Ứng dụng mô hình công nghệ đồng xử lý chất thải trực tiếp và gián tiếp
Do đặc thù về công nghệ sản xuất, ngành xi măng có nhiều ưu thế khi áp dụng phương pháp đồng xử lý đó là: nhiệt độ cao và ổn định (quá trình sản xuất clinker duy trì nhiệt độ ở zone nung khoảng gần 1.900oC, đảm bảo xử lý được chất thải thông thường và chất thải nguy hại; thời gian lưu trong hệ thống dài (thời gian lưu của khí là gần 60 giây, bột liệu là 30 phút, đảm bảo chất thải cháy triệt để và trung hòa các chất khí, cũng như chất thải rắn trong quá trình xử lý). Môi trường kiềm cao và quá trình tự lọc sạch, giảm phát thải CO2 và khí thải độc hại. Hệ thống giám sát phát thải liên tục 24/7. Năng suất xử lý chất thải có thể đáp ứng >30 tấn/giờ/1 dây chuyền. Đặc biệt, phương pháp này đốt được hầu hết các loại chất thải khác nhau; tỷ lệ thu hồi nhiệt cao và không đòi hỏi cao về việc phân loại thành phần rác, không để lại tro xỉ, an toàn với môi trường. Hiện ngành xi măng đang ứng dụng 2 mô hình công nghệ đồng xử lý chất thải, đó là công nghệ xử lý trực tiếp và gián tiếp.
Công nghệ xử lý trực tiếp: chất thải thô sẽ được đưa về kho trong nhà máy xi măng, tại đây chúng sẽ được phân loại, phối trộn, cắt, nghiền mịn để ổn định về kích thước và nhiệt trị trước khi cấp vào calciner hoặc vòi đốt chính. Ưu điểm của công nghệ này là chất thải được cắt nhỏ, tăng tính đồng nhất, ổn định được nhiệt trị và lưu lượng khi thiêu hủy trong hệ thống lò so với đốt chất thải thô; có thể đốt được tại nhiều vị trí trong hệ thống calciner và đầu lò; chất thải cháy cùng với dòng bột liệu, nên tăng được khả năng truyền nhiệt cũng như ổn định thành phần hóa Clinker hơn. Nhược điểm của công nghệ là phải đầu tư thêm hệ thống máy cắt rác; Chỉ sử dụng được rác thải sinh hoạt đã phân loại; Tùy theo thiết kế, nếu đốt >25% chất thải tại Calciner, thì phải cải tạo hệ thống tháp trao đổi nhiệt.
Công nghệ xử lý gián tiếp: các chủng loại chất thải nguyên khối như lốp xe, chất thải kích thước lớn sẽ được vận chuyển và thiêu hủy tại buồng đốt ngoài (lắp mới bên ngoài hệ thống tháp trao đổi nhiệt). Công nghệ có ưu điểm là dùng được nhiều chủng loại chất thải khác nhau như: rác thải sinh hoạt, lốp xe, chất thải công nghiệp thô…; Sử dụng được rác có nhiệt trị thấp hơn, ẩm hơn. Không phải đầu tư hệ thống máy cắt và cải tạo tháp trao đổi nhiệt. Đốt cháy tại không gian bên ngoài calciner, do vậy không gây ảnh hưởng nhiều đến quá trình cháy trong hệ thống. Nhược điểm là chi phí đầu tư cao; cần không gian lớn tại khu vực tháp trao đổi nhiệt; tận dụng năng lượng từ rác thấp hơn, lưu lượng khí thải cao hơn; độ biến động về thành phần hóa và nhiệt trị cao hơn, dẫn tới việc kiểm soát quá trình nung luyện clinker khó hơn.
Tại Việt Nam, từ năm 2019 đến nay, Tổng Công ty Xi măng Việt Nam (VICEM) và một số đơn vị thành viên đã thử nghiệm thành công chương trình xử lý rác thải, bùn thải làm nhiên, nguyên liệu thay thế trong sản xuất clinker, xi măng. Đồng thời, tăng sử dụng tro xỉ, thạch cao nhân tạo. Năm 2020, VICEM đã xử lý bùn thải tại 5 dây chuyền thuộc 4 đơn vị sản xuất xi măng (Nhà máy xi măng Hoàng Thạch, Bút Sơn, Hạ Long, Hà Tiên 1) với tổng khối lượng 15.000 tấn bùn thải. Năm 2021, các đơn vị thành viên của VICEM tiếp tục đẩy mạnh thử nghiệm xử lý bùn thải và lựa chọn tỷ lệ thay thế tối ưu trong sản xuất, tổng khối lượng bùn thải đã xử lý gần 71.000 tấn (tương ứng thay thế là 2,87% nguyên liệu sét); Năm 2022 là trên 86.000 tấn (tương ứng thay thế 3~5,88% nguyên liệu sét).
Bên cạnh đó, VICEM xử lý rác thải công nghiệp thông thường tại 7 dây chuyền thuộc 5 đơn vị sản xuất, với tổng khối lượng rác gần 120.000 tấn (năm 2020); hơn 200.000 tấn (năm 2021) và năm 2022, toàn VICEM xử lý khoảng 276.000 tấn rác thải làm nhiên liệu thay thế. Hiệu quả kinh tế khi thử nghiệm xử lý rác thải ở những dây chuyền xử lý thủ công tiết giảm được chi phí sản xuất từ 3.000-5.000 đồng/tấn Clinker, những dây chuyền xử lý bán tự động tiết giảm chi phí sản xuất từ 10.000 đồng/tấn clinker. Từ cuối năm 2021, VICEM Bút Sơn đã được Bộ Tài nguyên và Môi trường cho phép thử nghiệm xử lý chất thải nguy hại. Đến nay, sau gần 5 tháng vận hành thử nghiệm, đơn vị xử lý thành công hơn 4.172 tấn chất thải nguy hại, với mức hỗ trợ chi phí xử lý là 400.000 đồng/tấn. Tuy nhiên, hiện nay ở nước ta có 86 dây chuyền sản xuất xi măng, với tổng công suất thiết kế 106,34 triệu tấn/năm. Sản xuất xi măng tiêu tốn nhiều nhiên liệu, trung bình 110-150kg than/1 tấn clinker, tuỳ loại than, quy mô và dây chuyền công nghệ. Tính trong phạm vi toàn ngành, lượng sử dụng nhiên liệu thay thế còn thấp, chủng loại chất thải được sử dụng làm nhiên liệu thay thế còn hạn chế.
Có thể thấy rõ, việc sử dụng nguyên, nhiên liệu thay thế là xu hướng chung của ngành xi măng toàn cầu nói chung và Việt Nam nói riêng nhằm góp phần giảm lượng sử dụng tài nguyên thiên nhiên, đồng thời tái chế, tái sử dụng phế thải của các ngành công nghiệp khác và rác thải sinh hoạt. Phương pháp đồng xử lý chất thải trong ngành công nghiệp xi măng là giải pháp có nhiều lợi thế xử lý triệt để các chủng loại chất thải (chất thải sinh hoạt; chất thải của các ngành công nghiệp (may mặc, da giày...), đặc biệt là chất thải nguy hại (CTNH) do có sẵn các ưu điểm vượt trội so với các ngành công nghiệp khác, cũng như các lò đốt và xử lý rác hiện nay. Phương pháp đồng xử lý chất thải trong công nghệ xi măng mang lại nhiều lợi ích kinh tế như giảm chi phí tồn trữ, xử lý; Giảm không gian để chôn lấp, xử lý; Tro, xỉ sau khi đốt chất thải là các oxit: CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3… làm nguyên liệu cho xi măng; tận dụng được nhiệt năng, giảm lượng tiêu hao than. Nhìn ở góc độ môi trường, nhiệt độ thiết bị tiền nung từ 1.150-1.200oC, nhiệt độ lò nung 1.450oC, nên triệt tiêu hoàn toàn dioxin, furan, PCB; Giảm phát thải CO2 do tận dụng chất thải, hạn chế sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Những thuận lợi, khó khăn và đề xuất một số giải pháp
Trong nhiều năm qua, nhiều chủ trương, chính sách về bảo vệ môi trường (BVMT), ứng phó với biến đổi khí hậu (BĐKH) đã được ban hành để triển khai thể hiện nỗ lực và quyết tâm của Đảng và Nhà nước trong công tác BVMT, ứng phó với BĐKH.
Hệ thống chính sách, pháp luật về BVMT đã được hoàn thiện, trong đó Luật BVMT 2020 với nhiều chính sách, giải pháp đột phá, đánh dấu giai đoạn chuyển đổi mạnh mẽ trong công tác bảo vệ môi trường, hướng tới mục tiêu cao nhất cải thiện chất lượng môi trường, bảo vệ sức khỏe người dân. Các mô hình, công nghệ hiện đại được triển khai trong tái chế, xử lý chất thải. Hoạt động quan trắc, cảnh báo, dự báo về chất lượng môi trường được nâng cao, cung cấp thông tin về môi trường phục vụ tốt cho hoạt động phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ sức khoẻ cộng đồng.
Chất thải công nghiệp thông thường được đưa vào sản xuất xi măng tại Nhà máy xi măng Bút Sơn ở Hà Nam.
Việc đồng xử lý chất thải tại các dây chuyền sản xuất xi măng là giải pháp toàn diện, an toàn và hiệu quả nhất, đem lại hiệu quả cho doanh nghiệp sản xuất xi măng; Đặc biệt là trong bối cảnh hiện nay, chi phí năng lượng, vật tư đầu vào tăng cao; nguồn cung không đảm bảo, đứt gãy chuỗi cung ứng…
Tuy nhiên, trong quá trình tham gia đồng xử lý, các đơn vị còn gặp khó khăn do chưa có cơ chế, chính sách rõ ràng khuyến khích, hỗ trợ doanh nghiệp xử lý tro, xỉ, thạch cao nhân tạo, rác thải, bùn thải…; Hầu hết các đơn vị trong VICEM đang phải mua rác thải, tro, xỉ, thạch cao nhân tạo về xử lý, khó khăn trong việc tiếp cận nguồn phát thải, và giảm hiệu quả khi xử lý chất thải. Rác thải chưa được phân loại, chưa có đơn vị thu gom, xử lý đủ điều kiện để cung ứng, đồng xử lý trong lò nung xi măng nên chất lượng không ổn định, năng lực cung cấp nhỏ. Các dây chuyền sản xuất xi măng của VICEM có quy mô, trình độ công nghệ khác nhau và được thiết kế sử dụng than nhiệt trị cao, không đốt nhiên liệu thay thế. Để đáp ứng với phương pháp đồng xử lý, các đơn vị phải cải tạo, nâng cấp các thiết bị hiện có.
Từ những phân tích trên, một số giải pháp được đề xuất nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho các đơn vị tham gia quá trình đồng xử lý:
Một là, Chính phủ, Bộ Xây dựng và các cơ quan liên quan nghiên cứu sửa đổi, bổ sung một số quy định hiện hành đối với việc xử lý chất thải, đồng xử lý chất thải trong sản xuất xi măng, cụ thể như sửa đổi QCVN41:2011/BTNMT cho phù hợp, trong đó đưa ra quy chuẩn đồng xử lý chất thải nói chung (bao gồm cả chất thải thông thường, chất thải nhựa…); Đưa ra quy định cụ thể, thống nhất đối với hệ thống xử lý khí thải trong lò nung xi măng, có công đoạn khử NOx; Quy định về tỷ lệ chất thải tối đa đưa vào đồng xử lý so với công suất hoặc nguyên, nhiên liệu đầu vào…
Hai là, từng bước thí điểm xây dựng thị trường chất thải, dán nhãn nhận diện xi măng xanh cụ thể như: Thí điểm xây dựng thị trường chất thải công nghiệp thông thường cạnh tranh thực hiện trước tiên là đối với các chất thải tại các cụm, khu công nghiệp, làng nghề… với khối lượng chất thải lớn, cần phải xử lý ngay, trên cơ sở ưu tiên cho ngành công nghiệp xi măng tiếp cận trực tiếp và tham gia xử lý; Xây dựng quota phát thải chất thải các loại đối với cụm, khu công nghiệp và các làng nghề, hình thành thị trường tín dụng chất thải (mua bán phát thải chất thải), qua đó hình thành cơ chế tự phân loại, sơ chế chất thải tại nguồn khi thị trường tín dụng rác thải đi vào hoạt động; Sắp xếp các nguồn vốn ưu đãi cho việc đầu tư thiết bị, máy móc phục vụ quá trình xử lý chất thải và hỗ trợ chi phí xử lý, chi phí vận chuyển đối với các chất thải đã và đang tồn đọng tại các bãi chứa thuộc thành phố, địa phương đang quản lý; Xây dựng, bổ sung quy định, chỉ dẫn về việc dán nhãn hiệu sản xuất xanh, thân thiện môi trường… đối với các sản phẩm của đơn vị sản xuất xi măng thực hiện xử lý chất thải làm nguyên, nhiên liệu thay thế và đáp ứng các yêu cầu về môi trường.
Ba là, từ các chương trình thí điểm, các bộ, ngành, địa phương hoàn thiện cơ chế chính sách, hỗ trợ nguồn lực để khuyến khích các doanh nghiệp tham gia thu gom, phân loại và sơ chế chất thải, thiết lập chuỗi cung ứng chất thải; Các doanh nghiệp sản xuất xi măng tham gia thực hiện xử lý chất thải, đồng xử lý chất thải nguy hại làm nguyên, nhiên liệu thay thế góp phần tiết giảm các chi phí, sử dụng tiết kiệm, hiệu quả các nguồn nguyên, nhiên liệu không tái tạo, giảm phát thải, phát triển kinh tế tuần hoàn, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.
Có thể nói, ngành xi măng Việt Nam đang đứng trước thách thức và cơ hội, con đường đầy áp lực nhưng không còn giải pháp nào tối ưu hơn việc doanh nghiệp phải thực hiện chuyển đổi sản xuất xanh, giảm thiểu phát thải, tiết kiệm nguyên, nhiên liệu, giảm chi phí biến đổi, giảm chi phí sản xuất trong bối cảnh giá nguyên nhiên liệu tăng cao, thị trường tiêu thụ xi măng nội địa cạnh tranh khốc liệt, gay gắt.
Nguyễn Hằng