đồ án môn học kỹ thuật xử lý chất thải rắn

ĐÁNH GIÁ THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP RÁC ĐẦU 1.1 Thành phần chất thải rắn sinh hoạt...31.2.. XÂY DỰNG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ Ủ SINH HỌC HIẾU KHÍ...103... ĐÁNH GIÁ THÀNH PHẦN VÀ TÍN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

**********

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

KỸ THUẬT XỬ LÝ CHẤT

THẢI RẮN

Giáo viên hướng dẫn : TS Hoàng Minh Giang Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thế Hiển MSSV : 68065 Lớp quản lí : 65MNC

Hà Nội – 2023

Mục lục

1 ĐÁNH GIÁ THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP RÁC ĐẦU

VÀO 3

1.1 Thành phần chất thải rắn sinh hoạt 3

1.2 Tính chất vật lý và hoá học CTR sinh hoạt 5

1.3 Tính toán đánh giá sơ bộ công nghệ đốt rác 7

1.4 Tính toán đánh giá sơ bộ công nghệ ủ phân compost 9

2 XÂY DỰNG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ Ủ SINH HỌC HIẾU KHÍ 10

3 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO CÔNG NGHỆ 10

3.1 Tính lượng không khí cần cấp cho đống ủ 10

3.2 Tính lượng nước cấp bổ sung cho đống ủ 12

1 ĐÁNH GIÁ THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA HỖN HỢP RÁC ĐẦU VÀO

1.1 Thành phần chất thải rắn sinh hoạt.

Các dữ liệu về thành phần chất thải rắn được cung cấp

Bảng 1.1: Dữ liệu về thành phần chất thải rắn từ đề bài

STT Thành phần chất thải Tỷ lệ theo khối

lượng (%)

Độ ẩm ư (%)

Khối lượng các thành phần trong tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt tính tổng từ các loại (lấy theo đề của đồ án)

Rsh( )1=Rsh×k

100 (1.4a)

Rsh(1) : Lượng CTR sinh hoạt phát sinh của mỗi thành phần (tấn/ng.đ)

Rsh: Tổng lượng CTR sinh hoạt phát sinh trung bình (tấn/ng.đ)

k: Tỷ lệ phần trăm mỗi thành phần theo khối lượng (%)

m Rác

thực

phẩm

Giấy

có thể

tái chế

Giấy không

thể tái

chế

Rác vườn

PET Các loại nhựa tái chế khác

Các loại nhựa không thể tái chế

kim loại Các sản phẩm kim loại khác

C ha i th ủy tin h

Các sản phẩm thủy tinh, gốm sứ khác

Chất thải xây dựng

Các chất khôn

g đốt được khác

Chấ t thải ngu y hại

Giai đoạn I: 2021 - 2025

2021 102168 1668.0 16889.0 12927.4 8757.3 625.5 5838.2 38782.2 9382.8 1042.5 417.0 0 2919.1 4795.6 0 0

2022 105530.2 1722.9 17444.8 13352.8 9045.4 646.1 6030.3 40058.4 9691.6 1076.8 430.7 0 3015.1 4953.5 0 0

2023 107900.4 1761.6 17836.6 13652.7 9248.6 660.6 6165.7 40958.1 9909.2 1101.0 440.4 0 3082.9 5064.7 0 0

2024 110343.9 1801.5 18240.5 13961.9 9458.0 675.6 6305.4 41885.6 10133.6 1126.0 450.4 0 3152.7 5179.4 0 0

2025 112863.4 1842.7 18657.0 14280.7 9674.0 691.0 6449.3 42842.0 10365.0 1151.7 460.7 0 3224.7 5297.7 0 0

Tổng Giai đoạn II: 2026 - 2030

2026 115613.2 1887.6 19111.6 14628.6 9909.7 707.8 6606.5 43885.8 10617.5 1179.7 471.9 0 3303.2 5426.7 0 0

2027 121537.8 1984.3 20090.9 15378.3 10418 744.1 6945.0 46134.8 11161.6 1240.2 496.1 0 3472.5 5704.8 0 0

2028 125789.7 2053.7 20793.8 15916.2 10782 770.1 7188.0 47748.7 11552.1 1283.6 513.4 0 3594.0 5904.4 0 0

2029 130224.9 2126.1 21527.0 16477.4 11162 797.3 7441.4 49432.3 11959.4 1328.8 531.5 0 3720.7 6112.6 0 0

2030 134853.0 2201.7 22292.0 17063.0 11559 825.6 7705.9 51189.1 12384.5 1376.1 550.4 0 3852.9 6329.8 0 0

Tổng

Bảng 1.2: Bảng khối lượng từng thành phần trong tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt

1.2 Tính chất vật lý và hoá học CTR sinh hoạt.

Tính toán các tính chất vật lý và hóa học của chất thải rắn theo khối lượng ướt

Độ tro theo khối lượng ướt của từng loại rác:

Ash Ashư= kx100−Wư

100 (%)

Ashư: Độ tro tính theo khối lượng ướt (%)

Ashk: Độ tro theo khối lượng khô (%)

Wư: Độ ẩm tính theo khối lượng ướt (%)

Thành phần cháy theo khối lượng ướt của tường loại rác :

VS VSư= kx100−Wư

100 (%)

VSư: Phần cháy tính theo khối lượng ướt (%)

VSk: Phần cháy theo khối lượng khô (%)

Wư: Độ ẩm tính theo khối lượng ướt (%)

Thành phần hóa học trong phần cháy tính theo khối lượng ướt :

Xư=Xkx100−Wư

100 ¿)

X là các chất: C, H, O, N, S, Cl

Xư: Tỷ lệ thành phần hoá học X trong phần cháy tính theo khối lượng ướt (%)

Xk: Tỷ lệ thành phần hoá học X trong phần cháy tính theo khối lượng khô (%) Wư: Độ ẩm tính theo khối lượng ướt (%)

Bảng 1.3: Tính toán các tính chất vật lý và hoá học của CTR theo khối lượng ướt

STT Thành phần của chất

thải rắn sinh hoạt Độ tro, ưPhần rắn Thành phần hóa học trong thành phần cháy

(%) Thànhphần cháy, ư (%)

C,ư (%) H, ư(%) O, ư(%) S, ư(%) N, ư(%) Cl, ư(%)

khác

Tính nhiệt trị thấp theo khối lượng khô:

LHVk=HHVk−[212×Hk−0,8 (Ok+Nk)]× 100%

LHVk: Nhiệt trị thấp theo khối lượng khô (KJ/kg)

HHVk: Nhiệt trị cao theo khối lượng khô (KJ/kg)

Hk: Tỷ lệ phần trăm H theo khối lượng khô (%)

Ok: Tỷ lệ phần trăm O theo khối lượng khô (%)

Nk: Tỷ lệ phần trăm N theo khối lượng khô (%)

Tính nhiệt trị thấp theo khối lượng ướt:

L HVư=LHV ×k (1−Wư)−2450 ×Wư

LHVk: Nhiệt trị thấp theo khối lượng khô (KJ/kg)

LHVư: Nhiệt trị thấp theo khối lượng ướt (KJ/kg)

Wư: Độ ẩm tính theo khối lượng ướt (%)

Bảng 1.4a: Các tính chất vật lý và hoá học của CTR theo khối lượng khô

STT Thành phần của chất

thải rắn sinh hoạt Độ tro,Phần rắn Thành phần hóa học trong thành phần cháy

k (%)

Thành phần cháy,

k (%)

C, k (%) H, k(%) O, k(%) S, k(%) N, k(%) Cl, k(%)

4 Rác vườn 24 76 43 5,2 25,94 0,19 1,5 1,0747

Bảng 1.4b: Nhiệt trị thấp theo khối lượng khô và ướt

ST

T

Thành phần của chất thải rắn sinh hoạt Nhiệt

trị cao, k (KJ/kg)

Nhiệt trị thấp, k (KJ/kg)

Nhiệt trị thấp, ư (KJ/kg)

16 Chất thải nguy hại 38000 37769,0 23692,38

1.3 Tính toán đánh giá sơ bộ công nghệ đốt rác

Khối lượng thu gom sinh hoạt của từng loại rác đốt trực tiếp được thể hiện ở bảng 1.5.a

Bảng 1.5a: Khối lượng thu gom sinh hoạt của từng loại rác đốt

STT Thành phần chất thải Khối lượng từng

loại rác thành phần

Thu gom

%

Khối lượng từng loại rác thành phần sau thu gom (tấn/năm)

Từ công thức Xhh,ư= ∑Ximi

∑mi

tính toán và lập được bảng tính hỗn hợp rác của rác đốt được thể hiện kết quả ở bảng 1.5b:

Bảng 1.5b: Tính hỗn hợp rác của rác đốt

Thành phần chất thải mi Nhiệt trị

thấp, ư (KJ/kg)

Độ tro, ư (%)

Thành phần cháy, ư (%)

Độ

ẩm ư (%)

Các loại nhựa không thể

- Đánh giá khả năng đốt: NCV(nhiệt trị dòng) = 17773,11KJ/kg > 6000 KJ/kg => có thể đốt rác phát điện

Hình 1: Biểu đồ Tanner

- Đánh giá khả năng ủ sinh học của rác dễ phân hủy: không thể ủ sinh học

- Đánh giá lượng rác có thể tái chế: không thể tái chế

1.4 Tính toán đánh giá sơ bộ công nghệ ủ phân compost

Khối lượng thu gom sinh hoạt của từng loại rác ủ phân compost được thể hiện ở bảng 1.6a:

Bảng 1.6a: Khối lượng thu gom sinh hoạt của từng loại rác ủ phân compost

STT Thành phần chất thải Khối lượng

từng loại rác thành phần (tấn/năm)

Thu gom %

Khối lượng từng loại rác thành phần sau thu gom (tấn/năm)

Từ công thức Xhh,ư= ∑Ximi

∑mi

tính toán và lập được bảng tính hỗn hợp ủ phân compost được thể hiện kết quả ở bảng 1.6b

Bảng 1.6b: Tính hỗn hợp rác của ủ phân compost

Thành phần

chất thải mi Nhiệt trị thấp, ư

(KJ/kg)

Độ tro, ư (%)

Thành phần cháy, ư (%)

Độ

ẩm ư (%) C/N

Xhh 3684,0 5,0 37,1 57,9 24,9

- Độ ẩm thích hợp để ủ phân compost: 45- 55%

- C/N: 20-30, tối ưu xung quanh 25

⇒ Thêm thành phần trộn để tăng C/N và giảm độ ẩm được thể hiện ở bảng 1.6c Bảng 1.6c: Tính hỗn hợp rác của ủ phân compost sau khi thêm thành phần

Loại chất thải mi C/N (ư , %) Độ ẩm

2 XÂY DỰNG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ Ủ SINH HỌC HIẾU KHÍ

Các công đoạn chính của công nghệ bao gồm:

1 Sàn tập kết

2 Tiền xử lý

3 Ủ thô

4 Ủ tinh/ ủ chính

5 Tinh chế và hoàn thiện sản phẩm

3 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO CÔNG NGHỆ

Nguyên tắc: Khối lượng vào (Rác + Vật liệu phối trộn+ Khí + Nước) = Khối lượng ra ( Sản phẩm + Chất dư thừa + Khí + Nước)

3.1 Tính lượng không khí cần cấp cho đống ủ

Dựa vào vào phương trình phản ứng:

CaHbOcNd+4 a+b−2 c−3 d

4 O2=aCO2+b−3 d

2 H2O+d NH3

Khối lượng BVS đầu vào được xác định theo công thức:

MBVS=Mkhô×VS×BVS ×H (1.6 a)

Mkhô: khối lượng khô của hỗn hợp rác mang đi ủ

khô hh hh

Mhh: Khối lượng mang đi ủ

W : Độ ẩm hỗn hợp mang đi ủ

Thay số ta có: Mkhô=97321.55−97321.55 ×55 %=43794.70(tấn)

VS: Khối lượng chất hữu cơ dễ cháy

BVS: phần trăm BVS có trong VS, BVS = 60%

H: Hiệu suất ủ, H=95%

Thay số ta có: MBVS=43794.70 ×0.371 ×0.95 ×0.6=9261.27 (tấn)

Khối lượng khô thành phần được xác định theo công thức:

Mkhô, X=MX×(1−WX)(1.6 b)

MX: Khối lượng thành phần của hỗn hợp mang đi ủ

WX: Độ ẩm của thành phần hỗn hợp mang đi ủ

Áp dụng công thức (1.6b), Bảng 1 và phụ lục 3 theo giả thiết kết hợp tính toán ta có kết quả thể hiện theo bảng 3 tỷ lệ phần trăm C,H,O,N trong hỗn hợp:

Bảng 3.1: tỷ lệ hỗn hợp C,H,O,N trong hỗn hợp ủ

C, k (%) H, k (%) O, k (%) N,k (%)

Xác định a :b : c :d=%C12×%H

1 ×

%O

16×

%N

14→a:b : c d=:

21.5

12× 2.8

1 × 15.49

16 × 0.89 14

→ a:b:c:d = 1.79 ÷2.8 ÷ 0.97 ÷ 0.06 179= ÷ 280 ÷ 97 6÷

Vậy công thức hợp chất đầu vào: C36H54O19N

Khối lượng mol của BVS là:

nBVS=12×a+1 ×b+16 ×c+14 ×d

Thay số: nBVS=12× 179+1× 280+16 × 97+14 ×6=4064 (mol)

Như vậy khối lượng mol O2 cần là:

nO

2=4 a+b−2c−3 d

Thay số: nO2=4 ×179 280+ −2 ×97−3 ×6

4 ×2 ×16 6272= (mol)

Khối lượng O2 là :

2= BVS

nBVS

×nO 2=9261.27

4064 ×6272 14292.98= (tấn)

Thể tích O2 cần :

Vkk=2×MO 2 0.23×dkk

(17)

Thay số ta có: Vkk=2 ×14292.98

0.23 1.2982× =95737.78(m3)

Quá trình ủ diễn ra trong 5 ngày với tỷ lệ tiêu thụ không khí như sau:

Bảng 3.2: Lượng không khí cần cung cấp cho đống ủ theo ngày

Ngày Tỷ lệ (%) Thể tích cấp khí (m3)

3.2 Tính lượng nước cấp bổ sung cho đống ủ

Dựa vào vào phương trình phản ứng:

CaHbOcNd+4 a+b−2 c−3 d

4 O2=aCO2+b−3 d

2 H2O+d NH3

Khối lượng nước cần của đống ủ để đảm bảo ổn định quá trình ủ phải chính bằng lượng nước sinh ra:

MH

2 O=MBVS

nBVS

×nH

2 O=MBVS

nBVS×b−3 d

2 ×(1× 2+1×16)

Thay số : MH 2 O=9261.274064 ×280−3 × 6

2 ×(1× 2+1×16)=5373.54 (tấn)

Lượng nước mất đi trong quá trình ủ khoảng 20% đối với cấp khí tự nhiên Vậy khối lượng nước bổ sung được tính như sau:

MH 2 O (bs)=MH 2 O−(100−20)% ×MH 2 O

Thay số: MH 2 O (bs)=5373.54 80 % × 5373.54− = 1074.71 (tấn)

Lượng nước cấp trong quá trình ủ được chia đều cho 4 ngày, bắt đầu từ ngày thứ 2 sau khi ủ:

Bảng 3.2: Lượng không khí cần cung cấp cho đống ủ theo ngày

Ngày Tỷ lệ (%) Lượng nước cấp (tấn)

1 0 0