Tải bản đầy đủ

đồ án thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp

Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.s Trần Ngọc Tân đã tận
tình chỉ dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đồ án.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong Viện Khoa Học Và
Công Nghệ Môi Trường đã cung cấp những kiến thức hết sức qúy báu cho em trong
thời gian qua.
Và cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến những người thân trong gia đình, bạn
bè em đã hết lòng giúp đỡ, động viên và đóng góp ý kiến cho em rất nhiều trong
quá trình hoàn thành đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, Ngày 16 tháng 06 năm 2010
Sinh Viên
Nguyễn Văn Bằng
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 1
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
Mục lục
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)

8693551. Trang 2
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
Danh mục bảng
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 3
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
Danh mục hình
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 4
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
KÝ HIỆU VIẾT TẮT
 VSV : Vi sinh vật.
 KCN – KCX : Khu công nghiệp – Khu chế xuất.
 CTRCN : Chất thải rắn Công nghiệp.
 CTRNH : Chất thải rắn nguy hại.
 TCVN : Tiêu chuẩn Việt nam.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 5
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Việt Nam đang trên con đường công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Đang
chuyển mình từ nền kinh tế bao cấp sang nền kinh tế thị trường, Việt Nam và cả thế
giới đang đương đầu với những thách thức to lớn về tăng trưởng kinh tế và đấu
tranh bảo vệ môi trường.
Hơn một thập kỷ qua, Việt Nam đã đạt được những thành tựu to lớn về phát triển
kinh tế. Những thành tựu đạt được trong mọi lĩnh vực kinh tế quốc dân đều có sự
đóng góp to lớn của ngành hóa chất, các ngành công nghiệp nặng như : chế tạo máy
, khai khoáng, điện than…Các ngành công nghiệp nhẹ như : dệt may, in, nhuộm,
giấy , chế biến lương thực, thực phẩm, mỹ phẩm…
Tuy nhiên cùng với sự tăng trưởng kinh tế, Việt Nam đang phải đối mặt với một
thực tế nan giải, đó là vấn đề ô nhiễm môi trường. Đây là một trong những vấn đề,
vấn đề nóng, cấp thiết mang tính thời sự cao. Nó không chỉ ảnh hướng xấu tới mỹ
quan mà còn ảnh hướng nghiêm trọng tới sức khoẻ, đời sống con người và hệ sinh
thái …
Nói chung, ở Việt Nam chính sách và quản lí môi trường vẫn còn chưa chặt

chẽ, và đặc biệt vào lúc này là trường hợp cho quản lí chất thải rắn công nghiệp ở
Việt Nam nói chung và các khu vực công nghiệp trọng điểm nói riêng. Một vài tổ
chức có liên quan đến hệ thống quản lí chất thải công nghiệp, nhưng hệ thống quản
lí còn nhiều rối rắm. Cho đến nay, vẫn không có một hệ thống rõ ràng về việc xử lí
chất thải rắn công nghiệp và vào lúc này chính phủ không thể thu thập và xử lí
chúng một cách hiệu quả và triệt để. Nghĩa là những nguy hiểm đang đe dọa môi
trường, phần lớn chất thải công nghiệp là chất thải công nghiệp độc hại.
Để đất nước phát triển theo hướng bền vững, trở thành các trung tâm lớn của
thế giới, là môi trường sống lý tướng cho con người ta cần đưa ra các giải pháp phù
hợp với thực trạng môi trường nhằm cải thiện các vấn đề tiêu cực xẩy ra do sự phát
triển.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 6
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
CHƯƠNG I :
TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN CÔNG NGHIỆP VÀ PHƯƠNG PHÁP
XỬ LÝ
I.1./ Định nghĩa chất thải rắn công nghiệp và các đặc trưng của chúng.
I.1.1./ Định nghĩa chất thải rắn công nghiệp.
Là các chất thải phát sinh từ các hoạt động công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp
như : Phế thải từ vật liệu xây dựng trong quá trình sản xuất công nghiệp, tro xỉ trong
các nhà máy, bao bì đóng gói sản phẩm, phế thải trong các quá trình công nghệ, từ
nguyên nhiên liệu phục vụ cho quá trình sản xuất…
I.1.2./ Nguồn gốc phát sinh và phân loại chất thải rắn công nghiệp.
Các nguồn chủ yếu phát sinh ra chất thải rắn công nghiệp bao gồm :
- Chất thải từ các khu chế xuất tập trung.
- Chất thải từ các nhà máy sản xuất lớn nằm riêng lẽ.
- Các loại hình công nghiệp vừa và nhỏ
- Bùn cặn từ các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp.
Có nhiều cách phân loại khác nhau tuy nhiên dựa vào nguồn gốc hình thành ta có
thể phân loại rác như sau :
- Chất thải từ các khu chế xuất tập trung : Là chất thải phát sinh ra trong các
hoạt động sản suất tại các khu công nghiệp tập trung, tùy thuộc vào cơ cấu
ngành sản xuất tại các khu công nghiệp mà thành phần rác cũng khác nhau.
Các thành phần chủ yếu bao gồm : Kim loại, thủy tinh, linh kiện điện tử,
nhựa, vải, da, gỗ…
- Chất thải phát sinh tại các nhà máy sản xuất lớn và riêng rẽ : Tùy thuộc vào
loại hình và công nghệ sản xuất của nhà máy mà rác thải phát sinh có các
thành phần khác nhau.
+ Sản xuất giấy và bột giấy : Nguyên liệu chính của ngành sản xuất giấy và
bột giấy là gỗ, tre nứa, và các loại giấy được tái chế. Chất thải của ngành công
nghiệp này bao gồm : Nguyên liệu thải bỏ, sản phẩm không đạt tiêu chuẩn,
bùn cặn từ các hệ thống xử lý nước, dịch đen…
+ Sản xuất đường : Ở Việt Nam nguyên liệu chủ yếu trong ngành công
nghiệp sản xuất đường là từ mía. Trong quá trình sản xuất sản phẩm, phát thải
ra các loại chất thải rắn khác nhau nhưng chủ yếu là bã mía. Nếu không được
tái sử dụng vào quá trình sản xuất sẽ là nguồn gây ô nhiễm khá lớn ảnh hướng
không nhỏ đến môi trường.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 7
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
+ Chế biến thực phẩm : Đây là nghành sản xuất gây ô nhiễm cao nếu không
được xử lý kịp thời. Nguyên liệu sản xuất của ngành công nghiệp này mang
tính đặc thù cao luôn đòi hỏi phải tươi sống. Vì vậy nên số nguyên liệu không
đạt tiêu chuẩn và phải thải bỏ rất nhiều. Chất thải của ngành chế biến thực
phẩm hầu hết là các chất thải dễ phân hủy sinh học nếu không được thu gom
và xử lý kịp thời sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
+ Sản xuất bia, rượu, nước giải khát : Các chất thải rắn của ngành sản xuất
này chủ yếu là chai lọ thủy tinh, nhãn mác hang hóa, bã nguyên liệu trong sản
xuất bia rượu…
+ Công nghiệp mạ, gang thép : Trong ngành công nghiệp gang thép chất
thải rắn chủ yếu là tro xỉ trong các khu luyện gang thép, công nghiệp mạ chất
thải rắn chủ yếu là bùn thải có chứa hàm lượng kim loại cao, khá nguy hiểm
- Chất thải từ các loại hình công nghiệp vừa và nhỏ : Các loại hình công
nghiệp vừa và nhỏ ở Việt Nam khá đa dạng và phong phú, chú yếu là các xí
nghiệp sản xuất, các làng nghề vì vậy chất thải rắn phát sinh tại các cơ sở này
rất khó thu gom và quản lý. Các chất thải rắn không được thu gom xử lý đến
nơi đến chốn cũng đang là nguồn gây ô nhiễm môi trường.
Việc phân loại chất thải rắn đóng vai trò quan trộng trong việc lựa chọn phương
án xử lý .Vì vậy ta có thể chia chất thải thành 3 nhóm chính như sau :
- Nhóm chất thải dễ phân hủy sinh học : Bao gồm các chất thải ngành công
nghiệp thực phẩm như : rau quả thối, thit cá phế phẩm…
- Nhóm chất thải có thể tái chế : Kim loại, thủy tinh, bìa cactong, nhựa, linh
kiện điện tử…
- Nhóm khó phân hủy sinh học : Linh kiện máy móc thải bỏ, chai lọ đựng hóa
chất độc hại, nhựa phế thải, da ,vải, cao su…
I.1.3/ Hiện trạng chất thải công nghiệp ở Việt Nam.
a./ Chất thải rắn công nghiệp không nguy hại.
Ước tính lượng phát sinh chất thải công nghiệp chiếm khoảng 20 – 25% tổng
lượng chất thải sinh hoạt tùy theo quy mô và cơ cấu công nghiệp của từng vùng.

Hinh 1.1: Tỷ lệ phát sinh chất thải rắn công nghiệp theo quy mô vùng.[1]
Từ biểu đồ trên ta thấy chất thải công nghiệp chủ yếu phát sinh ở Miền Nam, cụ
thể là vùng Đông Nam Bộ (48%). Trong đó thành phố Hồ Chí Minh chiếm khối
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 8
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
lượng đáng kể (31%) tổng lượng chất thải công nghiệp trong cả nước). Bên cạnh đó
lượng chất thải rắn phát sinh từ các làng nghề cũng góp phần không nhỏ vào tổng
lượng chất thải phát sinh ở nước ta. Hiện nay có khoảng 1450 làng nghề trong cả
nước phát thải 774000 tấn/năm (kể cả chất thải nguy hại và không nguy hại).[1]
b./ Chất thải công ngiệp nguy hại.
Các chất thải rắn nguy hại chú yếu phát sinh từ các hoạt động sản xuất công
nghiệp, các làng nghề.
Theo thống kê năm 2004 chất thải công nghiệp nguy hại chủ yếu ở vùng kinh tế
trọng điểm phía Nam điển hình là ở Đồng Nai, TP.Hồ Chí Minh, Bà Rịa – Vũng
Tàu. Các nghành công nghiệp nhẹ, hóa chất cơ khí luyện kim là ngành phát sinh
nhiều chất thải nguy hại nhất.
Tổng lượng chất thải nguy hại phát sinh từ các làng nghề trong cả nước khoảng
2400 tấn/năm. Chất thải rắn y tế chiểm tỉ lệ nhỏ nhất, lượng chất thải rắn y tế nguy
hại phát sinh cần phải xử lý ước tính khoảng 34 tấn/ngày đêm trên toàn quốc.[1].
I.1.4./Thành phần chất thải công nghiệp ở Việt Nam.
a./ Thành phần cơ lý của chất thải công nghiệp ở Việt Nam.
Chất thải rắn công nghiệp là các chất thải rắn được thải bỏ trong quá trình sản xuất
công nghiệp, thành phần của chất thải rắn công nghiệp thay đổi theo loại hình sản
xuất, sản phẩm, công nghệ sản xuất của các cơ sở sản xuất công nghiệp.
Stt Nguồn chất thải rắn công nghiệp Tải trọng ô nhiễm
( tấn/năm )
01 Khu chế xuất và khu công nghiệp tập trung 640.000
02 Các nhà máy lớn nằm riêng lẽ 150.000
03 Các loại hình công nghiệp vừa và nhỏ 1.200.000
Bảng 1.1 : Tổng tải lượng chất thải công nghiệp TP. Hồ Chí Minh [2].
Thành phần rác thải có ý nghĩa rất quan trọng trong việc lựa chọn các thiết bị xử
lý, các quá trình xử lý, cũng như hoạch định các chương trình quản lý đối với hệ
thống kỹ thuật quản lý rác.
Stt Ngành công nghiệp Số cơ sở khảo sát Tải lượng ô nhiễm
( tấn/năm)
01
02
Chế biến thực phẩm
Dệt nhuộm, may mặc, da
31
28
8.648,7
2.467,4
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 9
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
03
04
05
06
07
08
09
10
Vật liệu xây dựng
Giấy và bột giấy
Gỗ
Cơ khí
Hóa chất
Nhựa, cao su
Dầu khí
Các ngành khác
5
17
14
44
4
20
4
24
3.466,2
2.662,0
764,2
17.585,2
718,2
547,1
325,4
2.398,9
Bảng 1.2: Thành phần rác thải công nghiệp TP .Hồ Chí Minh năm 2002[3].
Độ ẩm chất thải rắn.
Độ ẩm của chất thải rắn là thông số có liên quan đến giá trị nhiệt lượng của chất
thải, được xem xét khi lựa chọn phương án xử lý, thiết kế bãi chôn lấp. Độ ẩm của
chất thải rắn thay đổi theo thành phần và theo mùa trong năm. Rác thải thực phẩm
có độ ẩm cao từ 50 đến 80 %, thủy tinh và kim loại có độ ẩm thấp. Độ ẩm trong rác
cao tạo điều kiện cho vi sinh vật phân hủy yếm khí rác tốt hơn.
STT
Thành phần
Khoảng giao động
Độ ẩm %
1 Thực phẩm 50 - 80 70
2 Giấy 4 - 10 6
3 Carton 4 - 8 5
4 Nhựa 1 – 4 2
5 Vải 6 – 15 10
6 Cao su 1 - 4 2
7 Da 2 - 12 10
8 Kim loại 0 - 1 1
9 Gỗ 15 - 40 20
10 Thành phần khác 4 - 10 6
Bảng 1.3: Độ ẩm chất thải rắn công nghiệp tại Việt Nam [4]
b./ Thành phần hóa học của chất thải rắn.
Dựa vào thành phần hóa học của chất thải rắn để phân loại và xem xét lựa chọn
phương án xử lý, các chất thải rắn có giá trị nhiệt lượng cao có thể dùng làm chất
đốt, chất thải có thành phần hữu cơ dễ phân hủy phải ưu tiên thu gom trong ngày và
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 10
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
xử lý bằng phương pháp sinh học, các chất thải có thành phần nguy hại với môi
trường cần thu gom và xử lý riêng đúng quy định.
Trong chất thải có nhiều các nguyên tố có sẵn trong tự nhiên nhưng chúng ta cần
xác định các nguyên tố đa lượng chính nhất, bao gồm:
- Độ bay hơi ẩm
- Chất cháy bay hơi : sau khi xác định độ bay hơi ẩm, ta cho mẫu vào lò
kín, nung ở 950
o
C đến khối lượng không đổi, ta thu được chất cháy bay hơi
- Carbon cố định : Là phần có thể cháy còn lại sau khi chất cháy bay hơi đã
bị loại
- Độ tro : Là phần còn lại sau quá trình cháy
Kết quả phân tích các thành phần cơ bản : C, H, O, N, S, Tro có trong rác thải
công nghiệp được thống kê tại bảng sau.
Thành phần % khối lượng
C 29,016
H 3,45
O 12,79
N 0,366
S 1,064
Cl 1,284
Tro 10,03
Ẩm 42
Bảng 1.4 : Thành phần hóa học của chất thải rắn công nghiệp[4].
I.2./ Ảnh hướng của chất thải rắn công nghiệp đến môi trường và sức khỏe con
người
I.2.1./Ảnh hướng của chất thải rắn công nghiệp đến môi trường.
Mặc dù lượng chất thải công nghiệp chỉ chiếm một lượng vừa phải so với tổng
lượng chất thải sinh ra từ các hoạt động khác ( sinh hoạt, nông nghiệp…) nhưng nó
lại gây ô nhiễm môi trường đáng kể và ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ con người.
a./ Ảnh hướng đến môi trường đất.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 11
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
Chất thải công nghiệp không được phân loại và thu gom hợp lý, đươc thu gom
chung với chất thải sinh hoạt rồi đưa đi chôn lấp tại các bãi rác không đúng quy
cách. Các thành phần nguy hại trong rác như các hóa chất độc hại, kim loại nặng
sẽ bị hòa tan vào nước và đi vào đất. Khi đi vào trong đất các chất này sẽ gây ra sự
thay đổi về thành phần của đất, làm chết các vi sinh vật sống trong đất.
b./ Ảnh hướng đến môi trường nước.
Tại các bãi rác, các thành phần hữu cơ trong rác thải ( rác thải công nghiệp thực
phẩm) sẽ bị phân hủy, các chất hữu cơ sẽ tách ra kết hợp với các nguồn nước khác
như : Nước mưa, nước mặt ….Nước rò rỉ di chuyển trong bãi rác sẽ làm tăng khả
năng phân hủy sinh học và làm tăng khả năng vận chuyển các chất ô nhiễm ra môi
trường xung quanh.
Các chất ô nhiễm trong nước rò rỉ bao gồm các chất được hình thành do quá trình
phân hủy sinh học và các quá trình biến đổi hóa học trong bãi rác.
Đối với các loại bãi rác không đảm bảo chất lượng, nước thải trong bãi rác sẽ
thấm vào đất đi vào nguồn nước ngầm gây ảnh hướng đến nguồn tài nguyên nước,
gây ảnh hướng tới sức khỏe con người khi sử dụng nguồn nước đó vào mục đích
sinh hoạt, ăn uống…Ngoài ra nó còn có khả năng thấm thấu vào nguồn nước mặt,
ảnh hướng tới hệ sinh thái và môi trường các khu vực xung quanh bãi rác.
Trong rác nếu có chứa các kim loại nặng các kim loại này dễ dàng bị hòa tan và
đi vào môi trường thông qua nước rỉ rác. Vì vậy khi kiểm soát chất lượng nước
ngầm trong bãi chôn lấp ta cần kiểm tra thành phần kim loại nặng trong nước.
Ngoài ra, nước rò rỉ có thể chứa các hợp chất độc hại như : các chất hữu cơ bị
halozen hóa, các hydrocacbon đa vòng… chúng gây ảnh hướng rất lớn tới sức khỏe
con người như có thể gây ung thư hoặc đột biến zen.
c./ Ảnh hưởng đến môi trường không khí .
Các loại chất thải rắn dễ phân hủy trong các điều kiên nhiệt độ và độ ấm thích hợp
sẽ bị các VSV phân hủy tạo ra các loại chất khí tác động xấu đến môi trường,các
loại khí này hầu hết có mùi khó chịu ảnh hướng rất lớn đến môi trường và sức khỏe
con người.
Hiện nay nhiều nước trên thế giới và Việt Nam xử lý chất thải công nghiệp bằng
phương pháp chôn lấp và thiêu đốt. Các phương pháp này có nguy cơ tác động rất
lớn đến môi trường không khí nếu quy trình kỹ thuật không được đảm bảo. Hoạt
động của các lò đốt không đúng tiêu chuẩn sẽ phát sinh vào không khí các khí độc
hại như: NO
X
, CO, CO
2
, SO
2
, dioxin và bụi…
Trong khi thu gom và vận chuyển rác tới nơi thiêu đốt, chôn lấp thì bụi và các bào
tử của nhiều loại vi sinh vật trong rác sẽ phát tán vào không khí, điều này làm ảnh
hưởng không nhỏ tới sức khoẻ người dân.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 12
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
Các chất hữu cơ trong rác thải sẽ bị phân huỷ dưới tác dụng của các vi sinh vật
yếm khí và hiếu khí tuỳ theo từng điều kiện tại những nơi thu gom, vận chuyển,
chôn lấp sẽ sinh ra các khí độc hại khác nhau (CH
4
, NH
3
, H
2
S…)
I.2.2./ Ảnh hướng đến sức khỏe con người.
Ngoài làm mất mỹ quan nơi sản xuất, chất thải công nghiệp có ảnh hưởng rất lớn
đến sức khoẻ cán bộ, công nhân sản xuất, công nhân trực tiếp thu gom, vận chuyển
và xử lý rác. Nó cũng ảnh hưởng đến sức khỏe của cộng đồng dân cư xung quanh.
Chất thải công nghiệp như hóa chất dư trong các chai lọ, kim loại nặng… nếu
không được quản lý và thu gom sẽ bị nước mưa hòa tan đưa vào đất, vào nguồn
nước ngầm khi con người sử dụng nước các chất độc này sẽ di vào cơ thể gây các
bệnh hiểm nghèo cho con người.
I.3./ Phương pháp quản lý chất thải rắn công nghiệp.
I.3.1./ Phương pháp quản lý chất thải rắn công nghiệp trên thế giới.
Trên thế giới việc quản lý chất thải rắn công nghiệp đã được nhiều quốc gia tiên
tiến quan tâm từ lâu. Hàng năm các quốc gia này đều có những thống kê chính xác
lượng chất thải rắn công nghiệp phát sinh, các chi phí cho khâu vận hành và khấu
hao thiết bị cũng như phí cho việc đầu tư, nâng cấp, cải tạo hệ thống quản lý chất
thải rắn.
Lượng chất thải công nghiệp phát sinh phụ thuộc vào mức độ phát triển công
nghiệp của mỗi quốc gia và sự đa dạng về ngành nghề sản xuất.
Hiện nay, trên thế giới đã có những chính sách, quy định, đã được ban hành nhằm
kiểm soát chặt chẽ loại chất thải này. Các hiệp ước quốc tế, các nguyên tắc, pháp
luật và quy định về chất thải công nghiệp, trong đó có cả chất thải công nghiệp nguy
hại, cũng đã được công nhận và thực hiện ở hầu hết các quốc gia trên thế giới:
- Công ước Basel : Được ký kết bởi hơn 100 quốc gia, quy định về sự di
chuyển chất thải độc hại qua biên giới, đồng thời áp dụng cả với chất thải y tế.
Công ước này đưa ra nguyên tắc chỉ vận chuyển hợp pháp chất thải nguy hại
từ các quốc gia không có điều kiện và công nghệ thích hợp sang các quốc gia
có điều kiện vật chất và kỹ thuật để xử lý an toàn một số chất thải đặc biệt.
- Nguyên tắc Pollutor pay : Nêu rõ mọi người, mọi cơ quan làm phát sinh chất
thải phải chịu trách nhiệm về luật pháp và tài chính trong việc đảm bảo an
toàn và giữ cho môi trường trong sạch.
- Nguyên tắc Proximitry : Quy định rằng việc xử lý chất thải nguy hại cần
được tiến hành ngay tại nơi phát sinh càng sớm càng tốt. Tránh tình trạng chất
thải bị lưu giữ trong thời gian dài gây ô nhiễm môi trường.
Ở hầu hết các quốc gia phát triển, tại các khu công nghiệp, các nhà máy sản xuất
đều có hệ thống thu gom xử lý riêng. Đó là các lò đốt ở nhiệt độ cao kiểm soát
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 13
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
nhiệt, tuỳ theo loại phế thải mà điều chỉnh nhiệt độ từ 1000
o
C đến trên 4000
o
C. Tuy
nhiên phương pháp này hiện nay vẫn còn đang tranh cãi về việc xử lý khí và bụi sau
khi đốt đã được thải hồi vào không khí. Các phế thải trong công nghiệp trong khi
đốt, thải hồi vào không khí nhiều hạt bụi li ti và các hóa chất độc hại phát sinh ra do
quá trình thiêu đốt như : hơi acid cloridric, dioxin/furan, và một số kim loại nặng
độc hại như thủy ngân, chì, hoặc arsenic, cadmium. Do đó, tại Hoa Kỳ vào năm
1996, đã bắt đầu có các điều luật về khí thải của lò đốt nghiêm khắc hơn và lượng
khí thải hồi phải được giảm thiểu bằng những hệ thống lọc hóa học và cơ học tùy
theo loại phế thải. Cũng như các hạt bụi phóng thích sau khi đốt phải nhỏ hơn 10
µm.
Tại Nhật Bản, rác thải công nghiệp tại các nhà máy và khu chế xuất sẽ được phân
loại, thu gom, vận chuyển, xử lý trọn gói bởi các công ty tư nhân. Những công ty
này phải trải qua những đợt kiểm tra gắt gao về trình độ kỹ thuật của người vận
hành cũng như công nghệ của hệ thống thiết bị xử lý. Chỉ những công ty đạt tiêu
chuẩn chất lượng mới được hoạt động. Phương pháp xử lý rác thải được áp dụng là
phương pháp thiêu đốt trong những hệ thống lò đốt hiện đại.
Ở các quốc gia đang phát triển, việc quản lý môi trường vẫn còn rất lơ là đặc biệt
là phế thải công nghiệp. Tuy nhiên trong khoảng 10 năm trở lại đây, các quốc gia
như Ấn Độ và Trung Quốc đã bắt đầu chú ý đến việc bảo vệ môi trường và có nhiều
tiến bộ trong việc xây lò đốt rác công nghiệp.
Như vậy, vấn đề quản lý và xử lý chất thải rắn công nghiệp trên thế giới đã và
đang được các quốc gia đặc biệt quan tâm. Điều này góp phần làm giảm thiểu ảnh
hưởng của chất thải rắn công nghiệp (đặc biệt là chất thải rắn công nghiệp nguy hại)
đến môi trường và sức khoẻ con người.
I.3.2./ Phương pháp quản lý chất thải rắn công nghiệp tại Việt Nam.
a./ Quản lý chất thải rắn công nghiệp ở các loại hình công nghiệp vừa và nhỏ.
Hiện nay, cả nước có rất nhiều các doanh nghiệp quy mô vừa và nhỏ nằm ngoài
các khu công nghiệp tập trung, các doanh nghiệp này đa phần đều nằm xen lẫn vào
các khu vực đô thị của thành phố và đây là vần đề khó khăn nhất mà thành phố đang
phải đương đầu. Thực tế cho thấy chỉ có một phần nhỏ các chất thải rắn công
nghiệp là được tuần hoàn và tái sử dụng bên trong và bên ngoài các xí nghiệp này.
Còn lại hầu hết các chất thải rắn công nghiệp từ các xí nghiệp này được trộn lẫn với
chất thải sinh hoạt ( rác ) và được chở đi đổ bỏ tại các bãi rác thành phố. Một thực
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 14
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
tế tệ hại hơn cũng được ghi nhận : các chất thải công nghiệp từ các xí nghiệp này
đôi khi được đổ trực tiếp xuống các kênh rạch hay các bãi đất trống gây ra một tình
trạng ô nhiễm khá nặng nề cho môi trường, tình trạng mất vệ sinh môi trường và mỹ
quan đô thị khá nặng nề cũng như đe doạ chất lượng các nguồn nước mặt và nước
ngầm. Hơn nữa, có một phần đáng kể các chất thải được xem như là nguy hại chứa
trong thành phần các chất thải rắn công nghiệp từ các xí nghiệp này, và điều này có
thể mang lại một mối đe dọa trực tiếp cho sức khỏe cộng đồng. Vấn đề thậm chí còn
nghiêm trọng hơn nếu chúng ta xem xét đến lượng chất thải được tạo ra hàng ngày
từ các xí nghiệp, vào thời điểm hiện nay là khối lượng lớn nhất nếu chúng ta so
sánh với các chất thải tương tự tạo ra từ các xí nghiệp công nghiệp qui mô lớn
( nằm ngoài các KCN tập trung ) và từ các khu công nghiệp và khu chế xuất tập
trung. Việc di dời, đóng cửa hay thay đổi, đổi mới công nghệ sản xuất tại các xí
nghiệp vừa và nhỏ trong một số trường hợp là không thực tế. Một chiến lược hợp lý
cho việc quản lý chất thải công nghiệp từ các xi nghiệp là vấn đề cấp bách cần thiết.
b./ Quản lý chất thải rắn công nghiệp ở các loại hình công nghiệp qui mô lớn
nằm ngoài các KCN - KCX
Chiến lược này được phát triển với đối tượng chính là nhằm vào các xí nghiệp
công nghiệp qui mô lớn nằm ngoài các khu công nghiệp và khu chế xuất tập trung.
Việc giải quyết các vấn đề về chất thải rắn từ các lọai hình công nghiệp lớn nằm
ngoài khu công nghiệp – khu chế xuất, mục đích chính cũng tương tự như với chất
thải rắn của lọai hình công nghiệp vừa và nhỏ. Do đó, ở mục này chỉ đề cập đến
những đặc điểm đặc biệt liên quan đến tính chất thực tế tại các xí nghiệp công
nghiệp quy mô lớn.
Giải pháp này áp dụng phù hợp cho các xí nghiệp công nghiệp quy mô lớn :
Chất thải công nghiệp thường được phân loại tại điểm xả, đặc biệt phân lọai chất
thải nguy hại từ hỗn hợp chất thải rắn. Bảo đảm mỗi loại chất thải được thu gom
riêng biệt trong từng container và được vận chuyển riêng tùy từng lọai và tùy đặc
tính của chất thải.
Tất cả các nguyên liệu không độc và có thể tái chế tái sử dụng vào một công đoạn
sản xuất khác hay làm nguyên liệu cho một nhà máy khác như giấy ( báo, tạp chí và
những dạng chất thải giấy khác ), kim loại ( sắt, các kim loại không phải sắt như vỏ
đồ hộp ), thủy tinh ( chai lọ, thủy tinh vụn ), nhựa, quần áo, gỗ, rác thực phẩm…
Xây dựng một địa điểm để xử lý sơ bộ chất thải. Địa điểm này được sử dụng để :
thu gom, trung chuyển, xử lý sơ bộ. Xử lý sơ bộ như : phân loại, điều biến ( thay
đổi tính chất ) … Khi xây dựng địa điểm này cần phải tuân thủ tất cả các yêu cầu về
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 15
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
kỹ thuật và quản lý, đặc biệt phải chú trọng bảo đảm điều kiện môi trường của khu
vực xung quanh và tạo một điều kiện thuận lợi nhất để vận chuyển chất thải từ xí
nghiệp đến bãi chôn lấp.
Một số phương pháp xử lý được đưa ra để tiến hành xử lý sơ bộ :
+ Phương pháp đốt : đây là phương pháp có khả năng ứng dụng rất cao để xử
lý một số loại chất thải tại địa điểm xử lý chất thải trong phạm vi xí nghiệp : thực
phẩm, giấy và một số loại chất thải không độc có khả năng cháy khác. Một số loại
lò đốt thông dụng và đơn giản được sử dụng cho mục đích này: lò đốt stocker và lò
đốt fluidising bed.
+ Xử lý chất thải không có khả năng đốt: Trong một số trường hợp, có thể xử lý
sơ bộ chất thải nguy hại không có khả năng đốt và những nguyên liệu độc, biến đổi
chúng thành dạng ít độc hơn, sạch hơn, thích hợp hơn cho chôn lấp hoặc xử lý tiếp
theo tại khu xử lý chung của thành phố. Phương pháp này rất phù hợp cho một số
loại chất thải công nghiệp hóa chất. Một số quá trình công nghệ đơn giản hoàn toàn
có thể áp dụng trong phạm vi khu xử lý của xí nghiệp là: trung hòa ( bằng hóa chất )
, ổn định, làm ráo nước, phân hủy sơ bộ.
Nhìn chung, trong phạm vi xí nghiệp, kiến nghị không xử lý chất thải nguy hại
và độc hại ngoại trừ việc cẩn thận phân loại và vận chuyển ra khỏi xí nghiệp.
c./ Quản lý chất thải rắn công nghiệp ở KCN – KCX.
Kiến nghị những tuyến đường thích hợp nhất cho các phương tiện thu gom chất
thải, hoàn thiện kế hoạch thu gom chất thải…là nhiệm vụ của mỗi xí nghiệp trong
KCN. Hơn nữa, mỗi KCN ( ban quản lý ) phải thành lập những con đường và kế
hoạch tương tự cho toàn bộ KCN.
Chất thải công nghiệp được phân loại tại nguồn và được thu gom trong các
container riêng biệt tại địa điểm gọi là “điểm tập kết rác” của xí nghiệp. Điểm này
dùng để chứa rác thu gom và là trạm trung chuyển.Các xe tải hoặc các xe chở rác
khác sẽ chở các container rác đã được tập kết tại đây đến trạm xử lý sơ bộ của
KCN.
Trạm này được xây dựng với chức năng sau:
+ “Xử lý” chất thải : Sau khi phân loại, các chất thải cần xử lý được đốt bằng
lò đốt. Có thể áp dụng các biện pháp xử lý đơn giản khác.
+ Tái sử dụng chất thải : Xây dựng một diện tích để chứa loại chất thải này.
Phân loại chất thải để tái xử lý trước khi vận chuyển ra khỏi KCN đến nơi tái sử
dụng. Dạng chất thải có thể tái sử dụng trong phạm vi KCN có thể được thỏa thuận
giữa các nhà máy.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 16
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
+ Trạm trung chuyển : Chất thải được phân loại trước khi đưa ra khỏi nhà máy
đến các khu xử lý chung của thành phố.
Chất thải nguy hại được phân loại và thu gom riêng và được đăng ký với công ty
môi trường đô thị để được xử lý ở khu xử lý chất thải nguy hại của thành phố.
I.4./Các phương pháp xử lý chất thải rắn Công nghiệp chủ yếu.
a./ Công nghệ xử lý hóa lý
Công nghệ xử lý hóa lý là sử dụng các quá trình biến đổi vật lý, hóa học để làm
hay đổi tính chất của chất thải nhằm mục đích chính là giảm thiểu khả năng nguy
hại của chất thải đối với môi trường. Công nghệ này rất phổ biến để thu hồi, tái chế
chất thải, đặc biệt là một số loại CTNH như dầu, mỡ, kim loại nặng, dung môi.
Biện pháp tái chế, thu hồi chất thải bằng công nghệ hóa lý chỉ thực sự mang lại
hiệu quả kinh tế và môi trường đối với những nhà máy xử lý chất thải quy mô lớn,
đầu tư công nghệ hiện đại để có thể thu hồi sản phẩm từ chất thải. Một số biện pháp
hóa lý thông dụng trong xử lý chất thải như sau:
- Trích ly : Là quá trình tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp nhờ một dung môi có
khả năng hòa tan chọn lọc một số chất trong hỗn hợp đó. Trong xử lý chất
thải, quá trình trích ly thường được ứng dụng để tách hoặc thu hồi các chất
hữu cơ có lẫn trong chất thải dầu mỡ, dung môi, hóa chất bảo vệ thực vật…
Sau khi trích ly, người ta thường thu hồi lại dung môi bằng cách chưng cất
hỗn hợp. Sản phẩm trích ly còn lại có thể được tái sử dụng hoặc xử lý bằng
cách khác.
- Chưng cất : Là quá trình tách hỗn hợp chất lỏng bay hơi thành những cấu tử
riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau, ở những nhiệt độ sôi khác nhau của
mỗi cấu tử chứa trong hỗn hợp đó, bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần bay hơi
và ngưng tụ. Quá trình chưng cất dựa trên cơ sở là các cấu tử của hỗn hợp
lỏng có áp suất hơi khác nhau, khi đun nóng, những chất có nhiệt độ sôi thấp
hơn sẽ bay hơi trước và được tách riêng ra khỏi hỗn hợp. Trong thực tế xử lý
chất thải, quá trình chưng cất thường gắn với trích ly để tăng cường khả năng
tách sản phẩm.
- Kết tủa, trung hòa : Dựa trên phản ứng tạo sản phẩm kết tủa lắng giữa chất
bẩn và hóa chất để tách kết tủa ra khỏi dung dịch. Quá trình này thường được
ứng dụng để tách các kim loại nặng trong chất thải lỏng ở dạng hydroxyt kết
tủa hoặc muối không tan. Ví dụ như việc tách Cr, Ni trong nước thải mạ điện
nhờ phản ứng giữa Ca(OH)
2
với các Cr
3+
(khử từ Cr
6+
) và Ni
2+
tạo ra kết tủa
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 17
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
Cr(OH)
2
, Ni(OH)
2
lắng xuống, lọc tách ra đem xử lý tiếp để trở thành Cr
2
O
3
và NiSO
4
được sử dụng làm bột màu, mạ Ni.
- Oxy hóa - khử : Là quá trình sử dụng các tác nhân oxy hóa - khử để tiến hành
phản ứng oxy hóa - khử, chuyển chất thải độc hại thành không độc hại hoặc ít
độc hại hơn. Các chất oxy hóa - khử thường được sử dụng như, Na
2
S
2
O
4,
NaHSO
3
, H
2
, KMnO
4
, K
2
Cr
2
O
7
, H
2
O
2
, O
3
, Cl
2
.
Trong thực tế xử lý chất thải, quá trình oxy hóa với các tác nhân khử như
Na
2
S
2
O
4
, NaHSO
3
, H
2
thường được ứng dụng để xử lý các kim loại đa hóa trị
như Cr, Mn, biến chúng từ mức oxy hóa cao, dễ hòa tan như Cr
6+
, Mn
7+
trở về
dạng oxyt bền vững, không hòa tan Cr
3+
, Mn
4+
. Ngược lại quá trình khử, với
các tác nhân oxy hóa như KMnO
4
, K
2
Cr
2
O
7
, H
2
O
2
, O
3
, Cl
2
cho phép phân hủy
các chất hữu cơ nguy hại như phenol, mercaptan, thuốc bảo vệ thực vật và cả
cyanua thành những sản phẩm ít độc hại hơn.
Ưu điểm :
- Thu hồi các loại hóa chất gây nguy hại cho môi trường và tái sử dụng vào quá
trình sản xuất.
- Có thể làm mất tính nguy hại của một số loại chất thải nguy hại hiện nay
Nhược điểm :
- Đòi hỏi công nghệ, máy móc, kỹ thuật cao
- Chi phí cho giải pháp này khá tốn kém.
- Phù hợp với các loại chất thải có chứa các thành phần đắt tiền cần được thu
hồi.
b./Giải pháp thiêu đốt CTRCN và CTCNNH nhằm thu hồi nhiệt.
Phương pháp đốt thiêu hủy thường được áp dụng để xử lý các loại rác thải có
nhiều thành phần dễ cháy bằng cách đốt đến nhiệt độ trên 1000C bằng nhiên liệu
gas hoặc dầu trong lò đốt chuyên dụng.
Ưu điểm của phương pháp này là khả năng tiêu hủy tốt đối với nhiều loại rác
thải, có thể đốt cháy cả kim loại, thủy tinh, nhựa, cao su, một số chất thải dạng lỏng
và bán rắn…,thể tích rác có thể giảm từ 75 – 95%, thích hợp cho những khu vực
không có điều kiện về mặt bằng chôn lấp rác, hạn chế tối đa vấn đề ô nhiễm do
nước rác, có hiệu quả cao đối với các chất thải có chứa vi trùng dễ lây nhiễm và các
chất độc hại.
Tuy nhiên phương pháp này có nhược điển này là chi phí đầu tư cao, vận hành,
việc thiết kế lò đốt rất phức tạp liên quan đến nhiệt độ của lò. Lò đốt phải vận hành
ổn định ở nhiệt độ 1000 – 1200C. Nếu nhiệt độ thấp hơn thì các chất hữu cơ khó
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 18
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
phân hủy sẽ không cháy hết gây ra ô nhiễm môi trường, đặc biệt là vấn đề phát thải
các hợp chất dioxin trong quá trình thiêu đốt các thành phần nhựa.
Phần đốt các lò đốt hiện đại được thiết kế nhằm mục đích thu hồi lại năng lượng
và kết chặt chẽ với nguyên tác kiểm soát ô nhiễm không khí. Chất thải được đưa
vào buồng thứ nhất, ở đó nó được đốt cháy trong điều kiện không có đủ ôxy cho
việc hoàn tất quá trình cháy. Khí sinh ra do quá trình cháy với thành phần chủ yếu
là monoxít carbon (CO) được chuyển qua buồng thứ 2, ở đó một lượng thừa không
khí được thổi vào, hoàn tất việc cháy. Nguyên liệu bổ sung cũng có thể được đòi hỏi
để duy trì nhiệt độ cháy thích hợp.
Sau khi phần lớn rác thải được cháy hết dòng hơi nóng được chuyển qua nồi hơi
tận dụng nhiệt của chất thải để sản xuất ra hơi nước. Tro được dập tắt bằng nước và
được thải bỏ ở bãi chôn lấp rác. Hơi nước có thể được sử dụng trực tiếp hoặc có thể
được biến đổi thành điện năng mới được bổ sung thêm một máy phát điện turbine.
Ngăn ngừa và giảm thiểu việc phóng thích dioxin ( một sản phẩm được tạo ra từ sự
đốt cháy các phế phẩm plastic đã được chlorine hóa ) có thể được thực hiện việc
giảm thành phần plastic trong chất thải đem đốt hoặc sử dụng thiết bị kiểm soát ô
nhiễm không khí thích hợp.
- Mục tiêu của phương pháp :
+ Thiêu hủy các chất hữu cơ nguy hiểm
+ Giảm đáng kể thế tích rác và khối lượng chất thải cần chôn lấp.
+ Tận dụng nhiệt sinh ra trong quá trình đốt và tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh
- Ứng dụng của phương pháp :
+ Xử lý các loại chất thải rắn nguy hiểm cho môi trường
+ Xử lý các loại chất thải rắn nguy hại
 Đây là phương pháp xử lý hợp vệ sinh được áp dụng nhiều ở các nước tiên
tiến
- Ưu điểm phương pháp :
+ Thu hồi năng lượng
+ Xử lý được các chất thải nguy hiểm có thể đốt được
+ Nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nước ngầm ít hơn phương pháp chôn lấp.
+ Xử lý nhanh và tốn diên tích chỉ bằng 1/6 so với phương pháp vi sinh
- Nhược điểm :
+ Chi phí đầu tư xử lý chất thải rắn cao
+ Có khả năng gây ô nhiễm không khí nếu không được xử lý triệt để
c./Giải pháp sinh học – hướng để sản xuất phân Compost
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 19
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
Phân trộn ( Compost ) là một vật liệu giống như đất mùn được ra do quá trình ổn
định sinh học hiếu khí các vật chất hữu cơ có trong chất thải rắn. Việc chế biến
thành phân trộn đạt hiệu quả cao nhất khi dòng chất thải không chứa các vật liệu vô
cơ. Phương pháp này thường được áp dụng để xử lý rác sinh hoạt có trong thành
phần thải của rác thải Công nghiệp từ khu vực văn phòng, nhà ăn, căng tin hoặc
chất thải của nhà máy chế biển thực phẩm có thành phần các chất hữu cơ dễ phân
hủy sinh học chiếm từ 85 – 90% tổng khối lượng rác. Để cho quá trình sinh học
diễn ra có hiệu quả, cần phải có những điều kiện sau đây :
- Kích thước mẫu phải nhỏ (< 5cm)
- Các điều kiện hiếu khí cần phải được duy trì bằng cách xới đảo trộn liên tục
khối rác ủ hoặc không thông khí cưỡng bức cho nó
- Cần phải có sự hiện diện của hơi ẩm ở mức vừa đủ nhưng không được dư thừa
(50 – 60%)
- Cần phải có sự hiện diện của các vi sinh vật thích nghi với môi trường với số
lượng vừa đủ
- Tỷ số C/N phải nằm trong khoảng từ 20/1 đến 25/1.
Quá trình phân hủy sinh học là quá trình tỏa nhiệt và việc chế biến phân trộn cần
được duy trì ở nhiệt độ 55 – 600
o
C trong suốt giai đoạn diễn ra quá trình phân rã.
Khoảng nhiệt độ này là hiệu quả trong việc phá hủy các mầm bệnh. Chu trình chế
biến phân Compost vào khoảng 20 – 25 ngày. Trong chu trình đó, giai đoạn phân
đoạn tan rã tối thiểu phải đạt 10 – 15ngày. Một trong những trở ngại chính của việc
chế biến rác thành phân Compost là việc phát sinh ra các mùi hôi thối. Việc duy trì
các điều kiện hiếu khí và một thời gian lưu thích hợp sẽ giúp giảm thiểu các vấn đề
về mùi hôi. Compost là loại phân hữu ích cho đất nông nghiệp. Nó sẽ cải thiện cấu
trúc đất, tăng cường khả năng giữ ẩm của đất, giảm bớt việc thẩm lậu nitơ hòa tan
xuống các tầng đất bên dưới và tăng khả năng đệm cho đất.
Việc chế biến phân Compost là một trong những hướng tiến triển nhanh nhất của
việc quản lý chất thải rắn thống nhất ở Mỹ và một số nước. Theo EPA, việc tái sinh
chất thải rắn bằng cách chế biến thành phân Compost là không đáng kể vào năm
1988. Vào năm 1990, EPA đã ước định rằng 2% chất thải rắn của Mỹ đã được chế
biến thành phân Compost, và đến năm 1995, tỉ lệ đó là 7% .Năm 1994, trên 3000 cơ
sở chế biến phân Compost đã được đưa vào hoạt động ở Mỹ.
Về bản chất, đây là quá trình phân hủy các thành phần hữu cơ trong rác thải có sự
tham gia của các vi sinh vật trong điều kiện môi trường thích hợp (nhiệt độ, độ ẩm,
không khí, ) để tạo thành phân bón hữu cơ. Việc ủ rác thành phân hữu cơ có ưu
điểm nổi bật là tái sử dụng rác thải, giảm đáng kể khối lượng rác đưa đi chôn lấp.
Loại phân vi sinh sản xuất theo công nghệ ủ rác không có những tác dụng kích thích
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 20
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
sự tăng trưởng của cây trồng một cách an toàn về mặt sinh thái mà còn có tác dụng
cải tạo đất. Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là công nghệ xử lý khá tốn kém, đòi
hỏi chi phí đầu tư cao, công nhân vận hành có trình độ chuyên môn cao và chỉ thích
hợp với các loại rác thải có thành phần hữu cơ cao (trên 80%).
Ưu điểm :
- Xử lý được các loại chất thải có thành phần hữu cơ cao khó có khả năng thiêu
đốt.
- Tận dụng được chất thải rắn để sản xuất phân
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 21
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
CHƯƠNG II
LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH ĐỐT CHẤT THẢI RẮN CÔNG NGHIỆP
II.1./ Lý thuyết quá trình đốt chất thải rắn.
Quá trình đốt chất thải công nghiệp xảy ra trong lò đốt thực chất là quá trình cháy
của 3 loại chất: Rắn, lỏng, khí.
- Chất rắn là chất thải đem đốt
- Chất lỏng gồm nhiên liệu phụ được cung cấp từ ngoài vào là dầu FO và
những thành lỏng được tách ra từ chất thải trong quá trình nhiệt phân.
- Chất khí là những sản phẩm của qúa trình đốt và khí hóa chất thải như CO,
H
2
, một số hydrocacbon, một số hợp chất hữu cơ ở thể khí, những khí độc
tính cao như Dioxin, Furan…
II.1.1./ Lý thuyết quá trình cháy của chất rắn.
Chất thải rắn từ khí nạp vào lò tới khi cháy được có thể trải qua các giai đoạn:
- Sấy : là quá trình nâng nhiệt độ chất thải tử nhiệt độ ban đầu tới khoảng
200
o
C, trong khoảng nhiệt độ này độ ẩm vật lý trong chất thải được thoát ra,
sau đó là ẩm hóa học. Tốc độ sấy phụ thuộc vào kích thước, bề mặt tiếp xúc,
độ xốp vật rắn, và nhiệt độ buồng đốt. Thực tế chất thải rắn là hỗn hợp nhiều
chất có thành phần và kích thước không đồng đều. Đây là một vấn đề cần chú
ý để tổ chức quá trình đốt được hiệu quả cao.
- Nhiệt phân : từ khoảng nhiệt độ 200
o
C tới nhiệt độ bắt đầu cháy, xảy ra
những quá trình phân hủy chất rắn bằng nhiệt. Những chất hữu cơ có thể bị
nhiệt phân thành những hợp chất phân tử lượng nhỏ hơn ở thể lỏng như axit,
axeton, metanol, một số hydrocacbon ở thể lỏng. Một số chất khí cũng được
sinh ra trong quá trình nhiệt phân như CH
4
, H
2
, CO, CO
2
…Thành phần của
sản phẩm nhiệt phân phụ thuộc vào bản chất của chất thải, nhiệt độ và tốc độ
nâng nhiệt độ.
- Quá trình cháy : là phản ứng hoá học giữa oxy trong không khí, chất thải rắn
và thành phần cháy được, sinh ra lượng nhiệt lớn và tạo ra ánh sáng. Tốc độ
cháy phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ chất cháy có trong nhiên liệu và chất
thải rắn. Ở một nhiệt độ nhất định, tốc độ cháy phụ thuộc chủ yếu vào nồng
độ chất cháy có trong hỗn hợp nhiên liệu, chất thải rắn và không khí. Khi
nồng độ này thấp tốc độ cháy chậm và ngược lại. Đối với một nồng độ nhất
định, tốc độ cháy phụ thuộc vào nhiệt độ. Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quá
trình cháy lớn hơn nhiều ảnh hưởng của nồng độ. Khi nhiên liệu và chất thải
rắn được sấy đến nhiệt độ bắt lửa thì quá trình cháy xảy ra. Sau khi bắt lửa,
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 22
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
quá trình cháy xảy ra mãnh liệt, nồng độ chất cháy trong nhiên liệu và chất
thải giảm dần, nhiệt độ buồng đốt tăng cao. Trong quá trình cháy nhiên liệu
và chất thải rắn, một vấn đề quan trọng là cháy chất bốc, tức là cháy các khí
cháy như hydro, cacbon oxyt… và giai đoạn cháy tạo cốc.
- Quá trình tạo xỉ : Sau khi cháy hết các chất cháy được thì những chất rắn
không cháy được sẽ tạo thành tro xỉ. Sự tạo thành tro xỉ phụ thuộc vào nhiệt
độ buồng đốt. Mỗi loại chất thải rắn không cháy có nhiệt độ nóng chảy khác
nhau. Các chất không cháy được và không bị nóng chảy tạo thành tro, còn xỉ
là tro bị nóng chảy tạo thành. Thường người ta lựa chọn nhiệt độ thải xỉ là
850
o
C.
II.1.2./ Động học quá trình đốt chất thải.
Các bước xẩy ra trong quá trình đốt chất thải :
- Khuyếch tán đối lưu ôxy nhận được từ nhân tới bề mặt lớp biên chảy dòng
bao quanh hạt rắn.
- Khuyếch tán oxy qua chiều dày lớp biên chảy dòng bằng khuyếch tán phân
tử.
- Khuyếch tán oxy vào ống mao dẫn.
- Hấp thụ oxy vào bề mặt trong của chất thải rắn.
- Xẩy ra phản ứng hoá học :
C + O
2
= CO
2

2C + O
2
= 2CO
CO
2
+ C = 2CO
S + O
2
= SO
2

SO
2
+ 1/2O
2
= SO
3
2H + 1/2O
2
= H
2
O
N
2
kk + O
2
= 2NO
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 23




Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
N (nhiên liệu + CTR) + 1/2O
2
= NO
NO + 1/2O
2
= NO
2
Cl
2
+ H
2
O = 2HCl + 1/2O
2
- Quá trình nhả khuyếch tán: Khuyếch tán sản phẩm ngược lại ống mao dẫn,
khuyếch tán phân tử, khuyếch tán đối lưu sản phẩm vào pha khí.
II.2./Lưa chọn lò đốt chất thải.
II.2.1./Các loại lò đốt chất thải hiện nay .
a./ Lò quay.
Hệ thống lò quay dùng trong xử lý chất thải nguy hại bao gồm bộ phận nạp liệu,
bộ phận phận cấp khí, lò quay, buồng đốt thứ cấp và thiết bị gom tro. Khí đi ra từ
uồng đốt thứ cấp được dẫn qua hệ thống xử lý và được quạt đưa lên ống khói.
Hình 2.1: Lò Quay.
Lò quay bao gồm một buồng đốt hình trụ, bên trong có lót gạch chịu lửa đặt trên
các bánh răng răng truyền động và quay với tốc độ 3 – 5 vòng/phút theo trục dọc
của nó. Độ nghiêng của lò từ khoảng 3
o
– 5
o
theo chiều từ đầu nhập liệu đến đầu
tháo tro và do vậy chất thải có thể chuyển động song phẳng theo phương ngang và
theo phương bán kính của lò. Trong lúc di chuyển, chất thải cũng đồng thời được
đốt cháy. Tại phần cuối của lò, tro được tháo ra và đồng thời khí thải tiếp tục đi vào
buồng đốt thứ cấp đâng được duy trì ở nhiệt độ cao hơn để hoàn thành quá trình tiêu
hủy chất thải.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 24
Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp công suất 1000 tấn/năm – Nguyễn Văn
Bằng – Lớp CNMT K50-QN
Do cấu tạo, hệ thống lò quay thường xảy ra rò rỉ khí thải và nhiệt lượng trong lúc
vận hành. Các điểm có khả năng gây ra rò rỉ gồm : cửa nhập liệu, cửa tháo tro, điểm
chuyển tiếp giữa lò quay và buồng thứ cấp… Để khống chế điều này, phải bố trí
một quạt hút nhằm tạo sự cân bằng áp suất giữa môi trường bên trong và bên ngoài
lò. Thực tế, việc duy trì áp suất cân bằng này đòi hỏi các kỹ thuật điều khiển tự
động hiện đại và tốn kém.
b./ Lò đốt tầng sôi.
Lò tầng sôi có cấu tạo hình trụ, tường bằng gạch chịu lửa, bên trong có sử dụng
một tầng vật liệu đang “sôi” của cát hoặc nhôm, đá vôi, vật liệu gốm… mà tại đó
quá trình đốt cháy diễn ra. Thiết bị ngoại vi quan trọng nhất của lò là quạt thổi khí,
vừa có chức năng tạo tầng sôi vừa có nhiệm vụ cấp khí cháy cho lò. Trong trường
hợp cần xử lý khí thải của lò, phải trang bị thêm quạt li tâm.
Hình 2: Lò đốt tầng sôi.
Chất thải được nạp trực tiếp vào bên trên hoặc bên trong của tầng sôi, tùy thuộc
vào độ ẩm của bùn. Với chất thải có độ ẩm cao, cần phải nạp liệu cách xa về phía
trên so với tầng sôi để đảm bảo thời gian và hiệu quả tách ẩm, và trường hợp này
cần diện tích bề mặt tầng sôi, dẫn đến yêu cầu về diện tích tiết diện lò phải lớn.
Ngược lại, tiết diện lò có thể nhỏ hơn nếu chất thải được nạp vào bên trong tầng sôi.
Do đặc điểm cấu tạo cấu tạo, chất thải sau khi nạp vào lò tầng sôi đạt được sự tiếp
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel : (84.4) 8681686 – Fax : (84.4)
8693551. Trang 25

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×