Chuyên đề ô nhiễm không khí KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TẠI CÁC LÒ ĐỐT CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TPHCM KHOA MÔI TRƯỜNG Chuyên đề ô nhiễm không khí KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TẠI CÁC LÒ ĐỐT CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ GVHD: TS. Tô Thị Hiền Nhóm sinh viên Nguyễn Đăng Khoa 1022140 Trần Huỳnh Vân Nhi 1022208 Lý Tiểu Phụng 1022227 Lê Nguyễn Thế Phương 1022228 Võ Nguyễn Ngọc Quỳnh 1022243 Trần Hoài Thanh 1022261 KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TẠI CÁC LÒ ĐỐT CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ 1. Giới thiệu Chất thải rắn đô thị (Municipal solid waste - MSW) vẫn là một vấn đề lớn ở các xã hội hiện đại, mặc dù những nổ lực đáng kể nhằm phòng ngừa, cắt giảm, tái sử dụng và tái sử dụng. Hiện nay, việc đốt các chất thải rắn đô thị trong kế hoạch chuyển chất thải thành năng lượng là một trong những phương án quản lý chính ở hầu hết các nước phát triển. Công nghệ thu hồi năng lượng từ MSW đã được triển khai qua nhiều năm và tạo ra những thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí (APC) bảo đảm rằng việc bốc hơi tuân theo những giới hạn nghiêm ngặt ở các nước phát triển. Đề tài này cho thấy vai trò của việc thiêu đốt trong các quá trình WtE trong việc quản lý MSW, thấy được tổng quan công nghệ MSWI và các thiết bị APC dùng để làm sạch khí phát thải. Trọng tâm chính là các chất khí chủ yếu gây ô nhiễm không khí, như dioxins và furans. Cuối cùng, tác động của sự phát thải của các chất khí gây nguy hiểm cho sức khoẻ cũng được xem xét ngắn gọn. 2. Đóng góp của công nghệ MSWItrong các hệ thống hiện đại quản lý chất thải rắn Phân loại chất thải hiện hành ở liên minh châu Âu, theo chỉ thị 2008/98/EC, và ở các nước phát triển khác dựa theo những lựa chọn đó để quản lý chất thải: phòng ngừa, tái sử dụng, tái chế, thu hồi theo hướng khác (như thu hồi năng lượng) hoặc tuỳ ý sử dụng. Thực vậy, các hệ thống hiện đại đi theo các phương pháp luận khác nhau thông thường với mục đích càng nhiều càng có thể hướng tới các giải pháp bền vững toàn cầu. Công cụ đánh giá vòng đời sản phẩm (Life Cycle Assessment - LCA) từng được sử dụng để ước tính tải trọng môi trường tiềm ẩn của các chiến lược quản lý chất thải khác nhau, từ các quan điểm môi trường, kinh tế và năng lượng. Các phép tính này cho thấy các bãi chôn lấp chất thải rắn thậm chí nếu khí được thu hồi và các dung dịch được thu lấy và xử lý, thì vẫn nên tránh, vì các nguồn trong chất thải kém khả năng sử dụng (Sundqvist, 2005). Những phương pháp môi trường đan xen nhau như thiêu đốt, tái chế vật liệu, phân huỷ kỵ khí hoặc ủ phân. Thiêu đốt là một quá trình đốt cháy ở nhiệt độ cao cho phép oxy hoá hoàn toàn các chất thải rắn, lỏng và khí. Các hệ thống đốt cháy này rất phức tạp có liên quan đồng thời đến nhiệt và sự thay đổi khối lượng, phản ứng hoá học, các dòng lưu chất. Một phương trình chung, dại diện cho việc đốt cháy các chất thải trong không khí, có thể theo dạng sao (Jekins et al., 1998): Quan trọng để ý rằng phương trình kinh nghiệm trình bày ở (1) là chưa hoàn chỉnh vì nó chỉ bao gồm 15 nguyên tố và một chất thải thật sự có thể bao gồm nhiều hơn, vài trong số chúng được tìm thấy ở dạng vết, các phân tử có chỉ số x1 tới x15 có thể thay đổi rộng rãi, n1 tương ứng độ ẩm trong chất thải, n2 lên quan đến số lượng của không khí (xem như là hỗn hợp 2 cấu tử O2 và N2) sử dụng khi đốt cháy, (1+e) là mức dư của không khí có liên quan đến số lượng hệ số tỷ lượng , thường khoảng từ 1.2 đến 2.5 (phụ thuộc vào chất đó là khí, lỏng hay rắn) (BREF, 2006), n3 tới n15 tương ứng đến hệ số tỷ lượng của các chất khác nhau có thể tìm thấy như các chất tạo thành, giữa nhiều chất khác có thể giải phóng trong việc phát thải. Nếu như vật liệu đốt được thể hiện bằng một công thức đơn giản hơn, như CuHvOwNxSy, thì phương trình cháy sẽ đơn giản hơn và thể hiện bằng cân bằng Trong phạm vi xử lý các chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt, hình 1 cho thấy sự khác biệt theo quan điểm nhiệt phân, hoá khí và đốt cháy tính đến số lượng không khí hiện tại. Hình 1. Phân loại các công nghệ nhiệt phân cho việc xử lý MSW (dựa theo DEFRA, 2007). Các quá trình nhiệt phân này tương ứng rất nhiều công nghệ khác nhau theo hướng xử lý chất thải và thu hồi năng lượng. Trong đốt cháy, năng lượng giải phóng qua các phản ứng oxy hoá, và thu hồi trực tiếp từ các dạng khí hình thành. Hiện nay, việc đốt chất thải rắn đô thị nhằm chuyển chất thải thành năng lượng đã được xác nhận là một giải pháp thân thiện với môi trường và là sự thay đổi phổ biến cho các bãi chôn lấp chất thải rắn, trong khi cho phép thu hồi một phần lớn năng lượng chứ trong MSW. Thực tế, MSWI có một vài ưu và nhược điểm được trình bày trong bảng 1. Tuy nhiên, các vấn đề chính liên quan đến những quá trình này là có thể một lượng lớn khí phát thải có thể gây ra những rủi ro sức khoẻ môi trường (Moy et al., 2008) và các chất thải nguy hại vẫn còn sau khi đốt như tro bay hoặc phần còn lại kiểm soát ô nhiễm không khí (Quina et la., 2008a,b). MSW phát sinh từ hộ gia đình và các chất thải tương tự trong tự nhiên và các cấu thành, thường được thu thập và quản lý bằng hoặc trên danh nghĩa nhà chức trách đô thị, và bao gồm các vật liệu như giấy, nhựa các loại, hàng hoá, thuỷ tinh và dụng cụ nhà ở. Hình 2 cho thấy cấu thành đặc trưng của MSW thường liên quan đến các dòng thải này, dựa trên gentil et al. (2009), và các thông tin được bào cáo bởi các cơ quan môi trường từ Portugal (APA) và từ USA (EPA) cho tài liệu tham khảo năm 2009. Bảng1. Ưu và nhược điểm của việc thiêu đốt chất thải rắn đô thị

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TPHCM KHOA MÔI TRƯỜNG Chuyên đề ô nhiễm không khí KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TẠI CÁC LÒ ĐỐT CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ GVHD: TS. Tô Thị Hiền Nhóm sinh viên Nguyễn Đăng Khoa 1022140 Trần Huỳnh Vân Nhi 1022208 Lý Tiểu Phụng 1022227 Lê Nguyễn Thế Phương 1022228 Võ Nguyễn Ngọc Quỳnh 1022243 Trần Hoài Thanh 1022261 1 KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TẠI CÁC LÒ ĐỐT CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ 1. Giới thiệu Chất thải rắn đô thị (Municipal solid waste - MSW) vẫn là một vấn đề lớn ở các xã hội hiện đại, mặc dù những nổ lực đáng kể nhằm phòng ngừa, cắt giảm, tái sử dụng và tái sử dụng. Hiện nay, việc đốt các chất thải rắn đô thị trong kế hoạch chuyển chất thải thành năng lượng là một trong những phương án quản lý chính ở hầu hết các nước phát triển. Công nghệ thu hồi năng lượng từ MSW đã được triển khai qua nhiều năm và tạo ra những thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí (APC) bảo đảm rằng việc bốc hơi tuân theo những giới hạn nghiêm ngặt ở các nước phát triển. Đề tài này cho thấy vai trò của việc thiêu đốt trong các quá trình WtE trong việc quản lý MSW, thấy được tổng quan công nghệ MSWI và các thiết bị APC dùng để làm sạch khí phát thải. Trọng tâm chính là các chất khí chủ yếu gây ô nhiễm không khí, như dioxins và furans. Cuối cùng, tác động của sự phát thải của các chất khí gây nguy hiểm cho sức khoẻ cũng được xem xét ngắn gọn. 2. Đóng góp của công nghệ MSWItrong các hệ thống hiện đại quản lý chất thải rắn Phân loại chất thải hiện hành ở liên minh châu Âu, theo chỉ thị 2008/98/EC, và ở các nước phát triển khác dựa theo những lựa chọn đó để quản lý chất thải: phòng ngừa, tái sử dụng, tái chế, thu hồi theo hướng khác (như thu hồi năng lượng) hoặc tuỳ ý sử dụng. Thực vậy, các hệ thống hiện đại đi theo các phương pháp luận khác nhau thông thường với mục đích càng nhiều càng có thể hướng tới các giải pháp bền vững toàn cầu. Công cụ đánh giá vòng đời sản phẩm (Life Cycle Assessment - LCA) từng được sử dụng để ước tính tải trọng môi trường tiềm ẩn của các chiến lược quản lý chất thải khác nhau, từ các quan điểm môi trường, kinh tế và năng lượng. Các phép tính này cho thấy các bãi chôn lấp chất thải rắn thậm chí nếu khí được thu hồi và các dung dịch được thu lấy và xử lý, thì vẫn nên tránh, vì các nguồn trong chất thải kém khả năng sử dụng (Sundqvist, 2005). Những phương pháp môi trường đan xen nhau như thiêu đốt, tái chế vật liệu, phân huỷ kỵ khí hoặc ủ phân. Thiêu đốt là một quá trình đốt cháy ở nhiệt độ cao cho phép oxy hoá hoàn toàn các chất thải rắn, lỏng và khí. Các hệ thống đốt cháy này rất phức tạp có liên quan đồng thời đến nhiệt và sự thay đổi khối lượng, phản ứng hoá học, các dòng lưu chất. Một phương trình chung, dại diện cho việc đốt cháy các chất thải trong không khí, có thể theo dạng sao (Jekins et al., 1998): 2 Quan trọng để ý rằng phương trình kinh nghiệm trình bày ở (1) là chưa hoàn chỉnh vì nó chỉ bao gồm 15 nguyên tố và một chất thải thật sự có thể bao gồm nhiều hơn, vài trong số chúng được tìm thấy ở dạng vết, các phân tử có chỉ số x1 tới x15 có thể thay đổi rộng rãi, n 1 tương ứng độ ẩm trong chất thải, n 2 lên quan đến số lượng của không khí (xem như là hỗn hợp 2 cấu tử O 2 và N 2 ) sử dụng khi đốt cháy, (1+e) là mức dư của không khí có liên quan đến số lượng hệ số tỷ lượng , thường khoảng từ 1.2 đến 2.5 (phụ thuộc vào chất đó là khí, lỏng hay rắn) (BREF, 2006), n 3 tới n 15 tương ứng đến hệ số tỷ lượng của các chất khác nhau có thể tìm thấy như các chất tạo thành, giữa nhiều chất khác có thể giải phóng trong việc phát thải. Nếu như vật liệu đốt được thể hiện bằng một công thức đơn giản hơn, như C u H v O w N x S y , thì phương trình cháy sẽ đơn giản hơn và thể hiện bằng cân bằng Trong phạm vi xử lý các chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt, hình 1 cho thấy sự khác biệt theo quan điểm nhiệt phân, hoá khí và đốt cháy tính đến số lượng không khí hiện tại. Hình 1. Phân loại các công nghệ nhiệt phân cho việc xử lý MSW (dựa theo DEFRA, 2007). Các quá trình nhiệt phân này tương ứng rất nhiều công nghệ khác nhau theo hướng xử lý chất thải và thu hồi năng lượng. Trong đốt cháy, năng lượng giải phóng qua các phản ứng oxy hoá, và thu hồi trực tiếp từ các dạng khí hình thành. Hiện nay, việc đốt chất thải rắn đô thị nhằm chuyển chất thải thành năng lượng đã được xác nhận là một giải pháp thân thiện với môi trường và là sự thay đổi phổ biến cho các 3 bãi chôn lấp chất thải rắn, trong khi cho phép thu hồi một phần lớn năng lượng chứ trong MSW. Thực tế, MSWI có một vài ưu và nhược điểm được trình bày trong bảng 1. Tuy nhiên, các vấn đề chính liên quan đến những quá trình này là có thể một lượng lớn khí phát thải có thể gây ra những rủi ro sức khoẻ môi trường (Moy et al., 2008) và các chất thải nguy hại vẫn còn sau khi đốt như tro bay hoặc phần còn lại kiểm soát ô nhiễm không khí (Quina et la., 2008a,b). MSW phát sinh từ hộ gia đình và các chất thải tương tự trong tự nhiên và các cấu thành, thường được thu thập và quản lý bằng hoặc trên danh nghĩa nhà chức trách đô thị, và bao gồm các vật liệu như giấy, nhựa các loại, hàng hoá, thuỷ tinh và dụng cụ nhà ở. Hình 2 cho thấy cấu thành đặc trưng của MSW thường liên quan đến các dòng thải này, dựa trên gentil et al. (2009), và các thông tin được bào cáo bởi các cơ quan môi trường từ Portugal (APA) và từ USA (EPA) cho tài liệu tham khảo năm 2009. Bảng1. Ưu và nhược điểm của việc thiêu đốt chất thải rắn đô thị Ưu điểm Nhược điểm - Xử lý chất thải không cần quá trình tiền xử lý - Giảm nhu cầu bãi chôn lấp CTR cho MSW - Giảm dung tích chất thải khoảng 90% - Giảm trọng lượng chất thải khoảng 70% - Có thể thu hồi năng lượng (điện hoặc nhiệt) - Nếu quản lý tốt, ít ô nhiễm không khí rò rỉ - Tiêu diệt các mầm bệnh tiềm ẩn và các chất ô nhiễm hữu cơ độc hại - Có thể đặt gần nơi phát sinh MSW - Giảm giá thành vận chuyển chất thải - Tạo ra chất thải nguy hại (phần còn lại APC), yêu cầu hướng an toàn - Tạo ra các xỉ (các tro phía dưới) - Phát sinh dung tích lớn các khí ống khói - Đầu tư cao và chi phí vận hành - Giá bảo dưỡng cao - Nhân viên có tay nghề - Các cấu thành phù hợp cho việc đốt chất tự động - Nhận thức cộng đồng (cho đến nay) 4 - Diện tích tối thiểu - Một lượng lớn bốc hơi không có mùi - Giảm vật liệu hữu cơ, chủ yếu là CO 2 thay vì CH 4 và các VOC khác Thông qua dữ liệu Eurotat cho các thành viên nhà nước EU- 27, MSW được sản xuất năm 2008 trung bình khoảng 524 theo đầu người, nhưng có thể tìm thấy từ 800kg ở Đan Mạch và 300kg ở Cộng hoà Czech (Eurotat 2010). Toàn bộ, năm 2008, các quốc gia EU - 27 tạo ra số lượng lớn 259Mt MSW, trong khi 221Mt ở EU - 15. Hình 3 - 4 miêu tả dòng MSW được xử lý ở nhiều quốc gia, đặc biệt trong hình 3 cho thấy ước tính ở EU - 27 từ năm 1995 đến 2009 tính đến thiêu đốt, bãi chôn lấp, ủ phân và tái chế. Quan trong thấy rằng, năm 2009, khoảng 20% chất thải được đốt, tương ứng với 50.9Mt. Xem như giá trị calo thấp hơn (LCV) trung bình không nên nhỏ hơn 7 MJ/kg chất thải, để xuất hiện mắc xích của các phản ứng có thể tự đốt cháy, và giả sử ở Châu Âu, LCV trong khoảng 9 - 13MJ/kg (báo cáo từ ngân hàng thế giới, 1999), thiêu đốt của 50.9Mt dẫn đến một số lượng năng lượng khổng lồ có sẵn để thu hồi. Hình 3 chỉ ra bãi chôn lấp dần dần giảm từ năm 1995, và trong năm 2009, nó đóng góp 37%. Qua hình 4, Nhật Bản là quốc gia mà thiêu đốt đóng góp cao hơn (79%) ở Châu Âu, các quốc gia như Đan Mạch (54%) và Thuỵ Sĩ (50%) có tỉ lệ cao nhất. Bằng cách tính đến thông tin từ BREF (2006) để thiêu dốt chất thải, bảng 2 tóm tắt số lượng và dung tích toàn bộ của các lò đốt hiện hữu ở 17 nước Châu Âu. 5 Bảng2. Số lượng và dung tích toàn bộ của các lò đốt hiện hữu ở 17 nước Châu Âu. Nước Số lượng MSWI Dung tích Mt/năm Úc Belgium Đan Mạch Phần Lan Pháp Đức Hi Lạp Ireland Ý Luxembourg 5 17 32 1 210 59 0 0 32 1 0.5 2.4 2.7 0.07 11.7 13.4 0 0 1.7 0.15 6 Portugal Tây Ban Nha Thuỵ Sĩ Hà Lan Anh Na Uy Thuỵ Điển 3 9 30 11 17 11 29 1.2 1.1 2.5 5.3 3.0 0.65 3.3 Quan trọng là những con số này có thể thay đổi thông qua nguồn thông tin sử dụng, năm tham khảo. Thông qua DEFRA (2007), năm 2000, khoảng 291 khu vực thiêu đốt với thu hồi năng lượng ở 18 quốc gia phía tây Châu Âu, loại bỏ 50 triệu tấn chất thải và thu hồi 50 TWh (tương đương 40 triệu tấn dầu). Thông qua chỉ thị 2008/98/CE, một công thức mới được ban hành, phương trình (3), để làm sạch khi đốt MSW có hiệu quả năng lượng và có thể xem xét một quá trình hoạt động thu hồi. Thực vậy, hiệu quả năng lượng phải được cân bằng hoặc trên 0.6 đến 0.65 tuỳ theo sự lắp đặt cho phép trước hoặc sau 31/12/2008. Hiệu quả năng lượng (EE) = (Ep - (Ef - Ei))/(0.97x(Ew + Ef)) Ep là năng lượng tạo ra hằng năm như nhiệt (nhân với 1.1) hoặc điện (nhân với 2.6), GJ/năm, Ef là năng lương đầu vào hằng năm cuả hệ thống từ nhiên liệu cung cấp cho quá trình của dòng đốt (GJ/năm), Ew là năng lượng hằng năm chứa trong chất thải được xứ lý tính toán bằng giá trị calo thực của chất thải (GJ/năm), và Ei là năng lượng hằng năm được thêm vào bao gồm Ew và Ef (GJ/năm). Hệ số tỷ lệ là 0.97 được dùng để tính toán năng lượng thất thoát do bức xạ và tro phía dưới. Quan trọng là hiệu quả cao không dễ để đạt được chỉ thông qua năng suất của điện. Sử dụng nước nóng cũng nên được xem xét, bất kỳ nơi nào khả thi trong khu vực. 3. Lò đốt chất thải rắn đô thị và công nghệ kiểm soát ô nhiễm không khí Các công nghệ khác nhau có thể được áp dụng để xử lí MSW bao gồm đốt cháy hàng loạt với vỉ lò đốt di động-ống lăn, 1 modun đốt cháy 2 giai đoạn và lò hơi tầng sôi. Ở châu Âu, vỉ lò đốt được sử dụng hơn 90% ở các nhà máy và trong trường hợp lò hơi tầng sôi, MSW cần phải tiền xử lý. Công nghệ lò đốt sử dụng cho MSW đã thay đổi trong vòng 10 -15 năm qua, chủ yếu là do các yêu cầu của luật pháp giới hạn lượng phát thải thấp vào không khí. Theo chỉ thị 2000/76/EC, một “nhà máy đố chất thải rắn” phù hợp với bất kì đơn vị kỹ thuật cố định hoặc di động nào dành riêng cho xử lý chất thải rắn dùng nhiệt, có hoặc không có việc thu hồi nhiệt được tạo ra trong quá trình cháy. Điều này bao gồm đốt do sự oxi hóa chất thải cũng như các quá trình xử lý nhiệt khác như nhiệt phân hoặc 7 khí hóa cho tới khi các hợp chất do các quá trình xử lý nhiệt được đốt sau đó. Mô tả này bao gồm khu đất và toàn bộ nhà máy xử lý gồm: - Tiếp nhận và xử lý chất thải rắn (lưu trữ, tiền xử lý tại chỗ) - Thu hồi năng lượng (nồi hơi, bô phận tiết kiệm…) - Thiết bị làm sạch khí phát thải - Thiết bị xử lý tại chỗ hoặc lưu trữ lượng dư và nước thải, ống khói - Các thiết bị và hệ thống điều khiển hoạt động đốt, lưu trữ và giám sát các điều kiện đốt. Những khu vực này có thể được phân bố như hình 5 là hình đại diện cho 1 đề án điển hình lò đốt hàng loạt MSW. Nhìn vào sơ đồ hình 5, mô tả ngắn gọn dòng khối vào lò đốt được ghi phía dưới. MSW thường được cung cấp bằng xe tải (1) và thải vào hố lưu trữ như là “ngăn tiếp nhận” (2), đến khi đủ 1 lượng để cung cấp như 1 vật liệu liên tục cho nhà máy WtE. Sau đó, chất thải được lấy ngẫu nhiên bằng tay cầu trục (3) và bỏ vào phễu cung cấp (4). Dòng chất thải thông qua bộ phận trung chuyển (5) vào vỉ lò đốt di động (6) là nơi xảy ra quá trình cháy. Nhà máy phải kiểm soát để tối ưu hóa các điều kiện đốt để đảm bảo quá trình cháy xảy ra hoàn toàn và thời gian lưu trên vỉ lò đốt thường không quá 60 phút. Các quạt 8 cưỡng bức (7) làm không khí sơ cấp đi qua vùng không khí (8) dưới vỉ lò vào buồng đốt (9), để cung cấp oxi thúc đẩy phản ứng oxi hóa, ví dụ phương trình 1. Luồng không khí sơ cấp thường được lấy từ hố lưu trữ (2) để giảm áp suất không khí và hạn chế sự phát tán mùi từ hố lưu trữ. Mặc dù nó không được thể hiện trong hình 5, 1 hệ thống cung cấp khí thứ cấp thường được dùng phổ biến trong lò đốt, để đảm bảo sự xáo trộn của khí trong lò (khí thứ cấp) và để đảm bảo quá trình cháy hoàn toàn. Khoảng 10-20% khí nhiên liệu được tuần hoàn như là luồng khí thứ cấp. Những phản ứng liên quan đến quá trình này là tỏa nhiệt và giải phóng ra một lượng lớn năng lượng mà năng lượng này được mang bởi các khí thải dưới dạng nhiệt. Thật vậy, các giá trị nhiệt trên của MSW ở Đức thường nằm trong khoảng 7-15 MJ/kg (BREF, 2006). Thu hồi năng lượng diễn ra hầu hết torng nồi hơi (10), bộ quá nhiệt (12) và bộ phận tiết kiệm (13). Tro đáy trong quá trình đốt cháy thường được dập tắt và vận chuyển đến kho lưu trữ (11). Trong hấu hết các lò đốt, tro đáy được vận chuyển trên băng tải và các kim loại màu được phân loại, và vì vậy cùng 1 thời điểm kim loại được tái chế và diễn ra sự cải thiện tính xỉ. Tro đáy bị thủy tinh hóa 1 phần có thể được xử lý như chất thải không nguy hại hoặc chất thải đặc biệt ở nhiều nước. Một lượng lớn khí được tạo ra trong quá trình đốt có chứa những chất ô nhiễm không khí độc hại cho môi trường, vì vậy phải tuân thủ các quy định giới hạn nghiêm ngặt. Vì vậy tùy thuộc vào mức độ làm sạch, các hệ thống kiễm soát ô nhiễm không khí khác nhau có thể được sử dụng. Một ví dụ như hình 5 máy lọc hơi đốt (14) và bộ lọc vải (15) được sử dụng. Trong các bộ phận này, lượng dư APC được sinh ra và tiếp tục vận chuyển nhờ băng tải (18) tới hố chứa (không được trình bày). Hầu hết các lò đốt hiện đại xử lý lượng dư APC trước khi thải bỏ trong hố chứa. Cuối cùng, bằng việc sử dụng quạt hút cảm ứng, khí thải sạch được thải thông qua ống khói. Liên quan ô nhiễm không khí, đây là một vấn đề hết sức nghiêm trọng để lưu ý rằng đốt gồm những phản ứng rất nhanh (một phần giây) mà các phản ứng này xảy ra ở pha khí, có tểh tự hỗ trợ cho quá trình cháy nếu giá trị nhiệt của chất thải và nồng độ oxy có đủ. Do đó, chiều dài của vỉ lò đốt cần đảm bảo cho các giai đoạn được chỉ ra trong hình 6. Hình 6: Các pha và nhiệt độ trong lò đốt chất thải rắn đô thị (Theo IAWG 1997) 9 Quá trình Oxy hóa Quá trình nhiệt phân, hóa khí Quá trình sấy khô Nạp chất thải rắn đô thị Khí thứ cấp Khí sơ cấp Tro, xỉ Quá trình nung Trong thực tế, nước và các chất bay hơi chứa trong chất thải rắn đô thị được tách ra khỏi pha ban đầu trong quá trình sấy khô khi nhiệt độ đạt đến mốc 200 o C, không cung cấp thêm oxy cho quá trình này. Pha tiếp theo, tương ứng với quá trình nhiệt phân và hóa khí các vật liệu hữu cơ, những hợp chất hữu cơ này được chuyển thành pha khí. Sau đó, trong quá trình oxy hóa, các chất đốt ở dạng khí đó sẽ được phản ứng với oxy sinh ra nhiệt và các phân tử có kích thước nhỏ hơn. Trong điều kiện oxy hóa đầy đủ các phản ứng hầu như xảy ra hoàn toàn và các sản phẩm chính là hơi nước, nitơ, cacbon dioxide và oxy. Một chú ý quan trọng là các pha này gối lên nhau về không gian và thời gian. Dù vậy, một số thông số kỹ thuật ngoài quá trình đốt (vd: phân bố không khí, thiết kế lò) cũng gây ảnh hưởng đến hiệu quả các giai đoạn để làm giảm lượng chất ô nhiễm trong khí thải. Luật của Châu Âu có quy định về lượng khí tối thiểu cho quá trình đốt ở nhiệt độ 850 o C và 2s là thời gian lưu tối thiểu. Thông thường, các máy móc lò đốt chất thải đô thị hoạt động 24h/ngày và gần như 365 ngày/năm. Những máy này có thể hoạt động tự động trên 98% công việc và vì vậy phải giảm bớt lượng nhân công cho các thiết bị và các phương án duy trì quá trình vận hành. Hình 7 đã tóm tắt một số thông số đầu vào và đầu ra chính của quá trình đốt chất thải rắn đô thị, qua đó thể hiện rằng 1 tấn chất thải tạo ra gần 300 Kg tro xỉ, 30 Kg APC thừa, và phần khí thoát ra ống khói. Tốc độ dòng khí ra có thể được kiểm soát, nó được điều chỉnh phụ thuộc vào tính chất của khí thoát ra. Tuy nhiên, thông thường thì cần đảm bảo cung cấp khoảng 4000 - 4500 m 3 không khí/T để đảm bảo cho quá trình oxy không khí (IAWG, 1997). Thể tích của khí thoát ra trong quá trình đốt chất thải đô thị phụ thuộc vào công nghệ. Trong những trường hợp đặc biệt sự tồn tại của các khí thải là một vòng khép kín. Tuy nhiên, trong một số tài liệu có đưa ra rằng các giá trị này vào khoảng 4500 – 6000 Nm 3 /T chất thải (Achternboschand Richers, 2002; BREF, 2006). Dù vậy, có một khoảng biến thiên lớn có thẩy thấy được. Thông thường 1 tấn chất thải rắn đô thị tạo ra 400-700 kWh điện, thêm vào đó là 1205 kWh nhiệt (BREF, 2006). Thông thường, chất lỏng thải ra từ nguyên nhân: các thiết bị kiểm soát ô nhiểm chính nếu sử dụng hệ thống ướt, quá trình thu gom và bảo quản tro xỉ, chu trình nước và hơi nước, khu vực vệ sinh, nước mưa và nước của hệ thống làm mát. Tuy nhiên, chu trình tuần hoàn được sử dụng để làm giảm tối đa lượng nước thải. Các chất hóa học sử dụng trong lò đốt có thể là ammonium hydroxide (NH4OH) hoặc khí ammonia (NH3) để làm giàm lượng NOx trong lò đốt, các chất trung hòa (v.d Ca(OH) 2 ) hoặc các vật liệu hấp phụ (v.d than hoạt tính). Tỉ lệ sử dụng thường trên 1 tấn chất thải là: 0,8 Kg NH 4 OH, 8 kg Ca(OH) 2 và 0.5 kg than hoạt tính. 10 [...]... H2O.Trong Bảng 11 tóm tắt các kỹ thuật / công nghệ quan trọng nhất được chỉ định giảm các chất gây ô nhiễm đốt chính mô tả ở trên (BREF, 2006) 5 Tác động của việc phát thải vào khí quyển từ lò đốt chất thải rắn ô thị Hoạt động đốt chất thải rắn ô thị có thể gây ra nhiều vấn đề môi trường ở các cấp độ khác nhau liên quan đến việc ô nhiễm môi trường xung quanh do các khí phát thải gây ra hoặc do việc... thấp của các hạt còn lại trong khí thải Các hợp chất nền của hạt chủ yếu là oxit nhôm và silicon Các chất ô nhiễm từ MSWI, phần nạp vào là các hạt vô cơ mịn còn lại sau khi đốt chất thải và bay ra cùng với khói thải của lò Một số các hạt lắng xuống như tro và sẽ 21 được loại bỏ trong các phễu Một điều rất quan trọng liên quan đến ô nhiễm không khí đó là sự thật các khí thải nguội gồm các khí ô nhiễm khác... điểm chất thải và các thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí Công nghệ lò đốt sẽ quyết định mức độ lớn của CO, VOC và NO x Tổng bụi phát ra được xác định trên các thiết bị APC Hình 8 cho thấy sự cân bằng khối lượng của một chất ô nhiễm trên 1 tấn đốt cháy MSW 4.1 Bụi Trong quá trình đốt cháy, một phần chất thải là không cháy và được loại bỏ từ lò đốt như chất thải rắn, thường đc gọi là tro đáy hay chất. .. đề cập đến vấn đề này Cangialosi et al (2008) mô tả tác động liên quan đến sức khỏe của các khí phát thải của 1 lò đốt chất thải rắn ô thị ở Ý, dựa trên mô hình phân tán trong khí quyển liên quan đến các chất ô nhiễm và mức độ tiếp xúc của con người với các khí ấy Lượng hấp thụ qua thức ăn được tiết lộ là mối đe dọa lớn khi so với lượng không khí hít phải và tiếp xúc qua da, tuy nhiên các chất ô nhiễm. .. chất khí có thể được tìm thấy trong khí đốt, một sản phẩm của quá trình đốt cháy không hoàn toàn các hợp chất hữu cơ được đo trực tiếp và thường được sử dụng để kiểm tra hiệu quả lò đốt Trong MSWI, khi nồng độ CO trong khí thải thấp thì khí đốt thải ra có chất lượng cao và lượng phát thải TOC thấp CO phát sinh trong buồng đốt khi không có đủ O2 cung cấp đủ cho quá trình oxy hóa hay nếu nhiệt độ không. .. 2006) Số lượng tali trong chất thải rắn ô thị hầu như không tồn tại và thường dưới giới hạn phát hiện 4.9 Các kim loại nặng khác Trong các giai đoạn chính của thiêu đốt, nhiệt độ đốt đạt được trong lò xác định mức độ bay hơi của các kim loại nặng và hầu hết các muối vô cơ Thật vậy, ngoài Hg, Cd và Tl Sb, As, Pb, Cr, Co, Cu, Mn, Ni và V cũng phải được kiểm soát lượng khí thải ống khói Đây là những... MSWI tại Hàn Quốc (Oh, et al., 2006) cho thấy rằng các khí phát thải này ảnh hưởng trực tiếp lên chất lượng không khí, với mức furan trong không khí gần với giá trị được phát thải ra so với lượng furan được tìm trong đất Để làm rõ hơn hậu quả ô 30 nhiễm môi trường của MSWI, Cordier et al (2004) đã phân tích các dị tật bẩm sinh trong dân cư xung quanh 70 lò thiêu tại Pháp Mặc dù vấn đề bẩm sinh không. .. soát không khí, nhiệt độ, tuần hoàn khí thài Công nghệ thứ cấp: Sự chọn lọc không xúc tác và sự chọn lọc có xúc tác Hg Công nghệ chính: Phân loại riêng biệt, hạn chế tiếp nhận các chất thải bị ô nhiễm Công nghệ thứ cấp: Dùng scrubber bằng cách thêm chất oxi hóa, cacbon hoạt tính, lò than cốc hoặc zeolite Các kim loại nặng khác Chuyển đổi thành oxit k dễ bay hơi và lắng đọng thành tro bay, tất các các...Hình 7: Các yếu tố đầu vào và đầu ra của lò đốt chất thải ô thị 3.1 Hệ thống làm sạch không khí ô nhiễm của lò đốt Hỗn hợp khí thoát ra từ quá trình đốt có 3 thành phần cần phải loại bỏ đến một phạm vi trước khi thoát ra ống khói: - Tro bay được tạo ra từ sự vận chuyển của dòng khí Acid và tiền chất acid như là sulphur dioxide, nitrogen oxides, hydrochloric acid; Dioxins và những hợp chất tương... khí ống khói và hỗn hợp này sau đó được oxy hóa trên tầng cố định với chất xúc tác mạnh như platinum không kết nỉ 16 Đối với lò đốt chất thải nhỏ và khi chất thải có chưa hàm lượng PVC dùng 1 lần cao (như chất thải bệnh viện), bước oxy hóa bao gồm trong hệ thống làm sạch khí, thường đóng lò hơi do sự oxy hóa có hiệu quả hơn khi nhiệt độ khí ống khói cao Đối với hệ thống lớn hơn như đốt chất thải đô . ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TPHCM KHOA MÔI TRƯỜNG Chuyên đề ô nhiễm không khí KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TẠI CÁC LÒ ĐỐT CHẤT THẢI RẮN Ô THỊ GVHD: TS. Tô Thị Hiền Nhóm sinh viên Nguyễn Đăng Khoa. Hoài Thanh 1022261 1 KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TẠI CÁC LÒ ĐỐT CHẤT THẢI RẮN Ô THỊ 1. Giới thiệu Chất thải rắn ô thị (Municipal solid waste - MSW) vẫn là một vấn đề lớn ở các xã hội hiện đại,. 6: Các pha và nhiệt độ trong lò đốt chất thải rắn ô thị (Theo IAWG 1997) 9 Quá trình Oxy hóa Quá trình nhiệt phân, hóa khí Quá trình sấy khô Nạp chất thải rắn ô thị Khí thứ cấp Khí