Báo cáo trong Hội thảo Công nghệ đốt chất thải tái tạo năng lượng ngày 30/6 tới.
Nguyễn Quốc Tuấn
Cty Khoa học Công nghệ và Bảo vệ Môi trường -STEPRO (VACNE)
Nguyễn Trường Thành
Viện Bảo vệ Thực vật
Phát thải dioxin/furan khi đốt rác, đặc biệt là rác thải nguy hại là mối quan ngại của nhiều người và các cơ quản lý nhà nước do tính độc hại của chúng và việc kiểm soát khó khăn.
Thải lượng dioxin/furan phụ thuộc vào nhiều yếu tố: công nghệ đốt, cấu tạo lò đốt, nguyên liệu đầu vào, nhiệt độ đốt, thời gian lưu cháy...
Công nghệ đốt rác hiện nay chủ yếu có hai loại: công nghệ đốt áp suất dương (đốt bằng không khí tạo ra do thổi và quạt) và phương pháp đốt áp suất âm (chỉ đốt bằng không khí hút vào) [1]
Các kết quả nghiên cứu của Kusukusu [1] cho thấy với lò đốt sử dụng công nghệ áp suất âm có hàm lượng dioxin/furan thấp hơn hàng trăm lần so với lò đốt thông thường, 5 ng-TEQ/Nm3 so với 0.043~0.072 ng-TEQ/Nm3.
Cũng theo Kusukusu, khi nhiệt phân rác vùng 300-500 0C nghèo oxy sẽ giảm hàm lượng dioxin/furan trong khói thải. Các kết quả nghiên cứu của Natanaka và cộng sự [2] cũng kết luận ”Nồng độ dioxin/furan khi đốt ở 7000C thấp hơn đáng kể so với 9000C trong cùng điều kiện thí nghiệm đốt các chất thải có hàm lượng clo như nhau”
Rác thải nguy hại và rác thải công nghiệp thường là các loại rác dễ cháy, nhiệt trị cao. Qua khảo sát thực tế đốt rác tại các cơ sở khác nhau từ năm 2003 đến nay chúng tôi nhận thấy phương pháp đốt áp suất âm dễ dàng kiểm soát đốt rác, nhiệt độ buồng đốt rác thường không vượt quá 8500C . Phương pháp đốt rác áp suất dương khó kiểm soát nhiệt độ và nhiệt độ trong buồng đốt rác có khi lên đến 10000C. Một số lò đốt như lò đốt rác thải y tế Hoval có trang bị hệ thống phun nước để giảm nhiệt độ xuống dưới 8000C nhưng khi vận hành dễ làm nứt lớp bê tông chịu nhiệt do thay đổi nhiệt độ đột ngột.
Theo TCVN 7840-2004 [3], QCVN 30-2010 [4], yêu cầu lò đốt rác có hai buồng, buồng đốt rác (sơ cấp) và buồng đốt khói (buồng thứ cấp) và thời gian lưu cháy 1.5-2s. Buồng thứ cấp phải duy trì ở nhiệt độ 1050-12000C để đốt cháy hoàn toàn các chất hữu cơ, đặc biệt là dioxin. Bằng phương pháp nguyên tử đánh dấu, H. Miller và cộng sự [5] đã nghiên cứu ảnh hưởng của 3 yếu tố là nhiệt độ, thời gian lưu cháy và nồng độ oxy đến sự phân hủy dioxin. Kết quả cho thấy ở 9500C, thời gian lưu cháy 1s và nồng độ oxy dưới 7%, dioxin đã bị phân hủy hoàn toàn. Sự tái hợp dioxin xẩy ra khi nồng độ oxy trong buồng đốt lên tới 10-21% ngay cả khi nhiệt độ 9500C và đặc biệt phản ứng tái hợp xẩy ra mạnh khi nhiệt độ chỉ đạt 6000C.
Các kết quả nghiên cứu khác của Ryo Takeshito và cộng sự [6], Floyd Haselriis [7], Natakana và cộng sự [2] nhận thấy nồng độ dioxin/furan trong khói thải có liên quan chặt chẽ đên nồng độ khí CO và HCl. Nồng độ CO và HCl càng cao, nồng độ dioxin/furan càng lớn.
Trong bài báo này chúng tôi trình bày kết quả khảo sát phát thải dioxin/furan trong lò đốt rác thải nguy hại với nguyên liệu đầu vào là thuốc bảo vệ thực vật thuộc dự án “Thử nghiệm mô hình phân loại và tiêu hủy thuốc bảo vệ thực vật không rõ nguồn gốc (thực hiện nghị quyết 64/2007 của Chính phủ” do Viện Bảo vệ thực vật, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn chủ trì.
PHẦN THỰC NGHIỆM
Nguyên liệu đưa vào đốt là thuốc bảo vệ thực vật không rõ nguồn gốc hoặc quá hạn sử dụng, thành phần như sau:
|
Loại thuốc
|
Thành phân nguyên tố
|
% hoạt chất (a.i)
|
%Cl/ chế phẩm
|
Khối lượng đốt
|
% Cl/khối lượng thuốc đốt
|
|
|
C
|
H
|
O
|
N
|
P
|
Cl
|
|
|
|
|
|
Dalapon
|
3
|
4
|
|
|
|
2
|
63.6
|
40.7
|
74.5
|
|
|
Simazin
|
7
|
12
|
|
5
|
|
1
|
32.8
|
5.8
|
85.9
|
|
|
Dichlorvos
|
4
|
7
|
4
|
|
1
|
2
|
35.9
|
11.5
|
56.9
|
|
|
Butachlor
|
17
|
26
|
2
|
1
|
|
1
|
34.8
|
4.0
|
87.6
|
|
|
Tổng cộng
|
|
|
|
|
|
|
|
|
304.9
|
14.9
|
Thuốc được trộn với rác thải công nghiệp và chất thải nguy hại khác không chứa clo theo tỷ lệ 1:3, như vậy tỉ lệ clo trong nguyên liệu đốt đã giảm 4 lần, còn lại 3.72%.
Sử dụng lò đốt ST-200 do công ty Khoa học Công nghệ và Bảo vệ môi trường thiết kế và lắp đặt năm 2004 tại công ty Môi trường xanh Hải dương. Đây là loại lò sử dụng công nghệ áp suất âm, có hai buồng đốt là buồng sơ cấp và buồng thứ cấp và buồng lưu nhiệt để kéo dài thời gian lưu cháy. Duy trì nhiệt độ buồng đốt sơ cấp dưới 8000C, nhiệt độ buồng thứ cấp từ 1050-12000C.
Thiết bị lấy mẫu thuê của Keika Ventures, Mỹ theo Method 23 của Cục Bảo vệ môi trường Mỹ (US EPA). Mẫu khí được hút bằng bơm hút có lưu lượng dòng 10L/phút đi qua hệ thống làm lạnh và được hấp thụ trên nhựa XAD-2. Thời gian lấy mỗi mẫu là 8h liên tục. Số lượng mẫu được lấy: 02 mẫu, mỗi ngầy lấy một mẫu. Vị trí lấy mẫu: trong lòng ống khói như quy định trong TCVN [8]
Sơ đồ lấy mẫu như sau:
Hình 1: Sơ đồ lấy mẫu theo US-EPA Method 23
Bẫy hấp thụ là bình thủy tinh có hai lớp: lớp áo nhiệt làm lạnh và bên trong chứa polystyren copolymer XAD-2, kích thước hạt từ 20-60 mesh. Bẫy hấp thụ có cấu tạo như hình 2:
Hình 2: Cấu tạo bẫy XAD-2
Bẫy sau khi hấp thụ mẫu, được bọc lại bằng giấy nhôm tiệt trùng và gửi đến phòng thí nghiệm Analytical Perspective, North Carolina, Mỹ phân tích trên máy sắc ký khối phổ phân giải cao (HRGC/HRMS). Kết quả được trình bày trong bảng 1
Bảng 1. Kết quả phân tích phân tích dioxin/furan:
|
Thông số
|
Mẫu trắng
|
Mẫu số 1
|
Mẫu số 2
|
Tiêu chuẩn cho phép
|
|
|
|
|
|
QCVN 02:2008*
|
Cộng đồng châu Âu
|
|
Tổng 2,3,7,8-TCDD trong bẫy (pg)
|
0.67
|
6.35
|
3.73
|
|
|
|
Tổng I-TEQ (độ độc tương đương) trong bẫy
|
2.67
|
291
|
52.3
|
|
|
|
Hàm lượng I-TEQ (pg/m3)
|
-
|
40.4
|
10.9
|
2300
|
100
|
Ghi chú: *: Tiêu chuẩn cho phép trong lò đốt rác thải y tế
Trong thời gian lấy mẫu dioxin/furan tiến hành lấy mẫu nước thải rửa khói sau khi hấp thụ và lắng và khí thải thoát ra ống khói.
Kết quả được trình bày trong bảng 2.
Bảng 2. Kết quả giám sát chất lượng khí thải khi đốt thuốc BVTV
|
TT
|
Môi trường lấy mẫu
|
Thông số
|
Đơn vị
|
Kết quả
|
TCCP (QCVN 24:2009)
|
TCCP (QCVN 19:2009)
|
|
1
|
Nước thải (sau khi hấp thụ và lắng, trung hòa)
|
pH
|
mg/L
|
7.45
|
5.5~9
|
|
|
2
|
COD
|
55.0
|
80
|
|
|
3
|
BOD5
|
42
|
50
|
|
|
4
|
Fe
|
1.2
|
5
|
|
|
5
|
Pb
|
0.03
|
0.5
|
|
|
6
|
Cr
|
0.01
|
0.1
|
|
|
7
|
Cu
|
0.15
|
2
|
|
|
8
|
Dầu mỡ khoáng
|
0.15
|
5
|
|
|
9
|
Tổng N
|
0.8
|
1.5
|
|
|
10
|
Tổng P
|
0.6
|
1.5
|
|
|
11
|
Khói thải
|
NO2
|
mg/m3
|
47
|
|
850
|
|
12
|
SO2
|
115
|
|
500
|
|
13
|
CO
|
64
|
|
1000
|
|
14
|
HCl
|
12,1
|
|
50
|
KẾT LUẬN
1. Kết quả khảo sát cho thấy cho thấy nồng độ dioxin/furan trong khói thải ngay cả khi đốt thuốc bảo vệ thực vật có chứa clo của lò đốt ST-200 lắp đặt tại Công ty Môi trường xanh Hải Dương là rất thấp, thấp hơn tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam hàng trăm lần và thấp hơn tiêu chuẩn châu Âu gần 4 lần. Các kết quả này tương ứng với lò đốt của Kusukusu có cùng công suất và cùng sử dụng công nghệ áp suất âm.
2. Các kết quả phân tích chất lượng nước rửa khói cho thấy các chỉ tiêu như BOD, COD rất thấp, chứng tỏ các chất hữu cơ trong khói thải đã bị đốt cháy triệt để.
3. Các kết quả phân tích nồng độ các khí thải vô cơ như CO, SO2, NO2, HCl trong lò đốt tại Công ty Môi trường xanh Hải Dương và các lò đốt ST-200 của Công ty Khoa học Công nghệ và Bảo vệ môi trường lắp đặt cho các nơi khác cũng cho kết quả tương tự và nồng độ HCl thấp hơn (do rác đưa vào không có các hợp chất chứa Clo) trong đó đáng chú ý là nồng độ khí CO rất thấp, luôn luôn dưới 100 mg/m3. Như đã nói ở trên, mối liên quan giữa nồng độ CO và dioxin/furan đã được nhiều tài liệu chứng minh.
4. Việc kiểm soát phát thải dioxin/furan trong lò đốt rác thải nguy hại là hết sức quan trọng. Tuy nhiên, do giá thành thuê thiết bị, thuê phân tích dioxin/furan rất cao nên việc kiểm soát thường xuyên là rất khó thực hiện. Bằng cách thông qua đánh giá các yếu tố khác như công nghệ đốt, nhiệt độ đốt, thời gian lưu cháy và nồng độ CO trong khí thải ...chúng ta cũng có thể kết luận được sự phát thải dioxin/furan của một lò đốt đang vận hành.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
2. Hatanaka T.; Imagawa T.; Kitajima A.; Takeuchi M, Organohalogen Compd. 2001, 50, 430-433.
3. TCVN 7380:2004-Lò đốt chất thải rắn y tế-Yêu cầu kỹ thuật.
4. QCVN 30-2010/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải lò đốt chất công nghiệp.
5. H. Miller, S. Marklund, I. Bjerle, C. Rapper, Correlation of incineration parameters for the destruction of polychlorinated dibenzo-p-dioxins, Chemosphere, V.18, Issues 7, 8-1998, p.1485-1489.
6. Ryuzo Takeshita, Yoshio Akimoto, Shin’ich Nito, Relationship between the formation of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans and the control of combustion, hydrogen chloride level in flue gas and gas temperature in municipal waste incinerator, Chemosphere, V.24, Issues 5, 3-1992, p.589-598.
Floyd Hasselriis, Optimization of combustion conditions to minimize dioxin emission, Waste Management and research, V.5, Issues 5, p. 311-326.
8. TCVN 5977:1995/ISO 9096: 1992 ” Sự phát thải của nguồn tĩnh-Xác định nồng độ và lưu lượng bụi trong ống dẫn khí-Phương pháp thủ công”
DIOXINS/FURANS EMISSION OF INCINERATORS
The paper present the result of analysis of dioxins/furans discharge from a incinerator of STEPRO using negative pressure techonology installed at Haiduong Green Environment Company combusting pesticides with 3,72% of chloride compounds. The dioxins/furans concentration is lower than European and Vietnamese standards 4 times and 100 times, respectively. The dioxins/furans concentration has good relationship to CO and other factors such as temperature, combustion technology and etc.
Instead of controlling dioxins/furans for the high cost of sampling and analysis we could assess them by other parameters such as combustion technology, temperature, CO concentration... to evaluate dioxins/furans emission of an incinerator that is operating.