Kỹ thuật xử lý chất thải rắn chuyên đề nhóm 5 xử lí chất thải rắn bằng phương pháp composting

MỤC LỤC CHƯƠNG 2: XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT 2.1 Khái niệm 2.2 Tổng quan chất thải rắn 2.3 Phân loại phương pháp xử lý chất thải 2.3.1 Đốt hóa học 2.3.2 Nhiệt phân 2.3.3 Khí hóa 2.3.4 Đốt dư khí 2.4 Ưu nhược điểm phương pháp đốt 2.5 Các văn pháp quy liên quan đến lò đốt chất thải rắn Việt Nam 2.6 Phân loại chất thải xử lý phương pháp đốt 2.6.1 Những chất thải không nên đốt 2.6.2 Những chất thải rắn không đốt 2.6.3 Những chất thải nên đốt 2.7 Nguyên tắc đốt 11 2.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình cháy 12 2.9 Hệ thống thu hồi lượng 13 2.10 Công nghệ đốt chất thải rắn 13 2.10.1 Lò đốt cấp 13 2.10.2 Lò đốt nhiều buồng đốt 14 2.10.3 Lò đốt nhiều tầng 15 2.10.4 Lò đốt thùng quay 16 2.10.5 Lò đốt chất lỏng 18 2.10.6 Đốt tầng sôi 19 2.10.7 Đốt plasma 21 2.10.8 Đốt chân không 22 2.11 Hệ thống phụ trợ xử lí khí thải lị đốt 23 2.11.1 Giảm nhiệt độ khí thải 23 2.11.2 Xử lý bụi 23 2.11.3 Xử lý SOx khí axít (HCl, HF) 24 2.11.4 Xử lý NOx 26 2.12 Lị đốt chất thải rắn khoa Mơi trường Tài ngun Đại học Nơng Lâm 31 2.12.1 Mơ hình lị đốt 31 2.12.2 Cấu tạo lò đốt nguyên lý hoạt động 31 2.12.3 Ưu, nhược điểm 35 2.12.4 Kết thực hành thí nghiệm 35 2.12.5 Kết luận 37 2.12.6 Kiến nghị 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” CHƯƠNG 2: XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT 2.1 Khái niệm Xử lý chất thải rắn (CTR) phương pháp nhiệt q trình sử dụng nhiệt để chuyển hóa chất thải từ dạng rắn sang dạng khí, lỏng tro đồng thời giải phóng lượng dạng nhiệt (Nguyễn Văn Phước, 2008) 2.2 Tổng quan chất thải rắn Hiện tốc độ gia tăng dân số ngày cao với phát triển kinh tế, xã hội việc lãng phí tài ngun thói quen sinh hoạt người làm lượng rác thải ngày tăng cao, thành phần, tính chất trở nên phức tạp tiềm ẩn nhiều nguy độc hại Bên cạnh đó, cơng tác quản lý xử lý chất thải rắn nước ta cịn sơ sài chưa trọng, việc xử lý không đảm bảo quy chuẩn kỹ thuật môi trường gây tác động tổng hợp tới môi trường, sức khỏe cộng đồng phát triển kinh tế – xã hội Theo số liệu website Bảo vệ Môi trường Việt Nam MTX (moitruong.com.vn) đăng ngày 26/05/2015, trung bình ngày nước ta phát sinh 12 triệu rác thải sinh hoạt Dự kiến đến năm 2020, lượng rác thải đô thị phát sinh 20 triệu tấn/ngày Phần lớn lượng rác phát sinh chủ yếu thành phố lớn Hà Nội, TP.HCM, Hải Phòng… Việc quản lý xử lý chất thải rắn đô thị nước ta cịn lạc hậu, chủ yếu chơn lấp Tại Hà Nội, khối lượng rác sinh hoạt tăng trung bình 15% năm, tổng lượng rác thải ngồi mơi trường lên tới 5.000 tấn/ngày Thành phố Hồ Chí Minh ngày có 7.000 rác thải sinh hoạt, năm cần tới 235 tỉ đồng để xử lý Bảng 1: Tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt đô thị phát sinh TP.HCM Năm 2000 2005 2010 2015 Khối lượng CTR đô thị Tấn/năm Tấn/ngày 1.483.963 4.066 1.746.485 4.785 2.372.500 6.500 2.628.000 7.200 Tỷ lệ tăng năm (%) 39,2 03,7 07,4 08,0 Xét rác thải y tế, khoảng 50% số bệnh viện Việt Nam chưa áp dụng quy trình xử lý rác y tế đạt chuẩn Mỗi ngày, ngành y tế thải từ 350 đến 450 rác thải, có 40 thuộc loại độc hại Thủ tướng Chính phủ vừa phê duyệt Chương trình xử lý chất thải rắn từ đến 2020 Bộ Tài nguyên & Môi trường đưa lên Theo đó, đảm bảo 70% lượng rác thải nông thôn, 80% rác thải sinh hoạt, 90% rác thải cơng nghiệp khơng nguy hại Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” 100% rác thải nguy hại phải thu gom, xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường Đề án xác định, đến năm 2015 có 60% lên đến 95% vào năm 2020 lượng rác phải tái chế, tái sử dụng Để đạt mục tiêu cần nỗ lực chung tồn xã hội Nhìn chung, chất thải rắn sinh hoạt xử lý chủ yếu hình thức chơn lấp, sản xuất phân hữu đốt Đốt phương pháp xử lý rác phổ biến ngày nhiều quốc gia giới áp dụng Đây q trình oxi hóa chất thải rắn nhiệt độ cao tạo thành CO2 nước, giảm thể tích chất thải xuống 85-95% Phương pháp giúp xử lý triệt để rác thải, tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh chất nhiễm, diện tích xây dựng nhỏ, vận hành đơn giản, thích hợp cho việc xử lý chất thải bệnh viện, chất thải nguy hại, loại chất thải có thời gian phân hủy dài Ngồi thu hồi nhiệt phục vụ cho nhu cầu khác tận dụng cho lò hơi, lò sưởi, cấp điện,…Tuy nhiên, cịn có số hạn chế sinh khói bụi số khí nhiễm khác dioxin, furan, SO2,CO2, HCl, NOx, CO, … Do thiết kế xây dựng lò đốt phải xây dựng theo hệ thống xử lý khí thải Nhiều hội thảo nước ta tổ chức nhằm tìm công nghệ xử lý rác đạt hiệu hạn chế mức độ gây ô nhiễm môi trường như: Hội thảo “Công nghệ đốt chất thải tái tạo lượng - Khả triển khai Việt Nam” (11/08/2011), Hội thảo với chủ đề “Lựa chọn giải pháp công nghệ xử lý rác thải thân thiện môi trường” tỉnh Trà Vinh tổ chức (06/6/2014), Hội thảo “Xử lý rác thải sinh hoạt cơng nghệ lị đốt BD-Anpha thân thiện môi trường” (19/9/2014),… Trong phương hướng lựa chọn công nghệ, hướng ưu tiên đốt chất thải để thu hồi nguyên liệu lượng Đây hướng xử lý tiềm công nghệ tương lai đem lại nhiều lợi ích kinh tế - xã hội, góp phần tích cực vào việc cải thiện môi trường theo hướng xanh – – đẹp, lựa chọn tốt nước có diện tích hẹp, mật độ dân số cao, công nghiệp phát triển phù hợp với xu chung giới 2.3 Phân loại phương pháp xử lý chất thải 2.3.1 Đốt hóa học Q trình đốt hóa học q trình đốt thực với lượng oxy (khơng khí) cần thiết vừa đủ để chất thải rắn cháy hồn tồn Lượng khơng khí cần thiết cho q trình đốt chất thải rắn tính tốn dựa theo phương trình phản ứng thành phần cacbon, hydro lưu huỳnh phần hữu chất thải rắn thị với oxy khơng khí sau: C Nhóm + O2 CO2 GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” 2H2 + O2 H2 O S + O2 SO2 2.3.2 Nhiệt phân Nhiệt phân q trình xảy nung nóng điều kiện khơng có tham gia oxy, chất hữu phân thành dạng lỏng, khí, rắn Được áp dụng xử lý chất thải công nghiệp luyện dầu, luyện than, đất ô nhiễm dầu… Các thiết bị hỗ trợ phương pháp nhiệt phân giống đốt hóa học mơi trường khơng oxy nhiệt độ thấp hơn, trình nhiệt phân lị quay thiết bị kiểu tầng sơi gia nhiệt từ bên  Phản ứng nhiệt phân chất thải rắn mô tả cách tổng quát sau Chất thải Trong đó: Các chất bay (khí gas) + cặn rắn Khí gas gồm: CxHx, H2 , COx , NOx , SOx nước Cặn rắn: cacbon cố định tro  Các giai đoạn q trình đốt chất thải lị nhiệt phân Tại buồng sơ cấp: Các trình xảy gồm: Sấy (bốc nước) phân hủy nhiệt tạo khí gas cặn cacbon (trong điều kiện thiếu oxy) đốt cháy cặn cacbon thành tro Tại buồng thứ cấp: Quá trình đốt cháy hồn tồn hỗn hợp khí gas điều kiện nhiệt độ cao dư oxy  Ưu, nhược điểm  Ưu điểm - Các trình sấy, hố khí, cháy, đốt cặn cacbon xảy buồng sơ cấp, xáo trộn nên giảm bụi phát sinh đáng kể đốt - Hiệu xử lý chất thải cao nhờ có q trình kiểm soát chế độ nhiệt phân buồng sơ cấp q trình cháy hồn tồn buồng thứ cấp - Quá trình nhiệt phân buồng sơ cấp tiến hành nhiệt độ thấp tăng tuổi thọ lị đốt giảm chi phí bảo trì - So với cơng nghệ đốt lị quay đốt tầng sơi thời gian lị nhiệt phân tĩnh kéo dài hơn, việc chế tạo, vận hành, bảo trì lị đơn giản - Việc lắp đặt lị đốt cần khoảng khơng gian nhỏ Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” - - Hiệu suất xử lý cao loại chất thải hữu chứa vi trùng lây nhiễm (chất thải y tế) chất thải nguy hại khác: thuốc bảo vệ thực vật, dung môi hữu cơ, chất thải nhiễm dầu, Kỹ thuật phù hợp chất thải trơ mặt hóa học, khó phân hủy sinh học Các chất nhiễm khí thải sinh từ q trình đốt xử lý tới mức cần thiết để hạn chế tối đa tác động xấu đến mơi trường Chính nhờ ưu điểm bật nên ngày lò đốt ứng dụng nguyên lý nhiệt phân áp dụng rộng rãi giới để xử lý chất thải  Nhược điểm - Khơng phải tất chất thải rắn đốt Ví dụ chất thải có hàm lượng ẩm cao hay thành phần không cháy cao (chất thải vơ cơ) khơng thể áp dụng xử lý theo phương pháp - Vốn đầu tư ban đầu cao so với phương pháp xử lý khác bao gồm chi phí đầu tư xây dựng lị, chi phí vận hành xử lý khí thải lớn - Việc thiết kế, vận hành lò đốt phức tạp, đòi hỏi lực kỹ thuật tay nghề cao, chế độ tập huấn tốt - Những tiềm tác động xấu đến người mơi trường xảy biện pháp kiểm soát trình đốt, xử lý khí thải khơng đảm bảo - Tro bùn sinh từ hệ thống xử lý khí thải phải xử lý theo cơng nghệ đóng rắn chơn lấp an tồn 2.3.3 Khí hóa Phương pháp khí hóa chất thải rắn thực điều kiện thiếu oxy, xảy trình đốt cháy nhiệt phân Khí hóa q trình chuyển đổi hợp chất hữu ngun liệu hóa thạch thành khí CO, H2 khí tổng hợp Đây trình tương tác phản ứng nguyên liệu đầu vào nhiệt độ cao (> 700°C), khơng đốt cháy, với việc kiểm sốt lượng khơng khí nước  Hệ thống khí hóa Một hệ thống khí hóa tạo nên yếu tố: Lị khí hóa, hệ thống làm khí gas hệ thống phục hồi lượng Lị khí hóa Dùng để tạo khí đốt Một lị khí hóa gồm có phần sau: Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt”  Buồng cố định Được chia làm phần: phần khí hóa phần khí hóa Phần khí hóa trên: Là phần khí hóa ngược dịng, phế thải đưa vào từ đỉnh, khơng khí đưa vào từ đáy lị phản ứng Phế thải bắt đầu xử lý từ lúc phế thải đỉnh lị gồm: làm khơ, nhiệt phân, nén đốt Phần khí hóa dưới: Là phần khí hóa xi dịng, vật liệu than đưa vào từ đỉnh, khơng khí đưa vào từ phía sườn lị khí gas cháy lấy phía sườn lị, nhiệt phân cho phép ảnh hưởng đến bẻ gãy nhiệt hắc ín  Buồng hóa lỏng Q trình khí hóa vùng hóa lỏng ban đầu phát triển để giải vấn đề hoạt động buồng hóa lỏng liên quan đến phế thải với lượng tro lớn, chủ yếu làm tăng hiệu suất Hiệu suất buồng hóa lỏng khoảng lần buồng cố định, với giá trị khoảng 2000kg/(m2.h) Buồng hóa lỏng lị phản ứng loại khí hóa với vùng phản ứng khác Chúng hoạt động buồng cách ly nhiệt nhiệt độ thường vào khoảng 700-9000C, thấp nhiệt độ tối đa buồng cố định Hệ thống làm khí gas Được dùng để loại bỏ thành phần hỗn hợp từ khí gas bị đốt cháy  Quá trình bẻ gãy nhiệt Những loại chất thải lấy từ nhựa đường có liên kết bền vững cứng để bẻ gãy phương pháp nhiệt Nhiệt độ đòi hỏi vào khoảng 1000-13000C Hai phương pháp sử dụng bình không đổi để dạt nhiệt độ bẻ gãy: sử dụng nhiệt độ vùng lò đốt gia tăng trình thời gian  Bẻ gãy xúc tác Tiến trình bẻ gãy xúc tác cho chuyển đổi nhựa đường cần phản ứng nhiệt độ 800-9000C Quá trình thực buồng hóa lỏng với việc thêm vào chất xúc tác lị phản ứng đặc biệt bên bình khí hóa Hệ thống phục hồi lượng  Chu kỳ Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” Là lựa chọn đơn giản cho việc phục hồi lượng Nó khơng cần q trình làm khí khí thải đốt đốt khơng thể phá hủy nồi Hiệu suất mạng điện tối đa nhà máy chu kỳ khí khoảng 23%  Động Động đốt tia lửa, thường sử dụng với xăng dầu lửa, vận hành riêng gas Động diesel chuyển đổi thành hoạt động gas sử dụng tỷ lệ áp suất thấp trình cài đặt hệ thống đánh lửa Bởi giá trị nhiệt thấp hơn, động chuyển thành gas với hiệu suất thấp lúc không chuyển, nhiên động đại chỉnh sửa để đạt 25% lưới điện đầu  Tuabin khí Nhà máy điện dựa chu kỳ kết hợp tiên tiến, tuabin khí cho phép hiệu suất khoảng 60% Hiệu suất điện đầu thấp 40% tiêu tốn gas q trình làm khí  Các phản ứng hóa học xảy q trình khí hóa Trong nồi hơi, vật liệu trải qua q trình cacbon khác nhau:  Nhiệt phân: Quá trình xảy làm cho hạt carbonaceous nóng lên Chất dễ bay giải phóng than sản xuất Q trình phụ thuộc vào tính chất vật liệu cacbon, cấu trúc thành phần tro than, sau trải qua phản ứng khí hóa  Đốt: Quá trình tạo sản phẩm dễ bay than phản ứng với oxy để tạo thành khí CO2 CO, cung cấp nhiệt cho phản ứng khí hóa sau Phản ứng là: C + O2 CO  Quá trình khí hóa: Than phản ứng với CO2 nước để sản xuất khí CO H2 thơng qua phản ứng: C + H2 O H2 + CO  Ngoài ra, đảo ngược khí giai đoạn nước phản ứng làm thay đổi khí đạt đến trạng thái cân nhanh nhiệt độ nồi Điều cân nồng độ khí CO, nước, CO2 H2 CO + H2O CO2 + H2  Ứng dụng cơng nghệ khí hóa Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” Hiện nay, cơng nghệ khí hóa áp dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực như: khí hóa than, khí hóa ngun liệu hóa thạch, khí hóa trấu, khí hóa lỏng, khí hóa sinh khối, 2.3.4 Đốt dư khí Vì tính chất khơng đồng CTR nên khó đốt hồn tồn CTR với lượng vừa đủ khơng khí tính theo lý thuyết Chế độ cấp dư khí sử dụng nhằm đảm bảo xáo trộn tốt thành phần CTR tiếp xúc tốt với khơng khí Lượng dư khơng khí cho q trình đốt ảnh hưởng đến nhiệt độ thành phần khí đốt sinh Khi phần trăm dư lượng khơng khí tăng, oxy khí lị tăng, nhiệt độ lị giảm Do đó, ta cần điều chỉnh lượng khơng khí dư cung cấp cho lò 2.4 Ưu nhược điểm phương pháp đốt So với phương pháp xử lý chất thải rắn khác chôn lấp, phân hủy sinh học phương pháp đốt có sơ ưu, nhược điểm sau:  Ưu điểm  Giúp làm giảm thể tích khối lượng chất thải rắn nhiều (80-90%)  Thu hồi lượng lượng nhiệt lớn sử dụng cho lị phát điện  Thời gian xử lý nhanh, tốn diện tích đất  Có thể xử lý chỗ  Hiệu xử lý cao rác thải y tế loại chất thải nguy hại khác (thuốc bảo vệ thực vật, dung môi hữu cơ, chất thải nhiễm dầu )  Phù hợp chất thải trơ mặt hố học, khó phân huỷ sinh học  Nhược điểm  Không phù hợp cho chất thải có độ ẩm cao  Vốn đầu tư ban đầu cao so với phương pháp xử lý khác bao gồm chi phí đầu tư xây dựng lị, chi phí vận hành xử lý khí thải lớn  Q trình thiết kế vận hành lị phức tạp, cần nguồn nhân cơng có trình độ cao  Tốn nhiên liệu đốt để trình nhiệt cho lị đốt Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” 2.5  Cần kiểm sốt tốt lượng khí sinh ra, lượng kim loại nặng chất thải như: Pb, Cr, Cd, Hg, Ni, As  Tro sau đốt chất thải nguy hại cần xử lý quy định Các văn pháp quy liên quan đến lò đốt chất thải rắn Việt Nam Luật bảo vệ môi trường: Số 55/2014/QH13 Nghị định 59/2017/NĐ-CP Chính phủ quản lý chất thải rắn Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia lị đốt chất thải rắn cơng nghiệp: QCVN 30:2012/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia lò đốt chất thải rắn y tế 02:2012/BTNMT : QCVN Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia lò đốt chất thải rắn sinh hoạt: QCVN 61MT:2016/BTNMT 2.6 Phân loại chất thải xử lý phương pháp đốt Ngày nay, có nhiều biện pháp xử lý khác áp dụng để hoạt động xử lý chất thải như: thu hồi để tái sử dụng, tái chế, chôn lấp hợp vệ sinh, chế biến phân hữu cơ, chế biến biogas, ổn định đóng rắn, đốt Tuỳ theo đặc tính thành phần loại chất thải mà ta áp dụng phương pháp xử lý phù hợp để tăng giá trị kinh tế cho chất thải, giảm thiểu tối đa lượng chất thải đem đốt giảm thiểu hình thành phát thải POP (Persistant Organic Pollutants) : Các chất nhiễm hữu khó phân hủy Các hướng lựa chọn phương pháp xử lý chất thải theo đặc tính thành phần chất thải tương ứng bao gồm: 2.6.1 Những chất thải không nên đốt  Các chất thải thu hồi để tái sử dụng, tái chế như: phế liệu thải từ trình sản xuất; thiết bị điện, điện tử dân dụng công nghiệp; phương tiện giao thông; sản phẩm phục vụ sản xuất tiêu dùng hết hạn sử dụng; gỗ, bao bì giấy, kim loại, thuỷ tinh, chất dẻo khác;  Các thành phần chất thải hữu phân huỷ sinh học sau phân loại chất thải rắn đô thị như: loại thực vật, cây, rau, thực phẩm dư nên xử lý phương pháp sinh học với nhiều mục đích khác ví dụ chế biến phân hữu vi sinh, thu hồi khí biogas chơn lấp hợp vệ sinh;  Các sản phẩm tiêu dùng chứa thành phần hoá chất độc hại pin, ắc quy nên áp dụng cơng nghệ chơn lấp chất thải rắn nguy hại Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rn bng phng phỏp nhit ra KhílạKhớ nh thải so o ~ ~ 100 C Hơi n- c Chất tải lạti nhlnh Cht Hi nc Khớ Khí vovào Xả X 6 KhÝlµm ngi Nước làm nguội Hình 11: Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 nước 1- tháp hấp thụ; 2- tháp giải khí; 3- thiết bị ngưng tụ; 4;5- thiết bị trao đổi nhiệt; 6- bơm Khơng khí thổi N-í c Cặn bùn Khớ vo Đá vôi Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang 25 Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” Hình 12: Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 khí axit sữa vôi 1- Scurubơ; 2- Bộ phận tách tinh thể; 3- Bộ lọc chân không; 4;5- máy bơm; -Thùng hồ trộn dung dịch hấp thụ (sữa vơi- dạng huyền phù ); 7- Máy đập; 8- Máy nghiền đá vơi 2.11.4.Xử lý NOx NOx có hai dạng là: NO NO2; NOx hình thành từ hai nguồn là: nguồn thứ hình thành phản ứng nitơ oxy khơng khí tác dụng nhiệt; nguồn thứ hai hình thành phản ứng oxy nitơ hữu có thành phần loại nhiên liệu sử dụng NOx tác nhân dẫn đến việc hình thành chất pan (peroxyl acetal nitrat) gây nên tượng sương mù Để kiểm sốt lượng NOx thải mơi trường trình đốt, phải tiến hành phân loại chất thải nguồn, kiểm sốt q trình cháy, xử lý khí cháy  Phân loại nguồn: tách chất thải chứa nitơ Ví dụ thực phẩm thừa rác vườn nhằm làm giảm NOx sinh  Kiểm soát q trình cháy  Tuần hồn khí cháy  Phân đoạn trình cháy vận hành trình cháy điều kiện thiếu oxy  Xử lý khí thải  Hệ thống xử lý NOx không xúc tác Với ưu điểm khơng sử dụng thêm hệ thống xử khí thải cho lò đốt, NH3 bơm trực tiếp vào buồng đốt CTR nhờ hệ thống bơm định lượng, vòi phun dòng tia NH3 tạo nên tiếp xúc tối đa NOx NH3, giúp cho phản ứng xảy triệt để Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang 26 Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” Buồng cháy Cửa xáo trộn Vòi phun dòng tia Phản ứng: 4NO + 4NH3 + O2 6NO2 + 8NH3 Khơng Khí 4N2 + 6H2O 7N2 + 12H2O nén Buồng cháy N2 Cửa xáo trộn H2O Bơm Bồn chứa NH3 NH3 Hình 13: Hệ thống xử lý NOx khơng xúc tác  Hệ thống xử lý NOx có xúc tác Bồn chứa NH3 Quạt Cấp nhiệt Ống khói hỗ trợ Xe bồn Lò đốt Tháp rửa khí Thu bụi Tháp phản ứng Hình 14: Hệ thống xử lý NOx có xúc tác Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang 27 Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” SƠ ĐỒ HƯỚNG DẪN KHỞI ĐỘNG LÒ ĐỐT Khởi động Bước Kiểm tra tình trạng thiết bị tồn hệ thống Bước Gia nhiệt buồng đốt (sấy lò, lên nhiệt) Bước Bước Bước Bước Nhóm Nạp chất thải Tiến hành mở điều chỉnh van cấp khí Tắt béc đốt sơ cấp Điều chỉnh cửa van gió GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang 28 Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” SƠ ĐỒ HƯỚNG DẪN NẠP CHẤT THẢI - Dùng tay mở cửa lị sau dùng tay đưa rác vào lị Thủ công Liên tục NẠP CHẤT THẢI - Sau cho rác vào đủ số lượng theo quy định mẻ đốt tiến hành đóng cửa lị để tiếp tục trình đốt Gián đoạn - Nhấn nút điều khiển đưa chứa rác lên đổ vào buồng chứa Cơ khí - Đóng cửa buồng chứa để tiến hành q trình nạp nác, buồng chứa đầy rác Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang 29 Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” SƠ ĐỒ TÓM TẮT ÁP DỤNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ SAU ĐỐT Nước thải Phương pháp hóa lý: keo tụ, tạo bơng lắng lọc, trung hịa,… Lị đốt Khí thải Giảm nhiệt khí thải xuống 2500C thời gian 7s Thu gom băng tải kín, vận chuyển thùng kín đến nơi đóng rắn chơn lấp an tồn nhằm tránh phát tán POPs Xử lý bụi Bụi tĩnh điện, thiết bị ventury, thiết bị lọc tay áo, xyclon, Xử lý khí axit Phương pháp hấp thụ: nước, đá vơi (CaCO3) vơi nung (cao), than hoạt tính, chất hấp phụ thể rắn, Xử lý NOx Nhóm Tro xỉ GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm - Xử lý NOx không xúc tác - Xử lý NOx xúc tác Trang 30 Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” 2.12 Lị đốt chất thải rắn khoa Mơi trường Tài ngun Đại học Nơng Lâm 2.12.1.Mơ hình lị đốt Máy quạt Ghi lị Hình 15: Mơ hình lị đốt khoa Môi trường Tài nguyên Đại học Nông Lâm 2.12.2.Cấu tạo lò đốt nguyên lý hoạt động Lò đốt gồm phận chính: Thân lị, máy quạt, hệ thống thu khí khói  Thân lị: - Thân lị hình trụ có kích thước: 50x60x80 (cm) Được xây lên gạch ống vữa xây dựng Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang 31 Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” - Hình 16: Lị đốt Bên gồm có lớp gạch cách nhiệt có độ dày 7cm dùng để giữ lại nhiệt lượng đốt, tránh thất Hình 17: Bên lị đốt Nhóm Ghi lò dạng lưới, dùng để làm giá đỡ vật liệu đốt GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang 32 Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” - Ống đồng đường kính 0.8cm dùng để dẫn nước qua, thu nhiệt lượng từ lò cung cấp cho dòng nước, tạo nước với áp lực khí nén lớn Buồng đốt: Là phần rỗng lại, nơi diễn trình cháy rác Nơi thu hồi tro: Phần rỗng bên ghi lò, nơi thu hồi tro sau đốt Hình 18: Cửa thu hồi tro xỉ lò đốt Cửa lò: Dùng để cấp bổ sung khí cần thiết, hổ trợ máy thổi khí có cơng suất thấp - Nắp lị: Là nơi bỏ rác vật liệu đốt vào trình đốt diễn  Máy quạt : Máy quạt khơng khí sử dụng dịng điện xoay chiều 220V, ống dẫn khí kích thước inch, điều chỉnh nhờ vào van định mức - Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang 33 Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” Hình 20: Máy quạt  Hệ thống thu nước khói: Hình 19: Hệ thống thu nước khói Bộ phận thu khói: Khói lị đốt kín dẫn ống kim loại trước đưa ngồi mơi trường, mục đích việc làm nhằm kiểm sốt tính chất khói cuối đường ống Nếu cháy diễn khơng hồn tồn, tiến hành đốt khói Bộ phận thu hơi: Hơi nước dẫn vào ống đồng, điều lưu lượng tốc độ nhờ vào van định mức máy bơm định lượng đặt đầu ống đồng tùy vào điều kiện cụ thể Sau chạy ống đồng với thời gian đủ dài, kết hợp với diện tích tiếp xúc ống đồng với nhiệt lò đốt sinh lớn Quá trình hóa Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang 34 Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” nước diễn nhanh chóng Kết đạt lượng nước đẩy với áp lực lớn cuối đường ống Nhờ vào áp lực hơi, tuabin quay Quá tình quay tuabin tạo điện năng, làm cho đèn LEDs có cường độ dịng điện thấp phát sáng 2.12.3.Ưu, nhược điểm  Ưu điểm - Lò đốt cấp dễ lắp đặt sử dụng - Vừa giải rác thải vừa thu hồi lại lượng - Tiết kiệm chi phí  Nhược điểm - Công suất thấp - Ống đồng dẫn nước ngắn, nên q trình hóa diễn khơng hồn tồn - Khơng xử lý hồn tồn khí thải - Trong q trình đốt sinh tro làm nhiễm 2.12.4.Kết thực hành thí nghiệm TH 1: Ngày 04/03/2017 Nguyên liệu đốt: Vỏ hạt điều Tính chất: Dễ cháy, nhiệt lượng sinh lớn, trì cháy tốt Kết quả:  Quá trình chát sinh nhiều khói trắng xám  Khí cung cấp khơng đủ đường kính máy thổi khí nhỏ (2”)  Nước ống đồng hóa khơng hồn tồn độ dài ống đồng ngắn (1,8m) Đề xuất cho lần đốt tiếp theo:  Tăng độ dài ống đồng để nước kịp hóa hồn tồn  Tính tốn bước khởi động lò đốt để việc đốt rác diễn hiệu hơn: Phơi khô nguyên liệu đốt, Gia nhiệt buồng đốt TH 2: Ngày 08/03/2017 Nguyên liệu đốt: Bã mía khơ Tính chất: Dễ cháy, khơng cần cấp khí liên tục q trình cháy, diện tích tiếp xúc khơng khí lớn Kết quả:  Lượng tro xỉ (slag/ bottom ash) sinh Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang 35 Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt”  Lượng tro bay (fly ash) sinh nhiều  Khí sinh khơng có mùi  Thời gian lưu cháy ngắn  Cửa nạp rác cửa xả khói nên dẫn đến việc tro bay sinh nhiều Đề xuất cho lần đốt tiếp theo:  Tìm ngun liệu đốt có khả trì cháy xáo trộn ngun liệu đốt có tính chất nhiệt trị khác để trình đốt ổn định  Thay đổi kết cấu cửa nạp rác điều kiện cho phép  Sử dụng bơm định lượng để điều chỉnh lượng nước qua ống đồng mong muốn TH 3: Ngày 16/03/2017 Nguyên liệu đốt: Rác tổng hợp  Giấy: 900g  Rác sinh hoạt: 1kg  Rác làm vườn phơi khô: 1kg Kết quả:  Thời gian lưu cháy (retention time) loại rác khác  Sinh loại khí cacbonic, metan,dioxin phẩm màu túi nilon sinh  Tro vón cục, bóp khơng tan  Do đốt loại nguyên liệu cháy riêng lẻ nên hiệu đốt chưa đạt yêu cầu nhiệt độ lị tính ổn định nước hóa  Thể tích buồng đốt nhỏ, nạp rác từ từ gây khó khăn Đề xuất cho lần đốt tiếp theo:  Đốt hỗn hợp CTR sinh hoạt phân loại nguồn  Gia nhiệt buồng đốt đến mức ổn định sau tiến hành nạp rác  Tiến hành mở điều chỉnh van cấp khí, cửa van gió  Lắp đặt hệ thống cánh quạt với kích thước khác để theo dõi áp suất nước sinh ống đồng  Xác định độ tro chất thải rắn TH 4: Ngày 02/04/2017 Nguyên liệu đốt: Rác tổng hợp  Rác hữu cơ: 200g Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang 36 Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt”  Giấy: 1kg  Nhựa: 200g  Túi nilon: 600g  Gỗ: 1kg (dùng để gia nhiệt ban đầu cho than) Kết quả:  Thời gian lưu cháy lâu trộn lẫn loại rác lại với nhau, độ xáo trộn cao nên q trình cháy diễn hồn tồn  Lượng nước hóa ống đồng ổn định, thất  Động quay (mô tuabin phát điện) tận dụng nhiệt hoạt động ổn định  Chỉ cấp khí ban đầu quạt q trình gia nhiệt lò  Nhiệt lượng lò vào khoảng 1000-1400 oC (nhận biết cảm quan thấy xuất lửa màu xanh)  Nhận định thành phần hóa học khói có khí CO (do khói bắt cháy màu xanh) Do thời gian tồn lò đốt ngắn Và khơng sửa dụng cánh quạt thổi khí nên lượng Oxy thực tế không đủ để cháy diễn hồn tồn  Khói sinh chưa có biện pháp thu hồi xử lý tập trung, rò rỉ nắp lị  Tổng lượng tro xỉ thu hồi sau trình đốt 200g ( không gồm tro bay gồm phần xỉ than đá (800-900oC) Bên cạnh việc thể trình thực hành dạng văn báo cáo Nhóm cịn thể dạng video mà nhóm ghi nhận trình thực hành ( youtube.com ) 2.12.5.Kết luận Mơ hình lị đốt khoa Mơi trường Tài ngun đại học Nơng Lâm lị cấp nhóm sinh viên thực hành đạt mục tiêu mơn học như: hiểu rõ q trình xử lý chất thải rắn phương pháp đốt, trình thiết kế, vận hành chỉnh sửa qua lần đốt Xử lý chất thải rắn phương pháp hiệu yêu cầu kinh tế xã hội nước ta Điểm đặc biệt mơ hình nhóm sinh viên biết cách tận dụng thu hồi nhiệt sinh bên lị Nhận thấy hướng bền vững: cơng nghệ “đốt rác thành điện” thời gian tới Xử lý tốt nhiều loại rác thải sinh hoạt phân loại nguồ, phục vụ cho hộ dân vùng nơng thơn nơi chưa có điều kiện sở chất thu gom xử lý rác thải tập trung Tuy nhiên cịn Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang 37 Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” nhiều khó khăn lị cần nâng cấp cải tiến nhiều phù hợp với phát triển toàn cầu 2.12.6.Kiến nghị Tận dụng nhiệt triệt để (tuabin quay phát điện) Lắp đặt hệ thống thu hồi – tuần hoàn nước qua lò Cải tiến lại nắp lò, thu hồi xử lý khí thải hiệu Nâng cấp quy mơ lị đốt, giảm nhân công, suất đốt cao Lắp đặt hạng mục đầu dò nhiệt độ để dễ dàng kiểm sốt nhiệt độ bên buồng đốt Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang 38 Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: “Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Phước, 2008, Giáo trình quản lý xử lý chất thải rắn Hà Nội: NXB Xây Dựng Bộ Tài Nguyên Môi Trường, 2012, Hướng dẫn: “Áp dụng kỹ thuật phương thức mơi trường tốt có để hạn chế việc phát sinh chất ô nhiễm hữu khó phân hủy chủ định cho lị đốt chất thải” Lê Thị Hiền, Lê Thị Hồng Vân, Lê Hà Thúy An, Trần Thị Nhung, 2013, Đề tài: “Chất thải nguy hại từ trình nhiệt phân chất thải”, Đại học Quốc Gia TP.HCM Cục Hạ tầng kỹ thuật-Bộ xây dựng Công nghệ đốt Plasma JMITM, ngày 16/07/2012 http://www.xaydung.gov.vn Văn Hữu Tập, Bài giảng-giáo trình chất thải rắn nguy hại Xử lý chất thải rắn phương pháp thiêu đốt, ngày 03/08/2016 http://moitruongviet.edu.vn Bùi Khắc Tý, Báo Khoa học & Phát triển, Xử lý rác thải phương pháp đốtQuan điểm Nhật Bản làm giảm nóng lên trái đất http://www.deec.vn 10 Minh Cường, Những số rác thải, ngày 26/05/2015 11 http://moitruong.com.vn 12 Hóa học ngày nay, Cơng nghệ khí hóa than (Phần 1), ngày 09/06/2014 13 http://hoahocngaynay.com Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang 39 ... NOx Nhóm Tro xỉ GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm - Xử lý NOx không xúc tác - Xử lý NOx xúc tác Trang 30 Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: ? ?Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” 2.12 Lò đốt chất thải rắn. .. điểm Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang 21 Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: ? ?Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” -  - Không cần xử lý phân loại rác phương pháp, công nghệ khác Phạm vi xử lý. .. gian nhỏ Nhóm GVHD: ThS Lê Tấn Thanh Lâm Trang Kỹ thuật xử lý chất thải rắn: ? ?Xử lý chất thải rắn phương pháp nhiệt” - - Hiệu suất xử lý cao loại chất thải hữu chứa vi trùng lây nhiễm (chất thải