PGS.TS. Trịnh Văn Tuyên trong lễ trao giải thưởng Trần Đại Nghĩa. Ảnh: Thanh An.

Nghĩ tới hiệu quả ứng dụng khi lựa chọn công nghệ

Cả hai công trình của PGS.TS. Trịnh Văn Tuyên đều bắt nguồn từ hiện trạng của Việt Nam: mỗi năm phát sinh khoảng 25 triệu tấn chất thải rắn từ các hoạt động sản xuất công nghiệp và chủ yếu được xử lý bằng chôn lấp, rất lãng phí tài nguyên đất và ảnh hưởng đến môi trường. “Nếu không xử lý triệt để được những chất thải nguy hại này, chúng sẽ gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người và làm ô nhiễm hệ sinh thái”, ông nhận xét.

Sau khi tìm hiểu về các loại công nghệ mà thế giới vẫn thường áp dụng trong xử lý chất thải rắn, PGS.TS. Trịnh Văn Tuyên đã lựa chọn công nghệ đốt vì việc sử dụng công nghệ này ở Việt Nam vẫn còn hạn chế, chủ yếu đều dùng các công nghệ lạc hậu, chưa kiểm soát được khí thải phát sinh như furan và dioxin – những khí thải độc hại phát sinh trong quá trình đốt. Ông kể, thông thường “mọi người vẫn cứ nghĩ đốt là đốt thôi, có gì khó đâu, nhưng đốt xong làm thế nào để xử lý phần khí thải sinh ra mới là khó”. Ở đây, vai trò của nhà nghiên cứu là phải kiểm soát được chặt chẽ khí thải.

Trên thế giới, công nghệ đốt tối ưu là sử dụng nhiều loại lò đốt rác khác nhau như lò đốt hở thủ công, lò đốt một cấp, lò đốt nhiều cấp, lò đốt thùng quay, lò đốt tầng sôi, lò đốt nhiều tầng, lò đốt kiểu nhiệt phân, lò đốt kiểu khí hóa… Cần chọn công nghệ nào giữa rất nhiều “ứng cử viên” đó? PGS.TS. Trịnh Văn Tuyên quyết định theo đuổi loại hình lò đốt đa cấp với hai buồng đốt sơ cấp và thứ cấp, dù không phải là công nghệ tiên tiến nhất nhưng có thể “tạo ra phương pháp phù hợp nhất với Việt Nam là vừa hiệu quả lại vừa dễ sử dụng, mà giá thành lại thấp”, ông cho biết. Với một mục tiêu tưởng chừng đơn giản và dễ dàng như vậy nhưng để có được điều đó, ông và cộng sự trải qua một quá trình dài với các nghiên cứu khác nhau, bắt đầu từ năm 2003 với đề tài nghiên cứu xử lý chất thải rắn y tế và công nghiệp của Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam.

Theo lý giải của PGS.TS. Trịnh Văn Tuyên, việc đảm bảo tính kinh tế và hiệu quả của lò đốt “cần phải tính toán các tỉ lệ thành phần của lò đốt rất bài bản và chính xác, nếu quy mô lò đốt quá lớn thì chi phí đầu tư sẽ tăng cao, nếu nhỏ quá thì không đảm bảo hiệu quả”. Mặc dù việc tính toán tương đối phức tạp, chất thải nguy hại cũng rất đa dạng nhưng do có chuyên môn và nhiều kinh nghiệm nên cả nhóm nghiên cứu không gặp quá nhiều khó khăn. “Một điều thuận lợi là cơ sở trang thiết bị của Viện Hàn lâm rất đầy đủ, giúp chúng tôi có thể chủ động nghiên cứu và giải quyết các vấn đề”, ông cho biết.

Trong quá trình tối ưu phương pháp, PGS.TS. Trịnh Văn Tuyên cũng có thêm một thuận lợi là kết nối với Trung tâm Nghiên cứu khoa học Quốc gia Pháp (CNRS) và Viện KH&CN Tiên tiến Nhật Bản (JAIST) – những nơi có nhiều kinh nghiệm về phát triển công nghệ xử lý rác thải: “Hai bên chủ yếu trao đổi các vấn đề khoa học, còn trang thiết bị thì mình hoàn toàn có thể chủ động được”.

Nhờ vậy sau khoảng 1 năm, PGS.TS. Trịnh Văn Tuyên và nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công lò đốt ở dạng pilot. Kết quả thử nghiệm cho thấy hiệu suất đốt cháy rác và thiêu hủy dioxin và furan cao, đảm bảo các tiêu chuẩn về phát thải ra ngoài môi trường, lượng tro trơ còn lại rất ít. So với các thiết bị tương tự của nước ngoài, lò đốt VHI-18B có giá thành thấp hơn nhiều (chỉ bằng một phần ba hoặc 50% so với giá nhập khẩu).

Mong muốn giải quyết trọn vẹn về vấn đề

Những thành công bước đầu về sản phẩm lò đốt VHI-18B không khiến PGS.TS. Trịnh Văn Tuyên cảm thấy hài lòng. Ông vẫn luôn thấy có những vấn đề mà nhà khoa học khó có thể giải quyết được ngày một ngày hai. Trong quá trình đưa lò đốt VHI-18B đi thử nghiệm ở nhiều cơ sở y tế trên cả nước, ông đã phát hiện thêm còn một “đối tượng” nguy hại khác cần được xử lý triệt để, đó là nước thải bệnh viện, vốn chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh, kháng sinh, thậm chí là cả chất phóng xạ... Đây là lý do ông quyết định đề xuất lên Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam thực hiện thêm một đề tài về thực trạng xử lý nước thải của các bệnh viện ở Việt Nam, thời gian thực hiện từ năm 2006-2008 nhằm tạo ra một hệ thống xử lý nước thải y tế với tiêu chí tương tự lò đốt rác VHI-18B - xử lý hiệu quả, dễ vận hành và có giá thành phải chăng.

Hệ thiết bị Lò đốt chất thải rắn VHI-18B

Qua quá trình thực hiện đề tài, PGS.TS. Trịnh Văn Tuyên và nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu những công nghệ xử lý nước thải y tế đang được áp dụng phổ biến trên thế giới. Tương tự như giải pháp đốt chất thải rắn, những công nghệ “siêu sao” như sử dụng bùn vi sinh hoặc màng sinh học... hiệu quả “không chê vào đâu được, đảm bảo các tiêu chuẩn về môi trường” nhưng khó mà áp dụng tại các bệnh viện, đặc biệt là cơ sở y tế nhỏ ở Việt Nam do “đòi hỏi chi phí đầu tư lớn và nhân lực kỹ thuật cao”, ông kể lại.

Để tìm được lời giải cho bài toán khó này, ngoài thời gian làm việc trong phòng thí nghiệm, PGS.TS. Trịnh Văn Tuyên và nhóm nghiên cứu đã thực hiện nhiều chuyến khảo sát các bệnh viện. Với sự quan sát tỉ mỉ và cẩn trọng của nhà nghiên cứu, ông nhận thấy, có một điều đặc biệt gây khó khăn trong quá trình xử lý nước thải của các cơ sở y tế là khác với các nhà máy xả thải liên tục 24/24, nước thải y tế chỉ có vào giờ hành chính còn ban đêm gần như không có. Do đó, nhiều bệnh viện thường tắt hệ thống xử lý nước thải vào ban đêm, “điều này ảnh hưởng rất lớn tới việc xử lý nước thải bởi trong công nghệ vi sinh, các vi sinh vật hiếu khí cần có ôxi để phát triển, chỉ cần ngắt một thời gian là vi sinh vật sẽ bị chết, để nuôi cấy, phục hồi phải mất vài tuần, có khi là cả tháng trời”, PGS.TS. Trịnh Văn Tuyên nhận xét. Ngoài ra, một yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải là một số cơ sở y tế ở những nơi có điện áp không ổn định, hệ thống xử lý không liên tục. Ông cho biết thêm, “thực ra các công nghệ mà họ sử dụng rất tốt nhưng với cách vận hành như vậy cũng khiến việc xử lý kém hiệu quả”.

Những vấn đề tồn tại trong thực tế đó khiến PGS.TS. Trịnh Văn Tuyên và cộng sự đi đến quyết định lựa chọn công nghệ vi sinh sử dụng tháp lọc sinh học nhỏ giọt, vốn hoạt tính sinh học rất cao, có khả năng tự làm sạch và hoạt động ổn định, không cần phải bảo dưỡng bảo trì, tùy theo tính chất của nguồn nước thải mà “linh động” lựa chọn các giá thể vi sinh thích hợp. Để giải quyết vấn đề vi sinh vật bị chết do thiếu oxi, họ đã thiết kế tháp lọc có khả năng thông khí tự nhiên, không cần sử dụng máy thổi cấp không khí.

Tương tự với lò đốt rác, bí quyết để đạt được hiệu quả xử lý vẫn nằm ở kết cấu của hệ thống. PGS.TS. Trịnh Văn Tuyên cho biết, tháp lọc sinh học này khác biệt ở chỗ: các cửa thông cho không khí vào được tạo ra quanh chu vi gần đáy tháp và ở bên dưới đệm sinh học, ống thoát khí được tạo ra ở phía trên đỉnh tháp.Với cấu tạo như trên, tháp có thể tạo ra dòng không khí đối lưu tự nhiên bên trong lòng tháp, cung cấp đây đủ oxi cho các vi sinh vật sinh trưởng. Bởi vậy, các vi sinh vật vẫn sinh trưởng ngay cả khi tháp ngừng hoạt động trong một thời gian dài mà không cần nguồn điện và thiết bị cung cấp khí. Do không cần quạt thổi, tháp lọc sinh học này còn có ưu điểm lớn là tiết kiệm chi phí và không gây ra tiếng ồn, dễ vận hành và ít bị hỏng hóc do ít thiết bị điện hơn so với những công nghệ khác.

Thanh An