Bài giảng công nghệ môi trường chương 5 GS TS đặng kim chi

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN CHẤT THẢI NGUY HẠI CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN I Chất thải rắn (CTR) Định nghĩa: Tất phần vật chất dạng rắn bị loại hoạt động kinh tế xã hội, đời sống sản xuẩt, thường dùng Phân loại a Theo nguồn gốc - CRT sinh hoạt trình sản xuất người : rau, củ, quả, bao bì, nilon, than xỉ, chai lọ, nhưạ, giấy (chứa nhiều chất hữu dễ phân hủy  chất thải nguy hại) - CTR công nghiệp CTR phát sinh trình sản xuầt: phức tạp, độc hại - Chất thải dịch vụ, thương mại: có q trình sinh hoạt, sản xuất - Chất thải nơng nghiệp: bao bì, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, lơng, phân gia súc, trấu, tro… - Chất thải y tế: băng, kim tiêm, máu, thể người, thuốc có hại, bao bì… - Chất thải đô thị - Chất thải nông thôn… CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN b Phân theo tính chất - CTR nguy hại: chất thải + Có thể cháy, nổ, ăn mịn + Độc hại đến sinh vật sống + Có khả gây bệnh lan nhiễm Tác động có hại tới mơi trường sống, sức khoẻ, người - Chất thải không nguy hại: chất thải lại * Chất thải bệnh viện: + Chất thải không nguy hại: rác sinh hoạt, chất thải văn phòng, nhà ăn… + Chất thải nguy hại: băng, bệnh phẩm, thuốc… c Phân loại theo thành phần hóa học - Chất thải hữu cơ: thức ăn, dầu mỡ, dầu sinh học, bao gói, cây… + Chất thải hữu dễ phân hủy ==> sản xuất phân compost + Chất thải hữu khó phân hủy: nhựa, dầu mỡ… ==> xử lý đặc biệt - Chất thải vô cơ: vật liệu xây dựng, gạch, sỏi, thủy tinh… CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN d Phân loại theo khả cháy nổ - Chất thải cháy được: gỗ, dầu, nhựa, bao bì (giấy, gỗ, nhựa), vải, đồ da, cao su… - Chất thải không cháy được: gạch, sắt, cát, thủy tinh, đồ hộp… - Hỗn hợp chất thải cháy không cháy được: đá cuội, đất cát, đá, bao bì dính dầu mỡ… e Phân loại theo trạng thái - Chất thải rắn cứng: sắt, thép, bao bì, nhựa cứng, bê tơng… -Chất thải mềm: dầu mỡ đặc, bùn thải, nhựa dẻo… Đặc trưng chất thải rắn * Đặc trưng vật lý: khối lượng riêng, kích thước, phân bố hạt theo kích thước… * Đặc trưng hóa học: thành phần hữu dễ bay hơi, hàm lượng C lại sau cháy, hàm lượng chất gây ô nhiễm, nhiệt trị, hàm lượng chất dinh dưỡng… * Đặc trưng sinh học: khả phân hủy sinh học, đặc trưng số BF BF = 0,83 – 0,028 LC (trong đó: LC thành phần Lignin chất thải rắn; chất thải rắn có LC cao, BF bé) CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN Tác động chất thải rắn Chất thải rắn Khơng khí Ơ nhiễm khơng khí Hơ hấp Đất Ô nhiễm nước ngầm Suy giảm chất lượng môi trường Nước Ô nhiễm thực phẩm Ô nhiễm nước mặt Con người (sinh vật) Ô nhiễm thực phẩm Ô nhiễm thực phẩm Suy giảm hơ hấp Suy giảm sức khỏe Ơ nhiễm tiếp xúc CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN II Xử lý chất thải rắn Nguyên tắc Nguồn: Hộ gia đình Dịch vụ thương mại Cơ quan, trường học Bệnh viện Cơ sở sản xuất Chất thải rắn Thu gom Phân loại Chất thải nguy hại Chất thải không nguy hại Phân loại Xử lý Tái sử dụng Tái chế Chế biến phân vi sinh Phương pháp hóa, cơ, lý Phương pháp đốt Chơn lấp CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN Các phương pháp xử lý * Phương pháp học: - Giảm kích thước chất thải rắn: mục đích làm giảm thể tích vận chuyển, dễ xử lý cơng đoạn sau (làm phân, phủ bề mặt…) + Thiết bị sử dụng: búa (búa máy), dao, kéo, máy nghiền… - Phân loại chất thải rắn theo kích thước (trước sau nghiền rác) + Mục đích: loại bỏ vật thể lớn cản trở q trình xử lý + Thiết bị: sàng rung (tách kim loại thủy tinh kích thước lớn), sàng chống quay (thổi khí vào tách nylon nhựa) - Phân loại theo khối lượng: Tách chất thải rắn từ quy trình nghiền có khối lượng nhẹ (giấy, nhựa, chất hữu cơ), kim loại nặng (gỗ, vật liệu vô cơ) + Thiết bị: thổi khí từ lên, vật có khối lượng nhẹ theo khí cịn giữ lại vật có kim loại nặng CHƯƠNG V: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN - Phân loại theo điện trường, từ tính + Mục đích: Tách chất thải rắn vơ có từ tính khỏi chất thải rắn hữu + Thiết bị: Sử dụng phương pháp tính điện để tách nhựa, giấy dựa vào khả nhiễm điện chất thải  Sử dụng phương pháp từ trường tách kim loại màu khỏi kim loại đen - Phương pháp nén + Mục đích: nén thành hình khối để giảm thể tích vận chuyển, chơn lấp + Thiết bị: máy nén dựa nguyên tắc thủy lực tạo khối rác CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN * Phương pháp hóa lý: - Phương pháp tạo hạt nhiệt độ cao từ chất thải rắn + Mục đích: chuyển chất thải rắn (bụi sắt, xỉ, vụn nguyên liệu, luyện kim, bụi, phế liệu chứa sắt tạo thành hạt nhiệt độ 1.000 0C – 1.600 0C để đem phân loại, tái sử dụng phần - Phương pháp tạo khối từ nhiệt độ cao: Đóng khối phế thải từ q trình khai thác mỏ, thạch cao, chất thải ngành sản xuất xi măng + Thiết bị: thiết bị cán, ép… sử dụng lớp tầng sôi nhiệt độ cao, áp suất cao, bổ sung chất liên kết để tăng khả kết dính - Phương pháp tuyển chất thải + Mục đích: Thu hồi kim loại có ích chất thải rắn công nghiệp + Thiết bị:  Thiết bị tuyển chất thải trọng lực: tác chất thải dựa theo vận tốc lắng khác Trong mơi trường lỏng, khí chất thải có kích thước, khối lượng riêng khác  Đãi chất thải rắn dung mơi hóa học, nước có nhiệt độ cao: loại bỏ đất cát, khống hịa tan chất thải để thu lại chất thải rắn cho tái sử dụng CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN  Tuyển nổi: phân loại chất thải rắn có khối lượng riêng khác Độ lớn chất thải rắn tuyển không vượt 0,5 mm  Tuyển điện, tuyển từ - Phương pháp trích ly: sử dụng khả hòa tan khác chất thải rắn dung môi (nước) để phân loại, lựa chọn thành phần có ích + Thiết bị: Thiết bị trích ly hòa tan, phân tầng, phân lớp đơn giản, thiết bị trích lý hịa tan có chất hóa học trợ giúp trình phân lớp - Phương pháp kết tinh: tách chất thải rắn dạng tinh thể từ dung dịch bão hịa từ dạng nóng chảy + Kết tinh nhờ trợ giúp chất hóa học + Kết tinh nhờ cách làm lạnh, đun nóng dung dịch + Kết tinh nhờ chân không, bay - Phương pháp ơxy hóa khử: Sử dụng hóa chất có tính ơxy hóa Hoặc khử để chuyển chất thải rắn sang dạng dễ xử lý, không độc hại 11 14 Khói thải 13 17 20 19 Hơi nước Dung dịch sữa vôi 12 Nước 15 10 16 24 Bụi lắng Bụi lắng 18 21 22 23 Bùn lắng Phễu, hốc nạp chất thải Buồng thứ cấp 11; 12 Vịi phun dầu 17 Tháp hấp thụ axít 22 Bơm dung dịch Xi lanh đẩy chất thải Ghi lật lấy xỉ 13 ống khói 18 T bị phân phối khí 23 Quạt hút Ghi lò Xi lanh đẩy tro Buồng sơ cấp Phễu chứa tro xỉ Băng tải tro xỉ 10 Thùng chứa tro xỉ 14 Thiết bị trao đổi nhiệt 15 ống xoắn ruột gà 16 Xyclon 19 Vòi phun 20 T bị khử mù 21 Bể lắng 24 ống khói Hình 2.20 Sơ đồ dây chuyền CN HTXL CTR PP đốt XỬ LÝ KHĨI THẢI LỊ ĐỐT CTR • Các chất nhiễm khí phát sinh: - Bụi - Khí CO CO2 - Khí NOx - Khí SOx - Hơi axit: HCl, HF… - Dioxin Furan -vv… (Phụ thuộc thành phần CTR) XỬ LÝ KHĨI THẢI LỊ ĐỐT CTR Bảng 2.6 2.6 Tiờu chun VN khớ thi lũ t CTR Đơn y tvị Thông số TCVN 6560-1999 Bụi mg/m3 100 HF mg/m3 HCl mg/m3 100 CO mg/m3 100 Nox mg/m3 350 Sox mg/m3 300 Cd mg/m3 Hg mg/m3 0.5 Tæng KLN: As; Sb; Ni; Co; Cr; Pb; Cu; V; Sn; Mn mg/m3 Tỉng Dioxin vµ Furan mg/m3 Tỉng hợp chất hữu mg/m3 20 CHNG V: CễNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN Công nghệ chôn lấp chất thải rắn - Là phương pháp xử lý cuối chất thải rắn, chất thải nguy hại - Là phương pháp phổ biến nhất, đơn giản, kinh tế phương pháp khác, chấp nhận mặt mơi trường Thích hợp xử lý chất thải khó phân hủy (cao su, nhựa, thủy tinh, phóng xạ, chất thải khơng cháy được) - phương pháp chôn lấp CTR: Phương pháp chôn hở Phương pháp chơn kín a Phương pháp chơn hở: - Chất thải đổ xuống hố nhân tạo tự nhiên Phương pháp đơn giản, cổ điển, đầu tư xây dựng nhiều nhiên dễ gây ô nhiễm môi trường - Các hố chôn hở thường có diện tích sâu 10m - Sau năm chôn chất thải rắn sinh hoạt, lượng chất nước ngầm khu vực lân cận cách 1km có hàm lượng chất sau: Cl- : 2.110 kg/năm N hữu cơ: 661 kg/năm P2O5 : kg/năm K+, Na+, Ca2+ tăng CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN b Phương pháp chơn kín Là phương pháp hợp vệ sinh, kỹ thuật môi trường, khắc phục nhược điểm phương pháp chôn hở Yêu cầu: - Lựa chọn vùng đất chôn - Đảm bảo xa vùng nước bề mặt - nước ngầm, khơng ảnh hưởng đến diễn tích trồng trọt, cộng đồng đồng ý - Đáy hai bên thành hố chơn phải bịt kín ngăn khơng cho thấm nước tiếp xúc với nguồn nước - Có thệ thống dẫn nước mưa, bề mặt - Chất thải rắn chơn nên có đồng thành phần, tạo thành lớp mỏng - Sử dụng chất vô có khả hấp thụ chất thải để tạo lớp ngăn - Chất thải rắn phải nén giảm thể tích trước chơn, phủ kín hố chơn lớp đất lớp vật liệu trơ - Bố trí ống phun nước rác, ống thu khí bãi rác (hình vẽ hố chơn rác) CHƯƠNG V: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN IV Xử lý chất thải nguy hại Khái niệm chất thải nguy hại (CTNH) * Định nghĩa: CTNH chất thải chứa đặc tính: + dễ cháy, dễ nổ + gây ngộ độc cho người, động vật + dễ ăn mòn + dễ lây nhiễm Và đặc tính nguy hại khác, tương tác với chất khác để tạo thành tác động nguy hại môi trường sức khỏe người a Dễ cháy, nổ: chất lỏng có nhiệt độ bốc cháy < 600C, chất rắn cháy điều kiện bình thường, ví dụ: thùng chứa xăng dầu b Gây ngộ độc cho người, động vật: chất vào thể sống lượng nhỏ ảnh hưởng tới phát triển tồn thể Ví dụ: thủy ngân, Cadimi, crom… c Dễ ăn mịn: chất có tính axit, kiềm, phá hủy bề mặt vật liệu d Dễ lây nhiễm: chất thải chứa vi khuẩn, vi trùng gây bệnh Ví dụ: chất thải bệnh viện: máu, bơng băng, phận thể, bao bì thuốc trừ sâu… CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN * Đặc điểm: Mức độ nguy hại tùy vào liều lượng, khả gây hại chất Nhiều tính chất nguy hại chất thải thể điều kiện môi trường định nhiệt độ, áp suất, pH… * Phân loại: - Theo mức độ nguy hại + CTNH nhóm A (cực độ): Nếu vào thể người LD50 mg/ thể < + CTNH nhóm B (rất độc): LD50: – 50 + CTNH nhóm C (độc): LD50: 50 – 500 + CTNH nhóm D (ít độc): LD50: 500 – 2.000 - Phân loại theo nguồn phát sinh + Công nghiệp + Nông nghiệp + Y tế… - Phân loại theo khả quản lý/ xử lý: + Dễ quản lý + Dễ xử lý + Khó quản lý + Khó xử lý CHƯƠNG V: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN * Sự khác CTNH chất thải không nguy hại: Loại chất thải CTNH Chất thải không nguy hại Kim loại hợp chất kim loại Bùn trình điện phân (chứa kim loại nặng) Phoi sắt, rỉ sắt, xỉ lò luyện kim Vật liệu xây dựng Bụi amiăng Bê tông vỡ, hỏng Chất thải hữu Hợp chất hữu mạch vòng (dễ gây ung tư), dioxin, furan, dầu mỡ cặn, cặn sơn… Thức ăn thừa, chất thải nhà bếp Chất thải hốn hợp (Vô + hữu cơ) Chất thải y tế Bao bì, giấy, gỗ… * Quản lý CTNH pháp luật Công ước Bazel, Stockholm giảm thải phát sinh, cấm vận chuyển CTNH xuyên biên giới xử lý, tiêu hủy chúng CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN Giảm thiểu phát sinh xử lý CTNH a Giảm thiểu phá sinh CTNH: - Áp dụng sản xuất - Phân loại thu gom CTNH nguồn để tránh trộn lẫn CTNH với chất thải khác - Tái sử dụng CTNH, dùng làm nguyên liệu cho trình sản xuất khác - Tái chế thu hồi CTNH Dầu cặn * Quy trình tái chế dầu Bồn chứa Cung cấp nhiệt Thiết bị chưng cất Khí Thiết bị ngưng tụ (hóa lỏng) Dầu tái chế Đóng gói Tiêu thụ Cặn dầu Chơn lấp (thiêu đốt) CHƯƠNG V: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN * Dây chuyền tái chế bùn đỏ Bùn đỏ cặn của nhà máy làm phèn, phần bã rắn khơng tan, có thành phần 40-50% oxit sắt, nhôm Bùn đỏ (Chất thải sản xuất nhôm từ quặng boxit) Nước Đãi, rửa Đất, cát Sấy H2SO4 Thiết bị phản ứng Phèn nhôm Al2(SO4)3.18 H2O Lắng Cặn Chôn lấp Lọc Phèn sắt FeSO4 CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN * Quy trình tái chế kẽm Xỉ kẽm Gia cơng (đập nhỏ) H2 O Dung dịch Ngâm, khuấy, lắng Cặn lắng Sản xuất ZnCl2 Sản xuất ZnO (dung dịch + Na2CO3 + ZnCO3; ZnCO3 nhiệt độ cao Điện phân Sản phẩm mạ kẽm ZnO + CO2) CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN b Xử lý CTNH Cố gắng xử lý nguồn phát sinh, hệ chế vận chuyển Cố gắng xử lý gần nguồn phát sinh phải có kho lưu giữ CTNH, thùng chứa đặc biệt Hợp đồng chặt chẽ với sở xử lý đảm bảo * Phương pháp thiêu đốt (là phương pháp tốt nhất) Thích hợp với chất thải có khả lây nhiễm, dễ cháy, gây độc… - Yêu cầu: CTNH có khả cháy (khả oxy hóa nhiệt độ cao) dầu cặn, cao su, nhựa, dung môi hữu cơ… - Thiết bị: Đốt nhiệt độ cao (>1.0500C) đảm bảo cháy hồn tồn CTNH + Lị tĩnh: Lị đứng làm việc gián đoạn liên tục (thích hợp với CTR y tế) + Lò động: Lò quay Đốt lẫn với xi măng đốt riêng biệt (thường đốt bao bì, thùng chứa) - Ưu điểm: Giảm khối lượng CTNH đến 90 - 95% Nhiệt độ > 10500C để CTNH bị phân hủy hoàn toàn Một số CTNH sau đốt dạng cố định (trơ, rắn) phải chôn lấp - Nhược điểm: Tốn nhiệt độ; trình vận hành phức tạp; chi phí đầu tư cao, chi phí vận hành cao; cần phải xử lý khí sau đốt CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN * Phương pháp chơn lấp Phương pháp chơn kín, bãi chơn lấp hợp vệ sinh (có lớp phủ đáy, phủ bên cạnh, đảm bảo khơng có lan truyền sang vùng lân cận) Chơn chìm đất nơi có mực nước ngầm thấp, diện tích rộng, khơng bị ảnh hưởng nước mặt - Phương pháp phân chia bãi chôn lấp thành ô vuông đẻ chôn theo phương thức chiếu chôn lấp theo loại chất thải - Có trường hợp xây đường hào chơn lấp chất thải - Q trình chơn lấp: + CTNH cẩu hệ thống cẩu di động có mái che, điều kiện hoạt động thời tiết, không để nước mưa, nước mặt tràn vào Tại ô chôn lấp, CTNH nén lăn khí dùng máy đầm để giảm thể tích Sau lớp CTNH dày tối đa 2m, phương pháp che phủ lớp tro, xỉ thích hợp, phương pháp đầm chặt với độ dày 15 – 20m sau làm thủ tục đóng bãi, hợp đồng giám sát mơi trường phải tiến hành liên tục thời gian 20-250 năm kể từ ngày đóng bãi CHƯƠNG V: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN c Phương pháp hóa lý * Nguyên tắc: làm thay đổi, giảm tính chất nguy hại chất thải * Một số phương pháp - Phương pháp trích ly: tách cấu tử khỏi hỗn hợp nhờ hịa tan chọn lọc Do đó, tách thu hồi chất hữu có lẫn chất thải dầu mỡ, hóa chất bảo vệ thực vật - Phương pháp chưng cất: tách hỗn hợp chất thải nguy hại bay thành cấu tử riêng biệt dựa sở độ bay khác nhiệt độ sôi khác cấu tử hỗn hợp - Phương pháp kết tủa: Dựa vào phản ứng với chất hóa học lựa chọn để chuyển CTNH thành sản phẩm kết tủa sau lắng tách khỏi hỗn hợp Ứng dụng: tách kim loại nặng khỏi chất thải lỏng dạng hydroxit kết tủa Dùng tác nhân oxy hóa khử để chuyển CTNH thành chất độc khơng độc O3, H2O2, Cl2, KCr2O7 (chất oxy hóa mạnh), Na2S2O4, NaHSO3 (chất khử mạnh) Ứng dụng: phân hủy phenol, CN-, thuốc bảo vệ thực vật, Cr6+ thành chất độc CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN * Phương pháp cố dịnh hóa rắn: - Cố dịnh trình thêm chất khác vào chất thải để thay đổi tính chất vật lý, giảm độ hịa tan, giảm khả lan truyền cấu tử nguy hại vào môi trường, thường áp dụng cho chất thải khơng thể đốt - Hóa rắn: chuyển chất thải sang dạng rắn: chất phụ gia có tác dụng làm tăng sức bền, giảm độ nén, giảm độ thẩm thấu Áp dụng để xử lý đất ô nhiễm, nước thải công nghiệp - Yêu cầu phương pháp này: CTNH cố định, đóng rắn dạng viên để an tồn chơn lấp Vật liệu đóng rắn, chất vơ có tác dụng ổn định kết cấu (xi măng) Xi măng/ CT = 1/3 Sau đóng rắn, phải kiểm tra khả hòa tan chất nguy hại mẫu - Ứng dụng: dùng cho CTNH khơng phép chơn lấp trực tiếp: chất oxy hóa, chất dễ cháy nổ ... vào thể người LD50 mg/ thể < + CTNH nhóm B (rất độc): LD50: – 50 + CTNH nhóm C (độc): LD50: 50 – 50 0 + CTNH nhóm D (ít độc): LD50: 50 0 – 2.000 - Phân loại theo nguồn phát sinh + Công nghiệp + Nông... bảo nhiệt độ cháy > 1 050 0C (loại bỏ khả sinh dioxin)  Trộn lẫn tốt chất thải rắn khơng khí CHƯƠNG V: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN II Công nghệ xử lý chất thải rắn Công nghệ thiêu đốt chất thải... kg/năm N hữu cơ: 661 kg/năm P2O5 : kg/năm K+, Na+, Ca2+ tăng CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN b Phương pháp chơn kín Là phương pháp hợp vệ sinh, kỹ thuật môi trường, khắc phục nhược điểm