Chương 6 THU HỒI VÀ TÁI CHẾ CHẤT THẢI RẮN CÁC TRẠM TRUNG CHUYỂN 6.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ TÁI CHẾ VÀ TÁI SỬ DỤNG LẠI CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ Tái chế là hoạt động thu hồi lại từ chất thải các thành phần có thể sử dụng để chế biến thành các sản phẩm mới sử dụng lại cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất. Tái chế vật liệu: bao gồm các hoạt động thu gom vật liệu có thể tái chế từ dòng rác, xử lý trung gian và sử dụng vật liệu này để tái sản xuất các sản phẩm mới hoặc sản phẩm khác. Tái chế nhiệt: bao gồm các hoạt động khôi phục năng lượng từ rác thải. Củng có thể coi hoạt động tái chế như hoạt động tái sinh lại chất thải thông qua: Tái sinh sản phẩm chuyển hóa hóa học: chủ yếu dùng phương pháp đốt để thành các sản phẩm khí đốt, hơi nóng và các hợp chất hữu cơ. Tái sinh các sản phẩm chuyển hóa sinh học: chủ yếu thông qua quá trình lên men, phân hủy chuyển hóa sinh học, để thu hồi các sản phẩm như: phân bón, khí mêtan, protêin, các loại cồn và nhiều hợp chất hữu cơ khác. Tái sinh năng lượng từ các sản phẩm chuyển hóa: từ các sản phẩm chuyển hóa bằng quá trình sinh học, hóa học có thể tái sinh năng lượng bằng quá trình đốt tạo thành hơi nước và phát điện. Hoạt động tái chế mang lại những lợi ích sau: - Tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên bởi việc sử dụng vật liệu được tái chế thay cho vật liệu gốc; - Giảm lượng rác thông qua việc giảm chi phí đổ thải, giảm tác động môi trường do đổ thải gây ra, tiết kiệm diện tích chôn lấp; - Một lợi ích quan trọng là có thể thu lợi nhuận từ hoạt động tái chế; hoạt động tái chế lúc này sẽ mang tính kinh doanh và vì thế có thể giải thích tại sao các vật liệu có thể tái chế hiện được thu gom ngay từ nguồn phát sinh cho tới khâu xử lý và tiêu hủy cuối cùng. 6.2. CÁC HOẠT ĐỘNG TÁI CHẾ VÀ THU HỒI CHẤT THẢI - 1 - Hoạt động tái chế và thu hồi chất thải được thực hiện thông qua hệ thống thu gom chất thải rắn theo mạng lưới 3 cấp gồm: người thu gom, đồng nát và buôn bán phế liệu (hình 6.1). Công nghiệp thu hồi có 3 cấp được chia thành 6 nhóm nghề: 1. Cấp thứ nhất (gồm người đồng nát và người nhặt rác): Hai nhóm người này có cùng chức năng trong hệ thống thu gom, nhưng lại khác nhau về địa điểm hoạt động, công cụ làm việc và nhu cầu vốn lưu động. 2. Cấp thứ hai (gồm những người thu mua đồng nát và người thu mua phế liệu từ người thu nhặt tại bãi đổ rác, người nhặt rác và đồng nát trên vỉa hè trong toàn thành phố): Những người thu mua phế liệu này củng tiến hành theo cách tương tự tại những nơi cố định. 3. Cấp thứ ba: gồm những người buôn bán hoạt động kinh doanh với quy mô lớn hơn ở nhiều địa điểm cố định và các đại lý thu mua thường là điểm nút đặc biệt trong buôn bán như các bên trung gian giữa các ngành công nghiệp và người bán lại. Tùy thuộc vào vị trí, nguồn nguyên liệu, công nghệ sản xuất, thành phần chất thải mà lựa chọn các phương pháp tái sinh khác nhau. Các loại chất thải rắn và xỉ không thể sử dụng được nữa được đổ ở bãi chôn lấp hoặc đổ xuống biển. Tất cả các vật liệu trước và sau khi sử dụng có thể cần cho hoạt động kinh doanh, có trong rác thải đô thị như các chất hữu cơ, kim loại, nhựa, giấy, kinh v.v… được gọi là “vật liệu có thể tái chế”. Hoạt động tái chế củng cần chi phí để thu gom, vận chuyển, chế biến và ngăn chặn các tác động tiêu cực lên môi trường do quá trình tái chế gây ra, do đó, nếu như chi phí tái chế cao hơn lợi ích tái chế thì lúc đó hoạt động tái chế không được coi là hoạt động kinh doanh. Nếu chi phí tái chế thấp hơn lợi ích tái chế thì hoạt động tái chế được coi là hoạt động kinh doanh. Sơ đồ hệ thống thu hồi các chất và dòng lưu chuyển các nguồn vật liệu được thể hiện ở hình 6.2. - 2 - - 3 - Nguồn phế thải phế liệu Bãi chôn lấp Bãi tập kết tạm thời trạm trung chuyển Xe đẩy rác tay Đường phố Thùng rác, bể chứa rác Các hộ gia đình Khác sạn Cơ quan Trường học Nhà hàng ăn uống, nhà trọ Hình 6.1. Sơ đồ mạng lưới thu gom chất thải rắn của tư nhân Nhóm thu gom phế liệu Nhóm thu mua phế liệu Nhóm buôn bán và sử dụng lại phế liệu Đội quân bới rác tại bãi rác Thu mua tại bãi đổ rác Đội quân nhặt rác lưu động Thu mua đồng nát tại kho chứa Các cơ sở sản xuất ngành công nghiệp Đại lý và những người buôn bán Những người mua đồng nát lưu động Hoạt động thu mua dọc đường phố Xuất khẩu - 4 - Tác động môi trường Tiêu hủy cuối cùng (chôn lấp) Môi trường toàn cầu (hệ sinh thái) Tài nguyên thiên nhiên Tài nguyên kinh tế Sản xuất Phân phối Tiêu dùng Chất thải Tái chế Xử lý trung gian “Xử lý tốt hơn” (tái chế) Hoạt động kinh tế “kinh tế thị trường” Các nguồn tài nguyên tái chế Tái sản xuất Các tác động môi trường Tài nguyên có thể tái chế Hình 6.2a. Dòng lưu chuyển các nguồn vật liệu Sản xuất nhựa Sản xuất đóng chai Tiêu dùng Đổ thải rác Chai PET Hình 6.2c. Mô hình dòng quay vòng giữa hai sản phẩm Sản xuất nhựa Sản xuất Tiêu dùng Đổ thải rác Tái chế Để tính lợi ích tái chế, người ta sử dụng công thức: NBr.T = NBr.Q PET (6.1) NBr : lợi ích tái chế Q PET : lượng chai PET Hoặc: NBr = [P V 1 – P V 2 ] + [C VE 1 + C VU 1 - C RE 1 ] + [C CW 1 – C CR 1 ] + C DW 1 (6.2) Trong đó: P V 1 – P V 2 : chênh lệch về chi phí giữa vật liệu thô C VE 1 + C VU 1 - C RE 1 : chênh lệch chi phí bên ngoài C CW 1 – C CR 1 : chênh lệch chi phí thu gom C DW 1 : chi phí tiết kiệm đổ thải rác Nếu kết quả tính theo phương trình (6.2) dương thì có nghĩa hoạt động tái chế mang lại hiệu quả, còn nếu kết quả ngược lại thì có nghĩa là hoạt động tái chế không mang lại hiệu quả. Ở một số nước như Nhật Bản, các hoạt động tái chế được dựa trên cơ sở tính toán lượng rác sản sinh ra, chi phí đổ thải và tỉ lệ tái chế. Các hoạt động tái sử dụng , quay vòng và thu hồi chất thải là một trong những giải pháp có hiệu quả về mặt chi phí xử lý và tiêu hủy chất thải, củng như bảo vệ được nguồn lực cho các hoạt động này. Sự thay đổi về tổng lượng rác đô thị (rác thường) phát sinh ở Nhật Bản được minh họa ở hình 6.3. Tỷ lệ phát sinh chất thải trung bình tại Nhật Bản là 1kg/người.ngày. Thay đổi về tổng chi phí đổ thải rác ở Nhật Bản được minh họa trong hình 6.4. Các hoạt động tái chế rác thải ở Nhật Bản được hỗ trợ bởi hệ thống luật và quy định của nhà nước bao gồm: - Luật quản lý rác thải và giữ vệ sinh công cộng (1970); - Luật quản lý rác thải (1992); - Luật thúc đẩy sử dụng các nguồn tài nguyên có thể tái chế (1991); - Luật tái chế vỏ hộp và bao bì (1996); - Luật tái chế thiết bị điện (1998). Theo con số thống kê tại Nhật Bản năm 1995 có khoảng 50% giấy loại được thu hồi và tái chế; 100% các chai thủy tinh và 75% số lượng đồ hộp vỏ kim loại và nhôm được thu hồi và - 5 - tái chế. Hình 6.5 thể hiện lượng các thành phần thu hồi và tái chế từ rác thải thông thường trong vòng 10 năm từ 1985 – 1995 tại Nhật Bản. Sơ đồ hệ thống tái chế chất thải tại Đức (Duales System Deutschland), được minh họa ở hình 6.6. Sơ đồ hệ thống tái chế chất thải tại Pháp được minh họa ở hình 6.7. Chỉ số quản lý rác thải ở một số nước được thể hiện ở bảng 6.1. - 6 - Chính quyền địa phương Đốt rác, chôn lấp Hệ thống tái chế chất thải Tái chế Các công ty sản xuất và bán * Đầu tư * Đưa ra giá thu gom và tái chế Người tiêu dùng Hình 6.6. Sơ đồ hệ thống tái chế chất thải tại Đức Chính quyền địa phương (phân loại và thu gom) Người tiêu dùng Đốt, chôn lấp Tái chế Rác thải bao bì Chất thải khác Tái chế - Hỗ trợ về giá cả - bao gồm tái chế nhiệt Công ty sản xuất và bán hàng - Đầu tư - Áp dụng chi phí thu gom và tái chế Hìn 6.7. Sơ đồ hệ thống tái chế chất thải tại Pháp Bảng 6.1. Chỉ số quản lý rác thải ở một số nước trên thế giới năm 1992 Tên nước Dân số (triệu) Thu nhập quốc nội GDP (USD) Chất thải (kg/người.năm) Chôn lấp (%) Đốt (%) Ủ sinh học (%) Thu hồi tái chế (%) Nhật 125,4 41.080 400 22,5 72,8 - 3,1 Mỹ 269,4 27.590 701 67 16 2 15 Đức 81,9 28.860 417 68,9 15,5 3,1 12,5 Pháp 58,3 26.280 348 50 40 10 Anh 58,1 19.800 347 83 13 - - Hà Lan 15,6 25.850 484 52 27 8 13 Thụy Điển 8,8 25.770 314 38 55 7 - Tây Ban Nha 39,7 14.200 323 75 5 20 - Thụy Sỹ 7,2 43.420 406 11 76 13 - Đan Mạch 5,2 32.250 351 16 71 13 Canada 29,7 19.200 646 82 8 - 10 Việt Nam 77,0 - - - - - - Nhiều phế thải nguy hiểm nhưng trong đó vẫn có những thành phần có thể thu hồi hay tái sử dụng được. Những chất này có thể là: - Axit hay kiềm - Dung môi, dầu; - Kim loại nặng; - Kim loại quý; - Dung dịch ăn mòn; Một số loại phế thải hạ cấp từ quá trình này song lại có thể sử dụng cho một quá trình khác. Thí dụ: phế thải axit từ một số cơ sở công nghiệp có thể sử dụng như một nguồn nguyên liệu ban đầu cho một đối tượng khác; dầu hay dung môi thải có thể tái chế sử dụng làm nhiên liệu đốt; dung môi có thể thu hồi bằng cách chưng cất – các nhà máy sơn có thể giảm nhẹ những vấn đề quản lý phế thải và giảm chi phí mua vật tư hoặc củng có thể thu hồi đồng dạng oxyt hay hydroxyt từ dung dịch ăn mòn đồng; thu hồi các kim loại quý như bạc từ phế thải ngành ảnh, hay vàng từ công nghệ mạ… 6.3. THU HỒI VÀ TÁI CHẾ CHẤT DẺO Ở Việt Nam các sản phẩm chất dẻo bắt đầu thâm nhập vào cuộc sống từ những năm 1960. Một số vật dụng gia đình trước đây chế tạo từ tre, nứa, sợi tự nhiên… lần lượt được thay thế bằng nhựa. Bao gói thực phẩm bằng lá cây, giấy đã được thay thế bằng plastic. - 7 - Trong công nghiệp và xây dựng, vật liệu plastic cũng chiếm lĩnh thị trường trong nhiều lĩnh vực như cấp thoát nước , trang trí… Vật liệu plastic đã góp phần nâng cao mức độ văn minh của cuộc sống nhưng cũng đặt ra không ít những vấn đề rắc rối liên quan đến công tác bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, dù bị chỉ trích nhiều nhưng vật liệu plastic vẫn được sử dụng rộng rãi do tính ưu việt của nó cả về mặt kinh tế lẫn kỹ thuật. Với những tính năng ưu việt đó, plastic dẫn đầu so với những vật liệu cạnh tranh với nó trong lĩnh vực bao gói như thủy tinh, năng lượng cần thiết cho việc tạo ra nó củng nhỏ hơn 2 lần, khối lượng vật liệu ban đầu cần thiết để tạo ra nó củng thấp hơn 20 lần, nhu cầu nước cần cho chế tạo giảm đi 1,5 lần và chất thải rắn giảm đi một nữa. Mặt khác, so với túi xách catton thì quá trình chế tạo túi xách plastic thải ít ô nhiễm hơn đối với môi trường như trình bày ở bảng 6.2. Bảng 6.2. So sánh mức độ ô nhiễm trong quá trình chế tạo chất dẻo và giấy Chất ô nhiễm Chất dẻo Giấy Ô nhiễm không khí SO 2 100 284 NO x 100 159 CO x 100 159 C 100 640 Ô nhiễm nước DCO 100 21,560 DCO 5 100 215,500 Tính bền vững của chất dẻo dẫn đến sự tồn tại dai dẳng của chúng trong thiên nhiên sau khi sử dụng. Để phân rã sinh hoạt hoàn toàn plastic có nguồn gốc từ hóa dầu ngày nay cần có một thời gian từ 2 – 4 thế kỷ. Những vấn đề đặt ra khi thu gom và tái chế vật liệu chất dẻo: Mặc dù chất dẻo hiện đang là vật liệu được ưa chuộng và có nhiều hứa hẹn trong tương lai nhưng chúng cũng đồng thời đang bị các nhà môi trường phản đối do mức độ gây ô nhiễm trong quá trình chế tạo, sử dụng và tiêu hủy. Các nhà môi trường phản đối vật liệu plastic vì những lý do sau đây: - Chất độc thải ra trong quá trình chế tạo plastic; - 8 - - Chất độ do phân hủy nhiệt plastic gây ra khi đốt rác; - Làm giảm lượng chất thải rắn, đặc biệt là chất lượng phân compost chế tạo từ rác. Tuy nhiên việc thu gom plastic để tái sử dụng hay tiêu hủy chúng cùng với các thành phần chất thải rắn khác củng cần phải được cân nhắc trên khía cạnh kinh tế hơn là khía cạnh kỹ thuật. Khả năng tái sinh chất dẻo được xác định trên cơ sở phân tích tổ hợp các thông số sau đây: - Cân bằng năng lượng tổng thể, yêu cầu năng lượng để thu gom và tiêu hủy chất thải; - So sánh chất lượng, giá thành vật liệu chất dẻo thu gom; - Ô nhiễm môi trường không khí trong quá trình chuyên chở và tiêu hủy chất thải rắn; - Ô nhiễm môi trường nước, đặc biệt là nước để rửa sản phẩm và lọc khói. Theo kết quả của bảng này thì việc thu gom để tái chế chất plastic từ túi xách đã qua sử dụng và chai lọ nhựa có hiệu suất năng lượng xấp xỉ nhau. Trong khi đó, nếu xử lý bằng phương pháp đốt thì hiệu suất năng lượng của chai nhựa PVC chỉ bằng khoảng 50% hiệu suất năng lượng của túi xách. Tuy nhiên việc thu gom chất dẻo hiện nay chưa cho phép tạo ra sản phẩm nhựa tái sinh có tỉ lệ chất lượng, giá thành tương đương với kỹ thuât chế tạo sản phẩm từ hạt nhựa nguyên thủy. Việc thu gom chất dẻo chủ yếu để tái chế làm giảm năng lượng thu hồi bằng bằng phương pháp đốt rác. Việc thu gom này chỉ có hiệu quả ở các bãi rác công nghiệp hay bãi rác thương mại. Ngoài ra, ở các bãi rác khác người ta phải tiêu tốn một năng lượng đáng kể để thu được một khối lượng chất dẻo có giá trị. Vấn đề tập trung thu hồi và xử lý các chất thải polyme – chất dẻo đòi hỏi phải giải quyết ngay trong điều kiện sản xuất nơi có nhu cầu chất dẻo. Thực tế có hai hướng: 1. Xử lý chế biến lại từng loại chất dẻo polyme ngay trong điều kiện sản xuất, ở đây chủ yếu đối với các loại chất dẻo dùng phản ứng nhiệt. 2. Thu hồi tập trung các chất thải và vận chuyển tới nhà máy đặc biệt để chế biến sản phẩm xác định. Vấn đề sử dụng chất thải là vật liệu polyme với công nghệ và tính kinh tế càng trở nên phức tạp khi phải kể đến việc cải thiện tính chất của vật liệu chất dẻo như: bền vững đối với quá trình oxy hóa, bền vững sinh học, cơ học… Những vật liệu này không bị phân hủy tự nhiên(thối rữa, phong hóa, tan trong nước) mà dùng biện pháp phân hủy cưỡng bức (đốt, sấy nóng, tàng trử một nơi) thì lại gây nhiễm bẫn môi - 9 - trường và do đó giá thành phá hủy lại cao hơn nhiều từ 6 – 8 lần so với chi phí xử lý và phá hủy các chất thải của đa số các xí nghiệp công nghiệp khác. Tốt nhất nên sử dụng chất thải polyme ở dạng làm nguồn nguyên liệu bổ sung. Việc ứng dụng công nghệ khả thi để chế biến nguyên liệu polyme thứ cấp sẽ cho phép thỏa mãn các nhu cầu của nền kinh tế quốc dân về loại vật liệu này. Những nguồn chủ yếu của nguyên liệu polyme để sử dụng làm nguyên liệu thứ cấp là các chất thải công nghệ khi chế biến chất dẻo và tạo sản phẩm bằng phương pháp cơ học, hoặc các sản phẩm đã hao mòn bỏ đi rồi hoặc bán thành phẩm bỏ đi (phim, thùng, hộp…). Việc chế biến thứ cấp có đặc điểm riêng và là một quá trình công nghệ phức tạp nhiều cấp. tất nhiên việc chế biến lại lần hai cũng liên quan với việc tổng hợp polyme và tạo sản phẩm lần đầu, liên quan tới phương hướng sử dụng tiếp theo. Do vậy giải quyết nhiệm vụ này phải gắn liền giữa tập trung – chế biến lại lần hai với việc sử dụng tiếp và sao cho nhuần nhuyễn. Khi giải quyết vấn đề sử dụng lại vật liệu polyme phải chia ra nhiều bước sau đây: 1. Tổ chức thu hồi tập trung các phế thải polyme trong công nghiệp. 2. Nhận dạng chính xác và nhanh chóng các loại phế thải phế thải nhằm mục đích thu thập phế thải phù hợp với chủng loại vật liệu ban đầu. 3. Tạo lập sơ đồ mới và hoàn thiện các sơ đồ công nghệ có sẵn, thiết bị có sẵn để chế biến lại lần hai. 4. Phân tích kinh tế một cách cẩn thận về các phương pháp gia công chế biến khác nhau. 6.4. THU HỒI VÀ CHẾ BIẾN CÁC SẢN PHẨM CAO SU Trong công nghiệp chế tạo máy, việc sử dụng các sản phẩm cao su kỹ thuật rất đa dạng. Trong đó phức tạp chủ yếu nhất là giải quyết vấn đề sử dụng các sản phẩm bỏ đi và cũ không dùng nữa. Mặc dù cao su được sử dụng ở các thiết bị công nghệ các loại, nhưng tỷ lệ về lượng thì lại rất thấp so với khối lượng của sản phẩm. Để lấy miếng cao su từ trong kết cấu ra, đôi khi phải tháo dỡ các nút và các chi tiết ra. Thông thường các công tác tháo dỡ khá lớn nên giá trị thu hồi không đáng kể. Vì vậy khi thiết bị đã hỏng đi thì người ta đưa ra đống sắt vụn mà không phân chia các bộ phận riêng rẽ được. Chính do sự tản mạn của các sản phẩm từ cao su trong toàn bộ khối lượng thiết bị nên nó gây khó khăn cho việc tổ chức thu nhặt nguyên liệu thứ cấp. Vấn đề tổ chức thu nhặt có ý nghĩa rất quan trọng. Việc tàng trử các chất thải cao su kỹ thuật của các sản phẩm lớn như: săm lốp otô, băng chuyền, ống cao su mềm mang tính chất - 10 - . 125 ,4 41.080 400 22 ,5 72, 8 - 3,1 Mỹ 26 9,4 27 .590 701 67 16 2 15 Đức 81,9 28 .860 417 68,9 15,5 3,1 12, 5 Pháp 58,3 26 .28 0 348 50 40 10 Anh 58,1 19.800 347 83 13 - - Hà Lan 15,6 25 .850 484 52 27. 27 8 13 Thụy Điển 8,8 25 .770 314 38 55 7 - Tây Ban Nha 39,7 14 .20 0 323 75 5 20 - Thụy Sỹ 7 ,2 43. 420 406 11 76 13 - Đan Mạch 5 ,2 32. 250 351 16 71 13 Canada 29 ,7 19 .20 0 646 82 8 - 10 Việt Nam 77,0. tới khâu xử lý và tiêu hủy cuối cùng. 6 .2. CÁC HOẠT ĐỘNG TÁI CHẾ VÀ THU HỒI CHẤT THẢI - 1 - Hoạt động tái chế và thu hồi chất thải được thực hiện thông qua hệ thống thu gom chất thải rắn theo mạng