣơng mại, văn phòng, các cơ sở
nghiên cứu, trƣờng học,...
- CTR xây dựng: phát sinh từ các công trình xây dựng, sửa chữa hạ tầng;

Trần Văn Huệ

4

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

- CTR công nghiệp: phát sinh từ các cơ sở công nghiệp nằm trong đô thị,
hoặc từ các khu công nghiệp;
- CTR y tế: phát sinh từ các bệnh viện, các cơ sở khám chữa bệnh;
- CTR điện tử: phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của con ngƣời nhƣ: đồ
điện tử cũ hỏng bị loại bỏ.
Bảng 1.1.Các loại chất thải rắn đô thị của Hà Nội năm 2011
Khối lƣợng
TT Loại chất thải
phát sinh
Thành phần chính
Biện pháp xử lý
(tấn/ngày)

1

CTR sinh hoạt

~6.500

Chất vô cơ: gạch đá Chôn lấp hợp vệ sinh
vụn, tro xỉ than tổ ong, Sản xuất phân hữu cơ
sành sứ...
vi sinh: 60 tấn/ngày.

Chất hữu cơ: rau củ Tái chế: 10%, tự phát
quả, rác nhà bếp...
tại các làng nghề.
Các chất còn lại

2

3

CTR công
nghiệp

CTR y tế

~1.950

Cặn sơn, dung môi, Một phần đƣợc xử lý
bùn thải công nghiệp, tại khu xử lý chất thải
giẻ dính dầu mỡ, dầu Công nghiệp
thải...

~15

Bông băng, dụng cụ y Xử lý bằng công nghệ
tế nhiễm khuẩn
lò đốt Delmonego 200
- Italia: 100%
Nguồn: Báo cáo môi trường Quốc gia năm 2011

1.1.3. Lượng phát sinh chất thải rắn đô thị

Tổng lƣợng CTR sinh hoạt ở các đô thị phát sinh trên toàn quốc tăng
trung bình 10÷16 % mỗi năm. Tại hầu hết các đô thị, khối lƣợng CTR sinh hoạt
chiếm khoảng 60 - 70% tổng lƣợng CTR đô thị (một số đô thị tỷ lệ này lên đến
90%).Chỉ số phát sinh CTR đô thị bình quân đầu ngƣời tăng theo mức sống.
Năm 2007, chỉ số CTR sinh hoạt phát sinh bình quân đầu ngƣời tính trung bình
cho các đô thị trên phạm vi toàn quốc vào khoảng 0,75 kg/ngƣời/ngày (Bảng
1.2). Năm 2008, theo Bộ Xây dựng thì chỉ số này là 1,45 kg/ngƣời/ngày, lớn hơn
nhiều so với ở nông thôn là 0,4 kg/ngƣời/ngày.

Trần Văn Huệ

5

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

Bảng 1.2. Chất thải rắn đô thị phát sinh các năm 2007 - 2010
Nội dung
2007
2008
2009

2010

Dân số đô thị (triệu ngƣời)

23,8

27,7

25,5

26,22

% dân số đô thị so với cả nƣớc

28,20

28,99

29,74

30,2

Chỉ số phát sinh CTR đô thị (kg/ngƣời/ngày)

~0,75

~0,85

0,95

1,0

Tổng lƣợng CTR đô thị phát sinh (tấn/ngày)

17.682

20.894

24.225

26.226

Nguồn: Báo cáo môi trường Quốc gia năm 2011

Tuy nhiên, theo Báo cáo của các địa phƣơng năm 2010 thì chỉ số phát
sinh CTR sinh hoạt đô thị trung bình trên đầu ngƣời năm 2009 của hầu hết các
địa phƣơng đều chƣa tới 1,0 kg/ngƣời/ngày. Các con số thống kê về lƣợng phát
sinh CTR sinh hoạt đô thị không thống nhất là một trong những thách thức cho
việc tính toán và dự báo lƣợng phát thải CTR đô thị ở nƣớc ta. Kết quả điều tra
tổng thể năm 2006 - 2007 đã cho thấy, lƣợng CTR đô thị phát sinh chủ yếu tập
trung ở hai đô thị đặc biệt là thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh,
chiếm tới 45,24% tổng lƣợng CTR sinh hoạt phát sinh từ tất cả các đô thị tƣơng
ứng khoảng 8.000 tấn/ngày (2,92 triệu tấn/năm) (Hình.1.2). Tuy nhiên, cho đến
thời điểm hiện tại, tổng lƣợng và chỉ số phát sinh CTR đô thị của đô thị đặc biệt
và đô thị loại 1 hiện nay đã tăng lên rất nhiều.

Hình 1.1. Tỷ lệ phát sinh CTR sinh hoạt tại các đô thị Việt Nam năm 2007
Nguồn: Dự án “Xây dựng mô hình và triển khai thí điểm việc phân loại, thu gom và xử lý rác thải sinh
hoạt cho các khu đô thị mới”, Cục BVMT, 2008

Trần Văn Huệ

6

Lớp CHMT K18

Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

Nguyên nhân của sự gia tăng này là do Hà Nội sau khi điều chỉnh địa giới
hành chính thì lƣợng CTR đô thị phát sinh đã lên đến 6.500 tấn/ngày (con số của
năm 2007 là 2.600 tấn/ngày).Bên cạnh đó, số đô thị loại 1 đã tăng lên 10 đô thị
(trong khi năm 2007 là 4 đô thị loại 1).Trong các vùng trọng điểm, vùng Đông
Nam Bộ (bao trùm cả kinh tế trọng điểm phía Nam) là nơi có lƣợng CTR đô thị
nhiều nhất, tiếp đến là vùng Đồng bằng sông Hồng (bao trùm cả vùng kinh tế
trọng điểm Bắc Bộ), ít nhất là khu vực Tây Nguyên (Hình1.2).

Hình 1.2. Hiện trạng chất thải rắn theo các vùng kinh tế của nƣớc ta năm 2003,
2008 và dự báo cho năm 2015
Nguồn: Viện Quy hoạch Đô thị và Nông thôn Bộ Xây dựng, 2010

Chỉ số phát sinh CTR sinh hoạt tính bình quân trên đầu ngƣời lớn nhất
xảy ra ở các đô thị phát triển du lịch nhƣ các thành phố: Hạ Long, Đà Lạt,... Các
đô thị có chỉ số phát sinh CTR sinh hoạt tính bình quân đầu ngƣời thấp nhất là
thành phố Đồng Hới (Quảng Bình), thị xã Gia Nghĩa, thị xã Cao Bằng (Bảng
1.3).
Bảng 1.3. Chỉ số phát sinh CTR sinh hoạt bình quân đầu người của các đô thị
năm 2009
CTR sinh hoạt bình quân
Cấp đô thị
Đô thị
đầu ngƣời (Kg/ngƣời/ngày)
Đô thị đặc biệt
Đô thị loại 1: Thành
phố

Trần Văn Huệ

Hà Nội

0,9

Hồ Chí Minh

0,98

Hải Phòng

0,7

Hạ Long

1,38

7

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

Đô thị loại 2: Thành
phố

Đô thị loại 3: Thành
phố

Đô thị loại 4: Thị xã

Đà Nẵng

0,83

Huế

0,67

Nha Trang

>0,6

Đà Lạt

1,06

Thái Nguyên

>0,5

Việt Trì

1,1

Ninh Bình

1,3

Điện Biên Phủ

0,8

Cao Bằng

0,38

Đồng Hới

0,31

Đông Hà

0,6

Hội An

1,08

Gia Nghĩa (Đắk Nông)

0,35

Đồng Xoài (Bình Phƣớc)

0,91

Nguồn: Báo cáo Nghiên cứu quản lý CTR tại Việt Nam, JICA,3/2011; Báo cáo hiện trạng môi trường

các địa phương, 2010

Lƣợng CTR đô thị tăng mạnh ở các đô thị lớn nhƣ Hà Nội, thành phố Hồ
Chí Minh, Đà Nẵng, nơi có tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa tăng nhanh. Còn
một số đô thị nhỏ nhƣ Thái Bình, Nam Định, Vĩnh Long, Tiền Giang, Sóc
Trăng,... tăng không nhiều do tốc độ đô thị hóa không cao (Hình1.3). Tỷ lệ CTR
gia tăng cao tập trung ở các đô thị đang có xu hƣớng mở rộng, phát triển mạnh
cả về quy mô lẫn dân số và các khu công nghiệp nhƣ các đô thị tỉnh Phú Thọ
(19,9%), Phủ Lý (17,3%), Rạch Giá (12,7%), Cao Lãnh (12,5%)... Các đô thị
khu vực Tây Nguyên có tỷ lệ CTR gia tăng đồng đều hàng năm với tỷ lệ ít hơn
(khoảng 5%).

Trần Văn Huệ

8

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

Ghi chú: Số liệu của Hà Nội năm 2010 là số liệu tính tại thời điểm tháng 3/2011

Hình 1.3. Lƣợng phát sinh CTR đô thị của một số tỉnh, thành phố qua các năm
2005 - 2010
Nguồn: Báo cáo Hiện trạng môi trường, sở Tài nguyên và môi trường các địa phương, 2010

1.1.4. Ước tính lượng thải và thành phần chất thải rắn đô thị đến năm 2025
Cơ sở của việc ƣớc tính CTR đô thị là tốc độ tăng dân số tự nhiên và tăng
dân số cơ học, tốc độ tăng GDP hàng năm. Lƣợng CTR đô thị ngày càng tăng và

thành phần ngày càng phức tạp do số lƣợng dân cƣ chuyển từ nông thôn ra thành
thị ngày càng tăng bởi quá trình đô thị hóa cao, do mức sống ngày càng cao nên
tiêu dùng ngày càng đa dạng. Mức độ đô thị hóa tăng nhanh nên số dân ở các đô
thị càng ngày càng tăng, nhất là các thành phố lớn có kinh tế phát triển nhƣ Hà
Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng,...Ƣớc tính chỉ số phát sinh
CTR đô thị trung bình ở Việt Nam trong những năm 2015, 2020, 2025 vào
khoảng 1,2; 1,4; 1,6 kg/ngƣời/ngày.
Từ kết quả dự báo ở bảng 1.4 trên thì lƣợng CTR sinh hoạt đô thị năm
2015 tăng gấp 1,6 lần, năm 2020 tăng gấp 2,37 lần, năm 2025 gấp 3,2 lần so với
năm 2010. Đây sẽ là áp lực lớn đối với công tác quản lý CTR đô thị trong thời
gian tới.
Bảng 1.4. Ước tính lượng CTR đô thị phát sinh đến năm 2025
Năm

2015

2020

2025

Dân số đô thị (triệu ngƣời)

35

44

52

% dân số đô thị so với cả nƣớc

38

45

50

Chỉ số phát sinh CTR đô thị (kg/ngƣời/ngày)

1,2

1,4

1,6

Tổng lƣợng CTR đô thị phát sinh (tấn ngày)

42.00

61.600

83.200

Nguồn: Báo cáo môi trường Quốc gia năm 2011

Trần Văn Huệ

9

Lớp CHMT K18

Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

Thành phần CTR cũng thay đổi đáng kể do mức độ tiêu dùng tăng cao,
hàng hóa ngày càng đa dạng. Chất lƣợng cuộc sống tăng cao kéo theo chất thải
nguy hại cũng tăng, trở thành nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng đáng kể. Bên cạnh
đó, các loại chất thải từ bao bì nhƣ giấy, nhựa, chai lọ thủy tinh sẽ không ngừng
gia tăng, do vậy cần có chiến lƣợc thu gom, tái chế các chất thải bao bì, giảm sử
dụng túi nilon. Các đồ dùng nhƣ quần áo, giƣờng tủ, tivi, xe máy cũng đƣợc
thay thế với tần suất cao hơn. Mặc dù chất thải loại này thƣờng đƣợc tái sử
dụng, song lƣợng chất thải này cũng vẫn gia tăng theo thời gian.
Thành phần chất thải hữu cơ có trong CTR đô thị của Việt Nam từ nay tới
năm 2025 cũng vẫn rất cao, khoảng > 50%. Do đó Việt Nam cần phát triển công
nghệ xử lý làm phân compost từ thành phần hữu cơ của CTR đô thị, chú trọng
khâu phân loại CTR tại nguồn để giảm tạp chất cho nguyên liệu đầu vào nhà
máy đồng thời giảm nhẹ khâu phân loại trong dây chuyền công nghệ chế biến
CTR.
1.1.5. Thành phần chất thải rắn đô thị
Thành phần chất thải rắn ở nƣớc ta rất đa dạng và đặc trƣng theo từng khu
vực dân cƣ sinh sống. Mức sống, thu nhập khác nhau giữa các đô thị đóng vai
trò quyết định trong thành phần CTR sinh hoạt (Bảng 1.5).Trong thành phần rác
thải đƣa đến các bãi chôn lấp, thành phần rác có thể sử dụng làm nguyên liệu
sản xuất phân hữu cơ rất cao từ 54 - 77,1%; tiếp theo là thành phần nhựa: 8 16%; thành phần kim loại đến 2%; CTNH bị thải lẫn vào chất thải sinh hoạt nhỏ
hơn 1%.Các đặc trƣng chính của CTR
- Hợp phần có nguồn gốc hữu cơ cao (50,27% - 62,22%)
- Chứa nhiều đất cát, sỏi đá vụn, gạch vỡ.
- Độ ẩm cao, nhiệt trị thấp (900 kcal/kg)
Việc phân tích thành phần CTR đóng vai trò rất quan trọng trong việc lựa
chọn các công nghệ xử lý. Thành phần CTR của một số đô thị, một số khu dân
cƣ tại các đô thị Việt Nam. Qua các bảng thành phần này ta thấy khả năng áp

dụng công nghệ cacbon hóa để xử lý chất thải sinh hoạt là rất khả thi
Trần Văn Huệ

10

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

Bảng 1.5. Chất thải rắn phát sinh tại một số tỉnh, thành phố năm 2010
Lƣợng CTR sinh hoạt phát sinh
Loại đô thị, Vùng
Đơn vị hành chính
(tấn/ngày)
Đô thị loại đặc biệt
Đô thị loại 1

Duyên hải miền Trung

Tây Nguyên

Đông Nam Bộ

Hà Nội

6500

Tp. Hồ Chí Minh

7081

Đà Nẵng

805

Tp. Huế và huyện lỵ

225

Bình Định

372

Khánh Hòa

486

Bình Thuận

594

Gia Lai

344

Đắk Lắk

246

Lâm Đồng

459

Bình Dƣơng

378

Đồng Nai

773

Bà Rịa - Vũng Tàu

456

An Giang
Đồng bằng sông Cửu
Kiên Giang
Long
Cần Thơ

562
376
876
Nguồn: Báo cáo môi trường Quốc gia năm 2011

Trần Văn Huệ

11

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

Bảng 1.6. Thàn phần CTR sinh hoạt tại đầu vào của các bãi chôn lập của một số địa phương Hà Nội, Hải Phòng, Huế, Đà Nẵng,
Tp.HCM (1) và Bắc Ninh (2) năm 2009 - 2010
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Loại
chất thải
Rác hữu
cơ
Giấy

Vải
Gỗ
Nhựa
Da và
Cao su
Kim
Loại
Thủy
tinh
Sành sứ
Đất và
cát
Xỉ than
Nguy hại
Bùn
Các loại
khác
Tổng

Hà Nội
(Nam
Sơn)

Hà Nội
(Xuân
Sơn)

Hải Phòng
(Tràng Cát)

Hải Phòng
(Đình Vũ)

Huế
(Thủy
Phƣơng)

Đà Nẵng
(Khánh
Hòa)

HCM
(Đa
Phƣớc)

HCM
(Phƣớc
Hiệp)

Bắc
Ninh
(TT Hồ)

53,81

60,79

55,18

57,56

77,1

68,47

64,50

62,83

56,90

6,53
5,82
2,51
13,57

5,38
1,76
6,63
8,35

4,54
4,57
4,93
14,34

5,42
5,12
3,70
11,28

1,92
2,89
0,59
12,47

5,07
1,55
2,79
11,36

8,17
3,88
4,59
12,42

6,05
2,09
4,18
15,96

3,73
1,07
9,65

0,15

0,22

1,05

1,90

0,28

0,23

0,44

0,93

0,20

0,87

0,25

0,47

0,25

0,40

1,45

0,36

0,59

-

1,87

5,07

1,69

1,35

0,39

0,14

0,40

0,86

0,58

0,39

1,26

1,27

0,44

0,79

0,79

0,24

1,27

-

6,29

5,44

3,08

2,96

1,70

6,75

1,39

2,28

27,85

3,10
0,17
4,34

2,34

0,82
1,63

5,70
0,05
2,29

6,06
0,05
2,75

1,46

0,00
0,02
1,35

0,44
0,12
2,92

0,39
0,05
1,89

0,07
-

0,58

0,05

1,14

1,14

-

0,03

0,14

0,04

-

100

100

100

100

100

100

100

100

Nguồn: (1) Báo cáo Nghiên cứu quản lý CTR tại Việt Nam, JICA, 3/2011
(2) Báo cáo Dự án Tổng hợp, xây dựng các mô hình thu gom, xử lý rác thải cho các thị trấn, thị tứ, cấp huyện, cấp xã, 2006-2008

Trần Văn Huệ

12

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

Bảng 1.7. Thành phần chất thải ở khu dân cư điển hình Cầu Giấy - Hà Nội
Loại rác

NT, kg

LQTT,
kg

YH, kg

Tổng, kg

NT, %

LQTL,
%

YH, %

Trung
bình, %

Giấy

8,193

11,771

13,342

34,026

13,50

18,52

11,28

13,73

Plastic

5,955

6,846

12,572

25,373

9,02

10,77

10,63

10,24

Vải

0,701

0,498

1,742

2,941

1,06

0,78

1,47

1,19

Cao su

0,197

0,015

0,308

0,520

0,30

0,02

0,26

0,21

Da

0,305

0,305

0,48

0,12

Thủy tinh

0,796

0,947

2,507

4,250

1,21

1,49

2,12

1,71

Kim loại

1,227

0,985

0,912

3,124

1,86

1,55

0,77

1,26

Lá, cành

2,657

1,430

8,206

12,293

4,02

2,25

6,94

4,96

Gỗ

0,392

0,470

1,220

2,082

0,59

0,74

1,03

0,84

Gốm, sứ

0,059

0,116

1,493

1,668

0,09

0,18

1,26

0,67

Thức ăn

30,669

38,138

63,609

132,416

46,45

60,02

53,78

53,43

Khác

14,460

2,027

12,365

28,852

21,90

3,19

10,45

11,64

Tổng

66,026

63,547

118,276

247,850

100,00

100,00

100,00

100,00

cây

Ghi chú: NT: Khu chung cư Nghĩa Tân nhiều tầng kiểu cũ; LQTTL: Làng Quốc tế Thăng Long; YH:
Khu nhà liền kề Yên Hòa
Nguồn: Viện Công nghệ Môi trường, 2006

1.2. Công nghệ cacbon hóa chất thải rắn
- Hiện nay, phƣơng pháp thiêu đốt đƣợc sử dụng phổ biến để xử lý chất

thải y tế và ngăn ngừa dịch bệnh.Tuy nhiên phƣơng pháp này còn hạn chế vì chi
phí xử lý cao và có nhiều nguy cơ tạo thành dioxin và furan. Một công nghê mới
đƣợc đề xuất dựa trên nguyên lý sự đốt cháy, nhƣng trong môi trƣờng thiếu oxy.
Đó là công nghệ xử lý chất thải bằng phƣơng pháp cacbon hóa, công nghệ này
cho phép thu hồi nguồn năng lƣợng (nhƣ nhiệt năng, điện năng) hoặc nguyên
liệu, nhiên liệu sạch (than sạch, than hoạt tính). Phƣơng pháp này sẽ góp phần

Trần Văn Huệ

13

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

xử lý ô nhiễm môi trƣờng và lƣợng rác thải cho bãi chôn lấp, đây là một yếu tố
quan trọng trong vấn đề quản lý chất thải.
- Cacbon hóa là quá trình loại bỏ các hợp chất hữu cơ nhẹ có thể bay hơi
có mặt trong nhiên liệu nhằm mục đích thu nhận cacbon. Đây là quá trình đốt
cháy không hoàn toàn nguyên liệu. Các hợp chất hữu cơ phân hủy dƣới tác dụng
của nhiệt và tạo thành cacbon. Quá trình cacbon hóa có thể chia thành 2 bƣớc:
sấy khô và đốt cháy không hoàn toàn nguyên liệu.
- Có một số khác biệt giữa phƣơng pháp thiêu đốt truyền thống và công
nghệ mới. Phƣơng pháp thiêu đốt truyền thống biến toàn bộ chất thải đầu vào
thành khí thải và tro, sinh ra lƣợng khí thải độc hại và nhiều. Ngƣợc lại phƣơng
pháp nhiệt phân biến chất thải thành các loại nhiên liệu giàu năng lƣợng bằng
việc đốt chất thải ở trạng thái kiểm soát, quy trình xử lý nhiệt lại hạn chế sự biến
đổi để quá trình đốt cháy không xảy ra trực tiếp, chất thải đƣợc biến thành
những chất trung gian, có thể xử lý thành các vật liệu tái chế hoặc thu hồi năng

lƣợng . Dƣới tác dụng của nhiệt,các loại rác thải chuyển hóa kèm theo quá trình
phân hủy tạo thành nƣớc, khí và than tổng hợp. Than tổng hợp đƣợc làm lạnh
trong vòng 90 giây mà không cần một sản phẩm phụ gia nào trong khoang giảm
nhiệt, đây là sản phẩm chính của quá trình xử lý nhiệt phân rác thải ở nhiệt độ
thấp, loại than này có chứa hàm lƣợng lƣu huỳnh thấp khoảng 0,2%. Điều đáng
lƣu ý là, công nghệ nhiệt phân rác thải nhiệt độ thấp này sẽ giúp tránh đƣợc
nguy cơ phản ứng sinh ra các chất độc hại, đặc biệt là các hợp chất đioxin vì xử
lý ở nhiệt độ thấp.
- Nhiệt phân là quá trình làm suy giảm nhiệt của các vật liệu cacbon ở
nhiệt độ từ 400oC - 800oC hoặc trong điều kiện thiếu oxy hoặc có nguồn cung
cấp oxy rất hạn chế. Quá trình này làm bay hơi và phân hủy các vật liệu rác hữu
cơ bằng nhiệt, không bằng đốt lửa trực tiếp. Khi chất thải bị nhiệt phân (ngƣợc
với quá trình đốt trong lò thiêu đốt), khí và than ở dạng rắn đƣợc sinh ra. Than
dƣới dạng rắn là hợp chất của các nguyên liệu khó cháy với cacbon. Khí tổng
hợp đƣợc sinh ra là hỗn hợp của các khí gồm cacbon monoxit, hydro, metan và
một số loại hợp chất hữu cơ khác dễ bay hơi. Khí tổng hợp có nhiệt trị là 10 - 20
MJ/Nm3.

Trần Văn Huệ

14

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

1.2.1. Những ứng dụng chủ yếu của phương pháp
- Áp dụng công nghệ cacbon hóa có thể tạo ra một loại nhiên liệu chất thải
rắn, hay còn gọi là nguyên liệu có nguồn gốc từ chất thải bằng việc tách ra

những hạt chất nhẹ hơn, dễ cháy. Sản xuất nhiên liệu từ chất thải không phải là
quá trình xử lý nhiệt, mà là quá trình biến đổi nhiệt của các thành phần dễ cháy
trong chất thải rắn. Ứng dụng chủ yếu của phƣơng pháp này là:
Xử lý các chất dƣ thừa trong nông nghiệp và công nghiệp
Xử lý chất thải sinh hoạt và thƣơng mại
Thu hồi năng lƣợng từ những chất dƣ thừa trong quá trình tái chế các vật
liệu (chất còn lại trong máy nghiền tự động, phế liệu sản xuất điện và điện tử,
các loại lốp cao su, chất thải nhựa tổng hợp và các chất dƣ thừa trong quá trình
bao gói).
- Nguồn năng lƣợng đƣợc thu hồi là yếu tố quan trọng về kinh tế của dự
án. Đó là các loại khí tổng hợp, than tổng hợp… đƣợc sử dụng với các mục đích
khác nhau trong nghành công nghiệp và xử lý môi trƣờng, đồng thời đây là một
loại vật liệu có thể đƣợc tái chế và bán trên thị trƣờng hiện nay.
- Đôi khi các quá trình nhiệt phân không tƣơng thích với việc xử lý chất
thải rắn đô thị chƣa đƣợc phân loại. Với xu thế gia tăng lƣợng chất thải hiện nay,
buộc phải có các biện pháp tiền xử lý (thu gom có phân loại… ) và các quy trình
xử lý này đang trở nên thích hợp hơn.
1.2.2. Những ưu điểm chính của công nghệ xử lý nhiệt tiên tiến
- Giảm khối lƣợng chất thải
- Làm cho chất thải an toàn và biến thành chất trơ
- Thu đƣợc giá trị của chất thải,các loại năng lƣợng nhiên liệu (nhƣ điện
năng, than…)
- Đi theo hƣớng phát triển bền vững, tiến tới việc tái sử dụng và tái chế
- Chất thải biến thành năng lƣợng là sự bổ sung cho việc tái chế các vật
liệu.
- Là một biện pháp xử lý thích hợp đối với lƣợng chất thải đang gia tăng.
Trần Văn Huệ

15

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

- Đẩy mạnh việc thay đổi thành phần chất thải rắn ở bãi chôn lấp.
- Giải quyết tình trạng thiếu nơi chôn lấp chất thải.
- Ứng phó với những công cụ kinh tế và tài chính (ví dụ nhƣ thuế chôn lấp
và các khoản trợ cấp cho các nguồn thay thế)
Xử lý nhiệt là biện pháp thay thế cho phƣơng pháp chôn lấp, khi xử lý
một lƣợng lớn các chất có thành phần thay đổi, đặc biệt là các chất thải rắn đô
thị. Biện pháp ủ phân và ủ yếm khí chỉ để xử lý các thành phần thối rữa.
Hầu hết các quy trình xử lý bằng nhiệt tiên tiến xử dụng chất thải rắn đô
thị đã đƣợc xử lý ban đầu. Một số hệ thống xử lý sinh học tạo ra loại nhiên liệu
sản xuất chủ yếu gồm các thẻ giấy và các loại chất dẻo tạo ra từ nhiên liệu có
nguồn gốc là chất thải.
1.2.3. Những yếu tố tác động đến nhu cầu của hệ thống xử lý nhiệt.
- Nhu cầu về thu hồi sản phẩm có giá trị và nguồn năng lƣợng từ chất thải
rắn đô thị.
- Biện pháp thiêu đốt truyền thống gây tác động tiêu cực.
- Nhận thức của cộng đồng về công nghệ mới sẽ “xanh” hơn.
- Có những hạn chế về việc chôn lấp chất thải chƣa đƣợc xử lý.
- Chi phí xử lý các sản phẩm còn lại của lò đốt chất thải đang tăng lên.
- Các quá trình xử lý tƣơng thích với tái chế.
Bên cạnh những ƣu điểm không thể phủ nhận công nghệ mới cũng có một
số nhƣợc điểm nhƣ:
- Công nghệ mới có thể chƣa đƣợc kiểm chứng.
- Thiếu thành tích thƣơng mại.
- Những ngƣời sử dụng tiềm năng thiếu hiểu biết về công nghệ này.
Một số công ty hiện nay vẫn đang vận hành thử nghiệm các nhà máy nhiệt

phân thƣơng mại mặc dù các thử nghiệm đầu tiên thƣờng thất bại về tài chính.
Tuy nhiên, công nghệ này hiện nay đang đƣợc triển khai trên phạm vi rộng hơn
và một số nhà máy đang chuẩn bị triển khai.
Trần Văn Huệ

16

Lớp CHMT K18


Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu

Lợi thế chủ yếu của biện pháp nhiệt phân so với thiêu đốt là không cho
phép hình thành dioxin và sử dụng nhiệt ở nhiệt độ trên 400 oC. Đặc điểm chính
của hệ thống xử lý nhiệt tiên tiến này là cơ hội để sản xuất các loại năng lƣợng
(điện năng, nhiệt năng…) có hiệu suất cao. Có thể sẽ có nhiều điện năng hơn
đƣợc sản xuất từ chất thải và nhu cầu sử dụng các nhiên liệu hóa thạch ít hơn,
giảm khí phát thải nhà gây ô nhiễm môi trƣờng.
1.2.4. Tình hình nghiên cứu về công nghệ cacbon hóa trên thế giới và Việt
Nam.
a. Tình hình nghiên cứu công nghệ cacbon hóa trên thế giới
 Công nghệ cacbon hóa ở nhiệt độ thấp

Một trong những vấn đề đƣợc thảo luận nhiều nhất trong lĩnh vực chƣng
cất nhiên liệu đó là nhiệt độ của quá trình cacbon hóa. Đã hơn một thế kỷ, than
đá đƣợc luyện thành than cốc để tạo khí phục vụ chiếu sáng do đó chủ đề này
đƣợc bàn luận rất nhiều cho đến nay. Những kỹ sƣ ban đầu đã công nhận một số
ý nghĩa, giá trị của quá trình cacbon hóa ở nhiệt độ thấp nhƣng đối với họ, các
khí sản phẩm là quan trọng hàng đầu. Họ sử dụng đến các thí nghiệm để đƣa ra
các giá trị tối ƣu nhất và do đó họ thích phƣơng pháp nhiệt độ cao hơn. Nhƣng

xét thêm ý nghĩa về mặt kinh tế, phƣơng pháp cacbon hóa ở nhiệt độ thấp lại
đƣợc khuyến khích và các thảo luận về cacbon hóa lại đƣợc tổ chức trở lại. Nói
đến công nghệ cacbon hóa ở nhiệt độ thấp thì cốc hóa là một trong những ứng
dụng cơ bản và đầu tiên.
Ở Mỹ, từ những năm 1890 đã có nhiều nghiên cứu về các công trình
cacbon hóa ở nhiệt độ thấp. Frank M. Gentry có các công trình nghiên cứu về
quá trình luyện than cốc và khí hóa than ở nhiệt độ thấp.
Nhiệt độ của quá trình cacbon hóa ở nhiệt độ thấp đƣợc tranh cãi giữa các
nhà nghiên cứu. Parr và Layng quan niệm nhiệt độ thấp dƣới 750 oC hoặc 800oC,
trong khi Bone quan niệm nhiệt độ nằm trong giới hạn 550 oC đến 600oC và
Gludd quan niệm nhiệt độ thấp trong giới hạn 500 oC đến 600oC. Sự tranh cãi
này xuất phát từ một loại than đá mà các thí nghiệm tiến hành và các loại sản
phẩm than cốc riêng của từng nhà nghiên cứu. Parr và các cộng sự sử dụng than
Illinois để đảm bảo không có khói khi đốt. Bone sử dụng than của Anh và Gludd
Trần Văn Huệ

17

Lớp CHMT K18