nghiên cứu đề xuất quy trình vận hành lò đốt đa năng các loại chất thải công nghiệp nguy hại trên lò nhiệt phân tĩnh

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH VẬN HÀNH LÒ ĐỐT ĐA NĂNG CÁC LOẠI CHẤT THẢI CÔNG NGHIỆP NGUY HẠI TRÊN LÒ NHIỆT PHÂN TĨNH Lời cảm ơn Đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Quốc Bình, người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tôi về mọi mặt, luôn theo sát và chỉ dẫn để tôi có thể hoàn thành được luận văn này, nhờ có thầy mà từ những kiến thức lý thuyết tôi có thể chuyển thành những kinh nghiệm thực tế trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài. Tôi cũng xin chân thành cám ơn các thầy cô trong khoa Môi trường đã tận tình hướng dẫn, bồi đắp kiến thức cho tôi suốt năm năm qua. Tôi xin chân thành cảm ơn các chú, các cô, các anh, các chị tại phòng Kiểm soát Ô nhiễm Không khí thuộc Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới và Bảo Vệ Môi Trường đã chỉ dẫn và đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong suốt quá trình tôi đi khảo sát thực tế cũng như trong quá trình thực tập tại viện. Xin cảm ơn tất cả các bạn đã cùng học và giúp đỡ tôi mọi điều. Trên hết tôi vô cùng biết ơn gia đình đã động viên ủng hộ tôi trong mọi chuyện, luôn giúp đỡ và là chỗ dựa vững chắc cho tôi. Do thời gian nghiên cứu và kiến thức còn nhiều hạn chế nên chắc chắn đề tài không tránh khỏi những sai sót. Tôi mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô, các anh chị và các bạn để luận văn của tôi được hoàn chỉnh hơn. Một lần nữa xin chân thành cảm ơn tất cả sự giúp đỡ của mọi người đối với tôi! TP.HCM, tháng 12 năm 2004 Sinh viên Danh mục chữ viết tắt trong luận án xi Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp. HCM DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN ASTM : Tiêu chuẩn của Mỹ CE : Hiệu quả đốt CTCN : Chất thải công nghiệp CTNH : Chất thải nguy hại DRE : Hiệu quả phân huỷ EPA : Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ KL : Khối lượng KLN : Kim loại nặng KCN : Khu công nghiệp KCX : Khu chế xuất TBVTV : Thuốc bảo vệ thực vật TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam THC : Tổng Hydrocarbon Tp.HCM: Thành phố Hồ Chí Minh Danh mục hình vi Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Lò đốt một cấp 22 Hình 2.2 Lò đốt nhiều cấp 23 Hình 2. 3 Lò đốt thùng quay 24 Hình 2.4 Hệ thống lò đốt thùng quay có hệ thống xử lý khí 25 Hình 2.5 Lò đốt tầng sôi 27 Hình 2.6 Lò đốt chất thải lỏng 28 Hình 2.7 Lò đốt nhiệt phân tĩnh 29 Hình 2.8 Hệ thống lò đốt nhiệt phân tĩnh có kiểm soát ô nhiễm 30 Hình 2.9 Lò đốt hồng ngoại 32 Hình 3.1 Quá trình nhiệt phân 35 Hình 3.2 Biến đổi sản phẩm cháy 35 Hình 3.3 Đường biểu diễn liên quan giữa nhiệt độ và không khí dư 40 Hình 4.1 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của rác hỗn hợp 54 Hình 4.2 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của giẻ lau 54 Hình 4.3 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của polyamid 54 Hình 4.4 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của PE 54 Hình 4.5 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của gỗ củi 55 Hình 4.6 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của cao su 55 Hình 4.7 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của carton 55 Hình 4.8 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của nhựa PET 55 Hình 4.9 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của nhựa photoresist 55 Danh mục hình vii Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Hình 4.10 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của nhựa PP 55 Hình 4.11 Mô hình lò nhiệt phân và đốt chất thải 58 Hình 4.12 Diễn biến nhiệt độ, CO, CO 2 , C x H y , O 2 trong quá trình nhiệt phân ở 350 0 C,  = 20% 64 Hình 4.13 Diễn biến nhiệt độ, CO, CO 2 , C x H y , O 2 trong quá trình nhiệt phân ở 350 0 C,  = 40% 64 Hình 4.14 Diễn biến nhiệt độ tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 350 0 C,  = 20, 40% 65 Hình 4.15 Diễn biến nồng độ oxy tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 350 0 C,  = 20, 40% 65 Hình 4.16 Diễn biến nồng độ khí gas theo oxy tự do tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 350 0 C,  = 20, 40% 66 Hình 4.17 Diễn biến nhiệt độ, CO, CO 2 , C x H y , O 2 trong quá trình nhiệt phân ở 450 0 C,  = 20% 67 Hình 4.18 Diễn biến nhiệt độ, CO, CO 2 , C x H y , O 2 trong quá trình nhiệt phân ở 450 0 C,  = 40% 68 Hình 4.19 Diễn biến nhiệt độ tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 450 0 C,  = 20, 40% 68 Hình 4.20 Diễn biến nồng độ oxy tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 450 0 C,  = 20, 40% 69 Hình 4.21 Diễn biến nồng độ khí gas theo oxy tự do tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 450 0 C,  = 20, 40% 69 Hình 4.22 Diễn biến nhiệt độ, CO, CO 2 , C x H y , O 2 trong quá trình nhiệt phân ở 550 0 C,  = 20% 71 Hình 4.23 Diễn biến nhiệt độ, CO, CO 2 , C x H y , O 2 trong quá trình nhiệt phân ở 550 0 C,  = 40% 71 Danh mục hình viii Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Hình 4.24 Diễn biến nhiệt độ tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 550 0 C,  = 20, 40% 72 Hình 4.25 Diễn biến nồng độ oxy tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 550 0 C,  = 20, 40% 72 Hình 4.26 Diễn biến nồng độ khí gas theo oxy tự do tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 550 0 C,  = 20, 40% 73 Hình 4.27 Biến thiên nồng độ CO theo oxy trong buồng thứ cấp 79 Hình 4.28 Diễn biến của hiệu quả đốt CE theo nồng độ oxy trong buồng thứ cấp 80 Hình 4.29 Biến thiên nồng độ CO trong khoảng dao động của oxy từ 7 -14% 81 Hình 4.30 Diễn biến nhiệt độ buồng nhiệt phân trong lò đốt rác LRY - 500 87 Hình 4.31 Biến thiên nồng độ CO theo oxy trong buồng thứ cấp của lò LRY - 500 88 Hình 4.32 Diễn biến của nồng độ C x H y , O 2 (%) theo thời gian trong buồng nhiệt phân ở nhiệt độ 450 0 C, chế độ cấp khí  = 20% 89 Hình P 1.1 Diễn biến nồng độ CO theo oxy tự do trong buồng thứ cấp 97 Hình P 1.2 Diễn biến hiệu quả đốt CE theo nồng độ oxy tự do trong buồng thứ cấp 97 Danh mục bảng ix Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Lượng chất thải rắn nguy hại ở Tp. HCM và các vùng phụ cận 6 Bảng 1.2 Khối lượng chất thải rắn bệnh viện ở Tp. HCM và các vùng phụ cận 7 Bảng 1.3 Tổng hợp khối lượng thành phần rác từ các nhà máy đã điều tra 10 Bảng 1.4 Khối lượng rác công nghiệp và CTNH ở Tp. HCM 13 Bảng 1.5 Mức độ áp dụng các phương pháp xử lý chất thải rắn tại một số nước 19 Bảng 2.1 Lượng chất thải nguy hại phát sinh trung bình hằng năm tại một số nước 20 Bảng 3.1 Hiệu quả phân huỷ của một số chất hữu cơ 99,99% 38 Bảng 3.2 Thành phần hóa học trung bình của một số chất thải 39 Bảng 3.3 Nhu cầu cấp khí của một số chất thải 40 Bảng 3.4 Nhiệt lượng của một số chất thải 41 Bảng 3.5 Chỉ số cháy của một số chất 46 Bảng 3.6 Tiêu chuẩn khí thải của một số nguồn thải của Việt Nam 47 Bảng 3.7 Tiêu chuẩn giới hạn khí thải cho lò đốt chất thải của một số nước 48 Bảng 3.8 Tóm tắt các sản phẩm cháy và phương pháp xử lý trong công nghệ đốt chất thải 51 Bảng 4.1 Chế độ nhiệt phân: 350 0 C – 20%Ôxy 61 Bảng 4.2 Chế độ nhiệt phân: 350 0 C – 40%Ôxy 61 Bảng 4.3 Chế độ nhiệt phân: 450 0 C – 20%Ôxy 62 Bảng 4.4 Chế độ nhiệt phân: 450 0 C – 40%Ôxy 62 Bảng 4.5 Chế độ nhiệt phân: 550 0 C – 20%Ôxy 63 Bảng 4.6 Chế độ nhiệt phân: 550 0 C – 40%Ôxy 63 Danh mục bảng x Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Bảng 4.7 Thí nghiệm 1 76 Bảng 4.8 Thí nghiệm 2 77 Bảng 4.9 Thí nghiệm 3 77 Bảng 4.10 Thí nghiệm 4 77 Bảng 4.11 Thí nghiệm 5 77 Bảng 4.12 Thí nghiệm 6 78 Bảng 4.13 Thí nghiệm 7 78 Bảng 4.14 Thí nghiệm 8 78 Bảng 4.15 Nồng độ khí thải sau khi đốt được 5 phút 87 Bảng 4.16 Nồng độ khí thải sau khi đốt được 10 phút 87 Bảng 4.17 Nồng độ khí thải sau khi đốt được 15 phút (giai đoạn nhiệt phân) 88 Bảng 4.18 Nồng độ khí thải giai đoạn gần cuối mẻ đốt 88 Bảng 4.19 Nồng độ các chất trong khí thải (rác từ nhà máy VIPESCO) 90 Bảng 4.20 Nồng độ các chất trong khí thải (rác hữu cơ trơ thải ra từ nhà máy sản xuất phân vi sinh tỉnh BR – VT) 90 Bảng P1.1 Thí nghiệm 1 – giai đoạn cháy ổn định 96 Bảng P1.2 Thí nghiệm 2 – khi mới nhập liệu 96 Bảng P1.3 Thí nghiệm 3 – giai đoạn cuối của mẻ đốt 96 Phụ lục 96 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM PHỤ LỤC 1 KẾT QUẢ ĐO KHÍ THẢI TẠI LÒ ĐỐT RÁC Y TẾ BÌNH HƯNG HOÀ Kết quả đo các chỉ tiêu khí thải sau buồng thứ cấp Bảng P1.1 Thí nghiệm 1 – giai đoạn cháy ổn định Thông Số Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 TB O 2 (%) 11,3 10,9 10,8 11,1 11,2 11,1 CO 2 (%) 6,6 6,7 6,5 6,7 6,5 6,6 CO (mg/m 3 ) 88 161 151 42 21 92,6 NOx (mg/m 3 ) 56 51 50 53 53 52,6 SO 2 (mg/m 3 ) 25 31 23 17 15 22,2 CE (%) 99,88 99,79 99,80 99,95 99,97 99,88 Bảng P1.2 Thí nghiệm 2 – giai đoạn mới nhập liệu Thông Số Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 TB O 2 (%) 4,3 4,1 4,5 3,7 4,9 4,3 CO 2 (%) 11,2 11,2 11,2 11,6 10,6 11,2 CO (mg/m 3 ) 988 1256 588 360 764 791,2 NOx (mg/m 3 ) 294 228 179 158 145 200,8 SO 2 (mg/m 3 ) 1017 444 253 393 143 450,0 CE (%) 99,24 99,03 99,54 99,73 99,37 99,38 Bảng P1.3 Thí nghiệm 3 – giai đoạn cuối mẻ đốt Thông Số Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 TB O 2 (%) 13,7 9,2 8,7 7,5 8,6 9,5 CO 2 (%) 8,6 8,2 8,2 9 8,2 8,4 CO (mg/m 3 ) 550 546 412 339 123 394,0 NOx (mg/m 3 ) 110 109 105 122 95 108,2 SO 2 (mg/m 3 ) 108 103 65 74 39 77,8 CE (%) 99,44 99,42 99,56 99,67 99,87 99,59 Phụ lục 97 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 3,7 4,1 4,3 4,5 4,9 7,5 8,6 8,7 9,2 10,8 10,9 11,1 11,2 11,3 13,7 O 2 (%) CO (mg/m 3 ) Hình P1.1 Diễn biến của nồng độ CO theo oxy tự do trong buồng thứ cấp 98,0 98,2 98,4 98,6 98,8 99,0 99,2 99,4 99,6 99,8 100,0 3,7 4,1 4,3 4,5 4,9 7,5 8,6 8,7 9,2 10,8 10,9 11,1 11,2 11,3 13,7 O 2 (%) CE (%) Hình P1.2 Diễn biến của hiệu quả đốt CE theo nồng độ oxy tự do trong buồng thứ cấp Nhận xét: Từ hình P1.1 và hình P1.2 có thể rút ra nhận xét sau: lò hoạt động không hiệu quả, ở thí nghiệm 2 và 3, nồng độ khí CO sinh ra cao (trung bình 791.2 – 394mg/m 3 ) [...]... lý chất thải công nghiệp và chất thải nguy hại, các phương pháp xử lý chất thải rắn 2 Nghiên cứu công nghệ xử lý chất thải bằng phương pháp đốt 3 Nghiên cứu lý thuyết công nghệ đốt chất thải theo nguy n lý nhiệt phân: o Nghiên cứu bản chất của quá trình nhiệt phân và đốt chất thải o Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhiệt phân và đốt chất thải o Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện nhiệt phân. .. do đó mà đề tài nghiên cứu đề xuất quy trình vận hành lò đốt đa năng các loại chất thải công nghiệp nguy hại trên lò nhiệt phân tĩnh theo công nghệ nhiệt phân được đề xuất Tuy một số các kết quả nghiên cứu trước đó đã có kết quả khả quan, nhưng khi các chuyên gia rời khỏi cơ sở thì lò lại hoạt động không hiệu quả, là do thao tác vận hành của công nhân chưa cao, chưa nắm rõ được quy trình công nghệ... luận 83 4.3 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VẬN HÀNH LÒ ĐỐT CHẤT THẢI NGUY HẠI THEO CÔNG NGHỆ ĐỐT TRÊN LÒ NHIỆT PHÂN TĨNH 84 4.3.1 Căn cứ đề xuất 84 4.3.2 Đề xuất quy trình vận hành lò đốt 84 4.4 ĐỐT THỬ NGHIỆM TRÊN LÒ ĐỐT TRONG THỰC TẾ 85 4.4.1 Nguy n liệu 85 4.4.2 Lò đốt chất thải 86 4.4.3 Tiến hành đốt rác 86 4.4.4... thời gian lưu - Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện nhiệt phân đến hiệu quả xử lý chất thải c Nghiên cứu thực nghiệm Xác định nhiệt độ nhiệt phân thích hợp của chất thải Xác định điều kiện nhiệt phân của chất thải Nghiên cứu công nghệ nhiệt phân và đốt chất thải trên mô hình thí nghiệm Nghiên cứu công nghệ nhiệt phân và đốt chất thải trên lò đốt thực tế Sử dụng các thiết bị, phương pháp phân tích theo... quốc tế, các phần mềm máy tính… để nghiên cứu và xử lý số liệu 5 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu của đề tài là xây dựng được quy trình vận hành lò đốt đạt hiệu quả, thông qua nghiên cứu mối quan hệ giữa hiệu quả cháy và oxy tự do trong buồng sơ cấp và thứ cấp Đề tài chỉ nghiên cứu trong phạm vi ứng dụng đốt một số chất thải công nghiệp nguy hại trên các lò nhiệt phân tĩnh 3 Luận... chất thải bằng phương pháp đốt 4 Tổng quan lý thuyết công nghệ đốt chất thải theo nguy n lý nhiệt phân 5 Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm công nghệ đốt chất thải theo nguy n lý nhiệt phân: - Tìm khoảng nhiệt độ thích hợp để nhiệt phân chất thải nguy hại có hiệu quả - Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, hệ số cấp khí tới quá trình nhiệt phân - Nghiên cứu quan hệ giữa oxy tự do với chế độ cấp khí tại... b Nghiên cứu lý thuyết Tổng hợp thông tin, số liệu từ các tài liệu sẵn có để nắm được tình hình ô nhiễm môi trường, nghiên cứu lý thuyết về các phương pháp quản lý, xử lý tại Việt Nam và trên thế giới - Nghiên cứu bản chất của quá trình nhiệt phân và đốt chất thải - Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình nhiệt phân và đốt chất thải như: nhiệt độ, chế độ cấp khí, thành phần và tính chất chất thải, ... hiệu quả xử lý chất thải 4 Nghiên cứu thực nghiệm công nghệ đốt chất thải theo nguy n lý nhiệt phân: o Nghiên cứu xác định điều kiện nhiệt phân chất thải, chế độ cấp khí thích hợp o Nghiên cứu xác định nhiệt độ nhiệt phân chất thải thích hợp, mối tương quan giữa nồng độ oxy và khí gas trong buồng nhiệt phân o Nghiên cứu xây dựng mối quan hệ giữa oxy và CO trong buồng thứ cấp Luận văn tốt nghiệp đại học... oxy trong quá trình đốt với buồng sơ cấp và thứ cấp - Đề xuất quy trình công nghệ vận hành phù hợp đốt đa năng các loại chất thải một cách có hiệu quả 3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Để đạt được mục đích trên, nội dung nghiên cứu cần thực hiện gồm: 1 Tổng quan các phương pháp xử lý chất thải rắn 2 Khảo sát thực tế tình hình phát sinh CTNH 3 Tổng quan về tình hình xử lý chất thải bằng phương pháp đốt 4 Tổng quan... cuộc sống, hay các hoạt động sản xuất công nghiệp và nông nghiệp mà chất thải nguy hại có thể phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau Việc phát thải có thể do bản chất của công nghệ hay trình độ dân trí dẫn đến việc thải chất thải có thể là vô tình hay cố ý Tuỳ theo cách nhìn nhận mà có thể phân thành các nguồn thải khác nhau, nhìn chung có thể chia các nguồn phát sinh chất thải nguy hại thành 4 nguồn chính . ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH VẬN HÀNH LÒ ĐỐT ĐA NĂNG CÁC LOẠI CHẤT THẢI CÔNG NGHIỆP NGUY HẠI TRÊN LÒ NHIỆT PHÂN TĨNH . 4.3 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VẬN HÀNH LÒ ĐỐT CHẤT THẢI NGUY HẠI THEO CÔNG NGHỆ ĐỐT TRÊN LÒ NHIỆT PHÂN TĨNH 84 4.3.1 Căn cứ đề xuất 84 4.3.2 Đề xuất