Bài giảng quản lý tổng hợp chất thải rắn chủ đề 6 lấy mẫu và phân tích chất thải rắn

Đại cương•Các nội dung quan trắc CTR thường gặp:– Lượng phát sinh– Các thành phần– Các đặc trưng hóa lý khối lượng riêng, độ ẩm, thànhphần nguyên tố,…•Với CTR đơ thị, 2 trường hợp quan t

Chủ đề 6

“Lấy mẫu và phân tích chất

thải rắn”

• Với CTR đô thị, 2 trường hợp quan trắc:

– CTR tại nguồn phát sinh (hộ gia đình, trường học, chợ,…)– CTR tại bãi tập kết (trạm trung chuyển, bãi chôn lấp,…)

• Phương pháp lấy mẫu và phân tích CTR có nhiều khác

biệt so với mẫu nước, không khí, đất,…

• Ít có các tiêu chuẩn, quy chuẩn so với nước, đất,

không khí

1 Đại cương (tt)

• Quy trình thường gặp quan trắc CTR đô thị:

Lấy mẫu

Phân loại, xác định thành phần

Xác định các

Xác định

độ ẩm

Xác định thành Xác định khối lượng riêng

[Trộn các thành phần lại]

1 Đại cương (tt)

1 Đại cương (tt)

• Quy trình theo tiêu chuẩn của Pháp (MODECOM™ ) – trên mẫu ướt:

1 Đại cương (tt)

• Quy trình theo tiêu chuẩn của Pháp (MODECOM™ ) – trên mẫu khô:

2 Xác định thành phần CTR

• Phân loại thành phần CTR khác nhau tùy theo

phần), phân loại thứ cấp (mỗi thành phần ra thành các thành phần nhỏ hơn)

• Cân từng thành phần (dùng cân phù hợp tùy theo thành phần, ví dụ có thể cân đến 10 g)

• Báo cáo số liệu theo tỷ lệ từng thành phần (%) hay theo mức phát sinh từng thành phần

(kg/cap/d)

2 Xác định thành phần CTR (tt)

• IPCC (2006) phân loại CTR đô thị thành 11 thành phần:

(1) Food waste

(2) Garden (yard) and park waste

(3) Paper and cardboard

(4) Wood

(5) Textiles

(6) Nappies (disposable diapers)

(7) Rubber and leather

(8) Plastics

(9) Metal

(10) Glass (and pottery and china)

(11) Other (e.g., ash, dirt, dust, soil, electronic waste)

(14) Các loại khác

2 Xác định thành phần CTR (tt)

• Bộ Môi trường New Zealand: 12 thành phần sơ cấp, 47 thành phần thứ cấp

2 Xác định thành phần CTR (tt)

3 Xác định các đặc trưng hóa lý của CTR

3.1 Xác định khối lượng riêng

- KLR = khối lượng của 1 đơn vị thể tích: tấn/m3, kg/m3

- KLR thay đổi tùy thuộc điều kiện có nén ép hay không, mức

độ nén ép nên phải ghi kèm khi báo cáo số liệu

Điều kiện Khối lượng riêng (kg/m 3 )

MSW không nén ép 90 – 150 MSW trong xe ép rác 355 – 530 MSW ép chặt thành khối 710 – 825 MSW trong bãi chôn lấp 440 - 740

- Phải ghi kèm điều kiện khi báo cáo số liệu

- Thường mặc định không ghi nghĩa là KLR ở điều kiện không

3 Xác định các đặc trưng hóa lý của CTR (tt)

PP xác định KLR của MSW

• Sử dụng 1 thùng gỗ hay xô nhựa thể tích

100 L

• Cân khối lượng thùng/xô rỗng

• Cho mẫu CTR vào thùng đến đầy

• Nhấc thùng/xô lên khoảng 30 cm rồi thả

xuống đất; lặp lại 4 lần

• Thêm mẫu CTR đến đầy

• Cân khối lượng thùng/xô chứa CTR

• Trừ khối lượng thùng/xô

• Tính khối lượng riêng từ khối lượng CTR

3 Xác định các đặc trưng hóa lý của CTR (tt)

3.2 Xác định độ ẩm

• Lượng nước mất đi khi sấy khô, tính theo % khối lượng mẫuban đầu

• Có thể là xác định độ ẩm mẫu CTR hỗn hợp hay độ ẩm từngthành phần (từ đó tính ra độ ẩm mẫu hỗn hợp)

• Lượng mẫu: 100~500 g khi xác định đối với từng thành phần; với CTR hỗn hợp lấy nhiều hơn

• Nhiệt độ và thời gian sấy khác nhau ở các tài liệu:

– 100-105 o C trong 1 h (Tchobanoglous, 1993) – mẫu thành phần

– 105 o C trong 24 h hay đến khi khối lượng không đổi

– 80-90 o C trong 48 h (UNEP @ www.unep.or.jp ) – mẫu hỗn hợp

– 77 o C trong 24 h (New Zealand, 2002)

(ghi rõ điều kiện xác định khi báo cáo!)

• Lưu ý: ở nhiệt độ > 100oC một số chất hữu cơ sẽ bay hơi

3 Xác định các đặc trưng hóa lý của CTR (tt)

Độ ẩm điển hình của một số loại chất thải rắn

3 Xác định các đặc trưng hóa lý của CTR (tt)

3.3 Xác định hàm lượng chất hữu cơ bay hơi dễ cháy (volatile combustible matter)

• Phần khối lượng mất đi khi nung CTR ở nhiệt độ cao trong điều kiện không có oxy (tính theo %

khối lượng mẫu ban đầu)

• Tiến hành nung trong cốc nung có nắp đậy

• Nhiệt độ & thời gian nung khác nhau trong các tài liệu:

o 950oC, 2 h (Tchobanoglous, 1993; ASTM)

o 600oC, 2h (Tiêu chuẩn Ấn Độ IS:10158-1982)

o 550oC (một số nghiên cứu)…

3 Xác định các đặc trưng hóa lý của CTR (tt)

• Liên quan giữa các thông số hóa lý:

3 Xác định các đặc trưng hóa lý của CTR (tt)

3 Xác định các đặc trưng hóa lý của CTR (tt)

3.4 Xác định thành phần nguyên tố hóa học

• Thường xác định C, H, O, N, S

• Đặc trưng cho thành phần hữu cơ bay hơi trong MSW

• Thành phần nguyên tố của một số loại chất thải (%):

Mixed food 48.0 6.4 37.6 2.6 0.4 5.0 Mixed paper 43.4 5.8 44.3 0.3 0.2 6.0 Mixed plastics 60.0 7.2 22.8 - - 10 Textiles 48.0 6.4 40.0 2.2 0.2 3.2 Yard wastes 46.0 6.0 38.0 3.4 0.3 6.3 Glass 0.5 0.1 0.4 <0.1 - 98.9

3 Xác định các đặc trưng hóa lý của CTR (tt)

3.5 Xác định nhiệt trị (energy content, heating value)

• Nhiệt trị = năng lượng chứa trong CTR, tính theo đơn vị kJ/kg,

MJ/kg…

• Xác định thực nghiệm bằng thiết bị đo dạng bom (bomb calorimeter)

• Nguyên tắc đo: khi đốt cháy hoàn

toàn mẫu, nhiệt tạo ra sẽ đun nóng

nước xung quanh, phần tăng nhiệt

độ của nước tỷ lệ với nhiệt trị.

T C

3 Xác định các đặc trưng hóa lý của CTR (tt)

3 Xác định các đặc trưng hóa lý của CTR (tt)

• Nhiệt trị các thành phần CTR đô thị:

3 Xác định các đặc trưng hóa lý của CTR (tt)

• Từ nhiệt trị các thành phần, tính nhiệt trị mẫu CTR đô thị:

Thành phần MSW g/người/ngày

Food waste 250

Paper & cardboard 40

Rubber and leather 10

3 Xác định các đặc trưng hóa lý của CTR (tt)

• Có thể ước tính nhiệt trị từ các đặc trưng hóa lý theo 2 côngthức:

 Từ thành phần nguyên tố của CTR (Công thức Dulong cải tiến):

C, H, O, N, S: thành phần các nguyên tố (%) (1 Btu/lb x 2,326 = 1 kJ/kg)

 Từ hàm lượng chất hữu cơ bay hơi dễ cháy và độ ẩm:

B = chất hữu cơ bay hơi dễ cháy (%)

W = nước, % khối lượng khô

N S

O H

610145

4 Lấy mẫu CTR

4.1 Các dạng lấy mẫu CTR

• Theo vị trí trong dòng thải:

– Lấy mẫu tại nguồn phát sinh

– Lấy mẫu tại nơi tập kết

• Theo phương thức lấy mẫu:

– lấy mẫu liên tục từng lượng nhỏ

– lấy mẫu tập trung trong một hay một số khoảng thời gian

ngắn

• Lấy mẫu liên tục cho phép đặc trưng lượng phát sinh,

thành phần, đặc điểm CTR cho cả năm Tuy nhiên, gặp các hạn chế thực tế về chi phí, nhân lực

4 Lấy mẫu CTR (tt)

The following approach is recommended for the overall sampling regime.

 Surveys should be carried out over a minimum period of one week

 Seasonal variation should be allowed for by repeating the survey at

different times of the year This would generally best be done over a

week in the middle of each of the four seasons , but local variations such

as circumstances over holiday periods may mean this needs to be

modified.

 Where baseline data is required, four surveys of one week each should

be done in each season over a single year.

 Where monitoring of longer-term trends is needed, a single-week survey should be done every year , in each season over a four-year cycle

 More accurate continuous monitoring should be done in preference to single one-week blocks if possible.

 As a minimum the survey should consider waste composition (12 primary classifications) and waste source (business or residential).

(Nguồn: Bộ Môi trường New Zealand)

4 Lấy mẫu CTR (tt)

4.2 Phương pháp lấy mẫu tại nơi tập kết

• 2 phương pháp lấy mẫu đại diện:

(1) Phương pháp “chia bốn” (quarter method)

4 Lấy mẫu CTR (tt)

(2) Phương pháp ô lưới

10.9 m

4 Lấy mẫu CTR (tt)

4 Lấy mẫu CTR (tt)

4.3 Cỡ mẫu

• Khi khảo sát CTR từ các hộ gia đình, các xe

tải,… - số lượng hộ, xe tải… được tính để đạt sai số chấp nhận

4 Lấy mẫu CTR (tt)

Ví dụ, cỡ mẫu cần để đạt sai số  20% đối với các thành phần CTR sinh hoạt:

• Standardized waste categories to allow data to be combined

or compared across different studies;

• Randomized sample selection to minimize bias in sample

collection; and,

• Results reporting in terms of waste generation rates (eg

kg/capita/d) for each waste type rather than percent

composition This provides more directly applicable results for planning purposes and facilitates valid comparisons of the

results, across groups and jurisdictions

4 Lấy mẫu CTR (tt)

Xem thêm:

Chương trình khảo sát phát sinh và thành phần

CTR tại hộ gia đình (World Bank)

Mapping Solid Waste – II Sample Collection &

Analysis.