Phương pháp xử lý khí thải lò đốt rác an toàn và hiệu quả

Mỗi ngày, hàng nghìn lò đốt rác thải ra khí độc hại gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng – từ dioxin, furan đến các hạt bụi siêu mịn PM2.5 đe dọa sức khỏe cộng đồng. Bảo vệ môi trường không chỉ dừng lại ở việc xử lý rác thải, mà còn đòi hỏi một giải pháp toàn diện: thu hồi và xử lý khí thải từ lò đốt. Đây không phải là lựa chọn, mà là trách nhiệm bắt buộc nếu chúng ta muốn một tương lai bền vững cho thế hệ mai sau.

1. Thực trạng lò đốt rác tại Việt Nam

Theo số liệu từ Cục Kiểm soát Ô nhiễm Môi trường (cuối năm 2023), Việt Nam có tổng cộng 1.712 cơ sở xử lý chất thải rắn sinh hoạt, bao gồm:

–   467 lò đốt – chiếm tỷ lệ đáng kể trong hệ thống xử lý
–   1.207 bãi chôn lấp – nhiều bãi không đạt chuẩn vệ sinh môi trường
–   38 dây chuyền compost – sản xuất phân hữu cơ

Các nhà máy xử lý rác thải phát điện hiện đại đang được phát triển mạnh mẽ tại 3 khu vực chính:

–   Phía Nam: TP. Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Dương, Cần Thơ – khu vực có mật độ dân số cao và lượng rác thải lớn nhất
–   Phía Bắc: Hà Nội, Hải Phòng, Nam Định – các trung tâm đô thị trọng điểm
–   Miền Trung: Đà Nẵng, Thừa Thiên Huế – đang trong giai đoạn phát triển công nghệ xử lý rác

Các dự án tiên phong như Khu liên hợp xử lý chất thải Phước Hiệp (Cần Thơ), Nhà máy Phú Lâm (TP.HCM), và Khu xử lý Sóc Sơn (Hà Nội) đang dẫn đầu trong việc ứng dụng công nghệ thu hồi năng lượng từ rác thải.

Việt Nam đang đối mặt với thách thức nghiêm trọng về quản lý chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH). Với lượng rác thải 20-25 triệu tấn/năm và tốc độ tăng trưởng 10-16% hàng năm, đặc biệt tại các đô thị lớn, việc tìm kiếm giải pháp xử lý hiệu quả và bền vững trở thành ưu tiên hàng đầu.

Đáng lo ngại hơn, Việt Nam hiện nằm trong top 4 quốc gia thải rác nhựa ra đại dương nhiều nhất thế giới, chỉ sau Trung Quốc, Indonesia và Philippines. Thực trạng này đòi hỏi một cuộc cách mạng toàn diện trong cách thức xử lý rác thải, trong đó lò đốt rác đóng vai trò quan trọng nhưng cũng tiềm ẩn nhiều rủi ro môi trường.

Lò đốt rác

2. Mối nguy hại cấp bách từ khí thải lò đốt rác

Hiện nay, việc xử lý rác thải tại Việt Nam thường được áp dụng bằng phương pháp thiêu đốt. Tuy nhiên, đây chính là thủ phạm gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, tác động trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Nguyên nhân chính xuất phát từ việc phân loại rác thải tại nguồn vẫn còn hạn chế – các loại rác nhựa, chất rắn, rác thải y tế, rác công nghiệp thường bị lẫn lộn với nhau trước khi đốt.

Khí thải từ lò đốt rác có những đặc điểm đặc biệt nguy hiểm:

–    Thành phần phức tạp và độc hại cao: Đốt rác sinh ra khí gì? đó là khí thải chứa hỗn hợp các chất độc hại khó đo lường chính xác, bao gồm CO₂, SO₂, NOx, HCl, HF và các khí độc khác. Theo nghiên cứu, nồng độ CO₂ từ lò đốt rác có thể đạt 8-12% thể tích, trong khi SO₂ dao động 100-500 mg/Nm³
–    Nhiệt độ cực cao: Khí thải thoát ra từ môi trường đốt có nhiệt độ 800-1.200°C, tạo áp lực lớn lên hệ thống xử lý và gây nguy hiểm cho khu vực xung quanh
–    Mùi khó chịu và phân tán chậm: Khí thải có tỷ trọng nặng xấp xỉ hoặc nặng hơn không khí, đặc biệt từ các lò đốt rác nhựa và cao su, khiến chúng lắng đọng trong khu vực dân cư, gây ô nhiễm kéo dài
–    Hàm lượng bụi siêu cao: Nồng độ bụi PM2.5 và PM10 có thể vượt 500-2.000 mg/Nm³, cao gấp hàng chục lần tiêu chuẩn cho phép (50 mg/Nm³ theo QCVN)
–    Màu sắc đặc trưng: Khói thải thường có màu đục, xám, đen – dấu hiệu rõ ràng của quá trình cháy không hoàn toàn và phát thải chất ô nhiễm nghiêm trọng

Khí thải lò đốt rác nếu không được xử lý sẽ rất nguy hiểm

Mức độ độc hại của khí thải lò đốt rác phụ thuộc vào nhiều yếu tố quan trọng:

–    Thành phần rác thải: Đốt rác thải nhựa sinh ra khí gì? Rác nhựa khi đốt sinh ra dioxin và furan với nồng độ có thể đạt 0.5-5 ng TEQ/Nm³ (tiêu chuẩn EU: 0.1 ng TEQ/Nm³). Rác y tế chứa kim loại nặng như thủy ngân (Hg), cadmium (Cd), chì (Pb) với nồng độ vượt chuẩn 10-50 lần
–    Công nghệ đốt cháy: Lò đốt thủ công hoặc công nghệ lạc hậu tạo ra lượng khí độc cao gấp 5-10 lần so với công nghệ hiện đại có hệ thống lọc khí
–    Điều kiện vận hành: Nhiệt độ đốt không đủ cao (<850°C) hoặc thiếu oxy dẫn đến cháy không hoàn toàn, tăng phát thải CO lên 1.000-5.000 mg/Nm³ (tiêu chuẩn: 50 mg/Nm³)
–    Hệ thống xử lý khí thải: Các lò không có hệ thống lọc hoặc hệ thống hoạt động kém hiệu quả thải trực tiếp các chất độc hại ra môi trường với nồng độ vượt chuẩn hàng trăm lần

Cũng chính từ những nguy hại từ lò đốt rác đã tác động nghiêm trọng đến sức khỏe con người và cả môi trường cùng hệ sinh thái. Gây ra tình trạng kích ứng đường hô hấp, suy giảm chức năng phổi, nguy cơ ung thư cao và đặc biệt ảnh hưởng đến trẻ em.

Trong khi đó, tác động tới môi trường khiến ô nhiễm không khí nghiêm trọng, gây ra hiệu ứng nhà kính, phá hủy thảm thực vật, thủng tầng ozon, ô nhiễm đất và nước.

3. Tại sao cần xử lý khí thải lò đốt rác?

Để đảm bảo các khí thải và bụi không ảnh hưởng tới môi trường và con người thì việc xử lý khí thải rất quan trọng. Nếu không được xử lý, chúng sẽ gây ra nhiều tác động xấu tới môi trường, khi đó xử lý khí thải lò đốt rác giúp:

• Khí thải từ lò đốt rác chứa hàng loạt chất độc hại nguy hiểm như CO₂ (carbon dioxide), CO (carbon monoxide), SO₂ (sulfur dioxide), NOx (nitrogen oxides), VOCs (volatile organic compounds) và các hạt bụi siêu mịn. Những chất này tấn công trực tiếp vào hệ hô hấp và tim mạch của con người, gây ra nhồi máu cơ tim, đột quỵ với nguy cơ tăng 30-40% do tiếp xúc lâu dài với khí thải độc hại và ung thư phổi, gan, da với nguy cơ cao gấp 2-4 lần so với khu vực không có lò đốt rác.
• Giảm thiểu sự phát tán của các chất gây ô nhiễm vào không khí: Khí thải không được xử lý có thể gây ô nhiễm không khí, nước và đất. CO2, một trong những khí thải phát ra từ lò đốt rác, góp phần vào biến đổi khí hậu và làm tăng hiệu ứng nhà kính. Các hạt bụi và các hợp chất khác có thể gây ô nhiễm nước và đất, ảnh hưởng đến hệ thống sinh thái.
• Ngăn chặn mùi khó chịu: Khí thải từ lò đốt rác thường chứa các hợp chất gây mùi khó chịu. Việc xử lý khí thải giúp kiểm soát và giảm thiểu mùi không mong muốn này, cải thiện chất lượng cuộc sống của cộng đồng xung quanh.

Xử lý khí thải lò đốt rác trước khi thải ra ngoài môi trường

• Tuân thủ quy định pháp luật: Hầu hết các quốc gia có các quy định và tiêu chuẩn nghiêm ngặt liên quan đến việc xử lý khí thải từ lò đốt rác. Tuân thủ các quy định này không chỉ giúp đảm bảo an toàn môi trường và sức khỏe con người mà còn tránh được các khoản phạt và xử phạt pháp lý.
• Tối ưu hóa sử dụng tài nguyên: Một số thành phần của khí thải từ lò đốt rác có thể được tái chế hoặc sử dụng lại, chẳng hạn như nhiệt độ. Xử lý khí thải có thể giúp tận dụng lại những tài nguyên này, giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất và tiết kiệm nguồn năng lượng.

Trước thực trạng đáng báo động về mức độ nguy hiểm của khí thải lò đốt rác, việc đầu tư vào hệ thống xử lý khí thải công nghiệp không còn là lựa chọn mà đã trở thành trách nhiệm bắt buộc và cấp thiết. Để đảm bảo các khí thải và bụi không ảnh hưởng tới môi trường và con người, việc xử lý khí thải đóng vai trò then chốt trong việc bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường sống bền vững

4. Giải pháp xử lý khí thải lò đốt rác hiệu quả nhất hiện nay

Để giảm thiểu lượng khí thải độc hại ra môi trường, cần có bài toán giải quyết được lượng khí thải lò đốt rác một cách toàn diện và hiệu quả. Với công nghệ tiên tiến hiện nay, có nhiều phương pháp giúp xử lý khí thải hiệu quả trước khi chúng được thải ra môi trường. Dưới đây là các phương pháp xử lý khí thải công nghiệp được đánh giá cao nhất, giúp khách hàng đưa ra lựa chọn phù hợp với nhu cầu và điều kiện thực tế của mình.

4.1. Tận dụng năng lượng từ khí thải

Giải pháp này không chỉ xử lý khí thải mà còn tạo ra giá trị kinh tế từ quá trình đốt rác, biến “chất thải” thành “nguồn năng lượng”.

• Công nghệ:  Sử dụng bộ trao đổi nhiệt (Heat Recovery Steam Generator – HRSG) để thu hồi nhiệt từ khí thải nóng (nhiệt độ 850-1.200°C) và chuyển đổi thành hơi nước hoặc nước nóng
• Ứng dụng: Hơi nước có thể được sử dụng để phát điện (công suất 500 kW – 50 MW tùy quy mô), cung cấp nhiệt cho các quy trình công nghiệp, hoặc hệ thống sưởi ấm khu vực

Khi đó, mỗi tấn rác đốt có thể tạo ra 500-700 kWh điện năng, giúp giảm chi phí vận hành và tạo nguồn thu nhập từ bán điện lên lưới quốc gia; giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, giảm phát thải CO₂ ròng, góp phần vào mục tiêu trung hòa carbon

Lưu ý: Giải pháp này phù hợp với các lò đốt quy mô lớn (xử lý trên 100 tấn/ngày), có nhu cầu sử dụng năng lượng hoặc muốn tối ưu hóa hiệu quả kinh tế từ quá trình xử lý rác thải.

4.2. Loại bỏ bụi và hạt mịn từ hệ thống lọc bụi Cartridge

Bụi và hạt mịn PM2.5, PM10 là một trong những tác nhân gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng nhất từ lò đốt rác. Giải pháp loại bỏ bụi hiệu quả là điều kiện tiên quyết để đảm bảo khí thải đạt tiêu chuẩn.

Trong các hệ thống xử lý khí thải từ lò đốt rác, hệ thống lọc bụi Cartridge đang là một giải pháp thay thế hoặc bổ sung cho Bag Filter truyền thống, đặc biệt phù hợp với các lò đốt quy mô vừa và nhỏ. Đây là một loại lọc bụi đặc biệt, sử dụng lõi lọc bằng cartridge, cho hiệu quả lọc bụi cao, nên được dùng nhiều trong các nhà máy sản xuất và xử lý chất thải.

lõi lọc bằng cartridge là một loại lọc hình trụ được thiết kế đặc biệt, sử dụng trong công nghệ lọc khí nhằm xử lý và loại bỏ các hạt bụi, bụi bẩn, tạp chất, ô nhiễm lẫn bên trong môi trường khí thải từ lò đốt rác.

Cấu tạo lõi lọc Cartridge gồm:

• Lõi lọc bên trong: Lớp lọc chính làm từ vật liệu chuyên dụng như Polyester, Cellulose, PTFE, hoặc vật liệu tổng hợp, có cấu trúc gấp nếp (pleated) để tăng diện tích lọc
• Khung chịu lực trung tâm: Giữ cố định cấu trúc lõi lọc, chống biến dạng trong quá trình vận hành
• Vỏ bảo vệ ngoài: Lưới kim loại hoặc vật liệu chịu lực bảo vệ lõi lọc khỏi va đập và môi trường khắc nghiệt
• Nắp đầu và đáy: Làm từ nhựa, thép không gỉ hoặc thép mạ kẽm, giúp lắp đặt và cố định lõi lọc vào hệ thống

Nguyên lý hoạt động: Khí thải chứa bụi từ lò đốt được dẫn vào buồng lọc, đi qua bề mặt lõi lọc Cartridge. Các hạt bụi bị giữ lại trên bề mặt lõi lọc, trong khi không khí sạch đi qua và được thải ra ngoài. Khi lớp bụi tích tụ đạt ngưỡng nhất định, hệ thống tự động kích hoạt cơ chế làm sạch bằng khí nén (pulse jet) để thổi rung và làm rơi bụi xuống phễu thu gom.

Ưu điểm khi xử lý khí thải bằng hệ thống lọc bụi Cartridge

• Hiệu suất lọc cao lên tới 98% với bụi 0.3 – 0.5micron
• Tuổi thọ cao và tiết kiệm chi phí bảo trì
• Công nghệ lọc Cartridge giúp tăng diện tích lọc không khí trong khi vẫn duy trì hiệu suất lọc tốt.
• Thay thế Cartridge nhanh chóng và an toàn chỉ với vài thao tác đơn giản.
• Hoạt động liên tục và tự động làm sạch

4.3. Loại bỏ khí axit

Khí axit như SO₂, HCl, HF là nguyên nhân chính gây mưa axit, ăn mòn thiết bị, và gây kích ứng đường hô hấp. Loại bỏ khí axit là bước quan trọng trong xử lý khí thải lò đốt rác.

• Rửa bụi ướt: Sử dụng dung dịch kiềm như NaOH (xút), Ca(OH)₂ (vôi), hoặc Na₂CO₃ (soda) để trung hòa và hòa tan khí axit. Hiệu suất loại bỏ SO₂ 90-95%, HCl 95-99%, HF 95-99%
• Tiêm chất hấp thụ khô: Phun vật liệu rắn như Ca(OH)₂, NaHCO₃, hoặc than hoạt tính vào dòng khí thải để hấp phụ và phản ứng với khí axit. Hiệu suất loại bỏ SO₂ 80-90%, HCl 90-95%, chi phí vận hành thấp hơn Wet Scrubber
• Rửa bụi bán khô: Kết hợp ưu điểm của Wet Scrubber và DSI, phun dung dịch kiềm dạng sương mù vào khí thải, sau đó loại bỏ sản phẩm phản ứng dạng khô. Hiệu suất 90-95%, ít nước thải hơn Wet Scrubber

Rửa bụi ướt phù hợp với lò đốt có nồng độ khí axit cao, cần hiệu suất loại bỏ tối đa. Tiêm chất hấp thụ khô lại phù hợp với quy mô vừa và nhỏ, cần giảm chi phí vận hành. Kết hợp tiêm chất hấp thụ khô + Bag Filter cho hiệu quả tổng hợp tốt nhất

4.4 Loại bỏ hợp chất hữu cơ

Giải pháp này sử dụng các phương pháp nhiệt hoặc xúc tác để loại bỏ các hợp chất hữu cơ từ khí thải, như VOCs, dioxin, furan, và các chất khác. Các hợp chất này có thể gây ung thư, vấn đề hô hấp, và rối loạn nội tiết. Các phương pháp thông dụng là oxi hóa nhiệt và oxi hóa xúc tác. Oxi hóa nhiệt sử dụng nhiệt độ cao và oxy để đốt cháy và tiêu diệt các hợp chất hữu cơ. Oxi hóa xúc tác sử dụng nhiệt độ thấp và một chất xúc tác để tăng cường quá trình oxi hóa .

Kết hợp Oxi hóa nhiệt (trong buồng đốt) + tiêm than hoạt tính + Bag Filter là giải pháp tiêu chuẩn vàng để loại bỏ dioxin/furan, đảm bảo nồng độ phát thải dưới 0.1 ng TEQ/Nm³ (tiêu chuẩn QCVN 61:2016/BTNMT).

4.5 Loại bỏ oxit nitơ

Giải pháp này sử dụng các phương pháp hóa học hoặc sinh học để loại bỏ các oxit nitơ từ khí thải, như NOx và N2O. Các oxit nitơ có thể gây sương mù, suy giảm tầng ozon, và hiệu ứng nhà kính. Các phương pháp thông dụng là khử NOx không xúc tác chọn lọc (SNCR) và khử NOx xúc tác chọn lọc (SCR). SNCR sử dụng một chất phản ứng, như ure hoặc amoniac, để phản ứng với NOx trong một khoảng nhiệt độ nhất định mà không cần chất xúc tác. SCR sử dụng một chất phản ứng, như amoniac hoặc ure, để phản ứng với NOx trong sự hiện diện của một chất xúc tác, như vanadi hoặc titan .

Khuyến nghị: SNCR phù hợp với lò đốt quy mô vừa và nhỏ, yêu cầu giảm NOx ở mức cơ bản. SCR phù hợp với lò đốt quy mô lớn, yêu cầu giảm NOx tối đa, hoặc khu vực có quy định nghiêm ngặt. Kết hợp Low-NOx Combustion + SNCR cho hiệu quả chi phí tốt nhất.

4.6 Sử dụng thiết bị tháp hấp thụ khử mùi ACT

Đối với khí thải từ lò đốt rác tạo ra nhiều mùi và chất độc hại, thiết bị tháp hấp thụ khử mùi ACT chính là giải pháp tối ưu trong việc xử lý khí độc hại và khử mùi phát sinh ra trong quá trình đốt rác.

Thiết bị tháp ấp thụ khử mùi ACT cho nhà máy xử lý rác thải tại Quảng Ninh

Ưu điểm của thiết bị tháp hấp thụ khử mùi ACT:

• Hút bụi hiệu suất cao với chi phí thấp: Hiệu suất khử khí gas độc hại, mùi vượt trội với diện tích bộ lọc lớn, dễ dàng bảo hành, bảo trì, chi phí phát sinh thấp.
• Đưa chất hấp thụ vào đơn giản, dễ dàng cho khâu thay thế và bảo trì: Thiết bị tháp hấp thụ khử mùi ACT-PL-SERIES được thiết kế tối ưu cho việc dễ dàng thay mới và bảo trì chất hấp thụ (than hoạt tính) bên trong bộ lọc mà không cần đến các thao tác bảo hành, bảo trì đặc biệt.
• Tính năng khử mùi vượt trội: hiệu suất khử mùi vượt trội đối với loại chất tạo ra mùi nồng.
• Quạt hút/thổi hiệu suất cao với thiết kế chuyên dụng: Quạt li tâm hút/thổi hiệu suất cao, độ bền vượt trội, độ tin cậy cao, vận hành ít tiếng ồn.
• Điều khiển kỹ thuật số và hệ thống kiểm soát: Cảm biến chênh lệch áp suất của bộ lọc, chu kỳ thay mới bộ lọc, cách thức thay thế, vận hành đơn giản, an toàn và thân thiện.
• Chức năng ngừng tự động và bảo vệ thiết bị: Trong trường hợp thay mới hoặc vệ sinh bộ lọc, tháp hấp thụ ACT tự động ngừng thao tác để bảo vệ sản phẩm đồng thời đưa ra cảnh báo (thao tác lại khi thay mới bộ lọc).
• Hiệu suất thu hồi khí có hại vượt trội không phát sinh nước thải.

Hệ thống xử lý khói hàn, máy cắt laser thường sử dụng các tháp hấp thụ mùi ACT, mang lại hiệu quả rất cao trong việc kiểm soát khí thải trong nhà máy và ra môi trường.

Việc xử lý khí thải từ lò đốt rác là vấn đề cấp thiết không thể bỏ qua trong bối cảnh ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng. Các phương pháp và công nghệ đã trình bày ở trên – từ HRSG, Cyclone, DSI, SNCR, Bag Filter đến hệ thống lọc Cartridge và CEMS – đều đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu đáng kể các chất độc hại như dioxin, furan, bụi mịn PM2.5, SOx, NOx và kim loại nặng. Đầu tư vào hệ thống xử lý khí thải hiệu quả không chỉ giúp tuân thủ QCVN 61:2016/BTNMT, mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng và xây dựng môi trường sống trong lành, bền vững cho thế hệ tương lai.

Hiện nay, công ty xử lý khí thải SKATECH là một trong những đơn vị hàng đầu trong lĩnh vực lắp đặt hệ thống xử lý khí thải công nghiệp tại Việt Nam. Chúng tôi cung cấp các giải pháp – kỹ thuật xử lý khí thải công nghiệp tối ưu, phù hợp với từng loại công trình và đặc thù khí thải khác nhau – từ lò đốt rác sinh hoạt, công nghiệp đến các nhà máy sản xuất. Với đội ngũ kỹ sư chuyên nghiệp, công nghệ tiên tiến và kinh nghiệm triển khai nhiều dự án thành công, SKATECH cam kết mang đến hiệu quả xử lý cao nhất, chi phí hợp lý và tuân thủ đầy đủ quy định pháp luật.

Nếu quý khách có nhu cầu lắp đặt hệ thống xử lý khí thải từ lò đốt rác hoặc bất kỳ hệ thống xử lý khí thải công nghiệp nào, hãy liên hệ ngay với SKATECH theo số hotline 08.7675.3456 để được tư vấn chi tiết và nhận giải pháp tốt nhất cho công trình của bạn.