Kiểm soát ô nhiễm không khí trong thành phố từ các lò đốt rác thải rắn

Kiểm soát ô nhiễm không khí trong thành phố từ các lò đốt rác thải rắn 1.Giới thiệu Chất thải rắn đô thị (MSW) vẫn còn là một vấn đề lớn trong xã hội hiện đại, dù đã có những nỗ lực đáng kể để ngăn ngừa, giảm thiểu, tái sử dụng và tái chế. Hiện nay, xử lý chất thải rắn đô thị bằng phương pháp thiêu đốt (MSWI) chuyển chất thải thành năng lượng (WTE) nhà máy là một trong những sách lược chính trong quản lý ở hầu hết các nước phát triển. Công nghệ phục hồi năng lượng từ MSW đã phát triển trong những năm gần đây và kiểm soát ô nhiễm không khí tổng quát (APC) –một thiết bị đảm bảo rằng lượng khí thải tuân thủ các giới hạn nghiêm ngặt ở các nước phát triển. Chương này cho thấy vai trò của phương pháp thiêu đốt trong quá trình WtE trong phạm vi quản lý MSW, đưa ra một cái nhìn tổng quát về các công nghệ MSWI và APC các thiết bị sử dụng để làm sạch khí thải khí. Tập trung chủ yếu vào các loại khí gây ô nhiễm, chẳng hạn như dioxin và furan. Cuối cùng, tác động của khí thải đối với các rủi ro về sức khoẻ con người cũng được xem xét. 2.Ảnh hưởng của MSWI trong hệ thống quản lý chất thải rắn hiện đại Hệ thống phân cấp chất thải có hiệu lực trong Liên minh châu Âu , Chỉ thị 2008/98/EC , và ở các nước phát triển khác, người ta đã đưa ra các chỉ thị sau đây để quản lý chất thải : phòng ngừa, tái sử dụng, tái chế, phục hồi khác (ví dụ như phục hồi năng lượng ) và xử lý .Thật vậy , ngày nay hệ thống xử lý hiện đại chấp nhận các phương pháp khác nhau nhưng có chung mục tiêu xử lý càng nhiều càng tốt để đạt được giải pháp toàn cầu bền vững. Đánh giá vòng đời (LCA) đã được sử dụng để đánh giá tiềm năng gánh nặng môi trường của các chiến lược quản lý chất thải khác nhau, từ các quan điểm về môi trường, năng lượng và kinh tế. Những tính toán cho thấy chôn lấp , ngay cả khi thu hồi khí và nước thải rồi xử lý , cũng nên tránh thực hiện. Thật ra, các nguồn tài nguyên trong chất thải sử dụng không hiệu quả ( Sundqvist , 2005). Lựa chọn thay thế môi trường khả thi bao gồm : thiêu đốt, tái chế vật liệu , kỵ khí tiêu huỷ hoặc ủ phân .Đốt là một quá trình thiêu đốt ở nhiệt độ cao , cho phép thực hiện quá trình oxy hóa của chất thải rắn, chất lỏng hoặc chất khí khá hoàn chỉnh. Hệ thống đốt có thể rất phức tạp. liên quan đến nhiệt đồng thời kết hợp và chuyển đổi khối lượng , phản ứng hóa học và dòng chảy chất lỏng . Một phương trình toàn cầu đại diện cho quá trình đốt cháy chất thải trong không khí, có thể dưới dạng sau Cx1Hx2Ox3Nx4Sx5Clx6Six7Kx8Cax9Mgx10Nax11Px12Fex13Alx14Tix15 + n1 H2O + n2 (1+e)(O2+3.76N2)→ n3 CO2 + n4 H2O + n5 O2 + n6 N2 + n7 CO + n8 CH4 + n9 NO + n10 NO2 + n11 SO2 + n12 HCl + n13 KCl + n14 K2 SO4 + n15 C + … (1) Điều quan trọng cần lưu ý là công thức theo kinh nghiệm biểu diễn trong phương trình. (1) không đầy đủ vì nó chỉ bao gồm 15 nguyên tố trong khi chất thải thật có thể chứa nhiều hơn, một số trong số chúng được xác định trong dạng vết; các chỉ số phân tử x1 đến x15 có thể rất khác nhau; tương ứng n1 độ ẩm trong chất thải;n2 là liên quan tới lượng không khí (coi như là một hỗn hợp nhị phân của O2 và N2) được sử dụng trong thiêu đốt; (1 + e) là không khí dư liên quan đến số cân bằng hóa học, thường dao động 1,2-2,5 (tùy thuộc vào việc nhiên liệu là khí, lỏng hoặc rắn) (BREF, 2006); n3 đến n15 tương ứng với các hệ số cân bằng hóa học của các loại khác nhau có thể được tìm thấy như sản phẩm sau phản ứng, trong số rất nhiều chất khác có thể được phát thải trong khí thải. nếu nguyên liệu đốt được đại diện bởi một công thức đơn giản, như CuHvOwNxSy, sau đó các phương trình đốt có thể được đơn giản hóa và biểu diễn bởi phương trình. (2) CuHvOwNxSy + (u+v/4-w/2+y) O2 → u CO2 + v/2 H2O + x/2 N2 + y SO2 (2) Trong phạm vi của phương pháp xử lý chất thải rắn bằng nhiệt, hình. 1 cho thấy sự khác biệt về nhiệt phân, khí hóa và đốt bằng cách đưa vào một lượng không khí. không có thừa không khí không khí Không có một phần thừa không khí Không khí không khí Nhiệt phân khí hoá tro hoá Sản phẩm: Khí H2, CO, Hydroc., H2O, N2 H2, CO, CO2,CH4 H2O, N2 CO2, H2O, O2, N2,… Rắn tro, than cốc tro, xỉ tro, xỉ Lỏng nhiệt hoá dầu và nước không khí cân bằng hóa học cần thiết để đốt cháy Hình 1. Phân loại các công nghệ nhiệt trọng xử lý MSW (dựa trên DEFRA, 2007). Các quá trình nhiệt tương ứng với công nghệ rất khác nhau trong cách xử lý chất thải và phục hồi năng lượng. Trong thiêu đốt , năng lượng được phát ra thông qua phản ứng oxy hóa, và qua trình thu hồi của nó xảy ra trực tiếp từ khí được hình thành . Hiện nay, đốt chất thải rắn đo thị ( MSWI thu hồi năng lượng từ chất thải (WTE ) được khẳng định là một giải pháp thân thiện môi trường và thay thế phương pháp chôn lấp thông thường để, trong khi cho phép thu hồi một phần lớn của năng lượng có trong MSW . trong thực tế, MSWI có nhiều ưu điểm và nhược điểm được trình bày trong bảng 1. Tuy nhiên, những vấn đề chính liên quan đến các quá trình này có lẽ là lượng phát thải khí lớn có thể gây ra nguy cơ sức khỏe môi trường ( Moy et al. , 2008) và chất thải rắn nguy hại còn lại sau khi đốt như tro bay hoặc kiểm soát ô nhiễm không khí (APC) cặn ( Quina et al. , 2008a , b). MSW được tạo ra bởi các hộ gia đình và chất thải tương tự khác trong tự nhiên và thành phần , nói chung được thu gom và bởi quản lý chính quyền thành phố hoặc các công ty thay mặt cho quản lý chính quyền thành phố, và bao gồm các vật liệu như giấy, nhựa, thực phẩm, thủy tinh và đồ gia dụng. Hình. 2 cho thấy thành phần điển hình của MSW thường liên quan đến các dòng chất thải, dựa trên nghiên cứu Gentil et al. (2009), và các thông tin báo cáo của cơ quan môi trường từ Bồ Đào Nha (APA) và từ Hoa Kỳ (EPA) cho tài liệu tham khảo 2009.

Nhóm 1_10cmt Hà Huy Hiếu Trần Ngọc Hiểu Nguyễn Minh Hoàng Nguyễn Trung Hoàng Hồ Hoàng Vinh Quang Hoàng Vinh Kiểm soát ô nhiễm không khí trong thành phố từ các lò đốt rác thải rắn 1. Giới thiệu Chất thải rắn đô thị (MSW) vẫn còn là một vấn đề lớn trong xã hội hiện đại, dù đã có những nỗ lực đáng kể để ngăn ngừa, giảm thiểu, tái sử dụng và tái chế. Hiện nay, xử lý chất thải rắn đô thị bằng phương pháp thiêu đốt (MSWI) chuyển chất thải thành năng lượng (WTE) nhà máy là một trong những sách lược chính trong quản lý ở hầu hết các nước phát triển. Công nghệ phục hồi năng lượng từ MSW đã phát triển trong những năm gần đây và kiểm soát ô nhiễm không khí tổng quát (APC) –một thiết bị đảm bảo rằng lượng khí thải tuân thủ các giới hạn nghiêm ngặt ở các nước phát triển. Chương này cho thấy vai trò của phương pháp thiêu đốt trong quá trình WtE trong phạm vi quản lý MSW, đưa ra một cái nhìn tổng quát về các công nghệ MSWI và APC các thiết bị sử dụng để làm sạch khí thải khí. Tập trung chủ yếu vào các loại khí gây ô nhiễm, chẳng hạn như dioxin và furan. Cuối cùng, tác động của khí thải đối với các rủi ro về sức khoẻ con người cũng được xem xét. 2.Ảnh hưởng của MSWI trong hệ thống quản lý chất thải rắn hiện đại Hệ thống phân cấp chất thải có hiệu lực trong Liên minh châu Âu , Chỉ thị 2008/98/EC , và ở các nước phát triển khác, người ta đã đưa ra các chỉ thị sau đây để quản lý chất thải : phòng ngừa, tái sử dụng, tái chế, phục hồi khác (ví dụ như phục hồi năng lượng ) và xử lý .Thật vậy , ngày nay hệ thống xử lý hiện đại chấp nhận các phương pháp khác nhau nhưng có chung mục tiêu xử lý càng nhiều càng tốt để đạt được giải pháp toàn cầu bền vững. Đánh giá vòng đời (LCA) đã được sử dụng để đánh giá tiềm năng gánh nặng môi trường của các chiến lược quản lý chất thải khác nhau, từ các quan điểm về môi trường, năng lượng và kinh tế. Những tính toán cho thấy chôn lấp , ngay cả khi thu hồi khí và nước thải rồi xử lý , cũng nên tránh thực hiện. Thật ra, các nguồn tài nguyên trong chất thải sử dụng không hiệu quả ( Sundqvist , 2005). Lựa chọn thay thế môi trường khả thi bao gồm : thiêu đốt, tái chế vật liệu , kỵ khí tiêu huỷ hoặc ủ phân .Đốt là một quá trình thiêu đốt ở nhiệt độ cao , cho phép thực hiện quá trình oxy hóa của chất thải rắn, chất lỏng hoặc chất khí khá hoàn chỉnh. Hệ thống đốt có thể rất phức tạp. liên quan đến nhiệt đồng thời kết hợp và chuyển đổi khối lượng , phản ứng hóa học và dòng chảy chất lỏng . Một phương trình toàn cầu đại diện cho quá trình đốt cháy chất thải trong không khí, có thể dưới dạng sau C x1 H x2 O x3 N x4 S x5 Cl x6 Si x7 K x8 Ca x9 Mg x10 Na x11 P x12 Fe x13 Al x14 Ti x15 + n 1 H 2 O + n 2 (1+e)(O 2 +3.76N 2 )→ n 3 CO 2 + n 4 H 2 O + n 5 O 2 + n 6 N 2 + n 7 CO + n 8 CH 4 + n 9 NO + n 10 NO 2 + n 11 SO 2 + n 12 HCl MSW + lượng không khí tăng lên + n 13 KCl + n 14 K 2 SO 4 + n 15 C + … (1) Điều quan trọng cần lưu ý là công thức theo kinh nghiệm biểu diễn trong phương trình. (1) không đầy đủ vì nó chỉ bao gồm 15 nguyên tố trong khi chất thải thật có thể chứa nhiều hơn, một số trong số chúng được xác định trong dạng vết; các chỉ số phân tử x1 đến x15 có thể rất khác nhau; tương ứng n 1 độ ẩm trong chất thải;n 2 là liên quan tới lượng không khí (coi như là một hỗn hợp nhị phân của O 2 và N 2 ) được sử dụng trong thiêu đốt; (1 + e) là không khí dư liên quan đến số cân bằng hóa học, thường dao động 1,2-2,5 (tùy thuộc vào việc nhiên liệu là khí, lỏng hoặc rắn) (BREF, 2006); n 3 đến n 15 tương ứng với các hệ số cân bằng hóa học của các loại khác nhau có thể được tìm thấy như sản phẩm sau phản ứng, trong số rất nhiều chất khác có thể được phát thải trong khí thải. nếu nguyên liệu đốt được đại diện bởi một công thức đơn giản, như C u H v O w N x S y , sau đó các phương trình đốt có thể được đơn giản hóa và biểu diễn bởi phương trình. (2) C u H v O w N x S y + (u+v/4-w/2+y) O2 → u CO2 + v/2 H2O + x/2 N2 + y SO2 (2) Trong phạm vi của phương pháp xử lý chất thải rắn bằng nhiệt, hình. 1 cho thấy sự khác biệt về nhiệt phân, khí hóa và đốt bằng cách đưa vào một lượng không khí. không có thừa không khí không khí Không có một phần thừa không khí Không khí không khí Nhiệt phân khí hoá tro hoá Sản phẩm: Khí H2, CO, Hydroc., H2O, N2 H2, CO, CO2,CH4 H2O, N2 CO2, H2O, O2, N2,… Rắn tro, than cốc tro, xỉ tro, xỉ Lỏng nhiệt hoá dầu và nước không khí cân bằng hóa học cần thiết để đốt cháy Hình 1. Phân loại các công nghệ nhiệt trọng xử lý MSW (dựa trên DEFRA, 2007). Các quá trình nhiệt tương ứng với công nghệ rất khác nhau trong cách xử lý chất thải và phục hồi năng lượng. Trong thiêu đốt , năng lượng được phát ra thông qua phản ứng oxy hóa, và qua trình thu hồi của nó xảy ra trực tiếp từ khí được hình thành . Hiện nay, đốt chất thải rắn đo thị ( MSWI thu hồi năng lượng từ chất thải (WTE ) được khẳng định là một giải pháp thân thiện môi trường và thay thế phương pháp chôn lấp thông thường để, trong khi cho phép thu hồi một phần lớn của năng lượng có trong MSW . trong thực tế, MSWI có nhiều ưu điểm và nhược điểm được trình bày trong bảng 1. Tuy nhiên, những vấn đề chính liên quan đến các quá trình này có lẽ là lượng phát thải khí lớn có thể gây ra nguy cơ sức khỏe môi trường ( Moy et al. , 2008) và chất thải rắn nguy hại còn lại sau khi đốt như tro bay hoặc kiểm soát ô nhiễm không khí (APC) cặn ( Quina et al. , 2008a , b). MSW được tạo ra bởi các hộ gia đình và chất thải tương tự khác trong tự nhiên và thành phần , nói chung được thu gom và bởi quản lý chính quyền thành phố hoặc các công ty thay mặt cho quản lý chính quyền thành phố, và bao gồm các vật liệu như giấy, nhựa, thực phẩm, thủy tinh và đồ gia dụng. Hình. 2 cho thấy thành phần điển hình của MSW thường liên quan đến các dòng chất thải, dựa trên nghiên cứu Gentil et al. (2009), và các thông tin báo cáo của cơ quan môi trường từ Bồ Đào Nha (APA) và từ Hoa Kỳ (EPA) cho tài liệu tham khảo 2009. Ưu điểm Nhược điểm - Không cần tiền xử lý chất thải - Làm giảm nhu cầu chôn lấp cho MSW - Giảm khối lượng chất thải bằng 90% - Giảm trọng lượng chất thải 70% - Khả năng thu hồi năng lượng (điện hoặc nhiệt) - Nếu được quản lý tốt, ô nhiễm không khí thấp sau xử lý - Tiêu diệt các mầm bệnh tiềm tàng và độc hữu cơ chất gây ô nhiễm - Có thể được đặt gần trung tâm của nguốn phát thải MSW lớn - Giảm chi phí vận chuyển chất thải - Đòi hỏi đất tối thiểu - Khí thải trong xử lý không có mùi - Giảm vật liệu hữu cơ chủ yếu tới CO 2 thay vì CH 4 và VOC khác -Tạo nguồn chất thải nguy hại (APC dư lượng), đòi hỏi phải xử lý an toàn - Tạo nguồn xỉ (tro dưới) - Tạo nguồn từ lượng lớn khí thải - Đầu tư cao và chi phí vận hành - Chi phí bảo dưỡng cao - Yêu cầu nhân viên có tay nghề cao - Yêu cầu thành phần thích hợp cho thiêu đốt tự động - Nhận thức tiêu cực từ cộng đồng (cho đến nay) Hình 2. Ưu điểm và nhược điểm của đốt chất thải rắn đô thị Theo số liệu của Eurostat cho EU-27 nước thành viên, MSW thải ra trong năm 2008 là trên trung bình khoảng 524 kg/ đầu người,giá trị từ 800 kg ở Đan Mạch, 300 kg tại Cộng hòa Séc (Eurostat 2010). Trên toàn cầu, trong năm 2008, các nước EU-27 thải ra lượng lớn 259 Mt của MSW, trong khi 221 Mt đã được hạch toán vào EU 15. biểu đồ. 3-4 mô tả cách mà dòng MSW đã được xử lý ở các quốc gia khác nhau, và i9ển hình nhất là ở biểu đồ. 3 cho thấy sự cải tiến trong EU-27 1995-2009 đưa vào bãi chôn lấp, đốt, ủ phân và tái chế. Điều quan trọng cần lưu ý là, trong năm 2009, 20% chất thải được đốt, tương ứng với 50,9 Mt. Xem xét kĩ ta thấy, trung bình nhiệt trị thấp (LCV) không được nhỏ hơn 7 MJ / kg chất thải, để xảy ra chuỗi các phản ứng có thể tự hỗ trợ quá trình đốt cháy, và giả định ở châu Âu LCV Biểu đồ 2. Thành phần của MSW (dựa trên Gentil et al., 2009, Bồ Đào Nha APA, US EPA). những thành phần khác nhựa Giấy / bìa cứng kim loại thuỷ tinh hữu cơ Biểu đồ 3. Thành phần của các bãi chôn lấp, đốt, ủ phân và tái chế trong EU-27 nước thành viên (Nguồn: dựa trên cơ sở dữ liệu Eurostat) Tro hoá ủ tái chế chôn lấp Biểu đồ 4. Tương phản quản lý MSW thực tiễn ở một số nước, trong các bãi chôn lấp, thiêu đốt, ủ phân và tái chế (Nguồn: dựa trên cơ sở dữ liệu thống kê của OECD). là trong khoảng 9-13 MJ / kg (Báo cáo Ngân hàng Worl, 1999), quá trình thiêu đốt 50,9 Mt dẫn đến một lượng lớn năng lượng có sẵn để phục hồi. Biểu đồ. 3 chỉ ra % chôn lấp được giảm dần từ năm 1995, và trong năm 2009 chiếm 37%.Theo bảng. 4, Nhật Bản là quốc gia nơi thiêu đốt chiếm cao hơn (79%)và ở châu Âu, các nước như Đan Mạch (54%) và Thụy Điển (50%) có tỷ lệ cao nhất. Bằng cách tham gia vào tài khoản thông tin từ BREF (2006) để thiêu đốt chất thải, Bảng 2 tóm tắt số lượng và tổng công suất các lò đốt rác hiện có trong 17 quốc gia. châu Âu. Điều quan trọng cần lưu ý rằng những con số này có thể thay đổi theo nguồn thông tin được sử dụng, và năm tham khảo. Theo DEFRA (2007), vào năm 2000, khoảng 291 các trang web đốt có thu hồi năng lượng nằm trong 18 nước Tây Âu, chế biến khoảng 50 triệu tấn chất thải và 50 TWh năng lượng tái sinh (tương đương 40 triệu tấn dầu).Theo Chỉ thị 2008/98/CE, một công thức được chỉ định, phương trình. (3), để làm rõ khi đốt MSW với chỉ số hiệu quả năng lượng và có thể được coi là một hoạt động thu hồi năng lượng. Thật vậy, hiệu quả năng lượng phải bằng hoặc cao hơn 0,6 hoặc 0,65 tùy thuộc vào hệ thống được thiết lập trước hoặc sau ngày 31 Tháng Mười Hai năm 2008, tương ứng. Quốc gia Lượng MSW Lượng Mt/năm Quốc gia Lượng MSW Lượng Mt/năm Úc Luxembourg Bỉ Bồ Đào Nha Đan Mạch Tây Ban Nha Phần Lan Thuỵ Điển Pháp Hà Lan Đức Vương quốc Anh Hy Lạp Na uy Ai-xơ-len =))) Thuỵ Sĩ Ý Có mấy con số thôi, ngồi gõ vào nhá =)) Bảng 2. Số lượng và tổng lượng phát thải của các lò đốt rác hiện tại ở 17 nước châu Âu Hiệu quả năng lượng= (Ep-(Ef+Ei))/(0.97x(Ew+Ef)) Ep là năng lượng hàng năm sản xuất như nhiệt (nhân với 1,1) hoặc điện (bằng cách nhân 2,6), GJ / năm, E F năng lượng đầu vào hàng năm của hệ thống từ quá trình đốt nhiên liệu đến quá trình sinh ra hơi (GJ / năm); E w năng lượng hàng năm có trong chất thải được xử lý, được tính bằng cách sử dụng nhiệt trị thấp của chất thải (GJ / năm) và E i năng lượng hàng năm đưa vào, không bao gồm E w và E f (GJ / năm). Một nhân tố điều chỉnh 0,97 được đưa vào để chỉ thị sự tổn thất năng lượng do bức xạ và tro đáy. Nó chỉ ra rằng hiệu quả cao là không dễ dàng để đạt được chỉ bảng quá trình sản xuất điện. Sử dụng nước nóng cũng có thể cần được xem xét, bất cứ khi nào khả thi tại nơi tiến hành. 3 . Lò đốt chất thải rắn đô thị và công nghệ kiểm soát ô nhiễm không khí Công nghệ khác nhau có thể được áp dụng cho MSW bao gồm cháy hàng loạt với lò ghi di động,lò quay , mô-đun - hai giai đoạn đốt và tầng sôi ( BREF , 2006). Tại châu Âu, lò đốt có ghi được sử dụng trong hơn 90% các thiết kế và trong trường hợp cụ thể của tầng sôi , MSW phải có tiền xử lý. Công nghệ đốt sử dụng cho MSW được thay đổi trong vòng 10 đến 15 năm qua, chủ yếu là do yêu cầu của luật, buộc giới hạn lượng khí thải vào không khí thấp. Theo Chỉ thị 2000/76/EC , một lò đốt tương ứng với bất kỳ đơn vị kỹ thuật cố định hoặc di động dành riêng cho các quá trình xử lý nhiệt của chất thải có hoặc không có thu hồi nhiệt đốt cháy tạo ra. Điều này bao gồm quá trình đốt bằng quá trình oxy hóa của chất thải cũng như các quá trình xử lý nhiệt khác như nhiệt phân hoặc khí hóa cho đến các chất sau xử lý sau đó được đốt . Mô tả này bao gồm các trang web và toàn bộ nhà máy đốt bao gồm: - Tiếp nhận và xử lý chất thải ( lưu trữ, trên cơ sở tiền xử lý tại chỗ), - Buồng đốt ( chất thải nhiên liệu và hệ thống cung cấp không khí ) , - Thu hồi năng lượng ( nồi hơi, tiết kiệm, vv), - Các cơ sở phát thải khí sạch , - Các cơ sở xử lý hoặc lưu trữ chất thải và nước thải, tại chỗ, - Thiết bị và hệ thống kiểm soát hoạt động đốt, ghi hình và giám sát điều kiện đốt. Các khu vực này có thể được phân phối như được chỉ ra trong hình. 5, đại diện cho một sơ đồ của một lò đốt tập trung điển hình MSW (IAWG, 1997). 1 – phương tiện thu gom chất thải 2 - hố lưu trữ chất thải 3 – cần trục lấy chất thải 4 - phễu trung chuyển 5 - trung chuyển 6 - ghi lò 7 - quạt cưỡng bức 8 - khu vực không khí dưới ghi 9 - lò 10 - nồi hơi 11 - tro đáy hầm 12 - siêu nhiệt 13 – economiser 14 – tháp scuber khô 15- thiết bị lọc bụi túi vải 16- quạt thổi 17 - ống khói 18 - APC dư lượng băng tải Hình 5. Đề án đơn giản hóa của một lò đốt MSW (chuyển thể từ IAWG, 1997). Xem xét các sơ đồ hình . 5 , một mô tả ngắn gọn về lưu lượng vào lò đốt được đưa ra dưới đây . MSW là xe tải chuyển đến(1) và thải vào hố lưu trữ "tập trung " (2), khi đủ lượng, nguyên liệu để cung cấp cho việc trung chuyển liên tục đến WtE lò. Sau đó , chất thải được chọn ngẫu nhiên lên thông qua một cần trục( 3), và rơi vào phễu trung chuyển( 4). Các chất thải thông qua trung chuyển (5 ) vào ghi lò (6 ), nơi xảy ra sự cháy. Nhà máy phải được kiểm soát để tối ưu hóa điều kiện cháy, để đảm bảo , càng nhiều càng tốt , hoàn thành đốt cháy hoàn toàn carbon, và cho các thời gian lưu trên những thanh thép thường là không quá 60 phút . Các quạt cưỡng bức (7) ép không khí chính thông qua vùng không khí dưới ghi lò(8) vào lò (9), để cung cấp oxy và thúc đẩy phản ứng oxy hóa, ví dụ Eq (1) . Không khí chính nói chung lấy từ hố lưu trữ (2) để giảm áp suất không khí và loại bỏ hầu hết mùi hôi phát tán từ khu vực lưu trữ . Mặc dù nó không được thể hiện trong hình .5 , một hệ thống cung cấp không khí thứ cấp phổ biến trong lò , để đảm bảo sự nhiễu loạn của khí thải ( không khí thứ cấp) và đảm bảo đốt cháy hoàn toàn . Khoảng 10-20 ( v / v) % của thải khí được tái tuần hoàn như không khí thứ cấp. Các phản ứng liên quan đến quá trình này là tỏa nhiệt và phát ra một lượng lớn năng lượng trong các phản ứng trên của các khí thải dưới dạng nhiệt. Thật vậy , ví dụ, các giá trị nhiệt của MSW ở Đức thường trong khoảng 7-15 MJ / kg ( BREF , 2006). thu hồi năng lượng xảy ra chủ yếu trong nồi hơi (10), siêu nhiệt (12) và bộ phận tiết kiệm (13) . Phần tro phía dưới bị cháy thường được dập tắt và vận chuyển đến một kho lưu trữ (11). Trong hầu hết các lò đốt, tro đáy được chuyển trên băng tải và các kim loại màu được phân loại , và do đó cùng một lúc diễn ra quá trình tái chế kim loại và cải thiện chất lượng xỉ. Xỉ một phần đông lạnh và có thể được xử lý như chất thải không độc hại, đặc biệt ở nhiều quốc gia. Một lượng rất lớn của các khí sản phẩm sau quá trình đốt cháy có chứa các chất ô nhiễm không khí nguy hại cho môi trường phải tuân thủ các giới hạn quy định nghiêm ngặt . Do đó ,tuỳ theo mức độ sạch mong muốn , hệ thống kiểm soát ô nhiễm không khí khác nhau (APC) có thể được sử dụng. Ví dụ, trong hình.5, tháp scuber khô (14) và thiết bị lọc túi vải (15) được sử dụng. Trong các đơn vị này , dư lượng APC được sản xuất và tiếp tục vận chuyển qua băng tải (18) cho một silo ( không được biểu diễn ) . Hầu hết các lò đốt hiện đại xử lý dư lượng APC trước khi xử lý của trong monofills . Cuối cùng, bằng cách sử dụng quạt induce (16), khí thải sạch được thổi thông qua ống khói. Liên quan đến ô nhiễm không khí , ta cần lưu ý rằng nó vô cùng quan trọng với quá trình đốt cháy bao gồm phản ứng rất nhanh ( phần giây) xảy ra ở pha khí , và sự tự duy trì sự cháy là có thể nếu giá trị nhiệt của nồng độ chất thải và oxy đủ . Do đó , chiều dài ghi phải đảm bảo các giai đoạn chỉ ra trong hình.6 . Máng chuyển MSW nhiên liệu( dầu , khí) >850 0 C Không khí thứ cấp <50 o C <200 o C <700 o C >700-1000 0 C Sấy nhiệt phân oxi hoá cháy hoàn toàn xỉ đáy lò Khí hoá Khí dưới ghi lò Trong thực tế, nước và các chất dễ bay hơi của MSW được xử lý trong giai đoạn đầu của sấy khi nhiệt độ đạt khoảng 200 º C ,lúc này không cần oxy. Giai đoạn tiếp theo tương ứng với nhiệt phân và khí hóa của vật liệu hữu cơ , trong đó hợp chất hữu cơ này được chuyển thành các pha khí . Sau đó, trong quá trình oxy hóa , các khí đốt phản ứng với oxy giải phóng nhiệt và các phân tử có khối lượng thấp khác . trong điều kiện oxy hóa hết, phản ứng gần như đầy đủ và các loại khí chủ yếu là nước,nitơ , carbon dioxide và oxy. Điều rất quan trọng cần lưu ý rằng những giai đoạn chồng chéo lên nhau trong không gian và thời gian. Tuy nhiên, một số biện pháp kỹ thuật trong lò (ví dụ như phân phối không khí và thiết kế lò ) có thể được thực hiện nhằm gây ảnh hưởng đến những giai đoạn để giảm các chất ô nhiễm trong khí thải ( BREF , 2006). Luật châu Âu áp đặt một lượng khí tối thiểu khi nhiệt độ đốt cháy ở 850 º C và thời gian lưu ít nhất 2 giây. Nói chung , các nhà máy đốt MSW hoạt động 24 giờ / ngày và gần 365 ngày / năm . Khả năng làm việc của nhà máy là rất thường xuyên trên 98% và điều này đặt ra một số thiết bị dự phòng và quy trình bảo dưỡng tương tác . Hình 7 tóm tắt các yếu tố đầu vào chính và kết quả đầu ra của quá trình đốt cháy MSW , nơi nó được chỉ ra rằng 1 tấn chất thải tạo ra gần 300 kg tro đáy, 30 kg lượng dư APC, và phần còn lại được phát ra như khí thải. Tốc độ dòng khí là một biến kiểm soát đã được điều chỉnh tùy thuộc vào các đặc tính của ống khói . Tuy nhiên , nói chung về 4.000-4.500 m3 / tấn không khí là cần thiết để đảm bảo không khí oxy hóa đầy đủ ( IAWG , 1997). Lượng khí thải có nguồn gốc từ MSWI phụ thuộc vào công nghệ, đặc biệt là liên quan đến sự tồn tại của tuần hoàn khí thải. Tuy nhiên , trong các luận văn có dấu hiệu cho thấy các giá trị có thể trong khoảng 4500-6000Nm 3 /ton chất thải ( Achternbosch và Richers , 2002; BREF , 2006). Mặc dù các sai số ở địa phương lớn có thể được giám sát thấy , thông thường 1 tấn MSW cho phép thu hồi năng lượng khoảng 400-700 kWh điện và thêm 1.205 kWh nhiệt ( BREF , 2006). Nhìn chung, nước thải dạng dung dịch có thể phát thải từ : thiết bị APC chủ yếu nếu sử dụng hệ thống ướt, việc thu hồi và lưu trữ tro đáy , chu kỳ nước / hơi nước , khu vực vệ sinh, nước mưa và nước làm mát. Tuy nhiên, nếu tái tuần hoàn được tối đa, lượng nước thải dạng dung dịch được tạo ra sẽ giảm đi . Hoá chất sử dụng trong các nhà máy đốt rác có thể amoni hydroxit ( NH 4 OH ) hoặc amoniac như khí (NH 3 ) để giảm NO x trong lò , tác nhân trung hòa (ví dụ Ca(OH) 2 ) và vật liệu hấp phụ ( ví dụ carbon hoạt tính). Tiêu thụ cho mỗi tấn là 0,8 kg NH 4 OH , 8 kg Ca (OH) 2 và 0,5 kg than hoạt tính. Thu hồi năng lượng Phát thải khí Dư lượng APC Tro đáy Nước thải dạng (~300kg) dung dịch .Hình 7. Đầu vào và đầu ra chính của lò đốt MSW. 3.1 hệ thống làm sạch khí lò đốt chất thải Hỗn hợp khí ra khỏi lò đốt có ba loại thành phần chính phải được loại bỏ nhiều nhất có thể trước khi ra khỏi ống khói : - Tro bay được tổng hợp bởi các hạt mịn được thổi bằng khí nén; - Acid và các tiền chất acid, chẳng hạn như lưu huỳnh dioxit, oxit nitơ , axit clohydric ; - Dioxin và các chất tương tự được các hợp chất được hình thành bởi sự tái tổ hợp cấu trúc căn bản như dibenzodioxins polychloro và furan. Hỗn hợp khí nóng rời khỏi lò , trao đổi nhiệt ở bề mặt của ống trao đổi nhiệt thẳng đứng, bên trong đó hơi nước áp lực cao hoặc trung bình được tạo ra và trước khi vào hệ thống làm sạch , một phần của khí này được chuyển qua một bộ khuếch đại để được tiêm trong các máy ảnh dưới ghi di động của lò. Tái chế khí này là điều cần thiết để thu hồi năng lượng tổng thể và cũng rất quan trọng để thúc đẩy việc kiểm soát dễ dàng hơn khi oxy vượt quá cân bằng hóa học trong lò. Hỗn hợp khí thải còn lại phải được làm sạch bằng một số đơn vị hoạt động trong hệ thống làm sạch khí . 3.2 Các mục tiêu chính Trong trao đổi nhiệt ở bề mặt của các ống lò hơi, khí thải được làm mát và sự hình thành một số cặn xảy ra,làm tăng phần lượng bụi. Khí thô của hệ thống lò hơi phải được làm sạch đạt tiêu chuẩn môi trường được áp dụng tại vị trí nơi mà các lò đốt được cài đặt. Phạm vi chính cho nồng độ trong khí thô và các giới hạn phát thải bắt buộc thường được MSW (1 ton) Khí(4000-4500 Nm 3 ) Hoá chất Quá trình đốt MSW sử dụng được bao gồm trong Bảng 3 cùng với hiệu quả tính toán cần thiết cho việc làm sạch của từng loại ô nhiễm. Nó đòi hỏi hiệu quả loại bỏ cao, chỉ ra trong Bảng 3, áp đặt các sử dụng nhiều hệ thống khí sạch, thường theo thứ tự. Chất ô nhiễm Nồng độ khí thô từ lò hơi Nồng độ tối đa có thể chấp nhận tại ống khói Hiệu quả xử lý Tro bay HCl SO 2 NO x HF HG CD và kim loại khác, dioxin (ng ITEQ/ Nm3) Bảng 3.Hiệu quả yêu cầu của hệ thống làm sạch khí dầu 3.3 Đơn vị hoạt động để làm sạch khí Một số lượng lớn các hoạt động đơn vị dựa trên quá trình phân tách sơ cấp có thể được sử dụng để làm sạch khí của khí thải được tạo ra trong các hệ thống đốt chất thải. Trong Bảng 4 với mỗi loại chất khí thải gây ô nhiễm, sẽ có các đơn vị hoạt động kết hợp được chỉ định tương ứng phạm vi điển hình giảm bớt. Trình tự cũng được thiết kế các phương pháp làm sạch khí cho phép giảm mạnh các chất ô nhiễm như tuyên bố của quá trình đốt rác thải BREF Bảng 5 (chấp nhận ý kiến từ Bảng 5.2 của BREF, 2006). Chất ô nhiễm Bước xử lý Giảm thiểu (%) Sox Scrubber ướt và cyclone khô đôi HCl Scrubber ướt hoặc bán khô NOx Xúc tác chọn lọc Kim loại nặng Scrubber khô + tĩnh điện Tro bay Tĩnh điện + lọc bụi tay áo Dioxin& furan Than hoạt tính + lọc bụi tay áo Bảng 4. quá trình làm sạch khí và phạm vi điển hình của giảm ô nhiễm cụ thể bằng sự kết hợp của các đơn v.hoạt động 3.4 Tách tro bay và than hoạt tính Tro bay được tạo ra tại nhà máy điện mà các thành phần của nhiên liệu là hợp lý liên tục, là rất thường xuyên thu thập và sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất xi măng Portland. bay tro tạo ra tại lò đốt chất thải thường bị ô nhiễm kim loại nặng và các chất nguy hiểm và phải được đối xử như một dư lượng độc hại, đòi hỏi trơ trước khi xử lý được kiểm soát bãi rác. 3.4 Tách tro bay và than hoạt tính Tro bay được tạo ra tại nhà máy điện mà các thành phần của nhiên liệu là hợp lý liên tục, là thu thập rất thường xuyên và sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất xi măng Portland. Tro bay tạo ra tại lò đốt chất thải thường bị ô nhiễm kim loại nặng, các chất nguy hại và phải được xử lý như một dư lượng độc hại, cần phải trơ hoá trước chôn lấp. Bảng 5. Mức phát thải đạt được cho các cơ sở thiêu đốt chất thải (đoạn trích từ Bảng 5.2 BREF (2006) "mức phát thải hoạt động liên quan đến việc sử dụng BAT" cho ô nhiễm không khí, đơn vị mg/Nm3). Cơ chất Lấy mẫu không liên tục Giá trị ½ giờ Giá trị hàng ngày Ghi chú Sương mù Mức độ thấp nên được xử lý bằng các bộ lọc túi vải- ống tay áo HCl Nên dùng các quy trình xử lý ướt NOx Nên dùng các quy trình xử lý ướt NOx với SCR Nhu cầu năng lượng bổ sung và chi phí NOx với SCR Ở mức khí NOx cao, NH3 cần được tính toán, nên dùng các phương pháp kết hợp với quy trình xử lý ướt TOC Yêu cầu điều kiện đốt cháy tối ưu CO điều kiện đốt cháy tối ưu Hg Kiểm soát đầu vào, quy trình hấp phụ cacbon PCDD/PCDF (ng ITEQ/Nm3) Điều kiện đốt cháy tối ưu, kiểm soát nhiệt độ để giảm quá trình tổng hợp quy trình, hấp phụ carcarbon. Thông thường, than hoạt tính, dạng bột, được sử dụng để hấp thụ các chất ô nhiễm hữu cơ chẳng hạn như dioxin và furan, vì nó sẽ được trình bày chi tiết sau, bột này được gắn kết lại với nhau với tro bay (hệ thống nhỏ) trong một giai đoạn làm sạch đặc biệt. Các loại chính của thiết bị sử dụng cho việc loại bỏ các hạt rắn của tro bụi và than hoạt tính là: cyclone, tĩnh điện, và các bộ lọc ống vải, Bảng 6. Chi tiết xây dựng, cũng như chế độ hoạt động đã được mô tả rộng rãi (Niessen, 2002) và do đó nó được coi là thích hợp hơn để tập trung vào các chi tiết ở đây trên phạm vi áp dụng cho tách tro bay. 3.4.1 Cyclone cyclone khá hiệu quả để loại bỏ các hạt rắn có đường kính trung bình hơn 100 mm từ dòng khí. Thiết kế của các cyclone đã được xem xét ở những nơi khác (Morcos, 1989; Lee và Huffman, 1996; Amutha Rani và cộng sự, 2008) và kể từ khi các công trình thép [...]... chất thải không cháy và loại bỏ khỏi lò đốt chất thải rắn như chất thải rắn, thường được gọi là tro đáy hoặc xỉ, phế liệu APC và lượng rất thấp của các hạt còn lại trong khí thải Các hợp chất ma trận của những hạt chủ yếu là oxit nhôm và silicon Liên quan đến ô nhiễm không khí từ MSWI, đầu vào nhiều nhất là hạt vô cơ tốt nhất còn lại sau khi quá trình đốt cháy của chất thải và đi cùng với khói thải. .. cho các điều kiện đo Lượng phát thải các chất ô nhiễm như HCl, HF, SO2, NOx và các kim loại nặng phụ thuộc chủ yếu vào các đặc điểm chất thải và các thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí Công nghệ lò xác định lượng CO, VOC và NOx Tổng bụi phát sinh được xác định trên các thiết bị APC.hình 8 cho thấy một sự cân bằng khối lượng đối với một số chất gây ô nhiễm mỗi 1 tấn MSW đốt 4.1 bụi Trong quá trình đốt. .. khí mê tan , khi lò được giữ ở điều kiện oxy hóa cao , không phát thải khí CH4 được dự kiến trong ống khói Một lượng khí mêtan có thể được hình thành trong thời gian dài lưu trữ chất thải và dưới điều kiện yếm khí Trong trường hợp không khí chính được cung cấp từ các hầm lưu trữ,CH4 được oxy hóa thành CO2 và H2O Trong Bảng 11 tóm tắt các kỹ thuật / công nghệ quan trọng nhất được chỉ định để giảm các. .. lượng khí thải vào không khí là thực sự quan trọng, vì quá trình đốt 1 tấn MSW sản xuất một khối lượng lớn khí thải Một số phép đo cho thấy thường phát ra 4500-6000 Nm3/ton ( 11% O2) Tùy thuộc vào công nghệ , điều kiện hoạt động và các thành phần của chất thải đốt , chất gây ô nhiễm khác nhau được hình thành và phát ra trong khí thải : - Hạt - với kích thước phân phối rộng rãi; - Axit và các khí -HCl... nước trong khí thải đến từ : i Độ ẩm trong không khí đầu vào ; ii Độ ẩm bốc hơi từ chất thải; iii Nước được hình thành trong các phản ứng đốt cháy ; iv Nước bay hơi trong dòng khí thải ở các bước làm sạch ướt hoặc bán ẩm;Giá trị i) và ii) khá cao dự kiến sẽ diễn ra đồng thời vào những ngày mưa hoặc nếu tuyết tích tụ trên chất thải tại các điểm thu, và do đó ngăn ngừa hoạt động của ngưng tụ là vô cùng... Chất gây ô nhiễm chính phát thải trong MSWI và luật pháp châu Âu Tác động chính trực tiếp gây ra bằng cách đốt là lượng khí thải vào không khí, dư lượng sản xuất ( tro đáy và dư lượng APC) , lượng khí thải vào nước , sản xuất năng lượng / tiêu thụ ,vật tư tiêu hao , tiếng ồn và độ rung , khí thải không bền (bao gồm cả mùi chủ yếu từ lưu trữ chất thải ) , rủi ro lưu trữ / xử lý / xử lý chất thải Trong. .. được nhóm thành các loại dựa trên đường kính của họ (ví dụ như PM2.5 có đường kính dưới 2,5 mm) Ví dụ, PM2.5 có thể tồn tại trong khí quyển thời gian dài, phát tán xa và có khả năng xâm nhập sâu vào đường hô hấp Độc tính của chúng thường tương quan với thành phần các chất hóa học tương ứng Kiểm soát ô nhiễm không khí (APC) dư lượng sản xuất trong các nhà máy đốt rác được phân loại là chất thải rắn nguy... trong khí thải không phải là một nhiệm vụ dễ dàng Một trong số rất ít các quy trình cụ thể, có giá trị để tham khảo , là xúc tác oxy hóa trong chuyển đổi không đồng nhất Nói chung, O2 thêm được tiêm vào dòng khí trong ống khói và hỗn hợp này tiếp tục bị oxy hóa trên một mặt cố định của một quá trình oxy hóa chất xúc tác mạnh như không non woven felts Đối với lò đốt chất thải nhỏ, và khi các chất thải. .. một chất khí có thể được tìm thấy trong khói như một sản phẩm của quá trình cháy không hoàn toàn của các hợp chất hữu cơ được đo trực tuyến và thường được sử dụng để kiểm tra hiệu quả đốt Trong MSWI đó là bình thường khi cho rằng khi nồng độ CO thấp trong khói sau đó khí đốt ra có chất lượng cao, và lượng TOC trong khí thải thấp trong những điều kiện này CO phát sinh trong buồng đốt khi không có đủ... 3.7 Carbon monoxide và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi Sự gia tăng của khí carbon monoxide (CO) và / hoặc các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) trong khí thải là một dấu hiệu rõ rệt của điều kiện cháy không phù hợp trong lò Một vài điều chỉnh bởi các hệ thống điều khiển có thể được thông qua, nhưng phổ biến hơn là: i Tăng không khí đầu vào của lò; ii Giảm tái sử dụng khí thải lò; iii Tăng nhẹ áp lực . Hoàng Vinh Quang Hoàng Vinh Kiểm soát ô nhiễm không khí trong thành phố từ các lò đốt rác thải rắn 1. Giới thiệu Chất thải rắn ô thị (MSW) vẫn còn là một vấn đề lớn trong xã hội hiện đại, dù đã. nước trong khí thải đến từ : i. Độ ẩm trong không khí đầu vào ; ii . Độ ẩm bốc hơi từ chất thải; iii . Nước được hình thành trong các phản ứng đốt cháy ; iv . Nước bay hơi trong dòng khí thải ở các. cho các điều kiện đo. Lượng phát thải các chất ô nhiễm như HCl, HF, SO2, NOx và các kim loại nặng phụ thuộc chủ yếu vào các đặc điểm chất thải và các thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí. Công