Quản lý chất thải rắn - Chương 5 pps

http://www.ebook.edu.vn 90 Chương 5: Sự phân loại tập trung Tóm tắt Chương này bàn về 2 hình thức phân loại khác biệt: phân loại những chất thải hỗn hợp có thể tái chế ở một nhà máy tái chế rác (NMTCR) và phân loại chất thải hỗn h ợp để sản xuất nhiên liệu. Những giai đoạn của mỗi quy trình phân loại được mô tả, như là những chất thải đưa vào và những thành phẩm có được dưới dạng sản phẩm và cặn bã. Những dữ liệu cũng được trình bày về việc tiêu thụ năng lượng tiêu biểu của 2 quy trình phân loại. Các dữ liệu kinh tế, cả chi phí chế biến và lợi tức từ việc bán các sản phẩm tái chế cũng được đề cập. http://www.ebook.edu.vn 91 Bã p hân trộn cặn RDF Nguyên liệu thứ cấp Năng lượng Phân sinh học Chất thải trơ cuối cùng Bụi tro Phân hủy Khí thải Nước thải Chất thải rắn hộ gia đình/ thương mại Chất tái sinh khô Phân lọai RDF Phân lọai MRF Tiền phân l o ại Tạo thành khí mê tan Tạo thành phân SH Đốt RDF Đốt nhiên liệu Đốt t ổng hợp Tiền xử lý chôn Bãi rác nguy hiểm Phân lọai tại hộ gia đình Chất thải dư Thu gom Kho nguyên liệu thô Rác sinh học Chất tái sinh k hô Rác trong vườn Rác sinh học Rác độ sộ Rác sinh học thương mại Chất tái sinh thương mại Kho nguyên liệu pha trộn Vò trí trung tâm Vò trí trung tâm RDF Phân sinh học CTRĐT Đốt t ổng hợp chôn Hệ thống thu gom tận nơi Hệ thống thu gom lề đường Năng lượng Nguyên liệu thô RANH GIỚI HỆ THỐNG Hình 5.1 Vai trò của việc phân lọai trung tâm trong quản lý chất thải kết hợp http://www.ebook.edu.vn 92 5.1 Giới thiệu Phân loại là một phần quan trọng của vòng đời bất kỳ chất thải nào. Các chất thải hầu hết lúc nào cũng bị trộn lẫn, và các chất thải hộ gia đình bị trộn lẫn nhiều nhất. Việc tách r ời các thành phần chất thải khác nhau, trong phạm vi nào đó, là một phần thiết yếu của hầu hết các giải pháp xử lý. Việc phân loại này xảy ra ở bất kỳ thời điểm nào của vòng đời chất thải và có thể xảy ra nhiều lần. Việc phân loại sớm nhất sẽ xảy ra tại hộ gia đình. Ví dụ, các chất được tách rời từ dòng chất thải lắng lại, nhưng những chất thải này có thể được phân loại hơn nữa trong quá trình hay sau khi tụ lại. Việc phân loại ở đầu vào được thực hiện ở giai đoạn đầu tiên của nhiều quy trình xử lý chất thải, như ủ phân, ủ khí đốt và trong vài trường hợp, phân loại các thành phẩm (ví dụ như tách các kim loại chứa sắt từ tro của lò đốt rác). Việc phân loại như vậy có mặt khắp nơi trong vòng đời của chất thải, và được đề cập trong từng chương của quyển sách này về một quy trình quản lý chất thải đặc biệt. Chương này tập trung vào 2 quy trình phân loại chính đặc biệt mà sẽ không được đề cập ở bất kỳ chỗ nào khác: phân loại những chất lẫn lộn tái sinh được ở một nhà máy tái chế nguyên liệu (NMTCR) và phân lo ại chất thải lẫn lộn để sản xuất nhiên liệu. Hai quy trình này khác biệt, với những đầu vào và đầu ra khác nhau (Hình 5.1), vì thế được trình bày riêng biệt. 5.2 Phân loại tập trung rác có thể tái chế tại NMTCR Những nhà máy NMTCR thường xử lý những loại rác có thể tái chế được thu thập dưới dạng từng miếng nhỏ trộn lẫn. Quy trình chính xác một NMTCR yêu cầu sẽ khác nhau tùy theo tính chất rác được thu gom và thị trường hiện có của cả rác tách rời hay trộn lẫn. Như vậy, như được nhấn mạnh ở chương trước, cần xem xét thị trường cùng với thành phần các dòng chất thải, và từ đó thiết kế việc thu gom và các hệ thống phân loại cùng với sản xuất những sản phẩm mà các thị trường này đòi hỏi. Tuy nhiên, chưa có tiêu chuẩn cho quy trình hoạt động NMTCR. Trong khi vài chương trình thu gom cung cấp những chất thải có thể tái chế cho NMTCR trong tình tr ạng trộn lẫn, các chương trình khác sẽ tách rời ra một số chất ở giai đoạn này. Chương trình Hộp xanh, theo Adur và Sheffield (Anh), thường tách rời giấy và thủy http://www.ebook.edu.vn 93 tinh. Mặc dù những nguyên liệu như thế có thể được chất thành đống trước khi bán và chuyên chở đi và không cần phân loại nữa. Một khi nguyên liệu như thủy tinh được thu gom qua những nhà máy thủy tinh, có thể sẽ không cần được tái chế ở một NMTCR, khi nó có thể được vận chuyển trực tiếp đến nhà máy xử lý. Kỹ thuật phân loại NMTCR. Kỹ thuật phân loại đơn giản và phổ biến nhất là phân lo ại bằng tay từ một băng chuyền nổi. Những người điều khiển lựa ra những nguyên liệu theo yêu cầu từ băng chuyền và những chất còn lại không được chọn sẽ bị loại bỏ. Trong một nghiên cứu của Mỹ, năng suất của một người phân loại như thế trung bình khoảng 5 tấn nguyên liệu mỗi ngày. Nhưng điều này khác nhau lớn ở các nguyên liệu khác nhau được xử lý (bảng 5.1). Phân loại như thế rõ ràng cần nhiều nhân công, nhưng vài chương trình (e.g. Milton Keynes, Anh; Omaha, Nebraska, Mỹ) dùng cách này như một cơ hội để tạo việc làm, hay để đào tạo các nhóm xã hội kém may mắn. Có vài mối quan ngại về vấn đề sức khỏe và an toàn chung quanh việc phân loại chất thải, và vì việc này, có khuynh hướng cơ khí hóa quy trình phân loại, để gia tăng khối lượng xử lý và hiệu quả phân loại. Ở nhiều NMTCR, các nam châm điện được đặt trên băng chuyền nổi được dùng để tách rời các chất có sắt (e.g. Dublin, Ireland). Một ph ương pháp tinh vi hơn đó là sử dụng máy tách bằng dòng nước xoáy, được sử dụng trong nhà máy NMTCR tại Adur (Anh). Kỹ thuật này có khả năng tách rời các chất có sắt và nhôm khỏi một dòng chất thải. Điều này có nghĩa là cả kim loại và nhựa sẽ được thu gom và ba dòng được tách rời bằng máy móc đạt năng suất lên đến 5 tấn/giờ (Newell Engineering LTD., 1993). Công đoạn vẫn cần phân loại bằng tay là tách rời các loại nhựa nhân tạo. Điều này khó vì rất khó phân loại tự động nhựa nhân tạo. Tách rời tự động các chai nhựa thì có thể: PVC có thể được tách rời từ các chai PET bằng cách dùng tia X dựa trên bộ cảm biến nhận ra các nguyên tử Clo trong PVC; polypropylen có thể được tách rời từ HDPE trong, và HDPE màu có thể được phân loại thành nhiều màu khác nhau bằng các bộ cảm biến màu. Một máy phân loại chai nhựa tự động có thể được lắp đặt có khả năng xử lý 2 tấn/giờ (Magnetic Separations Systems Inc.), nhưng những hệ thống nh ư thế chưa được lắp đặt ở Châu Âu. http://www.ebook.edu.vn 94 Sau khi các chất được tách rời, chúng sẽ được đóng thành kiện (chai nhựa, lon đồ hộp) hay được vận chuyển theo đống (giấy, thủy tinh, lon đồ hộp được làm bẹp). http://www.ebook.edu.vn 95 Tiếp nhận và lưu rác dRDF cRDF cRDF thô Rác kích thước lớn Hạt mòn Kim lọai sắt KL khác sắt Gia ûi phóng và lọc rác Lọc nhiên liệu Chuẩn bò nhiên liệu Lưu nhiên liệu và kiểm tra chất lượng Hình 5.2 Các giai đọan trong sản xuất nhiên liệu từ rác Nguồn: ETSU (1993) http://www.ebook.edu.vn 96 Bảng hệ thống quản lý chất thải rắn đồng nhất 0 100 200 300 400 500 600 700 t háng 5/1991 tháng 07 tháng 09 tháng 11 t hán g 01/ 1 992 tháng 03 tháng 05 tháng 07 tháng 09 tháng 11 t hán g 01/ 1 993 tháng 03 tháng 05 Tấn Vật liệu thu gom Vật liệu phục hồi Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Hình 5.3 . Vật liệu thu gom (■) và vật liệu phục hồi (□) trong chương trình thu gom rác tái chế khô. Lưu ý sự giảm sút về số lượng rác thu gom trong suốt giai đoạn 2; bởi vì pham vi đối tượng vật liệu hẹp hơn và ít chất ô nhiễm hơn, nhưng không có sự giảm sút về vật liệu đã được chính thức phục hồi. Tuy nhiên ở cả hai mảng vật liệu đều giảm sút về số lượng vào tháng tám mỗi năm do đó là mùa nghỉ lễ. Nguồn: ERRA, Báo cáo phân tích nguồn rác thải tại Barcelona, lưu hành nội bộ (1993). http://www.ebook.edu.vn 97 ĐẦU VÀO ĐẦU RA CTR ĐT Nơi tiếp nhận Xử lý tiếp nhận Màng lọc sơ cấp Lọc gió Máy sấy khô Nam châm Máy lọc đạn đạo Máy vê tròn Máy làm mát dọn sạch viên vê tròn NLTR đặc Để chôn Chất riêng lẻ đem chôn hạt < 50 mm Vật ngọai cỡ > 500 mm Chất có chứa sắt Chất lọai bỏ na ëng Chất ẩm Chất có chứ a sắt Vật lọai bỏ có tỉ trọng nặng Vật ẩm Vật ẩm 100,000 tấn/ năm 2,000 tấn/ năm 1,960 tấn/ năm 32,365 tấn/ năm 2,113 tấn/ năm 5,282 tấn/ năm 576 tấn/ năm 22,090 tấn/ năm 5,474 tấn/ năm 480 tấn/ năm 230 tấn/ năm 228 tấn/ năm 269 tấn/ năm 26,873 tấn/ năm Chất không chứa sắt Hình 5.4 phân tích đầu vào và đầu ra chi tiết trong sản xuất nhiên liệu từ rác mật độ cao (dRDF). Nguồn: ETSU (1993). http://www.ebook.edu.vn 98 PA PL GL ME TE OR OT Rác tổng hợp Tiếp nhận và lưu rác Giải phóng rác và lọc rác Lọc nhiên liệu Chuẩn bò nhiên liệu Lưu nhiên liệu Ranh giới hệ thống phân lọai NLTR Năng lượng NLTR đ ặ c Cặn Hạt mòn Nguyên liệu thứ cấp Khíù thải Nguyên liệu đầu vào: PA = giấy/ bìa cứng PL = Nhựa GL = Thủy tinh ME = Kim lọai TE = Vải OR = Hữu cơ OT = Khác Đầu ra (bằng với % đầu vào theo khối lượng): dRDF 26.9% Bã: rác thô 2.0% các chất đơn lẻ 1.9% Các nguyên liệu thứ cấp: +500 mm quá khổ 2.1% có chứa sắt 5.8% các vật loại bỏ nặng 22.1% không chứa sắt 0.6% chất bỏ 0.2% Hạt mòn 32.4% Khí thải: Hơi nước 6.0% Hình 7.5 cân bằng khối về quá trình của sản xuất nhiên liệu từ rác mật độ dày đặc (dRDF) với đầu vào của rác tổng hợp đặc trưng. Nguồn: ETSU (1993) http://www.ebook.edu.vn 99 5.3 Phân loại chất thải hỗn hợp để sản xuất nhiên liệu. Nhiên liệu được sản xuất bằng cách tách rời bằng máy các chất dễ cháy từ các chất không cháy trong chất thải rắn. Các chất dễ cháy sau đó được cắt thành mảnh vụn, và cũng có thể được đóng viên. Việc sản xuất rác thành nhiên liệu vì thế hình thành một phần của một hệ thống xử lý nhiệt, nhằm mục đích bình ổn phần nào dòng chất thải b ằng việc phục hồi năng lượng chứa đựng bên trong. Giai đoạn thứ hai, sự đốt rác, có thể xảy ra trong cùng một chỗ, hay rác được chuyển đến để đốt ở một nơi khác. Trong cuốn sách này, việc sản xuất và đốt rác cho nhiên liệu, ngay cả khi nó được đốt trong cùng một chỗ, được xử lý riêng biệt. Vì việc sản xuất này là một quy trình phân loại tập trung, nó được thảo luận trong chương này. Việc đốt rác thành nhiên liệu được xem xét cùng với các quy trình xử lý nhiệt ở Chương 8. Một lý do nữa để xem xét việc sự phân biệt kỹ thuật sản xuất nhiên liệu từ rác (NLTR) với việc xử lý nhiệt là quy trình không chỉ cần sản xuất nhiên liệu rắn; nó cũng có thể sản xuất một phần nhỏ hữu cơ mà có thể hình thành nguyên liệu cho việc xử lý sinh học. Kết quả là, trong vài trường hợp, quy trình phân loại này xảy ra với một quy trình xử lý sinh học (như. tại Navaro, Ý (ETSU 1993)). Mặc dù xử lý kỹ thuật tạo NLTR có thể xảy ra ở cùng chỗ như việc xử lý sinh học, nó được xem xét ở đây như một quy trình riêng biệt. Có 2 quy trình NLTR cơ bản, mỗi quy trình sản xuất một sản phẩm riêng, được biết như là NLTR đậm đặc và NLTR thô (cũng được gọi là nùi bông). NLTR đậm đặc được sản xuất dạng viên nhỏ thường giống như nút chai rượu. Trước khi đóng viên nó được làm khô, như vậy tương đối ổn định để chuyên chở, bốc dở và chứa như các nhiên liệu rắn khác. Nó có thể được đốt một mình, hay đốt cùng với than hay nhiên liệu rắn khác. NLTR đậm đặc đòi hỏi chế biến tốn kém, bao gồm sấy khô và đóng viên, và như vậy có một yêu cầu năng lượng chế biến tương đối cao. Kết quả là, đã có ý kiến thay thế bằng NLTR thô. NLTR thô có hình thức như một sản phẩm được chẻ nhỏ một cách thô sơ, nó đã được so sánh bề ngoài với “nùi bông” từ một máy hút bụi. (Warmer, 1993). NLTR thô đòi hỏi ít chế biến hơn, nhưng khi nó chưa được sấy khô, không th ể chứa đựng lâu. Nó thích hợp dùng để đốt ngay tại chỗ để tạo ra điện hay/và [...]... phạm vi chi phí ($/ tấn) 19.9 4 -5 5. 33 20.2 9 -5 6.26 16.8 2-6 5. 59 72.8 8-3 62 .59 30.2 2-1 25. 64 37.1 7-1 05. 62 69.7 0-1 48.92 57 .5 6-1 34.21 28 .5 1-7 6.24 64.4 3-2 95. 35 121 .5 8-2 56 . 15 Chi phí (ecu/ tấn) 4 4 -5 7 41 2-1 959 3 1-4 1 1 3-1 8 66 5- 2 327 39 9-1 397 41 2-2 062 50 .30 (44 .51 ecu) 1 28.1 1-7 2.06 (24.8 8-6 3.77 ecu) 1 Nguồn: 1, NSWMA (1992); 2, Berndt and Thiele (1993) 106 http://www.ebook.edu.vn 2 Bảng 5. 9 Chi phí hoạt động ước tính... vốn 7 .59 5. 59 @£ 12 .50 / tấn 4. 25 4.30 1.73 0.29 2.44 _ 1.78 1.34 @£ 7/ tấn phế phẩm @£ 16/ tấn @£ 300/ tấn @£ 5/ tấn @£ 0.0 25/ kW-ha 10.93 Chi phí qui trình RDF đã được 18 .54 42.14 cân bằng phí môn bài, cộng tính toán (24.39 ecu) (55 . 45 ecu) doanh thu, trừ chi phí khác Nguồn: Tính toán từ dữ liệu ETSU (1992, 1993) a Giả đònh không có trợ giá của chính phủ cho việc sản xuất năng lượng từ rác thải/ những... http://www.ebook.edu.vn Bảng 5. 1 Khả năng sản xuất MRF ở Mỹ (tính theo tấn/công nhân/ngày) Nguyên liệu Trung bình Phạm vi 7.1 Giấy Kim lọai Thủy tinh Nhựa 7 .54 6.06 4.28 1.60 4.3 6-1 3. 05 1.2 1-1 7 .53 1.0 2-1 6.11 0.60 - 3.21 Trung bình Nguồn: NSWMA (1992) 5. 12 2.6 9-8 .44 Bảng 5. 2 Các vò trí lò phân loại NLTR Quốc gia Số lượng lò RDF đang hoạt động Bỉ Pháp Đức Ý 0 1 (dRDF) 1 (dRDF) 11 (5 dRDF) Hà Lan Tây Ban Nha... Sheffield Ai len, Dublin 24 25 Nguồn e Lợi tức từ vật liệu tái sinh/ tấn 7a 13 b Thủy tinh 20 Nhôm 52 6 Thép 26 Nhựa 132 c 158 d Đức Mỹ (trung bình) Trung bình 29 25 26 1 2 3 1 3-2 327 4 45 (phạm vi 22 5 2 5- 6 4) a Bìa cứng/ tạp chí/ giấy các tông b Giấy báo c Nhựa tổng hợp d Nhựa PET sạch e Nguồn: 1, IGD (1992); 2, Birley (1993); 3, Kerbside Dublin (1993); 4, Berndt and Thiele (1993); 5, NSWMA (1992) Recycling... sắt 6.7 1.1 0.0 0.1 0.4 0.2 96.3 0.0 0.7 1.2 100 Chất bò lo i nặng 15. 4 14.8 0 .5 10.0 4.1 4.9 3 .5 5.2 15. 2 41.8 100 0.1 16.6 9.3 0.2 14.2 0.0 19.8 0 .5 0.6 38.8 100 41.9 b 56 .0 6.3 1.7 4.8 0.0 0.0 0.4 2.1 28.7 100 Thành phần nam châm Thành phần nhiên liệu Tổng 100.0 Nguồn: ETSU (1993) a Bao gồm chất đốt hỗn hợp, hỗn hợp không phải là chất đốt và lo i hạt mòn < 10 mm b Thành phần nhiên liệu gồm thành... Bảng 5. 5 Chế biến NLTR (dRDF): thành phần đặc trưng của các dòng đầu ra Dòng Đầu ra (%) Thành phần của luồng đầu ra Giấy Hạt mòn Phim nhựa Nhựa cứng Vải Thủy tinh Kim lọai sắt Tổng (%) Kim lọai không sắt Chất hữu cơ Khác a 33.7 8.0 0.6 0.9 0.4 16 .5 0.9 0.6 37 .5 34.6 100 Tổng vật ngo i khổ 2.2 23.9 24 .5 2.4 21.6 1.0 5. 6 0.7 4.7 15. 6 100 Thành phần sắt 6.7 1.1 0.0 0.1 0.4 0.2 96.3 0.0 0.7 1.2 100 Chất. .. liệu không chứa sắt; 50 % lượng vật liệu không chứa sắt được phục hồi c Được tính toán từ dữ liệu giả đònh ban đầu rằng những loại vật liệu khác chứa 28% tạp chất cháy được, 13% tạp chất không cháy và 59 % hạt mòn 10 mm (lấy từ việc phân tích lõi rác sử dụng trong ETSU, 1993) Bảng 5. 7 Chi phí qui trình NLTR và lợi tức ( ecu) thu được từ nguyên liệu phục hồi Chương trình Chi phí xử lý / tấn Giấy Anh Adur... 1 05 http://www.ebook.edu.vn Bảng 5. 8 Chi phí phân loại MRF theo nguyên liệu Mỹ Nguyên liệu Giấy báo Bìa cứng mục Giấy tạp Lon nhôm Lon thép Thủy tinh trong Thủy tinh nâu Thủy tinh xanh lá cây Thủy tinh tạp Nhựa PET Nhựa HDPE Thùng nước giải khát Các loại ván ép khác Trung bình mỗi tấn rác tái chế Nguồn Chi phí trung bình ($/ tấn) 33 .59 42.99 36.76 143.41 67 .53 72.76 111 .52 87.38 50 .02 183.84 187. 95. .. thành ph n các dòng u ra khác nhau (B ng 5. 5) và s phân ph i m i ch t trong dòng ch t th i ưa vào i vào nhà máy gi a các u ra quy trình phân lo i NLTR khác nhau (B ng 5. 6) S d ng thơng tin này, có th xác nh c s lư ng, và thành ph n c a các u ra khác nhau (NLTR, các ch t ư c tái ch , ch t bã…) cho b t kỳ s lư ng hay thành ph n ch t th i ưa vào nào 5. 5 Chi phí kinh t 5. 5.1Phân lo i t i NMTCR Khi v i các tác... ph n ch t th i n p vào Vi c tiêu th năng lư ng Nhi u ho t áng k , nh t là vi c c t v n ban ng trong quy trình NLTR tiêu th u (12 ,5 Kwh/t n), vi c c t v n th hai (8 ,5 Kwh/t n) và óng viên (9,5Kwh/t n) Vi c tiêu th NLTR m i n năng i n năng chung cho quy trình c ư c ư c tính 55 ,5kwh/t n, nghĩa là m i t n c a u vào nhà máy hàng năm Ngồi ra, quy trình s y khơ trư c khi óng viên c n kho ng 400 MJ nhi t năng . 33 .59 19.9 4 -5 5.33 Bìa cứng mục 42.99 20.2 9 -5 6.26 4 4 -5 7 Giấy tạp 36.76 16.8 2-6 5. 59 Lon nhôm 143.41 72.8 8-3 62 .59 41 2-1 959 Lon thép 67 .53 30.2 2-1 25. 64 3 1-4 1 Thủy tinh trong 72.76 37.1 7-1 05. 62. tinh nâu 111 .52 69.7 0-1 48.92 1 3-1 8 Thủy tinh xanh lá cây 87.38 57 .5 6-1 34.21 Thủy tinh tạp 50 .02 28 .5 1-7 6.24 Nhựa PET 183.84 64.4 3-2 95. 35 66 5- 2 327 Nhựa HDPE 187. 95 121 .5 8-2 56 . 15 Thùng nước. như vậy có mặt khắp nơi trong vòng đời của chất thải, và được đề cập trong từng chương của quyển sách này về một quy trình quản lý chất thải đặc biệt. Chương này tập trung vào 2 quy trình phân