Thiết kế, chế tạo mô hình máy ép rác sinh hoạt nhằm

Hiện nay, nước ta có 29 % chất thải rắn được xử lý đốt hoặc sản xuất phân hữu cơ; 71% chôn lấp trực tiếp và 6% chôn sau khi đốt.Công nghệ đốt rác phải đi kèm với việc xử lý sản phẩm cháy

Phụ lục 01

Đà Nẵng, 08/2021

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY ÉP RÁC SINH HOẠT NHẰM

SẢN XUẤT RDF

Người hướng dẫn: ThS.Phùng Minh Tùng

Sinh viên thực hiện: Phan Hồng Đức 1711504210209 17OTO2

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY ÉP RÁC SINH HOẠT NHẰM

SẢN XUẤT RDF

Người hướng dẫn: ThS.Phùng Minh Tùng

Sinh viên thực hiện: Phan Hồng Đức 1711504210209 17OTO2

Trần Kim Quyết 1811504210134 18DL1

{Trang trắng này dùng để dán bản Nhận xét của người hướng dẫn, hoặc thay

trang này bằng Nhận xét của người hướng dẫn}

{Trang trắng này dùng để dán bản Nhận xét của người phản biện, hoặc thay trang này bằng Nhận xét của người phản biện}

TÓM TẮT

Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo mô hình máy ép rác sinh hoạt nhằm sản xuất RDFSinh viên thực hiện: Phan Hồng Đức

Nguyễn Nhàn Trần Kim Quyết

Mã sinh viên: 1711504210209

18115042103241811504210134

18DL318DL1Cấu trúc đồ án gồm 3 chương sau:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

- Tổng quan vấn đề rác thải hiện nay, chủ trương chính sách và các phương pháp

xử lý rác thải

- Thực trạng các phương pháp sản xuất điện từ rác thải hiện nay

- Tìm hiểu về nhiên liệu syngas

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN MÁY ÉP RÁC SINH HOẠT

- Các phương áp án sản xuất RDF hiện nay

- Kiểm nghiệm bền khung, phễu

- Gia công, thực nghiệm mô hình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: ThS Phùng Minh Tùng

Sinh viên thực hiện: Phan Hồng Đức Mã SV: 1711504210209

Nguyễn Nhàn Mã SV: 1811504210324Trần Kim Quyết Mã SV: 1811504210134

1 Tên đề tài:

Thiết kế, chế tạo mô hình máy ép rác sinh hoạt nhằm sản xuất RDF

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

1 Quản lý chất thải rắn sinh hoạt

2 Development and validation of a multi-zone combustion model for

performance and nitric oxide formation in syngas fueled spark ignition engine

3 Nội dung chính của đồ án:

1 Tìm hiểu về RDF và công nghệ syngas

2 Tính toán, thiết kế phễu cấp liệu

3 Tính toán hệ thống thủy lực

4 Thiết kế, kiểm nghiệm trên phần mền solidworks

5 Gia công cơ khí, chế tạo khung sườn

LỜI NÓI ĐẦU

Xử lý chất thải rắn trong sinh hoạt đang là vấn đề mang tính thời sự ở nhiều địaphương hiện nay Các giải pháp chôn lấp rác, đốt rác truyền thống ngày càng bộc lộnhững bất cập, khiến cho hệ thống xử lý rác lâu nay quá tải và ô nhiễm môi trườngngày càng trở nên trầm trọng Ở nhiều địa phương, nhân dân rất bức xúc và cản trởhoạt động của các bãi xử lý rác thải Hiện nay, nước ta có 29 % chất thải rắn được xử

lý đốt hoặc sản xuất phân hữu cơ; 71% chôn lấp trực tiếp và 6% chôn sau khi đốt.Công nghệ đốt rác phải đi kèm với việc xử lý sản phẩm cháy sau khi vận hànhgồm các chất khí thải gây ô nhiễm môi trường, khống chế phát sinh dioxin và furan.Nhận thấy vấn đề phân loại rác thải sinh hoạt chưa cao nên thành phần rác thải chứarất nhiều chất khó phân hủy như nylon, nhựa Khi đưa vào sản xuất phân compost sẽlàm trơ đất canh tác Do đó việc tiêu thụ phân compost rất khó khăn, không đạt nhưmong muốn Giải pháp chôn lấp hiện nay không còn là giải pháp được lựa chọn Vìquỹ đất ngày càng giảm cộng với việc xử lý nước thải xung quanh khu vực chôn lấprất phức tạp Phương pháp thu hồi năng lượng từ rác thải là giải pháp đang được nhiềuquốc gia sản xuất và sử dụng

Việc chuyển hóa rác thành điện cũng đã được bắt đầu ứng dụng ở nước ta Hiệnnay có ba phương pháp sản xuất điện từ rác thải Bao gồm: đốt rác trực tiếp tạo hơinước làm quay tuabin máy phát điện; Ủ rác để lấy khí biogas chạy máy phát điện, đây

là những phương pháp truyền thống đã được sử dụng phổ biến; Và cuối cùng là sảnxuất viên nén RDF để tạo syngas chạy máy phát điện Đối với hai phương án đầu cócác nhược điểm như tỉ lệ rác thải rắn cần phải xử lý lớn, tốn kém nhiều chi phí, vàchưa được giải quyết triệt để Phương pháp cuối cùng là tạo ra viên nén RDF, khí hóathành syngas để chạy máy phát điện đang là phương án có nhiều ưu điểm vượt trội.Phương pháp này tăng khối lượng và giảm thể tích, dễ dàng lưu trữ vận chuyển tăngtính đồng nhất; giảm phát thải khí nhà kính; tiết kiệm đất bãi chôn lấp

Viên nén có nguồn góc từ rác thải sẽ được khí hóa thành syngas để làm nhiênliệu cho động cơ đốt trong Thành phần thể tích của syngas từ viên nén RDF khi sửdụng không khí làm chất oxy hóa thường có 18-20% H2, 18-20% CO, 2% CH4,11-13% CO2, một ít H2O, còn lại là N2 Nhiệt trị của syngas thông thường trong khoảng 4-

7 MJ/Nm3, thấp hơn nhiều so với nhiệt trị của khí thiên nhiên, LPG hay xăng dầu Sovới các phương pháp đốt cháy truyền thống thì phương pháp khí hóa có mức độ phátthải CO, S, NOx thấp hơn

CAM ĐOAN

iii

Em xin cam đoan đây là đề tài riêng của nhóm, đề tài không trùng lặp với bất kỳ

đề tài đồ án tốt nghiệp nào trước đây Các thông tin, số liệu được sử dụng và tính toánđều từ các tài liệu có nguồn góc rõ ràng, theo quy định

Thay mặt nhóm sinh viên thực hiện

Phan Hồng Đức

MỤC LỤC

iv

Nhận xét của người hướng dẫn

Nhận xét của người phản biện

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

Lời nói đầu i

Lời cam đoan iii

Mục lục iv

Danh sách các bảng, hình vẽ vi

Danh sách các ký hiệu, chữ viết tắt ix

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 2

1.1 Thực trạng rác thải hiện nay 2

1.1.1 Trình trạng hiện nay 2

1.1.2 Chủ trương của Nhà nước trong việc xử lý rác thải 4

1.2 Giải pháp xử lý rác hiện nay 7

1.2.1 Chôn lấp 7

1.2.2 Sản xuất phân Compost 8

1.2.3 Thu hồi năng lượng từ rác thải 9

1.2.4 Công nghệ Syngas 12

Chương 2 TÍNH TOÁN MÁY ÉP RÁC SINH HOẠT 18

2.1 Các phương pháp sản xuất RDF hiện nay 18

2.1.1 Máy ép bằng xilanh thủy lực 18

2.1.2 Máy ép đùn kiểu trục vít 19

2.1.3 Máy ép bằng rulo 19

2.2 Tính toán máy ép rác 20

2.2.1 Tính toán lực ép 20

2.2.2 Tính toán hệ thống xilanh thủy lực 23

Chương 3 THIẾT KẾ, KIỂM NGHIỆM VÀ THỰC NGHIỆM 44

3.1 Thiết kế 44

3.2 Kiểm nghiệm 45

3.2.1 Giới thiệu phần mềm Solidworks simulation 45

3.2.2 Kết quả kiểm nghiệm 45

MỤC LỤC

v

3.3 Thực nghiệm 49

3.3.1 Gia công mô hình 49

3.3.2 Ép thử nghiệm 50

3.3.3 Đánh giá chất lượng viên nén 53

KẾT LUẬN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

BẢNG 2.1 Thống kê kết quả tính toán

BẢNG 2.2 Thông số xilanh thủy lực ZX0201B

BẢNG 2.3 Thông số động cụm bơm thủy lực SM-7R8527

BẢNG 3.1 Chú thích bảng vẽ

BẢNG 3.2 Thông số sản xuất viên nén

HÌNH 1.1 Hình ảnh rác thải tại một số thành phố Việt Nam hiện nay

HÌNH 1.2 Tình trạng rác thải báo động ở Bắc Ninh

HÌNH 1.3 Rác thải lộ thiên tại Nghệ An

HÌNH 1.4 Rác thải tại một số vùng nông thôn Việt Nam

HÌNH 1.5 Những nhà máy xử lí và tái chế rác thải được đầu tư tại Việt NamHÌNH 1.6 Thủ tướng thăm nhà máy điện rác của Việt Nam

HÌNH 1.7 Một số hình ảnh bãi chôn lấp đạt chuẩn

HÌNH 1.8 Sản xuất phân Compost

HÌNH 1.9 Thu hồi năng lượng từ Biogas

HÌNH 1.10 Một số hình ảnh bãi chôn lấp đạt chuẩn

HÌNH 1.11 Viên nén RDF đã được sản xuất

HÌNH 1.12 Ứng dụng của syngas

HÌNH 1.13 Sản xuất syngas tại Đức

HÌNH 1.14 Nhà máy sản xuất syngas tại Ấn Độ và Trung Quốc

HÌNH 1.15 Nhà máy sản xuất syngas ở Việt Nam

HÌNH 2.1 Máy ép bằng xilanh thủy lực

HÌNH 2.2 Máy ép trục vít

HÌNH 2.3 Máy ép bằng rulo

HÌNH 2.4 Sơ đồ lực tác dụng lên nguyên liệu RDF

HÌNH 2.5 Ảnh hưởng đường kính phễu Dk đến biến thiên áp suất nén pN theo

góc cônHÌNH 2.6 Ảnh hưởng của hệ số ma sát giữa nguyên liệu và thành côn đến

tương quan pT và pf (đường kính khuôn Dk =104mm)HÌNH 2.7 Kích thước xilanh

HÌNH 2.8 Xilanh thủy lực ZX0201B thực tế

HÌNH 2.9 Cụm bơm thủy lực SM-7R8527 thực thế

HÌNH 2.10 Đồng hồ đo áp suất Badotherm Holland

HÌNH 2.11 Sơ đồ hệ thống thủy lực

HÌNH 2.12 Bộ công tắc điều khiển máy ép viên nén

HÌNH 2.13 Bộ gia nhiệt VAD005

HÌNH 2.14 Đồng hồ khống chế nhiệt độ

REX-C100 HÌNH 2.15 Relay rắn SSR 40DA

HÌNH 2.16 Cảm biến nhiệt độ K Type 1

HÌNH 2.17 Lõi thép của máy biến áp

HÌNH 2.18 Dây quấn của máy biến áp

HÌNH 2.19 Các kiểu quấn dây máy biến áp

HÌNH 2.20 Máy biến áp YS-300E sử dụng trên mô

hình HÌNH 2.21 Nguyên lí làm việc của máy biến áp

HÌNH 2.22 Sơ đồ mạch điện gia nhiệt của máy ép rác

HÌNH 2.23 Sơ đồ hệ thống điều khiển thủy lực của máy ép rác

HÌNH 3.1 Mô hình thiết kế máy ép viên RDF trên phần mềm solidworksHÌNH 3.2 Kết quả ứng suất của khung mô hình

HÌNH 3.3 Kết quả chuyển vị của khung mô hình

HÌNH 3.4 Kết quả bài toán 1

HÌNH 3.5 Khu vực có mắt lưới thay thay đổi ứng suất nhanh

HÌNH 3.6 So sánh 4 kết quả của 4 bài toán

HÌNH 3.7 Giá trị chuyển vị bài toán 3

HÌNH 3.8 Mô hình sau khi đã hoàn thiện

HÌNH 3.9 Một số hình ảnh sau khi trộn lẫn xử lý mẫu

HÌNH 3.10 Cảm biến độ ẩm đang đọc tín hiệu

DANH SÁCH CÁC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

KÝ HIỆU:

𝑆𝑥 Tiết diện piston của xi lanh thủy lực (mm2)

𝑆𝑐 Diện tích xung quanh của phần côn của khuôn (mm2)

𝑝𝑁 Áp lực tác dụng lên nguyên liệu trong phần côn của

khuôn

(bar)

𝑝𝑓 Áp lực ma sát của nguyên liệu lên thành côn (bar)

𝑝 Áp lực tác dụng lên thành côn của khuôn (bar)

Thiết kế, chế tạo mô hình máy ép rác sinh hoạt nhằm sản xuất

Mục đích đề tài tìm hiểu về RDF và công nghệ syngas và thiết kế chế tạo môhình máy ép rác sinh hoạt nhằm sản xuất RDF Đề tài đi theo hướng biến chất thải rắnthành năng lượng Khác với phương thức truyền thống là đốt rác trực tiếp để lấy nănglượng nhiệt phát điện

Đối tượng là các rác thải sinh hoạt trên địa bàn Tp.Đà Nẵng Tập trung chủ yếuvào thành phần phế thải nông nghiệp và rác thải sinh hoạt

Nhóm sử dụng các phương pháp như: phương pháp lý luận (Năng lượng mới trên

ô tô, Nguyên lý động cơ đốt trong, Sức bền vật liệu…); phương pháp thực nghiệm (giacông, khảo sát thị trường…)

Cấu trúc đồ án gồm có 3 chương:

- Chương 1 Tổng quan đề tài

- Chương 2 Tính toán máy ép rác sinh hoạt

- Chương 3 Thiết kế, kiểm nghiệm và thử nghiệm

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Thực trạng rác thải hiện nay

1.1.1 Trình trạng hiện nay

Tình trạng rác thải ngày càng gia tăng là vấn đề đáng lo ngại của thế giới nóichung và Việt Nam nói riêng Việt Nam là một nước đang phát triển với sự gia tăngkhông ngừng của các nhà máy, xí nghiệp các khu dân cư, đô thị và dân số, sự lãng phítài nguyên thiên nhiên làm cho tình trạng rác thải càng ngày càng trở nên nghiêmtrọng Mặt khác cùng với đa dạng về chủng loại hàng hóa, chất lượng cuộc sống đượcnâng cao làm lượng rác tăng lên trong khi quản lý và xử lý rác thải chưa thực hiện mộtcách hiệu quả

Hình 1.1 Hình ảnh rác thải tại một số thành phố Việt Nam hiện nay

Quá trình đô thị hóa, cùng với việc tăng trưởng kinh tế và dân số một cách nhanhchóng đang tạo ra lượng chất thải ngày càng tăng cao, với khối lượng phát sinh chấtthải ở Việt Nam tăng gấp đôi trong vòng chưa đầy 15 năm Tổng lượng chất thải phátsinh trong năm 2015 ước đạt trên 27 triệu tấn Với tốc độ tăng trưởng dự báo về phátsinh chất thải rắn sinh hoạt là 8,4%/năm đối với khu vực đô thị và tổng mức độ tăng

dự báo khoảng 5% mỗi năm, tổng lượng chất thải ước trên cả nước tính tăng lên 54triệu tấn vào năm 2030 Đối với ba khu vực thuộc : tại Hà Nội, tổng lượng chất thảiước tính tăng 4,75% hàng năm lên 5,6 triệu tấn/năm vào năm 2030; tại Phú Thọ, tổnglượng chất thải dự kiến tăng hàng năm là 5,10% và đạt gần 1 triệu tấn vào năm 2030;

và tại Hải Phòng, nơi có dân số nông thôn cao hơn, tổng lượng chất thải được ước tínhgia tăng hàng năm 3,2% và đạt 1,15 triệu tấn vào năm 2030 Theo báo cáo môi trườngquốc gia năm 2011, khối lượng rác thải tại đô thị trên toàn quốc tăng trung bình 10-16

°% mỗi năm, trong đó 60-70% tổng số lượng rác thải đô thị và tại một số đô thị hoạtđộng sinh ra Khối lượng rác thải sinh hoạt phát sinh toàn quốc năm 2014 khoảng 23triệu tấn tương ứng với khoảng 63.000 tấn/ngày, trong đó rác thải hoạt động đô thịphát sinh khoảng 32.000 tấn/ngày Chỉ riêng tính tại thành phố Hà Nội và thành phố

Hồ Chí Minh, khối lượng rác thải sinh hoạt là: 6.420 tấn/ngày và 6.739 tấn/ngày.Trong khi đó nếu tính theo địa chỉ (hay vùng phát triển kinh tế - xã hội) thì các đô thịĐông Nam Bộ có lượng rác thải sinh hoạt lớn nhất tới 6.713 tấn/ngày hoặc 2.450.245tấn/năm (chiếm 37,94 °% tổng lượng phát chất rắn sinh hoạt các đô thị loại III trở lêncủa cả nước), tiếp theo là các khu đô thị Đồng bằng sông Hồng có lượng phát rácthải đô thị là 4.441 tấn/ngày hay

1.622.060 tấn/năm (chiếm 25,12%) Các đô thị khu vực miền núi Tây Bắc Bộ có lượngphát rác thải sinh hoạt đô thị thấp nhất chỉ có 69.350 tấn/năm (chiếm 1,07%), tiếp theo

là các đô thị thuộc các vùng Tây Nguyên, tổng lượng phát rác thải sinh hoạt đo thị là237.350 tấn năm (chiếm 3,68%).

Ngoài khu vực đô thị thì ở nhiều vùng nông thôn trong cả nước, không khó đểbắt gặp những bãi rác tự phát cạnh con đường liên thôn, liên xã Thậm chí, rác thảisinh hoạt còn được người dân thiếu ý thức đóng thành bao ném xuống sông, trên cáckênh, rạch, sông suối… Các loại rác này đang được thải ra môi trường nông thôn mỗingày mà phần lớn là chưa qua xử lý, hoặc xử lý không đạt tiêu chuẩn, gây ô nhiễm môitrường Thực trạng đó đang gióng lên hồi chuông cảnh báo tình trạng ô nhiễm môitrường nghiêm trọng ở nhiều vùng nông thôn trong cả nước

Theo thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi trường cho thấy, lượng chất thải sinhhoạt nông thôn trong cả nước khoảng 32.000 tấn/ngày Tỷ lệ thu gom còn thấp, trungbình đạt khoảng 40 - 50% so với lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh Tỷ lệ thu gomchất thải rắn sinh hoạt tại các vùng nông thôn ven đô hoặc các thị trấn, thị tứ cao hơn

tỷ lệ thu gom chất thải rắn sinh hoạt tại các vùng sâu, vùng xa Hiện có khoảng 71%chất thải rắn sinh hoạt vẫn chủ yếu được xử lý theo hình thức chôn lấp, chỉ 16% được

xử lý tại các nhà máy chế biến sản xuất phân và 13% được xử lý bằng phương phápđốt

Tại Bắc Ninh, theo thống kê, mỗi ngày ở vùng nông thôn thải ra gần 400 tấn rácsinh hoạt các loại mỗi ngày Tuy nhiên, chỉ có khoảng hơn 20% số rác thải này đượcthu gom, tập kết vào nơi quy định để xử lý Ở các làng nghề thuộc thị xã Từ Sơn vàcác huyện Yên Phong, Gia Bình…lượng rác thải từ các ngành nghề tiểu thủ côngnghiệp được người dân tự do thải ra đường, cống rãnh, bờ đê, sông lạch… Cả tỉnh có

125 xã, phường, thị trấn nhưng mới chỉ có ba địa phương là thị trấn Hồ (huyện ThuậnThành), thị trấn Phố Mới (huyện Quế Võ), thị trấn Chờ (huyện Yên Phong) thành lậpđược hợp tác xã dịch vụ - môi trường Còn lại một số thôn, cụm công nghiệp làng nghềtuy có tổ vệ sinh môi trường nhưng hiệu quả hoạt động rất thấp

Hình 1.2 Tình trạng rác thải báo động ở Bắc NinhTại Nghệ An, vùng nông thôn hàng ngày phát sinh ra môi trường gần 900 tấn rácthải Hầu hết các chất thải này vẫn ở tình trạng lẫn lộn, bao gồm chất thải có khả năngphân hủy và khó phân hủy (nilon, thủy tinh, cành cây, xác động vật…) Riêng tại khuvực vùng sâu, vùng xa, những địa phương còn khó khăn của tỉnh vẫn còn phổ biến tìnhtrạng xả rác thải sinh hoạt ngay tại vườn hoặc những địa điểm công cộng như chợ,đường giao thông và điểm giáp ranh giữa các thôn, xóm… Còn tại Vĩnh Phúc, Sở TàiNguyên và Môi trường, cho biết: Mỗi ngày khu vực nông thôn trên địa bàn tỉnh thải ramôi trường khoảng 590 tấn rác thải nhưng khả năng thu gom, xử lý rác ở khu vực nàymới đạt khoảng 69% và chủ yếu theo phương thức chôn lấp Nhiều địa phương như:

Xã Hợp Châu, huyện Tam Đảo; xã Bồ Sao, huyện Vĩnh Tường; xã Quất Lưu, huyện

Bình Xuyên; xã Ngọc Thanh, Tiền Châu, Nam Viêm, thị xã Phúc Yên chưa có bãirác thải tạm thời

nên phải tập kết về điểm trung chuyển, sau đó thuê các công ty môi trường đô thị vậnchuyển đến bãi rác ở thành phố Vĩnh Yên và thị xã Phúc Yên để xử lý…Trên địa bàntỉnh Sóc Trăng hiện mỗi ngày phát sinh khoảng 650 tấn chất thải, trong đó ở khu vựcnông thôn có khoảng 250 tấn Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Sóc Trăng cho biết,

tỷ lệ thu gom rác tại khu vực nông thôn ở Sóc Trăng mới chỉ đạt khoảng gần 50%

Hình 1.3 Rác thải lộ thiên tại Nghệ AnVới những con số đáng báo động như vậy nhưng nước ta vẫn chưa có quy định

cụ thể về phân loại và tái chế rác thải Rác hữu cơ hay vô cơ, nguy hiểm hay khôngnguy hiểm đều được cho vào bịch ni-long, một thứ rất khó phân hủy Sau đó nhữngbịch nilon này sẽ được đem đi chôn lấp hoặc đốt, cách xử lý này gây ảnh hưởngnghiêm trọng đến chất lượng không khí hay chất lượng đất nơi xử lý rác thải

Hình 1.4 Rác thải tại một số vùng nông thôn Việt Nam

1.1.2 Chủ trương của Nhà nước trong việc xử lý rác thải

Tình trạng ô nhiễm môi trường do chất thải rắn gây ra vẫn tiếp tục gia tăng, ảnhhưởng đến sức khỏe con người và sự phát triển bền vững của đất nước Tại một số địaphương, việc lưu giữ, tập kết, trung chuyển và xử lý chất thải rắn sinh hoạt (gọi là rácthải) chưa đáp ứng các yêu cầu bảo vệ môi trường đã dẫn đến việc xuất hiện các điểm

“nóng” về môi trường, gây ra nguy cơ mất an ninh trật tự và an toàn xã hội

Để khắc phục những hạn chế, bất cập trong quản lý chất thải rắn hiện nay đồngthời chủ động phòng ngừa, ngăn chặn và giảm thiểu ô nhiễm môi trường; tạo bướcchuyển biến căn bản trong công tác quản lý chất thải rắn, trong đó chú trọng công tácphân loại rác thải tại nguồn; trường hợp chưa đủ điều kiện triển khai phân loại rác thảitại nguồn cần ưu tiên đầu tư các cơ sở xử lý có công đoạn phân loại tập trung trước khi

xử lý chính phủ ta đã có nhiều hướng xử lí như:

Bộ Tài nguyên và Môi trường rà soát, sửa đổi các văn bản pháp luật theo thẩmquyền hoặc trình cấp có thẩm quyền ban hành các văn bản có nội dung liên quan đếnquản lý chất thải rắn, căn cứ Luật Bảo vệ môi trường (sửa đổi), xây dựng, hoàn thiện

và ban hành các định mức kinh tế kỹ thuật về thu gom, vận chuyển và xử lý rác thải vàcác quy định về phương pháp định giá dịch vụ xử lý rác thải

Khẩn trương xây dựng, trình Thủ tướng Chính phủ xem xét, phê duyệt quy hoạchbảo vệ môi trường quốc gia trong quý I năm 2022, trong đó có nội dung về định hướng

vị trí, quy mô các khu xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại tập trung cấp vùng, cấpquốc gia

Bộ Xây dựng chủ trì, phối hợp với Bộ Tài nguyên và Môi trường khẩn trươngxây dựng các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật về thiết kế hệ thống thu gom chất thải rắnphù hợp với việc phân loại rác thải tại nguồn của khu trung tâm thương mại kết hợpvới căn hộ, chung cư kết hợp văn phòng… quy hoạch, bố trí điểm tập kết, trungchuyển rác thải trong các đô thị và điểm dân cư tập trung nông thôn đảm bảo vệ sinhmôi trường

Thủ tướng Chính phủ yêu cầu Chủ tịch Ủy ban nhân dân các tỉnh, thành phố trựcthuộc Trung ương xây dựng, ban hành các cơ chế chính sách khuyến khích thu hút đầu

tư các dự án xử lý rác thải có công nghệ tiên tiến, hiện đại; đơn giản hóa các thủ tụcchuẩn bị đầu tư, xây dựng và vận hành cơ sở xử lý chất thải

Rà soát, đánh giá công nghệ xử lý rác thải hiện có trên địa bàn, yêu cầu các cơ sở

xử lý phải có lộ trình đổi mới công nghệ xử lý chất thải đáp ứng yêu cầu bảo vệ môitrường, thực hiện trước năm 2023; có lộ trình tăng dần giá dịch vụ thu gom, vậnchuyển, xử lý rác thải nhằm giảm dần hỗ trợ từ nguồn ngân sách nhà nước; không hạnchế việc thu gom, vận chuyển chất thải rắn công nghiệp thông thường, chất thải nguyhại từ các địa phương khác về địa phương mình để xử lý theo quy định

Hình 1.5 Những nhà máy xử lí và tái chế rác thải được đầu tư tại Việt Nam

Tuy nhiên, các thành phố, chính quyền địa phương và trung ương hiện đang phảiđối mặt với những khó khăn trong thu gom, vận chuyển, xử lý và tiêu hủy các dòng

chất thải đang tăng nhanh Việt Nam đã và đang phát triển rất nhanh, chất thải phátsinh đã

tăng rất nhanh, đến mức hệ thống thu gom, vận chuyển, xử lý và tiêu hủy cũng nhưyêu cầu tài chính cho các hệ thống này không thể theo kịp với khối lượng chất thải giatăng:

- Hoạt động quản lý chất thải hiện nay đòi hỏi nhiều lao động và không hiệu quả;phí không đủ chi trả chi phí vận hành Việc thu gom và vận chuyển chất thải mang đặctrưng phức tạp và đòi hỏi nhiều lao động thu gom Do thiếu trạm trung chuyển nên các

xe tải thu gom rác nhỏ phải di chuyển một quãng đường đáng kể đến bãi chôn lấp.Việc thu gom đòi hỏi nhiều lao động và thiếu các trạm trung chuyển dẫn đến chi phíthu gom tương đối cao Các phân tích trong này cho thấy sự thiếu hiệu quả và số lượngnhân viên cao Chi phí thực tế hiện tại trên một tấn rác thải ước tính là 24 USD cho thugom, 11 USD cho vận chuyển và 4 USD cho chôn lấp, với tổng chi phí là 39 USD tại

Hà Nội; trong khi mức phí trung bình cho mỗi hộ gia đình ở Hà Nội là 26.500VNĐ/hộ/tháng hoặc 218.630 VNĐ/tấn1 (9.7 USD/tấn) bao gồm 172,600 VNĐ/tấn (7,6USD/tấn) cho thu gom và 46,030 VNĐ/tấn (2 USD/tấn) cho vận chuyển

- Tái chế chất thải bị chi phối bởi khu vực không chính thức, các vật liệu tái chếđược xử lý tại các làng nghề mà không có sự giám sát hoạt động xử lý phù hợp và gây

ô nhiễm đáng kể và các mối nguy hại nghiêm trọng cho sức khỏe người lao động vàmôi trường Việt Nam có 2.800 làng nghề bao gồm không chỉ có những làng nghề thủcông mỹ nghệ phục vụ khách du lịch mà còn nhiều làng nghề về hoạt động côngnghiệp và những làng nghề chuyên tái chế tất cả các loại nhựa phế thải, kể cả từ rácthải Khu vực không chính thức thường thu gom những vật liệu tái chế có giá trị nhấttrực tiếp từ các hộ gia đình và ở đường phố trước khi chất thải đi vào kênh thu gomchính thức Khu vực không chính thức phân loại, đóng kiện và bán sản phẩm chongành công nghiệp chế biến, tái chế khoảng 10% chất thải rắn sinh hoạt Việc chế biếncác vật liệu tái chế chủ yếu được thực hiện ở các làng nghề mà không có quy định,giám sát và thực thi đúng đắn về quy trình tái chế thích hợp Những hoạt động này dẫnđến ô nhiễm đáng kể về không khí, nước và đất và các mối nguy hại nghiêm trọng chosức khỏe người lao động Đồng thời, các làng nghề tạo ra số lượng việc làm đáng kể

- Nhận thức cộng đồng thấp, tiếp cận hạn chế với hệ thống thu gom rác thải và táichế chính thức dẫn đến việc xả rác thải bất hợp pháp của các hộ gia đình vào các kênh,

hồ và ruộng lúa, trên các bãi biển và vào đại dương Các nhóm tình nguyện, như “Giữsạch Hà Nội” tập trung thực hiện các sáng kiến tăng cường sự tham gia của người dân

để làm sạch thành phố và nâng cao ý thức về các vấn đề chất thải rắn, nhưng vẫn chưa

đủ để tránh được sự tích tụ chất thải và nhựa trong môi trường

- Ngay cả đối với chất thải được thu gom bởi chính quyền đô thị, phần lớn vẫnđược xử lý trong các bãi chôn lấp với thiết kế không hợp vệ sinh và quản lý yếu kém,gây ra các vấn đề môi trường nghiêm trọng Hiện có 660 bãi chôn lấp ở Việt Nam tiếpnhận khoảng 20.200 tấn rác thải mỗi ngày Trong số 660 địa điểm xử lý chất thải nàytrên cả nước, chỉ có 30% được xếp loại là bãi chôn lấp hợp vệ sinh có lớp che phủhàng ngày trên rác thải Thành phố Hà Nội và Hồ Chí Minh cũng có các bãi chôn lấplớn với diện tích tương ứng 85 ha và 130 ha Chỉ có 9% bãi chôn lấp có cân trọnglượng, 36% có lớp lót đáy Hầu hết các bãi chôn lấp không có máy đầm nén, hệ thốngthu gom khí, xử lý nước rỉ rác, hoặc hệ thống quan trắc môi trường và quản lý kém,chủ yếu do thiếu kinh phí Điều này gây ra nhiều vấn đề và rủi ro về môi trường và sứckhỏe, đặc biệt ở những vùng có mức phát sinh chất thải lớn và mật độ dân số cao, bao

gồm: ô nhiễm nước ngầm tác động trực tiếp đến giếng nước của cộng đồng đang sốngxung quanh bãi

chôn lấp; ô nhiễm nguồn nước mặt thông qua việc xả thải các chất thải lỏng độc hại dokhông xử lý nước rỉ rác một cách đầy đủ hoặc do các hoạt động vận hành kém; ônhiễm không khí do khí thải từ bãi chôn lấp hoặc từ việc đốt rác thải lộ thiên; rủi ro vềsức khỏe, đặc biệt là đối với những người nhặt rác; động vật (ruồi, gián, chuột) lây lanbệnh tật; và phát tán chất thải, đặc biệt là nhựa, vào môi trường xung quanh và sau đó

là vào hệ thống sông ngòi và đại dương

Hình 1.6 Thủ tướng thăm nhà máy điện rác của Việt Nam

1.2 Giải pháp xử lý rác hiện nay

Với tình trạng rác thải đang ngày một tăng nhanh, ảnh hưởng rất nhiều đến chấtlượng cuộc sống, thì cuộc chạy đua tìm cách xử lí rác sao cho phù hợp đang diễn ra ở

cả Việt Nam và các nước trên thế giới

1.2.1 Chôn lấp

Đây là phương pháp đang được áp dụng phổ biến tại Việt Nam Trong số các bãichôn lấp hiện nay chỉ có khoảng 20% là bãi chôn lấp hợp vệ sinh, còn lại là các bãichôn lấp không hợp vệ sinh hoặc các bãi tập kết chất thải cấp xã

Mục đích: rác sinh hoạt chuyển đến các công trường xử lý với công nghệ chônlấp chất thải hợp vệ sinh nhằm đảm bảo không gây tác động nguy hại đối với môitrường đất, nước mặt, nước ngầm và không khí, không ảnh hưởng đến đời sống cộngđồng dân cư nói chung và khu vực dự án nói riêng trong suốt thời gian tồn tại của bãirác kể cả sau khi đóng bãi

Phương pháp: Hố chôn lấp rác được xây dựng và lắp đặt lớp lót đáy toàn bộ bãirác bằng vật liệu chống thấm HDPE (High density Polyethylene) để ngăn chặn khảnăng gây ô nhiễm nguồn nước ngầm và nước mặt do hiện tượng thấm theo chiều thẳngđứng, thấm ngang của nước rác

Trong suốt quá trình hoạt động rác được chuyển từ sàn trung chuyển vào ô chônlấp và đổ theo từng lớp, được san ủi, đầm nén theo đúng quy trình kỹ thuật và phủ lớpphủ trung gian nhằm giảm thiểu mùi hôi, tránh phát sinh ruồi, côn trùng và tách nướcmưa Nước rò rỉ của bãi rác được thu gom bằng hệ thông ống thu lắp đặt tại đáy bãi vàbơm về nhà máy xử lý nước rác với công nghệ thích hợp cho phép nước rỉ bãi rác saukhi xử lý đạt yêu cầu xả thải ra nguồn

Hệ thống ống thu khí bãi rác được thi công và lắp đặt từ đầu và hoàn thiện theoquá trình vận hành bãi rác bảo đảm việc thu gom toàn bộ khí thoát ra từ bãi rác nhằmchiết suất gas phục vụ sản xuất điện và xử lý loại bỏ các khí độc hại gây ô nhiễm gâyhiệu ứng nhà kính và nguy cơ cháy nổ.

Việc thiết kế, thi công xây dựng bãi chôn lấp đảm bảo xử lý các vấn đề về lúnđất, trượt đất

Hình 1.7 Một số hình ảnh bãi chôn lấp đạt chuẩn

1.2.2 Sản xuất phân Compost

Tại Việt Nam, rác thải hữu cơ chiếm tới 60% trong tổng số rác thải, nếu khôngđược xử lý sẽ phân huỷ gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng lớn đến đời sống củangười dân Mô hình phân loại, thu gom tái chế rác thải hữu cơ thành phân hữu cơ visinh là một biện pháp có thể giúp người nông dân tận dụng nguồn rác tạo thành phânbón cho chính mảnh đất canh tác của mình

Để sản xuất phân bón bằng rác thải người ta đã tạo ra một quy trình với 3 giaiđoạn đã được thực nghiệm:

- Giai đoạn thứ nhất, rác thải hữu cơ đã được phân loại, thu gom từ các cơ sởkinh doanh chế biến thực phẩm sẽ được nhào trộn với vỏ cây, mùn cưa và ủ cùng mộthỗn hợp lên men để thúc đẩy sự sinh trưởng của các vi sinh vật

- Ở giai đoạn 2, hỗn hợp được ủ ở nhiệt độ cao và khuấy trộn liên tục để thúc đẩy

sự sinh sản của các vi sinh vật có lợi và tiêu diệt các vi sinh vật gây hại cho cây

- Vào giai đoạn cuối cùng, hỗn hợp được cán nhỏ và sàng liên tục trong nhiệt độ

và lượng nước vừa phải để các vi sinh vật đạt lượng sinh trưởng cực đại Sau đó, hỗnhợp được sàng lọc tạp chất và đóng gói thành phẩm

Ưu điểm của phương pháp này là:

- Dễ thực hiện không đòi hỏi chuyên môn cao, có thể phổ biến rộng rãi

- Phù hợp với những nước đang phát triển, không tốn kém chi phí đầu tư

Nhược điểm

- Chất lượng compost kém, không đều do nguồn rác khi ủ khác nhau

- Thời gian ủ lâu

Hình 1.8 Sản xuất phân Compost

1.2.3 Thu hồi năng lượng từ rác thải

1.2.3.1 Sản xuất Biogas

Toàn bộ các loại nước thải và rác thải hữu cơ của trang trại chăn nuôi gà, heo, bò

sẽ được thu gom và chảy vào hố thu Từ hố thu, nước thải chăn nuôi sẽ chảy vào hầmBiogas Bên trong hầm Biogas, dưới sự tác động của chế phẩm vi sinh tốc độ cao, kếthợp với tác động của các loại vi sinh vật kỵ khí, nước thải sẽ bị lên men giúp làm giảmhàm lượng các chất ô nhiễm có trong nước thải chăn nuôi Lượng khí từ hầm Biogas

có lẫn nhiều loại khí như CH4, H2, H2S, CO2,… sẽ được dẫn qua hệ thống tách nước vàkhử H2S nhằm thu lại khí metan CH4 Khí CH4 này sẽ được dẫn vào bình nén khí và sửdụng đốt làm quay máy phát điện sản xuất ra điện

Ưu điểm của phương pháp này là chủ động hơn trong việc tạo ra, thu hồi và sửdụng khí metan từ lên men rác Một ưu điểm nữa của phương pháp này là có thể hạnchế được đáng kể điện tích đất chôn, khi rác đầu vào được phân loại và tách riêng phần

có thể tái chế và phần khó phân hủy, chỉ để lại phân hữu cơ dễ phân hủy sinh học.Những chất này sau xử lý thì thể tích và khối lượng cũng giảm đáng kể so với rác banđầu

Nhưng biện pháp này cũng có những nhược điểm như:

- Chất lượng không đảm bảo, sản lượng gas thấp: Cho đến nay, tại nước ta hiệnnay có đến hàng chục công ty sản xuất hầm Biogas bằng Composite nhưng lại chưa có

bộ tiêu chuẩn chất lượng cấp quốc gia cũng như chưa có cơ quan quản lý chất lượng.Thậm chí, đa số các công ty cũng đều không thể công bố các tiêu chuẩn chất lượng cơ

sở nên chưa có sự đồng bộ và sự đảm bảo chất lượng một cách chặt chẽ

- Hay bị rò rỉ gas: Theo nhiều , tỷ lệ hầm biogas bằng nguyên liệu composite bị

rò rỉ gas lên tới 75% do quá trình thi công sơ sài, có bọt khí nên khi áp suất gas tănglên sẽ khiến khí gas thoát ra ngoài

- Dung tích nhỏ: Hiện tại, hầm Biogas có dung tích chứa chất thải tương đối hạnchế

Hình 1.9 Thu hồi năng lượng từ Biogas

1.2.3.2 Đốt rác trực tiếp

Điểm mạnh của phương pháp này là có thể xử lí đa dạng các thành phần rác đầuvào Nhưng để đốt thì rác thải cần phải khô và có độ ẩm thấp, vì thế nên trước khi đốtcần phải làm khô rác thải bằng cách tăng nhiệt độ và giảm độ ẩm đầu vào

Quá trình này cụ thể được miêu tả như sau: Rác thải được đưa vào lò đốt dướinhiệt độ cao, nhiên liệu được đốt lên sinh ra nhiệt năng Nhiệt năng này được sử dụng

để sinh ra hơi nước dưới một áp suất và nhiệt độ nhất định Hơi nước này được đưavào tuabin hơi để làm quay tuabin hơi Sau khi giãn nở sinh công trong tuabin hơi, hơinước được ngưng tụ ở bình ngưng và nước ngưng quay trở lại lò hơi để tạo thành mộtvòng tuần hoàn kín Tuabin hơi khi quay được nối với máy phát điện để sinh ra điệnphát lên lưới điện quốc gia

Đây là một giải pháp có tính khả thi khi một nhà máy đốt rác tạo điện tại CầnThơ đã đi vào hoạt động vào cuối năm 2018 đã cho kết quả xử lý 400-430 tấn rác/ngày(khoảng 70% lượng rác thải hàng ngày của Cần Thơ), đồng thời tạo ra hơn 170 000kWh điện/ngày

Hình 1.10 Mô hình nhà máy đốt rác trực tiếp

1.2.3.3 Viên nén RDF

Viên nén RDF là viên nén có nguồn góc từ phế thải hiện phương pháp này đangđược hướng đến và phát triển trên thế giới và ở cả Việt Nam Hiện nay trên quy môtoàn cầu, RDF là nguồn năng lượng lớn thứ tư, chiếm tới 14-15% tổng năng lượng tiêuthụ của thế giới Ở các nước đang phát triển, sinh khối thường là nguồn năng lượnglớn nhất, trung bình đóng góp khoảng 35% trong tổng cung cấp năng lượng Vì vậynăng lượng RDF giữ một vai trò quan trọng trong các kịch bản năng lượng soạn thảocủa nhiều tổ chức quốc tế và có khả năng sẽ giữ vai trò sống còn trong việc đáp ứngnhu cầu năng lượng của thế giới trong tương lai

Ở nước ta hiện nay phát triển lớn về viên nén có nguồn góc từ phế phẩm nôngnghiệp Vì Việt Nam là một nước có truyền thống nông nghiệp lâu đời dẫn đến lượngrác thải, phế phẩm nông nghiệp cũng rất lớn, đây là một lợi thế cho việc sản xuất viênnén sinh khối Ở công nghệ này rác sau khi được thu gom thì được tiến hành phân loại,sau đó trộn lẫn một số thành phần rác lại với nhau, tiến hành nghiền nhỏ và ép với mộtlực lớn, trong quá trình ép rác sẽ được tiến hành gia nhiệt ở một nhiệt độ nhất định vàcho ra sản phẩm là viên nén Những viên nén này có thể đốt tạo ra một nhiệt lượng rấtlớn, có thể ứng dụng để phát điện

Ưu điểm của phương pháp này so với các phương pháp còn lại là rất lớn như:

- Tăng khối lượng riêng và giảm thể tích dễ dàng lưu trữ, vận chuyển, tăng tính đồng nhất

- Giảm phát thải khí nhà kính

- Tiết kiệm đất bãi chôn lấp

Công nghệ sản xuất viên nén RDF đang là xu thế cho việc xử lí rác thải hiện nay

và trong tương lai

Nhưng việc sản xuất viên nén RDF cũng có những nhược điểm cơ bản như:

- Phải có quá trình phân loại rác rõ ràng trước khi sản xuất

- Chi phí sản xuất cao nên dẫn đến giá thành sản phẩm cao.

- Chỉ phù hợp với các nước phát triển khi đời sống được nâng cao

Hình 1.11 Viên nén RDF đã được sản xuất

1.2.4 Công nghệ Syngas

1.2.4.1Khái niệm

Khí tổng hợp syngas là một loại hỗn hợp khí nhiên liệu chứa chủ yếu là hydro(H2), cacbon monoxit (CO), và nhiều khi cả một chút cacbon dioxit(CO2) Cái tên nàytới từ công dụng của nó như là một chất trung gian trong việc tạo ra khí tự nhiên tổnghợp và để sản xuất amoniac hoặc methanol Khí tổng hợp thường là một sản phẩm củaquá trình khí hóa và ứng dụng chính là sản xuất điện Khí tổng hợp thì dễ cháy vàthường được sử dung làm nhiên liệu của động cơ đốt trong Nó có ít hơn một nửa mật

độ năng lượng so với khí tự nhiên

Hiện nay, do nhu cầu sử dụng về năng lượng tăng nhanh, các nguồn năng lượng

có nguồn gốc hóa thạch ngày càng cạn kiệt dẫn đến giá thành năng lượng tăng nhanhcùng với đó là vấn đề bảo vệ môi trường Vì vậy, việc ứng dụng và triển khai côngnghệ khí hóa là rất cần thiết để có thể tận dụng và đa dạng các nguồn năng lượng,trong đó việc lựa chọn và phát triển công nghệ sản xuất syngas đang được xem như làgiải pháp hữu hiệu nhất trong việc sử dụng nguồn năng lượng sinh khối, bởi cho đếnnay công nghệ này có thể giải quyết khá tốt các bài toán kinh tế và bảo vệ môi trường.Sinh khối và chất thải được dự báo là phân khúc nguyên liệu thô phát triển nhanh nhấttrên thị trường khí tổng hợp & dẫn xuất trong giai đoạn dự báo Sinh khối và chất thảihữu cơ được coi là nguyên liệu tái tạo có sẵn với số lượng lớn ở nhiều quốc gia Việc

áp dụng sinh khối và chất thải hữu cơ trong sản xuất khí tổng hợp & các chất dẫn xuấttạo ra năng lượng sạch và tái tạo và giảm thiểu các bãi chôn lấp ở mức độ lớn Việc ápdụng nguyên liệu sinh khối / phế thải trong thị trường khí tổng hợp & dẫn xuất đang ởgiai đoạn sơ khai Với các quy định ngày càng nghiêm ngặt về môi trường ở các nướcphát

triển, phân khúc sinh khối / chất thải dự kiến sẽ tăng trưởng với tốc độ nhanh tronggiai đoạn dự báo.

Nhiên liệu khí syngas là một sản phẩm trung gian quan trọng trong ngành côngnghiệp hóa chất hằng năm tổng cộng có khoảng 6 EJ (Exajoule) nhiên liệu khí syngasđược sản xuất trên toàn thế giới, tương đương với 2% tổng tiêu thụ năng lượng Thịtrường thế giới đối với nhiên liệu khí syngas (phần lớn từ nguồn năng lượng hóa thạchnhư than đá, khí tự nhiên, dầu và rác thải) chủ yếu tập trung ngành công nghiệpamoniac

Hình 1.12 Ứng dụng của syngasMột ứng dụng khác của nhiên liệu khí syngas là sản xuất hydro để sử dụng trongcác nhà máy lọc dầu và để sản xuất methanol, nguồn nhiên liệu cháy, các động cơ chạybằng điện Sinh khối là nguồn năng lượng tái tạo trong tương lai với tiềm năng sảnlượng lớn, đây cũng là nguồn năng lượng tái tạo và có độ bền vững cao Vì vậy, việc

áp dụng sinh khối sản xuất nhiên liệu và hóa chất cho phép giảm nhu cầu tiêu thụ cácloại nhiên liệu hóa thạch và giảm được các thành phần phát hải độc hại

Tuy nhiên để giải quyết tốt hơn các bài toán trên và phù hợp với hoàn cảnh, điềukiện khác nhau hiện nay các nước vẫn đang , phát triển và hoàn thiện để ứng dụngthương mại hóa rộng rãi, trước tiên phải kể đến các quốc gia phát triển như Mỹ, NhậtBản, Áo đến các quốc gia đang phát triển như Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan Họ

đã và đang ứng dụng công nghệ sản xuất syngas để sản xuất nhiệt, điện, pin nhiên liệu

và các chất hóa học phục vụ công nghiệp hóa chất, thêm vào đó các nước còn sử dụngcông nghệ này như là một giải pháp cho vấn đề xử lý phát thải gây ảnh hưởng tới môitrường

Những năm gần đây công nghệ sản xuất syngas được quan tâm và phát triển rấtmạnh do 2 yếu tố: nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt và biến động liên tục;

cũng như gây thiệt hại lớn về kinh tế.

1.2.4.3 Sử dụng syngas cho động cơ xăng

Trường Đại học Alabama ở Birmingham của nước Anh và Trường Đại họcHokkaido nước Nhật Bản là những nơi đầu tiên đưa ra suy nghĩ về việc sử dụngsyngas cho động cơ đốt trong(ĐCĐT) Tại đây họ đã tập trung chủ yếu thực hiệnnghiên cứu việc cho động cơ phun xăng và nạp khí tự nhiên sử dụng lưỡng nhiên liệu

để đánh lửa Các nhiên liệu khí gas như: Khí thiên nhiên hoặc di-methyl ether và mộtlượng nhỏ syngas đã được sử dụng cho nghiên cứu Kết quả thu lại từ những nghiêncứu này đã cho thấy được sự ảnh hưởng của syngas đến quá trình cháy của động cơxăng thể hiện thông qua mô hình hóa động lực học và phân tích thành phần nhiệt độngcủa hỗn hợp không khí/nhiên liệu

Khi sử dụng hỗn hợp của khí H2 và CO cho động cơ cháy cưỡng bức vì khả năngchống kích nổ tốt tuy nhiên tăng tỷ lệ cung cấp syngas có thể làm tăng nhiệt độ quátrình cháy từ đó dẫn tới tăng phát thải NOx đối với động cơ xăng

Động cơ xăng dẫn động máy phát điện đã được sửa đổi để chạy syngas bằng cách

sử dụng hai ống khí venturi, để thiết lập dòng chảy của syngas từ các bình chứa đếnống nạp khí, tại đây syngas sẽ được trộn với không khí Ống khí venturi tạo dòng chảyliên tục của hỗn hợp không khí-syngas tới bộ chế hòa khí và sau đó đến các xy lanhcủa động cơ.Một bộ điều chỉnh áp lực được sử dụng để điều chỉnh dòng chảy củasyngas từ các bình chứa Áp suất tối đa đầu vào và đầu ra là 12132 kN/m2 và 172 kN/

m2 Các thông số về công suất của động cơ chính là sản lượng điện đầu ra, hiệu suất vàthời gian chạy của máy phát điện bằng syngas Phát thải gồm CO, CO2, HC, NOx

1.2.4.4 Sử dụng syngas cho động cơ diesel

Hiện nay có nhiều nhà khoa học nghiên cứu đến việc sử dụng nhiên liệu cónguồn gốc từ syngas thay cho động cơ diesel với mục đích thay thế nhiên liệu dieseltruyền thống Các nhà khoa học tiến hành cho động cơ diesel sử dụng nhiên liệu képgồm diesel và syngas đã cho kết quả tốt, ngoài mức phát thải các chất độc hại thấp thìsyngas vẫn tận dụng được tính ưu việt về hiệu suất cao của động cơ Với việc có nhiều

ưu điểm như là cháy nhanh, trị số occtan cao, chống kích nổ, nên cho phép động cơ cóthể làm việc ở các chế độ tải, tỷ số nén lớn nên syngas có thể dùng làm nhiêu liệu thaythế một phần nhiên liệu sử dụng cho động cơ diesel mà không ảnh hưởng tới động cơ.Ngoài ra với việc giới hạn thành phần hỗn hợp để đảm bảo khả năng cháy tốt nên động

cơ có thể làm việc với hỗn hợp loãng, nên động cơ có thể chạy hỗn hợp nghèo để giảmNOx và góp phần làm tăng tính kinh tế sử dụng cho động cơ diesel

Tại Việt Nam Ts.Bùi Văn Chinh cùng nhóm nghiên cứu của mình đã thực hiệnviệc nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡnhỏ Kết quả nghiên cứu mô phỏng sử dụng lưỡng nhiên liệu diesel/syngas trên động

cơ diesel cỡ nhỏ dẫn động máy phát điện Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của cácthành phần khí có trong syngasđược sản xuất từ các nguồn nguyên liệu sinh khối khácnhau đến đặc tính của động cơ Đối tượng nghiên cứu là động cơ diesel MitsubishiS3L2 dẫn động máy phát điện cỡ nhỏ Quá trình nghiên cứu được thực hiện trên phầnmềm AVLBOOST Nhiên liệu syngas sản xuất từ các nguồn sinh khối khác nhau như

than hoa, gỗ mẩu và mùn cưa có hàm lượng sản phẩm khí khác nhau Hàm lượnghydro trong

syngas có ảnh hưởng đáng kể tới tính năng kinh tế, kỹ thuật và phát thải độc hại củađộng cơ Nghiên cứu đã cho thấy, khi tăng hàm lượng hydro trong nhiên liệu, quá trìnhcháy được cải thiện làm tăng công suất, giảm tiêu hao năng lượng và cải thiện thànhphần phát thải.

Từ những kết quả thu được qua các nghiên cứu sử dụng syngas cho ĐCĐT đãlàm rõ ảnh hưởng của tỷ lệ syngas trong việc thay thế nhiên liệu truyền thống Vớinhững ưu điểm như ở các chế độ làm việc khác nhau của động cơ có thể làm dẫn đếnviệc tăng công suất riêng và hiệu suất cũng như giảm phát thải độc hại của động cơdiesel và động cơ xăng Qua đó góp phần rất lớn vào việc cải thiện tính kinh tế, kỹthuật của động cơ và giảm các thành phần phát thải độc hại đến môi trường Và cùngvới đó quá trình nghiên cứu chuyển đổi động cơ sử dụng nhiên liệu thuần túy sang sửdụng lưỡng nhiên liệu (nhiên liệu truyền thống và nhiên liệu khí) thì các thông số kếtcấu cơ bản của động cơ như đường kính xy lanh, hành trình piston về cơ bản gần nhưkhông thay đổi

1.2.4.5Khu vực Châu Âu

Thị trường khí tổng hợp châu Âu chiếm thị phần doanh thu cao thứ hai trong năm

2017 Khu vực châu Âu đang cố gắng chuyển từ than sang khí tự nhiên để sản xuấtđiện, và do đó thị trường khí tổng hợp của khu vực này được dự đoán sẽ chứng kiếntốc độ tăng trưởng là 8,94% trong giai đoạn dự báo 2018 -2026

Các quốc gia chính được phân tích cho thị trường này bao gồm Đức, Tây BanNha, Anh, Ý, Hà Lan, Pháp, Nga và các nước Bắc Âu cùng với phần còn lại của Châu

Âu Thị trường Đức chiếm tỷ trọng doanh thu cao nhất trong năm 2017, theo sau là Ý.Trên thực tế, nhu cầu sử dụng syngas đã phát triển nhanh chóng ở Ý trong thập kỷ qua

và cung cấp cho nước này một phương tiện đa dạng hóa khỏi sự phụ thuộc lâu đời vàonhiên liệu nhập khẩu Nhìn chung, thị trường khí tổng hợp châu Âu được phân chiadựa trên cơ sở ứng dụng và nguyên liệu Viên nén RDF được dự đoán là lựa chọnnguyên liệu thô được ưu tiên nhất vào cuối giai đoạn dự báo Tính chất thân thiện vớimôi trường và trung tính với cacbon của sinh khối đã làm tăng thêm nhu cầu thị trườngcủa nó Các nguyên liệu thô phổ biến khác bao gồm dầu mỏ và các sản phẩm phụ, than

đá và khí đốt tự nhiên

Hình 1.13 Sản xuất syngas tại Đức

Các nghiên cứu trước đây thường ở quy mô nhỏ và riêng lẻ, hơn nữa chưa có sựđánh giá đầy đủ tiềm năng các yếu tố kỹ thuật để nâng cao hiệu suất sử dụng nănglượng này Do vậy, nghiên cứu so sánh và đánh giá công nghệ sản xuất syngas mớiphát triển với công nghệ phù hợp tại Việt Nam, đóng vai trò quan trọng cho việc pháttriển bền vững nhiên liệu thay thế được sản xuất từ các nguồn sinh khối sẵn có tại ViệtNam Đây có thể là những cơ sở nền tảng để nghiên cứu phát triển tiếp theo trongtương lai.

Hiện tại Việt Nam đã phát triển và chế tạo thành công hệ thống sản xuất syngasvới công suất khoảng 150kW với các đặc tính vận hành và đặc tính năng lượng phùhợp cho sản xuất điện, có thể tận dụng đa dạng các nguồn sinh khối sẵn có ở ViệtNam, có khả năng ứng dụng thực tế cao Điều này không những giúp chúng ta chủđộng trong thiết kế, chế tạo, sản xuất thiết bị trong nước góp phần giảm chi phí nhậpkhẩu công nghệ, chi phí chuyên gia, chi phí dịch vụ, tạo việc làm mà còn là động lựcthúc đẩy phát triển năng lượng bền vững

Từ những năm đầu thập niên 1980 do thiếu hụt cung cấp sản phẩm dầu mỏ vàđiện Cho tới nay có khoảng 15 hệ thống với công suất 75kW đã được lắp đặt tại cáctỉnh đồng bằng sông Cửu Long và Tp Hồ Chí Minh Tuy nhiên, công nghệ này vẫnchưa được nghiên cứu và khai thác sâu do tình hình cung cấp dầu mỏ và điện được cảithiện sau đó Mặt khác do việc sử dụng trấu cho các mục đích khác (sản xuất gạch, lògốm ) đem lại hiệu quả kinh tế và lợi ích thực tế cao hơn Nhìn chung, công nghệ sảnxuất syngas vẫn còn rất mới mẻ ở Việt Nam, kinh nghiệm về công nghệ này vẫn cònrất ít ngay cả trong số những chuyên gia về sinh khối

Hình 1.14 Nhà máy sản xuất syngas ở Việt Nam

Từ năm 2005, nhóm nghiên cứu Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã có hợptác với Trung tâm nghiên cứu quốc tế về nông học phục vụ phát triển (CIRAD, Cộnghòa Pháp) trong việc vận hành thử nghiệm một hệ thống sản xuất Syngas 2 giai đoạntrong đó quá trình nhiệt phân sinh khối và sản xuất syngas diễn ra ở các buồng phảnứng khác nhau Nguyên liệu sử dụng cho hệ thống khí hóa 2 giai đoạn này là gỗ vụn.Sản phẩm khí có thể được sử dụng cho mục đích sản xuất điện năng (thông qua 1 hệĐCĐT và máy phát điện) hoặc tạo khí H2 phục vụ cho công nghiệp hóa chất Trungtâm nghiên cứu và phát triển về tiết kiệm năng lượng (Enerteam, Tp Hồ Chí Minh) đãnghiên cứu áp dụng thành công công nghệ khí hóa trấu cho lò nung gạch gốm liên tụctại công ty TNHH gốm Tân Mai, tỉnh Đồng Tháp Với lò đốt áp dụng công nghệ khíhóa này, lượng khí thải ra môi trường giảm và đạt tiêu chuẩn Việt Nam về chất thải.Ngoài ra, lò đốt này cũng giúp giảm 35% lượng trấu sử dụng so với lò gạch thủ công,hơn nữa chất lượng sản phẩm vẫn được đảm bảo, tỷ lệ phế phẩm dưới 2%

Ngoài ra, hiện nay syngas còn được sử dụng rộng rãi trong các hộ gia đình đểđun nấu, sấy sưởi dưới dạng bếp sử dụng syngas thay cho điện và gas, hiệu suất đạt tới30%

Tuy nhiên hầu hết các nghiên cứu sử dụng sinh khối trước đây đều cho hiệu suấtthấp, chưa tận dụng được tối đa tiềm năng của nguồn nhiên liệu này do phần lớn đềudùng sinh khối để sinh nhiệt trực tiếp Hiện nay chúng ta đã chú trọng và quan tâm hơnđến phát triển năng lượng sinh khối thể hiện trong một số nghiên cứu quy hoạch, chiếnlược phát triển năng lượng tái tạo Đã có những đề tài dự án, hội thảo liên quan đếnnghiên cứu phát triển năng lượng sinh khối được triển khai ở các Viện nghiên cứu vàcác Trường đại học như được chỉ ra dưới đây:

- Nghiên cứu thực trạng sử dụng sinh khối ở Việt Nam do Viện Năng lượng thựchiện

- Viện Công nghệ sau thu hoạch, sử dụng thiết bị khí hóa trấu Khí sản phẩm dùng

để đốt cấp nhiệt quy mô nhỏ

Chương 2 TÍNH TOÁN MÁY ÉP RÁC SINH HOẠT

2.1 Các phương pháp sản xuất RDF hiện nay

Hiện nay, có 3 công nghệ sản xuất viên nén RDF được sử dụng phổ biến như:

- Máy ép bằng xilanh thủy lực

- Máy ép bằng trục vít

- Máy ép bằng rulo

2.1.1 Máy ép bằng xilanh thủy lực

Máy ép kiểu piston thủy lực có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, lực ép lớn và có thểđiều chỉnh được (Hình 2.1) Máy gồm xi lanh thủy lực, bơm dầu áp lực, van điều khiển

và đồng hồ áp suất dầu Máy có thể được điều khiển một cách tự động theo nhữngchương trình được lập sẵn Máy ép kiểu kiểu piston phù hợp với thí nghiệm vì cácthông số hoạt động có thể kiểm soát được để từ đó xác định được bộ thông số tối ưutrong sản xuất RDF ứng với các loại nguyên liệu khác nhau

Hình 2.1 Máy ép bằng xilanh thủy lực