Trang 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG ---o0o--- ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN THIẾT KẾ HỆ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG -o0o - ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU HỒI NĂNG LƯỢNG BIOGAS TỪ RÁC THỰC PHẨM SINH HOẠT, CÔNG SUẤT 15 TẤN/NGÀY SVTH: Phạm Thành Công 1811639 Đinh Chí Đạt 1811848 GVHD: Th.S Dương Thị Thành Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2021 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG -o0o - ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU HỒI NĂNG LƯỢNG BIOGAS TỪ RÁC THỰC PHẨM SINH HOẠT, CÔNG SUẤT 15 TẤN/NGÀY SVTH: Phạm Thành Công 1811639 Đinh Chí Đạt 1811848 GVHD: Th.S Dương Thị Thành Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2021 ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đồ án môn học, bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, chúng em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm và giúp đỡ từ Cô Chúng em gửi lời biết ơn sâu sắc đến cô Th.S Dương Thị Thành đã hết lòng hướng dẫn và giúp đỡ cho chúng em hoàn thành đồ án môn học này Xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô của Khoa Môi trường và Tài nguyên, Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm và những góp ý cho chúng em trong quá trình học tập Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2021 Sinh viên thực hiện PHẠM THÀNH CÔNG ĐINH CHÍ ĐẠT iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Nội dung đề tài 2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ RÁC THẢI SINH HOẠT 3 2.1 Đặc điểm rác thải sinh hoạt 3 2.1.1 Định nghĩa 3 2.1.2 Phân loại 3 2.2 Rác thải thực phẩm sinh hoạt 5 CHƯƠNG 3: CÁC CÔNG NGHỆ THU HỒI NĂNG LƯỢNG TỪ RÁC THẢI THỰC PHẨM SINH HOẠT 6 3.1 Quá trình đốt 6 3.2 Quá trình phân hủy kị khí 7 3.2.1 Định nghĩa 7 3.2.2 Các giai đoạn của quá trình 7 3.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình 8 3.2.4 Các quy trình công nghệ kị khí thu hồi biogas 9 CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ 17 4.1 Các hệ thống đã áp dụng trên thực tế .17 4.1.1 Sơ đồ công nghệ 1 17 4.1.2 Sơ đồ công nghệ 2 18 iv 4.1.3 Sơ đồ công nghệ 3 19 4.1.4 Sơ đồ công nghệ 4 20 4.2 Lựa chọn sơ đồ công nghệ 21 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ 24 5.1 Bể tiền xử lý 24 5.1.1 Phân tích đầu vào .24 5.1.2 Tính toán bể 29 5.2 Tính bể kỵ khí hình trứng 29 5.2.1 Tính lưu lượng bùn vào bể kỵ khí 29 5.2.2 Tính toán bể 30 5.2.3 Tính năng lượng sinh ra 31 5.2.4 Tính toán ống thu bùn 33 CHƯƠNG 6: AN TOÀN TRONG THI CÔNG, THIẾT KẾ 34 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 36 7.1 Kết luận 36 7.2 Kiến nghị 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Dữ liệu điển hình về phân tích thành phần của chất thải thực phẩm hữu cơ được tìm thấy trong khu dân cư, thương mại và công nghiệp 5 Bảng 3.1: Các giai đoạn của quá trình phân hủy kị khí 8 Bảng 3.2: Ưu nhược điểm của công nghệ sản xuất phân kỵ khí theo một và hai giai đoạn 11 Bảng 3.3: Tổng quan về đặc tính của công nghệ ướt một giai đoạn 12 Bảng 3.4: Tổng quan về đặc tính của công nghệ khô một giai đoạn 13 Bảng 3.5: Tổng quan về đặc tính của công nghệ ướt đa giai đoạn 14 Bảng 3.6: Tổng quan về đặc tính của công nghệ mẻ .16 Bảng 5.1: Thành phần rác sinh hoạt 24 Bảng 5.2: : Công thức hóa học của rác thải hữu cơ sinh hoạt 25 Bảng 5.3: Tính khối lượng các nguyên tố hóa học trong CTR khô và ướt 25 Bảng 5.4: Tính số mol nguyên tố trong CTR bỏ qua phần tro 26 Bảng 5.5: Xác định tỉ số mol và CTHH của CTR có và không có nước 26 Bảng 5.6: Tính khối lượng của từng nguyên tố trong rác 27 Bảng 5.7: Tính nhiệt trị của rác khô 28 Bảng 5.8: Thông số kỹ thuật nồi hơi đốt gas 29 Bảng 5.9: Thông số tính toán bể 29 vi DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Thành phần rác thải tái chế 3 Hình 2.2: Thành phần rác thải vô cơ 4 Hình 2.3: Thành phần rác thải hữu cơ 4 Hình 3.1: Sơ đồ quá trình xử lý rác đô thị bằng công nghệ phân hủy kỵ khí 10 Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ ướt liên tục một giai đoạn do Eco Technology JVV OY phát triển 17 Hình 4.2: : Sơ đồ công nghệ khô - liên tục một giai đoạn do hãng DRANCO, Bỉ phát triển 18 Hình 4.3: Sơ đồ công nghệ ướt liên tục đa giai đoạn BTA 19 Hình 4.4: Sơ đồ công nghệ ướt liên tục đa giai đoạn TBW 20 Hình 4.5: Sơ đồ công nghệ lựa chọn 22 vii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề Với nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao, ngành chế biến thực phẩm trở thành một trong những ngành công nghiệp phát triển với những quy trình xử lý ngày càng nghiêm ngặt, khoa học Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất và sau khi sử dụng, rác thải thực phẩm nếu không được phân loại, xử lý đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường, lãng phí nguồn tài nguyên Ước tính mỗi năm có tới 100 triệu tấn rác thực phẩm được thải ra từ các quá trình của ngành công nghiệp chế biến trên toàn thế giới Trong quá trình sản xuất, chế biến thực phẩm, chất thải rắn nông sản chế biến thường phát sinh từ các công đoạn bóc gọt, rửa, luộc, cắt và từ các sản phẩm phụ như bã ép, vỏ Còn giết mổ gia súc gia cầm hay chế biến thủy hải sản thì nguyên liệu gần như được tận dụng hết và chỉ có sinh khối nhầy, vây, lông và những phần thừa nội tạng Đối với các loại rác thải phát sinh từ hoạt động chế biến thực phẩm có nguồn gốc động vật, rủi ro về vệ sinh thường lớn hơn, có nguy cơ cao gây ô nhiễm môi trường Bên cạnh đó, cá, thịt gia súc và gia cầm là những nguồn sản sinh rác thải thực phẩm có nguồn gốc động vật lớn nhất Loại rác này có hàm lượng protein rất cao nên không thể thải bỏ trực tiếp ra môi trường mà chưa qua xử lý Rác thải thực vật lớn nhất từ ngũ cốc, hoa quả và rau Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu sử dụng các đồ dùng đóng hộp, có sẵn của con người cũng gia tăng đáng kể nên những chất thải từ ngành chế biến thực phẩm cũng ngày một tăng cao, khiến cho việc xử lý trở nên phức tạp và kỳ công hơn Không những thế, nếu ở khu vực ngoại thành, rác thải thực phẩm được người dân tận dụng làm phụ phẩm nông nghiệp hoặc thức ăn trong chăn nuôi thì ở nội thành, các hộ gia đình đều gom chung với rác sinh hoạt Khí metan từ rác thải thực phẩm tạo ra 3,3 tỉ tấn khí nhà kính mỗi năm và chiếm khoảng 7% tổng lượng khí thải Việc xử lý chất thải nói chung không đúng cách còn gây ô nhiễm đất và nguồn nước Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế, văn hóa và khoa học hàng đầu cả nước Với qui mô dân số hơn 10 triệu người (2017), hằng ngày Thành phố này thải ra một lượng chất thải rắn lên đến 8.300 tấn Trong đó, thành phần rác thải hữu cơ chiếm tỷ lệ đến hơn 70% con số trên Chất thải hữu cơ hoàn toàn thích hợp để làm nguồn nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ vi sinh (composting) kết hợp thu hồi khí sinh học (biogas) dùng cho sinh hoạt Để góp phần tìm ra những con đường, cách thức tốt và dễ dàng nhất mà mọi người có thể ứng dụng để xử lý bớt chất thải hữu cơ hằng ngày thành nguyên, nhiên liệu tái sử dụng, giảm bớt nguồn thải có khả năng gây ô nhiễm lớn thì 1 thu hồi năng lượng biogas là phương pháp tối ưu nhất Việc áp dụng phương pháp xử lý rác thải thực phẩm sinh hoạt bằng vi sinh vật để thu hồi năng lượng cung cấp cho các hoạt động khác là hoàn toàn phù hợp cho mục tiêu phát triển bền vững, hướng tới đô thị sinh thái 1.2 Nội dung đề tài Thiết kế hệ thống thu hồi năng lượng biogas từ rác thực phẩm sinh hoạt, công suất 15 tấn/ngày 2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ RÁC THẢI SINH HOẠT 2.1 Đặc điểm rác thải sinh hoạt 2.1.1 Định nghĩa Chất thải rắn (CTR) bao gồm tất cả các chất thải ở dạng rắn, phát sinh do các hoạt động của con người và sinh vật, đưực thải bỏ khi chúng không còn hữu ích hay khi con người không muốn sử dụng nữa Rác thải sinh hoạt đa phần là các CTR đã bị loại ra trong quá trình sinh sống, kinh doanh, các hoạt động, và sản xuất của con người cũng như các loài động vật Rác thải sinh hoạt đa phần phát sinh từ các hộ gia đình, khu công cộng, các khu thương mại, khu công nghiệp, ngành trồng trọt chăn nuôi, rác thải xây dựng, bệnh viện, khu xử lý chất thải….Thành phần chủ yếu của chúng là các chất hữu cơ và rất dễ gây ô nhiễm trở lại cho môi trường sống của chúng ta Cho nên, rác sinh hoạt có thể định nghĩa là những thành phần tàn tích hữu cơ phục vụ cho cuộc sống của con người 2.1.2 Phân loại Dựa vào việc phân loại rác tại nguồn, ta có thể chia rác thải sinh hoạt thành 3 loại: rác tái chế, rác vô cơ và rác hữu cơ - Rác thải tái chế: Là rác thải mà sau khi con người loại bỏ vẫn có thể tái sử dụng lại Hình 2.1: Thành phần rác thải tái chế 3