Công nghệ THỦY NHIỆT

Xử lý chất thải bằng công nghệ thủy nhiệt được giới thiệu không gây ô nhiễm môi trường vừa mang lại hiệu quả kinh tế cao, thực chất ra sao?

Cách để thủy nhiệt xử lý chất thải

Công nghệ thủy nhiệt xử lý chất thải bằng cách kết hợp tác dụng của nhiệt và nước để chuyển đổi các chất ở đầu vào có những hình dạng và đặc tính khác nhau thành sản phẩm thống nhất ở đầu ra, là quá trình oxy hóa mà không sử dụng lửa. Công nghệ này đặc biệt thích hợp với các chất thải có hàm lượng hữu cơ tương đối cao, như chất thải trong quá trình chế biến thực phẩm.

Quy trình công nghệ thủy nhiệt cơ bản như sau: cho các chất thải vào lò, sau đó phun vào hơi nước bão hòa có nhiệt độ khoảng 2000C và áp suất 2Mpa, quá trình trộn chất thải trong lò được thực hiện bởi một cánh khuấy. Sau khoảng một giờ, tiến hành xả hơi nước và thu được sản phẩm cuối cùng có độ ẩm cao, và có thể làm khô bằng cách sấy. Với nguyên liệu vào là chất thải nông nghiệp, chất thải chăn nuôi, thức ăn thừa, chất thải hữu cơ, qua quá trình thủy nhiệt, sản phẩm đầu ra có thể là chất đốt khô, phân bón lỏng, thức ăn chăn nuôi...

Xử lý chất thải bằng công nghệ thủy nhiệt có nhiều lợi thế so với các phương pháp xử lý khác, ví dụ như so với cách đốt cháy, xử lý thủy nhiệt có ưu điểm như:

- Chất thải trước khi đưa vào thiết bị không cần làm khô.

- Không phát thải trong quá trình xử lý, do đó không có dioxin, NOx, SOx, bụi, v.v… ngoài ra, nước thải có thể tận dụng để cấp nồi hơi nên sẽ không có cả nước thải.

- Sản phẩm của công nghệ xử lý thủy nhiệt có thể sử dụng như một loại nhiên liệu rắn, đặc biệt có thể trộn để đốt cùng với than.

- Chi phí đầu tư và vận hành chỉ bằng ½ so với phương pháp đốt thông thường.

- Không cần phải thêm oxy, không khí và chất đốt liên tục để duy trì quá trình xử lý.

- Trường hợp xử lý chất thải nhựa PVC, Clo tồn dư ít trong sản phẩm cuối cùng.

So với xử lý chất thải bằng quá trình sinh học, công nghệ xử lý thủy nhiệt có ưu điểm như:

- Thời gian phản ứng ngắn hơn, chỉ Trong khi đó, xử lý bằng phương pháp sinh học cần nhiều ngày để đạt hiệu quả.

- Một số hợp chất tương đối ít bị phân hủy trong phản ứng sinh học, như cellulose, có thể dễ dàng bị oxy hóa thành axit hữu cơ trọng lượng phân tử thấp, cacbonat và nước bằng công nghệ xử lý thủy nhiệt.

Tuy nhiên công nghệ thủy nhiệt cũng đối mặt thách thức lớn, đó là áp suất trong quá trình xử lý phải cao. Thiết bị chịu áp suất cao nên yêu cầu làm kín rất lớn, đây là một trong những mấu chốt của công nghệ này, và việc thực hiện áp suất cao cũng mâu thuẫn với yêu cầu dung tích lớn của thiết bị dùng xử lý chất thải. Khi đó các vấn đề về vật liệu chịu áp, chịu nhiệt sẽ kéo theo giá thành thiết bị tăng cao, đây là hạn chế cơ bản khi áp dụng công nghệ này.

Công nghệ thủy nhiệt dưới góc nhìn sáng chế

Nghiên cứu về công nghệ thủy nhiệt được công bố lần đầu tiên vào năm 1958. Tuy nhiên, cho đến năm 1985, sáng chế (SC) đầu tiên mới được đăng ký. Lượng đăng ký SC cho công nghệ này trong giai đoạn từ 1985 - 2011 không nhiều, chỉ có 45 SC, nhiều nhất là năm 2001: 12 SC.

Từ năm 2000 - 2011, 8 quốc gia có các đăng ký SC về công nghệ thủy nhiệt, đứng đầu là Mỹ: 7 SC, kế là Trung Quốc: 6 SC. Các quốc gia châu Á như Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản cũng có SC đăng ký trong lĩnh vực này.

Các đăng ký SC phản ánh 5 hướng nghiên cứu liên quan đến công nghệ xử lý chất thải bằng thủy nhiệt như sau:

- Nghiên cứu xử lý bùn thải trong quá trình xử lý chất thải bằng phương pháp thủy nhiệt có 27 SC, chiếm 66% (C02F).

- Loại bỏ các phế liệu rắn trong bùn thải có 6 SC, chiếm 14% (B09B).

- Nghiên cứu các quá trình hóa học xảy ra khi xử lý chất thải bằng phương pháp thủy nhiệt có 4 SC, chiếm 10% (B01J).

- Nghiên cứu xử lý các vật liệu nhiễm xạ trong chất thải có 2 SC, chiếm 5% (G21F).

- Nghiên cứu tách các chất rắn trong quá trình xử lý chất thải bằng phương pháp thủy nhiệt có 2 SC, chiếm 5% (B01D).

(C02F, B09B, B01J, G21F: số phân loại SC quốc tế).

Phát triển công nghệ thủy nhiệt

Công nghệ thủy nhiệt còn mới nhưng được nhiều quốc gia quan tâm ứng dụng. Ví dụ ở Tây Ban Nha có nhà máy xử lý chất thải sinh học như gỗ, lá cây bằng công nghệ thủy nhiệt, công suất 2.000 tấn/năm tại Valencia; ở Mỹ có nhà máy sử dụng công nghệ thủy nhiệt tại Cathage để xử lý các phụ phẩm của quá trình chế biến gà tây thành dầu đốt với công suất 400 thùng/ngày. Hiện nay, công nghệ này cũng đang được nghiên cứu để tạo ra hệ thống nhà vệ sinh “không cần nước” trong dự án quản lý chất thải của Quỹ Bill và Melinda Gates dành cho các quốc gia đang phát triển.

Tại Việt Nam, công nghệ thủy nhiệt vẫn chưa phổ biến do nhiều thách thức cần phải vượt qua như rác chưa phân loại hoặc phân loại không triệt để; khối lượng và thể tích lớn của rác thải… Kết cấu hệ thống vô cùng quan trọng khi phải tính đến các yếu tố này, kéo theo thách thức không nhỏ là giá thành của hệ thống

Theo PGS.TS. Phan Đình Tuấn - Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Bách khoa Tp.HCM thì ở Việt nam, công nghệ chỉ có thể tồn tại được nếu giá thành tổng cộng thấp hơn các công nghệ khác, bất kể mức độ hiện đại của công nghệ mới đến đâu. Hiện nay Trường Đại học Bách khoa Tp.HCM đang tiến hành nghiên cứu ứng dụng công nghệ thủy nhiệt vào chất thải sinh hoạt ở quy mô hộ gia đình và chất thải bệnh viện ở quy mô nhỏ và vừa.

Ông cũng cho biết thêm công nghệ thủy nhiệt đặt biệt thích hợp ở quy mô nhỏ do yêu cầu áp suất cao. Do đó công nghệ thủy nhiệt có thể áp dụng ở quy mô hộ gia đình hoặc cụm gia đình. Chỉ cần mỗi gia đình hoặc mỗi một nhóm gia đình tại Tp. HCM có hệ thống xử lý rác thủy nhiệt tại gia thì các chất thải hữu cơ như cơm thừa, canh cặn… đều có thể xử lý thành phân bón trong khoảng thời gian ngắn, giảm đi được nhiều gánh nặng cho hệ thống xử lý rác vốn đã quá tải tại Việt Nam.

Nguyễn Hoàng, STINFO Số 7/2012.