Xử lý chất thải rắn bằng công nghệ methan hoá

HOI NUGC VA MOI TRUONG NUGC TP.HO CHi MINH SG KHOA HOC VA CONG NGHE TP.HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO XỬ LÝ CHẤT THÁI RAN BANG CƠNG NGHỆ METHAN HỐ CƠ QUAN QUẢN LÝ ĐỀ TÀI CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI CHỦ NHIÊM ĐỀ TÀI TSKH LÊ LONG TP HỖ CHÍ MINH 08.2005 - Báo cáo: Xử lý chất thải rấn cơng nghệ Methan hố MỤC LỤC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI MƠ HÌNH XỬ LÝ CHẤT : 1ú Cơ sở khoa học phuơng pháp xử lý chất thải rắn phương pháp I.1.1 _ Phương pháp Methanization (Methane hố) 1.1.2 Sơ đổ cơng nghệ phương pháp Methanization 15 12 Nghiên cứu gia công, chế táo hệ thống thiết bị xử lý chất thải rắn as i THAI RAN BANG PHƯƠNG PHÁP METHANIZATION Methanization phương pháp Methanization 15 16 12.] _ Các yêu cầu đáp ứng cho vận hành pilot xử lý chất thải hữu Mô tả sơ thiết kế máy, hoạt động máy 12.2 12.3 Mơ tả quy trình xử lý CTHC phương pháp methan hoá 19 13 21 13.1 Triển khai lắp đặt vận hành kiểm tra không tải hệ thống xử lý chất thải rắn phương pháp Methanization Sơ địa điểm triển khai mặt bố trí cơng nghệ 13.2 Lắp đặt chạy thửnghiệm khơng tải mơ hình xử lý 13.3 Kết thửnghiệm khơng tải tồn hệ thống H1 21 21 23 CHƯƠNGH:VẬNHÀNHHỆ THỐNG XỬ LÝ & KẾT QUẢMƠHÌNH „„ XỬ LÝ CTR BẰNG PHƯƠNG PHÁP METHANIZATION Ngn chất thải rắn cung cấp cho hệ thống xử lý phương pháp 24 Methanization II1.I _ Nguồn chất thải rắn nguyên liệu, hoá chất phụ trợ 24 11.1.2 24 Thu gom, phân loại xử lý nguyên liệu đầu vào cho hệ thống Methanizaon IIL.1.3 Công suất xử lý thực tế cơng suất tính tốn theo mơ hình đăng ký 27 11.2 IL2.1 Vận hành hệ thống xử lý CTR phương pháp Methanization Hoạt động máy nghiển & máy khuấy nhuyễn hỗn hợp chất thải rắnhữucơ 29 29 11.2.2 Quá trình thuỷ phân hỗn hợp chất thải rắn hữu 30 IL2.3 Quá trình bơm nạp hỗn hợp dung dịch hữu vào bổn Methanization 31 I.2.4 Các thông số kỹ thuật phần ứng methan hoá CTHC 31 m CHUONG II: KẾT QUẢ XỬ LÝ ĐỀ XUẤT CƠNG NGHỆ HỒN THIỆN MƠ HÌNH XỬ LÝ CTR BẰNG PHƯƠNG PHAP METHANIZATION i HH1 Kết xử chất thải rắn phương pháp Methanization 44 TH.1.1 Khf biogas tạo thành từ phản ứng methanization CTHC 44 Hội nước Môi trường nước Tp.HCM BT: 08.8.660.160 Phân Viện Nhiệt đới - Môi trường Quân ĐT: 08.8.454.955 Báo cáo: Xử lý chất thải rắn công nghệ Methan hố HI.1.2 Xem xét kết hàm lượng khí methane CH4 biogas 53 11.1.3 Tinh todn khối lượng methane CH4 11.1.4 Thanh phan cdc khdc c6 biogas 37 IH.1.5 Phân hữu tạo thành bùn sau xử lý Methanization 58 II2 Đánh giá kết xử lý CTR hữu phương pháp Methanization 60 11.2.1 Đánh giá hệ thống thiết bị xử lý CTHC qua vận hành thực tế 60 II.2.2 Đánh giá chế độ vận hành Methanization chất thải hữu 62 11.2.3 Đánh giá mức tiêu thụ nguyên nhiên liệu, hoá chất, nhân cơng 63 m3 Đề xuất cơng nghệ hồn thiện mơ hình xử lý chất thải rắn phương & biogas 53 pháp Methanization II3.I Yêu cầu sở hạ tầng 64 II3.2 Đề xuất vấn đề cần hoàn thiện thiết bị 64 1133 Đề xuất vấn để liên quan nhằm tối ưu phản ứng methanization nhằm thu 69 11.3.4 Để xuất sơ đổ chức hệ thống xử lý chất thải hữu bing Methanization 71 IV CHUONG IV: KET LUAN VA KIEN NGH] 72 IV.I hiệu suất khí CH4 tốt Kếtluận T2 IV.1.1 Thuận lợi & Khó khăn q trình triển khai mơ hình thử nghiệm 72 IV.1.2 IV.1.3 Các kết đạt sau thử nghiệm mơ hình Các thơng số kỹ thuật mơ hình cần cải tiến, khắc phục 73 73 IV2 IV.2.1 IV.22_ Kiếnnghị Đánh giá khả triển khai mơ hình Đề xuất xử lý sử dụng kết nghiên cứu 74 74 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Hội nước Môi trường nước Tp.HCM BT: 08.8.660.160 Phân Viện Nhiệt đới - Môi trường Quân OT: 08.8,454.955 TÙ VIẾT TẮT Nhu câu o xy sinh hoá BOD: BVMT: COD: CTR: CTHC: DN: DNV&N: DM: Bảo vệ môi trường Nhu cầu o xy hoá học Chất thải rắn Chất thải hữu đễ phân huỷ Doanh nghiệp Doanh nghiệp vừa nhỏ ) Khối lượng khô (Dry Macc DTM: trường Đánh giá tác động môi KCX, KCN: ệp Khu chế xuất, khu công nghi HTQLMT: KTXH: KHCN: KHKT: ng Hệ thống quản lý môi trườ Kinh tế - Xã hội Khoa học công nghệ Khoa học kỹ thuật HHDD: i hữu Hỗn hợp dung dich chất thả NM: Nhà máy thane hoá METHANIZATION: Me THC: TTCN: TCP: TCMT: Tổng "Tiểu “Tiêu Tiêu hợp chất hưu bay thủ công nghiệp chuẩn cho phép chuẩn môi trường TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam VOC: Chất hữu dễ bay TSS: WHO: SX: SXDV: SS: “Tổng chất rắn Tổ chức y tế giới Sản xuất Sản xuất dịch vụ Chất rắn lơ lửng Để tài: Xử lý chất thải rắn cơng nghệ Methan hố MỞ ĐẦU (si thải, đặc biệt chất thải hữu dễ phân huỷ chiếm tỷ lệ cao nguồn chất thải rắn sinh hoạt Tp.Hồ Chí Minh Trung bình khối lượng rác thải thành phố thải môi trường lớn 6.000 tấn/ngày, với tỷ lệ chất thải hữu lớn 80% Nhịp độ phát triển KTXH thành phố ngày tăng, đồng nghĩa với khối lượng rác thải ngày lớn vấn để xúc nhiệm vụ bảo vệ môi trường quan chức Trong thời gian qua, nhà khoa học thành phố nghiên cứu ứng dụng nhiễu giải pháp xử lý nguồn chất thải Tuy nhiên công nghệ ứng dụng chủ yếu tập trung chôn lấp xử lý nước thải từ bãi chơn lấp rác chính, sau cơng nghệ composting với nhiều hạn chế Công nghệ chôn lấp rác thành phố bộc lộ nhiều nhược điểm : Gây ô nhiễm mơi trường khơng khí, gây nhiễm mơi trường nước, giá thành chơn lấp cao, lãng phí mặt tốn đất, không thu hôi tái sử dụng số thành phần hữu ích rác thải, khơng thu hồi triệt để lượng từ khí sinh học sinh từ rác thải, tiêu tốn điện cho hệ thống xử lý nước thải, phân bón thu có giá thành cao không đáp ứng chất lượng theo tiêu chuẩn : Công nghệ composting gây ô nhiễm mơi trường khơng khí, chiếm nhiều diện tích đất, giá thành xử lý cao, tỷ lệ chôn lấp cao, không thu hồi tái sử dụng số thành phẩn hữu ích rác thải, khơng thu hổi lượng từ khí sinh học sinh từ rác thải, tiêu tốn điện cho hệ thống xử lý nước thải, phân bón thu có giá thành cao không đáp ứng chất lượng theo tiêu chuẩn Để bước đại hố cơng nghệ xử lý rác thải cho Tp.HCM, nhiệm vụ nâng cao nhận thức cộng đồng công đoạn phân loại rác nguồn (phân loại từ hộ gia đình, từ sở SXDV - cơng đoạn quan trọng, có tính định đâu tiên để triển khai công nghệ xử lý tiếp theo) cần tiến hành nghiên cứu, ứng dụng bước công nghệ xử lý rác nghiên cứu ứng dụng giới Hiện giới Việt Nam, cơng trình nghiên cứu Xử lý chất thải rắn thu hồi, tái chế vật liệu theo hướng chủ yếu: - Hướng thứ nhất: Bãi chôn lấp cải tiến hợp vệ sinh Các bãi chơn lấp thường có vốn đầu tư thấp, quản lý dễ nhiều đất, có khả gây nhiễm đất, nước mặt, nước ngắm, khơng khí, phát sinh trùng dịch bệnh Chi phí xử lý cao Những bãi chôn lấp cải tiến hợp vệ sinh việc chống thấm nước rác làm ô nhiễm đất , nước ngẩm nước mặt phải có cơng trình cầu cân, phân loại xử lý rác độc hại, đầm lèn, che đậy khoang trung gian, thoát nước mưa riêng, xử lý nước rỉ rác phủ đất ô dat độ cao Dé giảm mùi cịn phải có hàng rào cách ly sử dụng chế phẩm vi sinh Cho đến ta chưa có bãi chơn lấp thỏa mãn đủ yêu cầu vừa nêu, phân tuyển từ bãi chôn lấp không sử dụng cho đồng ruộng Hội nước & Mơi trường nước Tp.HCM BT: 08.8.660.160 Phân Viện Nhiệt đói - Môi trường Quân BT : 08.8.454.955 Để tài: Xử lý chất thải rắn công nghệ Methan hoá Các nước nghèo hầu hết theo hướng nước giàu có xu hướng hạn chế bãi chơn lấp theo hướng cịn lại Tuy nhiên đề tài nghiên cứu giới nước Bãi chôn lấp tiến hành cách mạnh mẽ - Hướng nghiên cứu tập trung vào vấn để sau: Đánh giá khối lượng, thành phần rác đô thị phân loại rác giai đoạn đến bãi chôn lấp Vật liệu chống thấm đáy, vật liệu lớp phủ trung gian để chống nước mưa, vật liệu lớp phủ đỉnh bãi chôn lấp đạt độ cao hay đóng cửa bãi rác + + Các hoá chất chủng loại men vi sinh để không chế mùi hôi thối, giảm tải lượng chất ô nhiễm từ rác, giẩm thể tích rác tăng chất lượng phân bón hữu sản xuất từ rác + «— Thốt khí có tổ chức: COx, HS, CH,, NH, sử dụng khí để phát điện hay vào « Tuần hồn nước rác để tăng tốc độ phân hủy rác, xử lý nước rác theo quy trình mục đích khác keo tụ, vi sinh cổ điển quy trình RO, xử lý qua đất, bốc chân khơng « — Những vấn để vẻ tái chế, chống ô nhiễm độc hại cho bãi chon lấp, Đánh giá ô nhiễm môi trường bãi rác khống chế phát tán nhiễm từ bãi rác «— Những nghiên cứu khác gồm: Phân loại rác từ nguồn, Tiếp nhận, trung chuyển, san ủi lu đâm, lớp phủ trung gian, lớp phủ sau cùng, đường tạm bãi chơn lấp, mùi nước mưa Một nghiên cứu nhiều tổ chức tham gia xử lý nước rỉ rác có kết ban đầu - Hướng thứ hai: Xử lý rác nhiệt, theo phương pháp: + Phương pháp đốt (đầy đủ oxy) Phương pháp Gasification: Tạo khí nhiên liệu từ rác nhờ nhiệt độ áp suất (Phương pháp thực thiếu có oxy) Phương pháp Pyrolysis: Tạo khí nhiên liệu từ rác nhờ nhiệt độ áp suất + (Phương pháp thực khơng có oxy) - Đốt rác: Rác đốt lò phổ biến buồng với nhiệt độ t > 1000°C lợi phương pháp rác không cần phân loại đốt thể «_ cao cao Một tích chất thải rấn giảm 10 - 20% Nếu nhiệt độ thiêu đốt nâng lên đến nhiệt độ nóng chảy tro t = 1000 - 1200 °C thể tích giảm 5% Nhiệt thu lò đốt thường sử dụng để chạy nồi phát điện Nếu nhiệt độ t < 1000°C số chất thải rắn phóng thích Dioxin, độc tố nguy hiểm cho mơi trường - Những khó khăn sử dụng phương pháp đốt rác Việt Nam là: + Vốn đầu tư lớn, gấp 15 lần vốn đầu tư so với bãi chôn lấp gấp lần so với vốn đầu tư cho công nghệ Composting hay công nghệ Methanization » Nhiệt trị trung bình rác Việt Nam thấp, đạt khoảng 8,5 MJ/kg Trong nước khác nhiệt trị trung bình rác 13 MJ/kg Do nước giàu Mỹ, Singapore, Pháp tỷ lệ đốt rác lên 50%, nước nghèo có vài nơi xây dựng khơng vận hành Hội nước & Môi trường nước Tp.HCM ĐT: 08.8.660.180 Phân Viện Nhiệt đới - Môi trường Quân ĐT : 08.8.454.955 Để tài: Xử lý chất thải rắn cơng nghệ Methan hố hạn cho những lò Tai Viet Nam nghiên cứu đốt rác giới cứu đốt rác công suất nhỏ để đốt rác y tế Trong giới việc nghiên tiến hành mạnh mẽ hữu nhiệt độ Gasification Pyrolysis trình tương tự, chúng đêu phân hủy Pyrolysis khơng áp suất cao Q trình Gasification hạn chế oxy cịn q trình hố thành nhiên liệu có oxy Dưới tác dụng nhiệt độ áp suất rác chuyển dạng khác Đặc trưng phân đoạn nhiệt phân là: khí khác tùy Dịng khí có chứa chủ yếu hydro, metan, oxit cacbon nhiều loại + thuộc vào thành phần hữu hỗn hợp đốt có chứa Phân đoạn có chứa hắc ín và/hoặc dầu, có dạng lỏng nhiệt độ phòng + chất hữu dạng lỏng acid acetic, aceton, methanol phản ứng sau: Đối với Celluloze q trình nhiệt phân phân hủy theo phương trình > H,O + CsH,O + 2CO + 2CO, + CH, + H, +7C CHO; biểu diễn Trong phương trình trên, hợp chất hắc in va/hoac dầu lỏng thu hồi vào nhiệt độ theo công thức C;HạO Sự phân bố thành sản phẩm phụ thuộc nhiều trình nhiệt phân Hai phương pháp gặp khó khăn mơi trường : nhiễm khơng khí, tồn mùi nước, chất thải sau xử lý, nhiều nước làm nguội, ảnh hưởng sức khỏe, an Mỹ Nhật Các nghiên cứu phương pháp tiến hành rộng rãi Còn Việt Nam chưa có nghiên cứu theo hướng - Hướng thứ ba: Xử lý rác công nghệ sinh học pháp: Phương pháp Hướng tạm thời chúng tơi chia thành phương Composting Phương pháp Metan hóa (Methanization hay Methanation) thu khí Phương pháp Composting: Xử lý rác công nghệ sinh học không sử dụng q Biogas thu khơng hồn chỉnh Phương pháp người ta ta có trình phân hủy hiếu khí ky khí dùng hai Người kiện tự thé sir dung vi sinh vật giống vi sinh vật tự nhiên la tùy thuộc vào điều nhiên thành phần rác vùng rác cơng Phương pháp Metan hóa (Methanization hay Methanation): Xử lý Metan hóa nghệ sinh học có thu khí Biogas hồn chỉnh Trong phương pháp ta sử thiết cần đến thiết bị phức tạp với mức độ giới, tự động hóa cao Người dụng phân hủy hiếu khí ky khí sử dụng q trình ky khí Việt Nam phần _ Phuong phdp Composting ấp dụng thực tiễn đa dạng dùng phân hủy lớn nhà máy xử lý rác áp dụng phương pháp mà chủ yếu hiếu khí trước ủ chín sau a) Xử lý phân hủy hiếu khí Các chất hữu rác phản hủy tác dụng oxy va vi khuẩn hiếu khí theo phản ứng sau: Hội nước & Môi trường nước Tp.HCM BT: 08.8.660.160 Phân Viện Nhiệt đới - Môi trường Quần ĐT : 08.8.454.955 Chất hữu + b Để tài: Xử lý chất thải rắn công nghệ Methan hod 'Vi khuẩn hiếu khí O¿————————> Tế bào + CO; + H;O + NH; + SO; Các chất dinh dưỡng vô chủ yếu cần thiết gồm: Nitrogen (N), Phospho (P), Sulphur (S), Potassium (K), Magnesium (M), Calcium (Ca) Sodium (Na) tổn rác Những nhu cầu nhiệt độ, độ ẩm, oxy, tỷ lên C/N, pH cấu trúc vi khuẩn đảm bảo tối ưu Đối với Tp Hồ Chí Minh số thành phố khác Việt Nam người ta chọn thông SỐ sau; + Nhiệt độ: 50- 60% + Tỷ lệ CN: +pH: 20 - 30 6-8 +Độẩm: >50-60% Xử lý phân hủy hiếu khí thường có hình thức sau: + Windrow truyền thống (Traditonal Wind - row) Rác đánh đống thành vồng dài có tiết diện tam giác trẻn bê tơng, có chiều cao - 2m, bẻ rộng - 4m Các đống rác không đậy đậy màng mỏng Rác đảo thường xuyên để oxy thâm nhập vào toàn rác thời gian tháng, sau tiếp tục ủ đến từ tháng đến 12 tháng sàng tuyển làm phân bón Thời gian phân hủy hiếu khí ủ Việt Nam giảm nhiều lần +0 finh hiéu khf (Aerated static pile) Rác đánh đống thành vồng cao | - 2m, rộng - 4m dài 20m hệ thống ống phân phối gió thu nước rỉ rác Vồng rác đậy chống mùi Rác thổi gió qua hệ thống ống có khoan lỗ phân hủy từ đến tuần hay 12 tuần Wind - row truyền thống Rác sau bê tơng có màng mỏng để thời gian tiếp tục ủ chín từ - tháng Việt Nam thời gian phân hủy hiếu khí tuần thời gian ủ chín tuần (Nam Định) + Bể ủ hiếu khí Có nhiều loại bể ủ hiếu khí: «_ Bể ủ có dịng rác di chuyển theo chiều ngang, q trình đưa rác thổi gió liên tục «_ Bể ủ có dịng rác di chuyển theo chiều đứng, q trình rác thổi gió liên tục «_ Bể ù có dịng rác khơng di chuyển, dung tích 70 - 100m, có ống thổi gió ống thu nước đáy, trình ủ mẻ «_ Bể ủ dạng trống quay, q trình ủ liên tục, q trình đưa rác thổi gió liên tục Kinh nghiệm nhiều nơi, để làm thoáng khối rác người ta đưa vao dam bao gỗ vụn Nếu khống chế nhiệt độ độ ẩm thời gian phân hủy bể nhanh từ - ngày 30 ngày Sau phân hủy ky khí thường thêm cơng đoạn ủ chín với thời gian tuần đến tháng Phân bón nhận sau sàng tuyển phần cịn lại khoảng 40 - 45% đem chơn b) Xử lý rác phân hủy ky khí [Quy ước khô - (Dry mass - DM)] Rác không phân loại, đánh đống có đủ độ ẩm cần thiết, có màng mỏng bọc ngồi ủ khơng đảo trộn nước thời gian ủ tháng, Việt Nam có nhiều thí nghiệm Hội nước & Mơi trường nước Tp.HCM ĐT: 08.8.660.160 Phân Viện Nhiệt đới - Môi trường Quân ĐT : 08.8.454.955 Để tài: Xử lý chất thải rắn cơng nghệ Methan hố (Ninh Thuận, Tp Hồ Chí Minh) ủ từ 28 - 34 ngày Q trình phân hủy ky khí mơ tả sau: ‘Vi khuẩn ky khí Chất hữu + HạO ———————> Tế bào + CO; + CH,+ NH; + H;S Sản phẩm hữu ích cuối methan phân bón Các chất hữu phân hủy nghiền sàng chế biến thành phân bón, cịn chất trơ đem chôn, khối lượng rác cần chôn lên đến 40 - 45 % Độ ẩm, nhiệt độ, pH điều chỉnh khơng điều chỉnh Các q trình phân hủy hiếu khí, ky khí ủ chín sử dụng vi sinh vật tự nhiên có sẵn rác, khơng khí Có thể sử dụng nguồn vi sinh vật trình ủ trước để ủ cho mẻ sau với tỷ lệ từ 10 - 15% Hoặc sử dụng chế phẩm vi sinh khiết Hiện Việt Nam có nhiều cơng ty sản xuất chế phẩm vi sinh mang tính thương phẩm - Công nghệ Composting sử dụng nhiều Việt Nam, nhiên chưa có báo cáo khoa học tổng kết lại để tìm tiêu hợp lý phương án tối ưu cho Việt Nam đồng thời khẳng định phân bón sản xuất phù hợp với đồng ruộng Việt Nam - Phương pháp metan hóa Người ta gọi Methanization (Bắc Âu, Bắc Mỹ) hay Methanation (ấn Độ) Để khắc phục nhược điểm cơng nghệ Composting như: + Ơ nhiễm khơng khí khơng thu khí + Phân bón dạng rời khả giữ nước Không sản xuất điện để phục vụ cho sản xuất khơng có điện khơng thể xử lý chất trơ + Chỉ phí xử lý cao Người ta tiến đến dùng cơng nghệ Methanization Cơng nghệ Methanization gồm cơng đoạn là: Công đoạn xử lý sơ công đoạn xử lý Kết cho thấy xử lý 1,0 rác hữu (quy ước rác khô ) cho từ 200 - 300m? khí, CHỊ, chiếm khoảng 60 - 65% Theo tính tốn thơng thường lượng điện tiêu thụ dùng cho thân khu xử lý khoảng 55 - 60% Công đoạn xử lý nước giống nhau, nhiên cơng đoạn xử lý sơ khác Các cơng ty Pháp sử dụng trống quay hiếu khí với thời gian lưu rác ngày, cịn cơng ty Đức, Canada, Bỉ, Phần Lan, Đan Mạch dùng phương pháp nghiền nhão gia nhiệt kéo dài Phương pháp rút ngắn thời gian xử lý nhiều, nhiều vấn đề kỹ thuật cần tiếp tục khắc phục So sánh kinh tế & kỹ thuật công nghệ : Chôn lấp, Xử lý nhiệt, Composting Methanization trình bày bảng đây: Hội nước & Môi trường nước Tp.HCM ĐT: 08.8.660.160 Phân Viện Nhiệt đới - Môi trường Quân ĐT : 08.8.454.955 Để tài: Xử lý chất thải rắn công nghệ Methan hoá Bảng MI - So sánh kinh tế, ky thuật phương án Các thông số Chon lap | Xử lý nhiệt | Composting | Methanization - Suất đầu tư (VNĐ/tấn.ngày) | 14.000.000 | 2.400.000.000 | 640.000.000 | - Thời gian quy hoạch (năm) 13 - Diện tích sử dụng đất (m°/T) - Chỉ phí quản lý (VNĐ/T) 70.000 0 0 Ù 80.000 0 0 0 74.000 0 (hoặc 7-13) (hoặc - 6) (hoặc - 2) (hoặc l - 2) 0 130 ~ Sản xuất phản bón (kg/T) Ưu khuyết điểm Cơng nghệ Vốn đầu tư Sử dụng đất Chi phí xử lý Thu hồi tái chế Thu hồi điện Khả ị nhiễm + Khí + Nước + Đất + Cơn trùng Phan bón 24 0,0228 27.000 - Phí xử lý (VNĐ/T) ~ Tái sử dụng vô (%) ~ Tái chế nhựa (%) ~ Tái sử dụng bìa, giấy (%) ~ Tái sử dụng thủy tỉnh (%) ~ Thu hồi kim loại (%) ~ Thu hỏi tiền điện (VNĐ/T) 20 0,0625 0,045 70.000 680.000.000 24 0,023 73.628 57.000 10 - 18 7-13 4-6 1-2 1-2 74.880 130 Chôn lấp Phổ biến Xử lý nhiệt Khó quản lý Thấp Rất cao Tương đối cao Rất cao Tương đối cao “Thấp Khơng Có thể có Cao Rất nhiều Khơng Khơng thu hồi Cao Rất Có Cao Cao Khơng Cao Nhiều Khong Khơng Khơng Khong Composting | Methanization Dễ quản lý Tương đối khó Cao Tương đối Cao ˆ Rấtít Khơng thuhồổi | Cả điện khí Cao Tuần hồn Khơng “Tuần hồn Khơng Không Nhiều Không Chất lượng | Chất lượng tốt Trước tình hình cấp bách xử lý rác thải sinh hoạt thành phố Hồ Chí Minh, để tài: “Xử lý chất thải rắn cơng nghệ Methan hố” triển khai thực thời gian từ 9/2004 đến 6/2005 nhằm mục tiêu sau đây: ~ Mục tiêu lâu đài: Tìm dây chuyển cơng nghệ xử lý chất thải rắn phù hợp cho Tp Hồ Chí Minh thỏa mãn điều kiện: -ít nhiễm mơi trường khu xử lý - Kinh tế nhất, vốn đầu tư không cao, phí xử lý thấp - Tận dụng nguồn phân bón phù hợp cho đồng ruộng - Phần lớn khối lượng chất vô tái sử dụng, phần chôn lấp không 10% - Tan dụng nguồn khí Biogas để phát điện cho nhà máy xử lý cho tái chế vật liệu thu hồi Hồi nước & Môi trường nước Tp.HCM OT: 08.8.660.160 Phân Viện Nhiệt đới - Môi trường Quân BT : 08.8.454.955 Báo cáo: Xử lý chất thải rắn công nghệ Methan hoá 67 (5) - Bồn methan hoá hệ thống đường ống: Để trì nhiệt độ hỗn hợp dung dịch methane hoá theo chế độ thermophilic, hệ thống bồn methan hố u cầu có lớp cách nhiệt bơng thuỷ tỉnh >50cm, phía bên ngồi xây gạch đỉnh có lớp hổ vữa tối thiểu mác M100 Mặc dù có lớp ổn nhiệt thụ động, cẩn thiết kế có hệ thống gia nhiệt tự động ‹trong lòng hỗn hợp dung dịch CTHC dòng nước nóng đường xoắn ruột gà Hơi nước nóng cung cấp lò lượng nhiệt khí biogas sinh hệ thống Bồn methane hố thiết kế hình trụ trịn, nối tiếp liên tục nhiều bổn dạng modul Thể tích hệ thống bổn chứa thiết kế lớn thể tích hỗn hợp dung dịch (HHDD) vật liệu đạp vào bổn 15lần (thí dụ thể tích HHDD xử lý nạp vào bổn methane hố hàng ngày 60mỶ thể tích tổng cộng bổn chứa 900mỶ ) Nên đặt bổn methane hoá nào? Phiá hay phía mặt đất (Above or below ground?) Qua thử nghiệm cho thấy, bổn chứa HHDD methane hoá đặt đứng mơ hình thử nghiệm cao Có thể đặt âm 1/3 chiều cao bổn mặt đất, chống ăn mòn bể mặt Điểu làm giảm áp lực bơm HHDD vào bổn Phần lại, 2/3 chiểu cao bổn mặt đất phải sơn màu đen để hấp thu nhiệt lượng mặt trời Mô phồng modul hệ thống bồn methanization 300m/bôn Hội nước Môi trường nước Tp.HCM ĐT: 08.8.660.160 Phân Viện Nhiệt đới - Môi trường ĐT : 08.8.454.955 Xây dựng bổn methanization dạng đứng Mơ hình bổn chứa khí Methane dang đứng (6) - Hệ thống bơm nén khí sục khí tuần hồn khuấy trộn dung dịch: » _ Sục khí tuần hồn q trình methane hố vừa khuấy trộng dung dịch, vừa phá vỡ lớp màng bể mặt dung dịch methane hố, kích ứng sinh khí gia tăng lượng biogas lên 20%/ngày Hội nước Môi trường nước Tp.HCM ĐT: 08.8.660.160 Phân Viện Nhiệt đới — Môi trường ĐT: 08.8.454.955 (1) - Không chế nhiệt độ hỗn hợp dung dịch methane hoá trình vận hành: San phẩm biogas sinh nhanh vùng nhiệt độ 29 - 41C (mesophlic) 49 - 75° (thermophilic) Tuy nhiên ving thermophilic cdc chủng vi khuẩn dễ bị ảnh hưởng nhiệt độ cao Nhiệt độ 32C - 35°C coi ổn định, liên tục Tuy nhiên thời gian phản ứng dài đồng nghĩa phải xây đựng cơng trình chứa HHDD methane lớn để lưu chứa Hành động phải bảo ôn nhiệt thật tốt cho hệ thống Có thể lớp cách nhiệt (bơng thuỷ tỉnh, rơm rạ, vỏ bào gỗ ) với độ dày 50 - 100cm khơng thấm nước bọc bên ngồi bổn methane hệ thống đường ống Hành động cần thiết thứ hai phải chế tạo gia nhiệt cho hỗn hợp dung dịch Có thể sử dụng dịng nước nóng, nước nóng lưu chuyển ống đồng xoắn ruột gà cấp nhiệt gián tiếp cho dung dịch, đốt trực tiếp que điện trở Bộ phận điều chỉnh nhiệt độ bắt buộc phải thiết kế diéu khiển nhiệt độ tự động thermostat Sự luân chuyển dòng nhiệt để ổn định nhiệt độ (65 - 75°C) dung dịch cần tiến hành 02 lần, 01 lần vào buổi sáng 01 lần vào chiều tối (2) - Tỷ lệ % chất rắn hỗn hợp dung dich methane hod (Percentage Of Solids): Hội nước Môi trường nước Tp.HCM ĐT: 08.8.660.160 Phân Viện Nhiệt đới - Môi trường ĐT: 08.8.454.955 khuấy trộn va sục khí phá vỡ lớp váng bể mặt dung dịch, ngồi thiết kế trục quay cánh khuấy để khuấy dung địch lực học (5) - Nạp liệu hàng ngày (Batch Feeding) Sau bốn tuần khởi động, q trình methane hố bắt đầu ổn định tăng lên từ từ Từ trở cần phải nạp vật liệu CTHC hàng ngày ( Mostly Solids — Chi yéu dạng rắn) Lượng vật liệu nạp tương đương lượng phân bùn tháo xả Quá trình nạp liệu nên chọn cách 2giờ/lần đến nạp xong HHDD cần nạp/ngày Sự sinh khí biogas tỷ lệ khí CH¿ biogas phụ thuộc vào nhiệt độ chất liệu CTHC nạp vào hàng ngày Cần lưu ý rắng hầu hết vật liệu gốc thực vật rau thừa có tỷ lệ carbon nitơ C:N cao so với phân gia súc Để có sản lượng biogas cao chất lượng biogas, chất lượng phân bón tốt cần phới liệu tỷ lệ khối lượng CTHC gốc thực vật lớn lần lượng bùn phân gia súc đưa vào phối liệu (6) - Diễn biến acid hoá (Acidity) điều chỉnh pH dung dich: Q trình phân huy ky khí diễn tốt dải pH: 6,8 - 8,0 Sau thuỷ phân dung địch có chiều hướng bị acid hố mạnh Nếu dung dịch khơng hiệu chỉnh thêm kiểm pH thấp (đã xuống tới pH 8,0) trình lên men chậm lại, đơng thời tỷ lệ %mol CH: biogas giảm Hội nước Môi trường nước Tp.HCM ĐT: 08.8.860.160 Phân Viện Nhiệt đới ~ Môi trường ĐT : 08.8.454.955 ‘Temparature signal Gas pipe Ễ =5 Ễ Š = = Hội nước Môi trường nước Tp.HCM ĐT: 08.8.660.160 Phân loại, tái sử dụng chất thải vô Phân Viện Nhiệt đới - Môi trường ĐT : 08.8.454.955 cụm thiết bị toàn hệ thống bảo mật cơng nghệ nhà chế tạo nước ngồi Vì nhóm nghiên cứu vừa thử nghiệm vừa phải hiệu chỉnh thông số kỹ thuật, tốn nhiều thời gian nhiều lúc giải tối ưu yêu cầu kỹ thuật thiết bị Việc triển khai pilot xử lý (công suất 200kg/ngày) chưa tiến hành thực nghiệm phòng thí nghiệm thiết bị phản ứng methanization nên xảy nhiều trở ngại kỹ thuật không lường trước vận hành hệ thống thực tế Đặc biệt nhóm nghiên cứu phải khắc phục hiệu chỉnh cơng suất tính kỹ thuật máy nghiển rác, máy khuấy trộn rác, hệ thống bơm rác, dam bảo ổn nhiệt cho bổn methane hoá, đảm bảo ổn định pH hỗn hợp dung dịch (HHDD) chất thải hữu (CTHC) bổn, vấn để an toàn vận hành chế độ có áp suất dương bổn methane hố Kinh phí nghiên cứu thấp so với yêu cầu triển khai pilot Hệ thống thiết bị sau lắp đặt khơng có kinh phí dự phịng để thay đổi theo u cầu cụ thể, khơng tính tốn đủ khoản kinh phí xây dựng sở hạ tẳng, lương thuê cán nhân viên kỹ thuật vận hành hệ thống (chỉ có thù lao cán bộ), phí th phương tiện thiếu so với thực tế Hội nước Môi trường nước Tp.HCM BT: 08.8.660.160 Phân Viện Nhiệt đới - Mơi trường ĐT : 08.8.454.955 « _ Tỷ lệ phối liệu bùn phốt, phân gia súc, nước rỉ rác với dung dịch thuỷ phân rác » _ Tỷ lệ thể tích bổn thể tích hỗn hợp dung địch chất thải hữu » _ Diễn biến nhiệt độ phân huỷ thời gian phân huỷ hỗn hợp dung dịch chất thải hữu bơm vào bổn methanization Trong thử nghiệm phẩn ứng theo chế độ thermophilic (tuần đầu) chế độ mesophilic (trong tuần tiếp theo) « _ Diễn biến giá trị pH HHDD theo thời gian phân huỷ ky khí bổn « _ Diễn biến áp suất (q trình sinh khí biogas) theo thời gian phản ứng ky khí + Ap suất sục khí q trình khuấy trộn phá vỡ màng cứng bể mặt HHDD bổn methanization TV.1.3 - Các thơng số kỹ thuật mơ hình cần cải tiến, khắc phục is Thay máy nghiền rulé bing nghién lơng, đảo chiều với cơng suất thích hợp Chế tạo máy khuấy, trộn HHDD rác trước sau thuỷ phân vật liệu chịu nhiệt (>100°C) với cơng suất thích hợp Bảo ơn nhiệt tồn hệ thống Các máy bơm rác phải chịu nhiệt (>100”C) có cơng suất lớn, ống dẫn lớn Hội nước Môi trường nước Tp.HCM DT: 08.8.660.160 Phân Viện Nhiệt đới - Môi trường ĐT : 08.8.454.955 nâng câp công suất xử lý đưa dây chuyển xử lý rác thải hữu theo phương pháp methanization cho thành phố có hiệu kinh tế cao nhập dây chuyển nước ngồi Để có số xác kinh phí triển khai cần phải tiến hành lập luận chứng KTKT cho dự án Suất đầu tư tính theo hình thức BT nghĩa Cơng ty nước ngồi cung cấp thiết bị, xây lắp giám sát, sau bàn giao cho bên sử dụng tiền vay nước Nếu sử dụng vốn nước, Công ty tư vấn xây dựng Việt Nam làm suất đầu tư kkoảng 60 65% giá trị nêu Hơn nữa, khơng kể máy phát điện chạy khí metan, loại máy khác sử dụng thiết bị có nước sản xuất nước vốn đầu tư giảm đáng kể Về khía cạnh bảo vệ mơi trường nói chủng môi trường khu xử lý, công nghệ methanization hồn tồn chiếm ưu so với cơng khác ( nước thải rác tuần hoàn tuyển cung cấp cho bổn xử lý, tiêu thụ phốt phân heo cho trại chăn nuôi NM giết mổ gia súc tập trung thành phố, thu gom xử lý nước rỉ từ bãi rác, tạo phân hữu cho nông nghiệp ) Hội nước Môi trường nước Tp.HCM BT: 08.8.660.160 Phân Viện Nhiệt đới — Môi trường ĐT : 08.8.454.955 Sau nhiều tháng hoạt động, tác động thời tiết khí hậu, tác động nước thải HHDD chất thải có pH thấp, nên trạng thiết bị xử lý sau: - _ Tất bơm bùn, bơm rác, thùng máy khuấy trộn rác hoen rỉ khó hoạt động bình thường - _ Máy nghiền, động máy khuấy hoạt động tốt - 02 cum bén methanization va thị nhiệt độ số cịn hoạt động bình thường - _ Các linh kiện phụ trợ (đồng hồ đo áp, van áp suất, bếp gas công nghiệp) phần lớn tác dụng -_ Máy nén khí compressor cịn hoạt động tốt * Phương án xử lý đề nghị sau: - Phương án 1: Chuyển giao cho sư đoàn 5/QK7 theo hợp đồng thoả thuận phối hợp triển khai mơ hình Tây Ninh Tuy nhiên thực tế cho thấy, mô hình chưa đáp ứng thích hợp cho vận hành xử lý CTHC đơn vị (tiêu tốn điện, tiêu chuẩn điện cho đội chưa đủ dùng, phải kéo điện 03pha tốn kinh phí đầu tư hạ tầng, khơng có cán chun trách quản lý vận hành) Vì bàn giao cho sư đồn khai thác sử dụng phù hợp với tình hình đơn vị : Hội nước Mơi trường nước Tp.HCM OT: 08.8.660.160 Phân Viện Nhiệt đới — Môi trưởng ĐT : 08.8.454.955 _ Hội nước Môi trường nước Tp.HCM ĐT: 08.8.860.160 Phân Viện Nhiệt đói ~ Mơi trườnc ĐT : 08.8.454.955 © pul Auan An Ky tHUật TW cnat deo xu ly nue tal [a0 cnal dot va bao ve mol trường nông thôn Việt nam Trường Đại học Nông Lâm Thủ Đức, 1999 Nguyễn Duy Thiện Cơng trình lượng khí sinh vật-Biogas NXB Xây Dựng Hà Nội 2001 Hội nước Môi trường nước Tp.HCM ĐT: 08.8.660.160 Phân Viện Nhiệt đới - Mơi trường Qn OT: 08.8.454.955 Máy nén khí tuần hồn Do áp lực khí bổn methane Hội nước Môi trường nước Tp.HCM DT: 08.8.660.160 Phân Viện Nhiệt đới - Môi trường Quân DT : 08.8.454.955 ‘9 0NONA - 6L a agin -9 00 SND - 2b AY Y0 9N 9LSL WS y0 ĐA- EL L1 g8 - V9 ĐNg -zL (0 ĐN0 - 1L Y0 9N0 - 01 J NAIHDN AYW OG OS