เทคโนโลยีการกำจัดขยะมูลฝอยเพื่อผลิตพลังงานสามารถแบ่งอออกได้เป็น 3 กลุ่ม คือ
- เทคโนโลยีความร้อน เป็นกระบวนการที่ทำให้ขยะมูลฝอยเกิดการแตกสลายตัวด้วยความร้อน
- เทคโนโลยีชีวภาพ เป็นกระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพจากการย่อยสลายด้วยจุลินทรีย์
- เทคโนโลยีการผลิตเชื้อเพลิงขยะ เป็นการเปลี่ยนรูปขยะ โดยการคัดเลือกองค์ประกอบของขยะมาสู่กระบวนการคัดแยกและแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงที่สามารถนำไปใช้ในการผลิตพลังงานต่อไป
2.1 การผลิตพลังงานโดยใช้กระบวนการทางความร้อน (Thermal Conversion Process)
2.1.1 เทคโนโลยีการผลิตพลังงานจากขยะชุมชนโดยใช้เตาเผา (Incinerator)
Incineration เป็นการเผาขยะในเตาที่ได้มีการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อให้เข้ากับลักษณะสมบัติของขยะ ที่มีอัตราความชื้นสูงและมีค่าความร้อนที่แปรผันได้ การเผาไหม้จะต้องมีการควบคุมที่ดีเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดมลพิษและการรบกวนต่อสิ่งแวดล้อม ก๊าซซึ่งเกิดจากการเผาไหม้จะได้รับการกำจัดเขม่าและอนุภาคตามที่กฎหมายควบคุม ก่อนที่จะส่งออกสู่บรรยากาศ
2.1.2 เทคโนโลยีการผลิตก๊าซเชื้อเพลิงจากขยะชุมชน (MSW gasification)
กระบวนการผลิตก๊าซเชื้อเพลิงจากขยะชุมชนหรือเทคโนโลยีไพโรไลซิส/ก๊าซซิฟิเคชั่น (Pyrolysis/Gasification) เป็นกระบวนการทำให้ขยะมูลฝอยเป็นก๊าซโดยการทำปฏิกิริยาสันดาปแบบไม่สมบูรณ์ กล่าวคือสารอินทรีย์ในขยะมูลฝอยจะทำปฏิกิริยากับอากาศหรือออกซิเจนปริมาณจำกัด ทำให้เกิดก๊าซซึ่งมีองค์ประกอบหลัก คือ คาร์บอนมอนนอกไซด์ ไฮโดรเจนและมีเทน เรียกว่า Produce gas ซึ่งในกรณีที่ใช้อากาศเป็นก๊าซทำปฏิกิริยาก๊าซเชื้อเพลิงที่ได้จะมีค่าความร้อนต่ำประมาณ 3-5 MJ/Nm3 แต้ถ้าใช้ออกซิเจนเป็นก๊าซทำปฏิกิริยา ก๊าซเชื้อเพลิงที่ได้จะมีค่าความร้อนสูงประมาณ 15-20 MJ/Nm3 เครื่องปฏิกรณ์ Gasifier สามารถแบ่งออกได้เป็น Downdraft, Updraft, Cross-Current และ Fluid Bed Gasifier
2.2 การผลิตพลังงานโดยใช้กระบวนการทางชีวภาพ
เทคโนโลยีการกำจัดขยะมูลฝอยเพื่อผลิตพลังงานด้วยกระบวนการทางชีวภาพเป็นการย่อยสลายสารอินทรีย์ที่เป็นองค์ประกอบในขยะมูลฝอยด้วยจุลินทรีย์และทำให้เกิดเป็นก๊าซชีวภาพซึ่งสามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อผลิตพลังงานได้ ซึ่งสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือเทคโนโลยีการย่อยสลายขยะแบบไม่ใช้ออกซิเจนและเทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพจากหลุมฝังกลบขยะมูลฝอย
2.2.1 เทคโนโลยีการย่อยสลายขยะแบบไม่ใช้ออกซิเจน
การใช้เทคโนโลยีไม่ใช้อากาศในการบำบัดขยะมูลฝอยชุมชนเป็นเรื่องใหม่ แม้ในประเทศพัฒนาแล้ว ก็เป็นเรื่องที่ทำกันมาไม่นานนัก สำหรับประเทศไทยการคัดแยกขยะชุมชนเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติเพื่อแยกวัสดุที่ขายได้ เช่น ขวดพลาสติก แก้ว ฯลฯ ทำให้ขยะที่ส่งไปเก็บที่กองขยะต่างๆ มีสัดส่วนของสารอินทรีย์อยู่มากจนสามารถเกิดการย่อยสลายแบบไม่ใช้อากาศได้
กระบวนการบำบัดแบบไม่ใช้ออกซิเจน ขึ้นอยู่กับรูปแบบของถังหมัก ซึ่งมักมีบำบัดกระบวนการไม่ใช้ออกซิเจนหรืออากาศในการบำบัดน้ำเสียหรือบำบัดสลัดจ์ สำหรับเทคโนโลยีการย่อยสลายขยะแบบไม่ใช้ออกซิเจน ได้แก่
1) ถังย่อยสลัดจ์ (บำบัดสลัดจ์)
2) ถังย่อยแบบสัมผัส (Anaerobic Contact)
3) ถังย่อยแบบแยกเชื้อ
4) ระบบตัวกรองแบบไม่ใช้อากาศ (AF หรือ Anaerobic filter)
5) ระบบชั้นลอยตัวแบบไม่ใช้อากาศ (AFB หรือ Anaerobic fluidized bed)
6) ระบบยูเอเอสบี (UASB หรือ Upflow anaerobic sludge blanket)
7) Expanded granular sludge bed (EGSB)
8) ระบบแผ่นกั้นไม่ใช้อากาศ (ABR หรือ Anaerobic baffled reactor)
9) Anaerobic Sequencing Batch Reactor หรือ AnSBR
10) บ่อบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้อากาศ หรือ Cover lagoon
2.2.2 เทคโนโลยีการผลิตก๊าซชีวภาพจากการฝังกลบขยะชุมชน (Landfill Gas to Energy
Technology)
การกำจัดขยะชุมชนด้วยวิธีการฝังกลบนั้น เป็นการนำขยะชุมชนมากองหรือฝังกลบในพื้นที่ที่จัดเตรียมไว้แล้วใช้เครื่องจักรเกลี่ยและบดอัดให้ขยะมูลฝอยยุบตัวลงจนมีความหนาแน่นของชั้นขยะมูลฝอยตามที่กำหนด จากนั้นใช้ดินบดทับและอัดให้แน่นอีกครั้งหนึ่งแล้วจึงนำขยะมูลฝอยชุมชนมาเกลี่ยและบดอัดอีกเป็นชั้นๆ สลับด้วยชั้นดินกลบทับเพื่อป้องกันปัญหาเรื่องกลิ่น แมลง น้ำชะขยะ และเหตุเดือนร้อนรำคาญอื่นๆ
1) เทคโนโลยีการผลิตพลังงานจากการฝังกลบขยะชุมชนแบบถูกหลักสุขาภิบาล
เทคโนโลยีการผลิตพลังงานจากหลุมฝังกลบขยะชุมชนแบบถูกหลักสุขาภิบาล (Sanitary landfill หรือ Conventional landfill) เป็นการพัฒนาและปรับปรุงระบบฝังกลบขยะมูลฝอยเพื่อลดการปล่อยออก (Emission) ของก๊าซมีเทนที่เกิดจากกระบวนการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic digestion) ภายในหลุมฝังกลบ องค์ประกอบหลักของการฝังกลบขยะมูลฝอยแบบถูกหลักสุขาภิบาลประกอบด้วย ระบบบำบัดขั้นต้น (Pre-treatment system) การดำเนินการฝังกลบในพื้นที่ ระบบควบคุมทางด้านสิ่งแวดล้อม ได้แก่ ระบบรวบรวมน้ำชะขยะ (Leachate collection system) ระบบบำบัดน้ำเสีย เป็นต้น
หลักการดำเนินงานทั่วไปสำหรับระบบผลิตพลังงานจากก๊าซชีวภาพ และการปิดพื้นที่ฝังกลบขยะมูลฝอยแบบถูกหลักสุขาภิบาล มีรายละเอียดดังนี้
(1) ระบบบำบัดขั้นต้น (Pre-treatment system)
(2) การดำเนินการฝังกลบในพื้นที่ (Sanitary landfill operation)
(3) ระบบรวบรวมก๊าซชีวภาพ (Landfill gas collection system)
(4) ระบบผลิตพลังงานจากก๊าซชีวภาพ (Gas utilization system)
(5) ระบบควบคุมทางด้านสิ่งแวดล้อม
(6) การปิดพื้นที่ฝังกลบ (Cover systems)
2) เทคโนโลยีการผลิตพลังงานจากการฝังกลบขยะชุมชนแบบ Bioreactor landfill
เนื่องจากระยะเวลาการย่อยสลายสารอินทรีย์ในพื้นที่ฝังกลบใช้ระยะเวลายาวนาน ดังนั้นจึงมีการพัฒนาและปรับปรุงรูปแบบของการฝังกลบขึ้นในช่วงต้นๆ ของศตวรรษที่ 21 เรียกว่า Bioreactor landfill ซึ่งมีลักษณะการก่อสร้างเหมือนกับสถานที่ฝังกลบขยะมูลฝอยชุมชนแบบถูกหลักสุขาภิบาล (Sanitary landfill) คือ ต้องมีการปูวัสดุรองพื้น (Lining system) และระบบรวบรวมน้ำชะขยะ (Leachate collection system) แต่มีหลักการในการออกแบบระบบที่แตกต่างไปจากการฝังกลบแบบถูกหลักสุขาภิบาลหรือ Conventional landfill เพื่อย่นระยะเวลาของการย่อยสลายสารอินทรีย์ในขยะมูลฝอยชุมชนให้มีสภาวะเสถียรและคงที่ภายในเวลา 5-10 ปี
องค์ประกอบหลักในการดำเนินงานผลิตพลังงานโดยใช้ก๊าซชีวภาพจากหลุมฝังกลบขยะมูลฝอยชุมชนแบบ Bioreactor landfill ประกอบด้วย ระบบบำบัดขั้นต้น (Pretreatment) การดำเนินงานฝังกลบในพื้นที่ ระบบรวบรวมและควบคุมน้ำชะขยะ (Collection and control of leachate) ระบบการรวบรวมก๊าซชีวภาพ และระบบผลิตพลังงานจากก๊าซชีวภาพ ซึ่งมีรายละเอียดดังต่อไปนี้
(1) ระบบบำบัดขั้นต้น (Pretreatment)
(2) การดำเนินการฝังกลบในพื้นที่แบบ Bioreactor landfill แบ่งออกเป็น 4 แบบหลัก คือ
(2.1) Aerobic bioreactor landfill
(2.2) Anaerobic bioreactor landfill
(2.3) Facultative bioreactor landfill
(2.4) Aerobic-anaerobic bioreactor landfill หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า
Hybrid bioreactor landfill
(3) ระบบรวบรวมและควบคุมน้ำชะขยะ (Leachate collection and controls)
(4) ระบบรวบรวมก๊าซชีวภาพ
(5) ระบบผลิตพลังงานจากก๊าซชีวภาพ
2.3 เทคโนโลยีผลิตเชื้อเพลิงขยะ
2.3.1 เทคโนโลยีผลิตเชื้อเพลิงขยะ (Refuse derived fuel : RDF)
เชื้อเพลิงขยะ หมายถึง ขยะมูลฝอยที่ผ่านกระบวนการจัดการต่างๆ เช่น การคัดแยกวัสดุที่เผาไหม้ได้ออกมา การฉีกหรือตัดขยะมูลฝอยออกเป็นชิ้นเล็กๆ เชื้อเพลิงขยะที่ได้นี้จะมีค่าความร้อนสูงกว่าหรือมีคุณสมบัติเป็นเชื้อเพลิงที่ดีกว่าการนำขยะมูลฝอยที่เก็บรวบรวมมาใช้โดยตรง เนื่องจากมีองค์ประกอบทั้งทางเคมีและกายภาพสม่ำเสมอกว่า ข้อดีของเชื้อเพลิงขยะ คือค่าความร้อนสูง ง่ายต่อการจัดเก็บ การขนส่ง การจัดการต่างๆ รวมทั้งส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำกว่า
2.3.2 การแปรรูปขยะเป็นเชื้อเพลิงขยะ
เพื่อที่แปรรูปขยะเป็นเชื้อเพลิงนั้น จำเป็นต้องมีกระบวนการจัดการไม่ว่าจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของเชื้อเพลิงขยะที่ต้องการ กระบวนการการจัดการทั่วไปมีขั้นตอนดังต่อไปนี้ 1) การคัดแยกที่แหล่งกำเนิด 2) การคัดแยกด้วยมือหรือเครื่องจักร 3) การลดขนาด 4) การแยกขนาด 5) การผสม 6) การทำให้แห้งและการอัดแท่ง และ 7) การบรรจุและการเก็บ
