CHƯƠNG 8 XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT
Chương 8 XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT Xử lý CTR bằng phương pháp nhiệt nhằm mục đích giảm đáng kể thể tích CTR và thu hồi năng lượng nhiệt, là một trong những thành phần quan trọng trong hệ thống quản lý tổng hợp CTR I. XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT : Xử lý CTR bằng phương pháp nhiệt là quá trình sử dụng nhiệt để chuyển hóa chất thải từ dạng rắn sang dạng khí, lỏng và tro đồng thời giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt. Các hệ thống xử lý CTR bằng nhiệt được phân loại dựa trên nhu cầu sử dụng không khí bao gồm: Quá trình đốt được thực hiện với một lượng oxy (không khí) cần thiết vừa đủ để đốt cháy hoàn toàn CTR gọi là quá trình đốt hoá học . Quá trình đốt được thực hiện với dư lượng không khí cần thiết được gọi là quá trình đốt dư khí. Quá trình đốt không hoàn toàn CTR dưới điều kiện thiếu không khí và tạo ra các khí cháy như cacbon monooxide (CO), hydrogen (H 2 ) và các khí hydrocacbon gọi là quá trình khí hoá. Quá trình xử lý CTR bằng phương pháp nhiệt trong điều kiện hoàn toàn không có oxy gọi là quá trình nhiệt phân. Xử lý CTR và CTRNH (chất thải y tế, thuốc bảo vệ thực vật, chất thải nhiễm dầu…) bằng phương pháp đốt là một phương pháp hiệu quả và hiện nay được sử dụng khá phổ biến. Ưu điểm: - Chất thải được xử lý triệt để (90 – 95%) - Có thể xử lý tại chỗ, tiết kiệm chi phí và các rủi ro trong vận chuyển - Thu hồi năng lượng: nhiệt của quá trình có thể tận dụng vào nhiều mục đích như chạy máy phát điện, sản xuất nước nóng. - Phương pháp này chỉ cần một diện tích đất tương đối nhỏ trong khi phương pháp chôn lấp cần phải có một diện tích rất lớn. - Hiệu quả xử lý cao đối với các loại chất thải hữu cơ chứa vi trùng lây nhiễm (chất thải y tế), cũng như các loại chất thải nguy hại khác (thuốc bảo vệ thực vật, dung môi hữu cơ, chất thải nhiễm dầu ). - Kỹ thuật này phù hợp đối với chất thải trơ về mặt hoá học, khó phân huỷ sinh học - Tro, cặn còn lại chủ yếu là vô cơ, trơ về mặt hoá học. Nhược điểm: - Không phải tất cả các CTR đều có thể đốt được thuận lợi, ví dụ như chất thải có hàm lượng ẩm quá cao hay các thành phần không cháy cao - Vốn đầu tư ban đầu cao hơn so với các phương pháp xử lý khác bao gồm chi phí đầu tư xây dựng lò, chi phí vận hành và xử lý khí thải lớn. - Đòi hỏi năng lực kỹ thuật và tay nghề cao - Yêu cầu nhiên liệu đốt bổ sung [...]... chất thải có chứa các kim loại Pb, Cr, Cd, Hg, Ni, As - Lò hoạt động sau một thời gian phải ngừng để bảo dưỡng, làm gián đoạn quá trình xử lý - Tro và bùn sinh ra từ hệ thống xử lý khí thải phải được xử lý theo công nghệ đóng rắn hoặc chôn lấp an toàn II QUÁ TRÌNH ĐỐT CHẤT THẢI RẮN: Là quá trình oxy hoá khử xảy ra giữa chất đốt với oxy không khí ở nhiệt độ cao Chất thải + O2 sản phẩm cháy + Q (nhiệt) ... đốt thấp Chất thải Lượng không khí lý thuyết (m3 không khí / kg chất thải) Polyetylen 12,3 PET 4,2 Photoresist 5,7 Polystyren 10,0 Polyuretan 3,9 PVC 6,2 Giấy 3,1 Bệnh phẩm 3,1 Cacton 2,3 Nhựa 5,9 Vải 4,1 Cao su 9,2 Thực phẩm Rác vườn 3,6 3,3 Nhu cầu cấp khí của một số chất thải Nhiệt trò: Nhiệt trò của CTR là lượng nhiệt sinh ra khi đốt hoàn toàn một đơn vò khối lượng CTR (kcal/kg) Nhiệt trò... 8 3 Một số công nghệ đốt chất thải điển hình: a Đặc thù của công nghệ đốt chất thải: - Có khả năng phá hủy toàn bộ các độc chất hữu cơ trong CTR nguy hại và đưa chúng trở lại dạng các nguyên tố hợp thành ban đầu qua đó giảm thiểu hoặc loại bỏ hoàn toàn các độc tính của chúng - Hạn chế thể tích của CTR nguy hại cần phải thải bỏ vào môi trường đất bằng cách biến đổi các chất rắn và lỏng thành dạng tro... tiếp xúc tốt với nhiệt và oxi Thời gian lưu cháy (Time) Thời gian lưu cháy đủ lâu để phản ứng cháy xảy ra hoàn toàn ( đ/v CTNH tối thiểu 2 giây) Ống khói Nhà máy điện Nồi hơi Cần trục Trạm cân Buồng đốt Hố chứa Tro đưa đi chôn lấp Rửa khí Hệ thống lò đốt chất thải Lọc tay áo Quạt 2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy Thành phần và tính chất của chất thải Thành phần cơ bản của chất thải là C + H... nitơ, lưu huỳnh , tro và độ ẩm trong chất thải nh hưởng của hệ số cấp khí Còn gọi là hệ số dư không khí (α) là tỉ số giữa lượng không khí thực tế và lượng không khí lý thuyết Hệ số cấp khí được biểu hiện bằng công thức sau: α = Vtt /Vlt Trong đó: Vtt là lượng không khí (oxy) được cấp vào buồng đốt Vlt là lượng không khí lý thuyết (oxy) để oxy hoá hoàn toàn chất thải Nhiệt độ cháy không hoàn toàn thiếu... hàng trăm các hợp chất hóa học tồn tại bền vững trong mơi trường cũng như trong cơ thể con người và các sinh vật khác Trong nhóm hóa học đó, thành phần độc nhất là TCDD (2,3,7 ,8- tetrachlorodibenzo-p-dioxin) Dioxin là sản phẩm phụ của nhiều q trình sản xuất chất hóa học cơng nghiệp liên quan đến clo như các hệ thống đốt chất thải, sản xuất hóa chất và thuốc trừ sâu và dây chuyền tẩy trắng trong sản xuất... liệu rắn, lỏng tính theo công thức của Mendeleep: Q (kcal/kg) = 81 C + 300H – 26 (O- S) – 6(9A + W) (Vì thành phần của clo, flo và nitơ thấp nên được bỏ qua trong tính toán nhiệt trò) Trong đó: C, H, O, S, A, W là phần trăm trọng lượng của các nguyên tố cacbon, hydro, oxy, lưu huỳnh, tro, ẩm trong chất thải Nhiệt trò tính theo công thức Dulông: 1 Q(kJ/kg) = 2.326 [145.4C + 620 (H O) + 41S] 8 3 Một... Furan là một chất lỏng trong suốt, khơng màu, rất dễ bay hơi và dễ cháy, có điểm sơi gần với nhiệt độ phòng Nó là một chất độc và có thể còn là chất gây ung thư 1 Các nguyên tắc cơ bản của quá trình cháy Để đạt được hiệu quả cao, quá trình cháy phải tuân thủ theo nguyên tắc “3 T”: Nhiệt độ (Temperature) Độ xáo trộn (Turbulence) Thời gian lưu cháy (Time) Nhiệt độ (Temperature) Nhiệt độ phải... thất nhiệt Các lò đốt hiện nay thường cấp dư khí trong khoảng 1,051,1 3600 3400 3200 N ie đ ä (F h ät o ) 3000 280 0 2600 2400 2200 2000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % khí dư nh hưởng của không khí dư tới nhiệt độ buồng đốt Từ biểu đồ cho thấy, khi đốt thiếu khí, nhiệt độ đốt cao nhưng quá trình cháy diễn ra không hoàn toàn, còn khi đốt dư khí thì quá trình đốt diễn ra hoàn toàn nhưng nhiệt. .. không khí dư tới nhiệt độ buồng đốt Trong vùng α < 1: Sự có mặt của oxy đã gây ra phản ứng cháy, toả nhiệt và làm tăng nhiệt độ α = 1: thật sự là cũng thiếu khí vì trong không khí có lẫn thành phần N2, khi ở nhiệt độ cao sẽ xảy ra phản ứng: N2 + 02 = NO2 N2 + 02 = NO Để đảm bảo đốt triệt để CTR thì cần cấp dư khí, (α >1) nhưng nếu đưa không khí lạnh vào trong lò nhiều sẽ làm nguội lò, nhiệt độ giảm, . với oxy không khí ở nhiệt độ cao Chất thải + O 2 sản phẩm cháy + Q (nhiệt) Sản phẩm cuối cùng của quá trình đốt bao gồm: bụi, NO x , CO, CO 2 , SO x , THC, HCl, HF, Dioxin / Furan, hơi nước. cơ thể con người và các sinh vật khác. Trong nhóm hóa học đó, thành phần độc nhất là TCDD (2, 3,7 ,8- tetrachlorodibenzo-p-dioxin). Dioxin là sản phẩm phụ của nhiều quá trình sản xuất chất hóa. Chương 8 XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT Xử lý CTR bằng phương pháp nhiệt nhằm mục đích giảm