NGHIÊN cứu xử lý CTR SINH HOẠT THEO PP ủ KHÔ kỵ KHÍ và sản XUẤT VIÊN đốt RDF

MỞ ĐẦU CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Cấu trúc của đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CTR SINH HOẠT VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VIÊN NHIÊN LIỆU RDF THEO PP Ủ KHÔ KỴ KHÍ VÀ PP Ủ HIẾU KHÍ CHƯƠNG 2

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CTR SINH HOẠT THEO PP

Ủ KHÔ KỴ KHÍ VÀ SẢN XUẤT VIÊN ĐỐT RDF ỨNG DỤNG CHO XÃ YÊN THẮNG - NINH BÌNH

CBHD: TS NGUYỄN ĐỨC TOÀN

HVTH: ĐẶNG VĂN TIẾN

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Cấu trúc của đề tài

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CTR SINH HOẠT VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VIÊN NHIÊN LIỆU RDF THEO

PP Ủ KHÔ KỴ KHÍ VÀ PP Ủ HIẾU KHÍ

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA PHƯƠNG PHÁP Ủ KHÔ KỴ KHÍ VÀ SẢN XUẤT VIÊN NHIÊN LIỆU RDF TỪ CTR SINH HOẠT

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐIỂN HÌNH PHƯƠNG PHÁP

Ủ KHÔ KỴ KHÍ VÀ SẢN XUẤT VIÊN NHIÊN LIỆU RDF

XỬ LÝ CTR SINH HOẠT TẠI XÃ YÊN THẮNG - NINH BÌNH

Mục đích của đề tài

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu

Kết luận – Các kết quả đạt được

 Chất thải là sự đồng hành tất yếu của mọi hoạt động kinh tế và phát triển Ngày nay, cùng với sự tiến bộ khoa học kĩ thuật thì mặt trái của

nó là lượng chất thải nói chung và chất thải rắn nói riêng có xu hướng gia tăng ngày càng cao cùng với sự phát triển của sản xuất

và tiêu dùng

 Sự gia tăng chất thải rắn đã và đang là một tác nhân gây nên tình trạng ô nhiễm môi trường và suy giảm chất lượng môi trường nghiêm trọng, đe dọa tính bền vững trong phát triển Xây dựng một

mô hình quản lý chất thải rắn chặt chẽ và có hiệu quả là một việc vô cùng cần thiết, nhất là đối với một nước đang diễn ra quá trình sinh hoạt hóa và công nghiệp hóa mạnh mẽ như Việt Nam

 Phương pháp ủ kỵ khí để sản xuất viên đốt RDF là một trong những biện pháp mới trong công tác xử lý chất thải rắn sinh hoạt Với phương pháp này không chỉ xử lý chất thải rắn hiệu quả mà còn đem lại lợi ích kinh tế cho địa phương do tạo sản phẩm viên đốt để bán

Đề tài “Nghiên cứu xử lý chất thải rắn sinh hoạt theo phương pháp ủ

kỵ khí và sản xuất viên nhiên liệu RDF Ứng dụng cho xã Yên Thắng

- Ninh Bình” là một đề tài cần được nghiên cứu, và áp dụng rộng rãi tại các địa phương với mục đích xử lý chất thải rắn và đem lại lợi ích kinh tế

-Nghiên cứu điển hình cho CTR sinh hoạt xã Yên Thắng – Ninh Bình

Đối tượng nghiên cứu

Chất thải rắn sinh hoạt qui mô nhỏ, chất thải rắn sinh hoạt tại xã Yên Thắng – Ninh Bình

Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi áp dụng cho tất cả các địa phương

Nội dung

nghiên cứu

`

Tổng quan về CTR sinh hoạt

và công nghệ sản xuất viên nhiên liệu RDF theo PP ủ khô

CHƯƠNG

II

Nghiên cứu điển hình PP ủ khô

kỵ khí và sản xuất viên nhiên liệu RDF xử lý CTR sinh hoạt tại

xã Yên Thắng – Ninh BìnhCHƯƠNG

III

1.1 Tổng quan chung về CTR sinh hoạt

Theo quan niệm chung: CTR bao gồm toàn bộ các chất thải ở dạng

rắn, được con người loại bỏ trong các hoạt động kinh tế - xã hội của mình (bao gồm các hoạt động sản xuất, các hoạt động sống và duy trì

sự tồn tại của cộng đồng v.v…) Trong đó quan trọng nhất là các loại chất thải sinh ra từ các hoạt động sản xuất và hoạt động sống

Theo Tiêu chuẩn Việt Nam năm 2000: “Chất thải rắn là các chất thải rắn

phát sinh từ các hoạt động của con người hoặc các khu công nghiệp, bao gồm: chất thải từ các khu dân cư, đường phố, các hoạt động thương mại, dịch vụ, văn phòng, xây dựng, sản xuất và các chất thải không độc hại từ các khu vực y tế”

Khái niệm về chất thải rắn sinh hoạt theo quan điểm mới: chất thải rắn

sinh hoạt được định nghĩa là vật chất mà con người tạo ra ban đầu, vứt

bỏ đi trong khu vực sinh hoạt

Tổng quan về CTR sinh hoạt và công nghệ sản xuất viên nhiên liệu RDF theo PP ủ khô kỵ khí

CHƯƠNG I

1.1 Tổng quan chung về CTR sinh hoạt

Nguồn phát sinh chủ yếu của chất thải rắn sinh hoạt bao gồm: Từ các khu dân

cư (chất thải rắn sinh hoạt); Các trung tâm thương mại;Các công sở, trường

học, công trình công cộng…

Khối lượng CTR sinh hoạt : chiếm khoảng 60 - 70% lượng CTR phát sinh.

CTR sinh hoạt phát sinh từ năm 2007 - 2010 và ước tính lượng phát sinh đến năm 2025.

Nguồn phát sinh

Thu gom chất thải

Vận chuyển chất thải

Trung chuyển

Tiêu hủy tại bãi chôn lấp

PP xử lý

Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống quản lý CTR sinh hoạt

Quản lý CTR và các phương pháp xử lý CTR hiện nay

Tổng quan về CTR sinh hoạt và công nghệ sản xuất viên nhiên liệu RDF theo PP ủ khô kỵ khí

CHƯƠNG I

1.1 Tổng quan về CTR sinh hoạt

1.2 Tổng quan về viên nhiên liệu RDF

Khái niệm viên nhiên liệu RDF:

Khái niệm nhiên liệu rắn từ chất thải, trong tiếng Anh được sử dụng phổ biến với cụm từ “Refuse Derived Fuel” (viết tắt là RDF), được hiểu là dạng nhiên liệu chế biến từ phần chất thải có nhiệt trị cao thu hồi từ các loại chất thải rắn sinh hoạt hay công nghiệp bằng phương pháp kết rắn.

Công nghệ sản xuất RDF bao gồm quy trình sản xuất RDF, máy móc sản xuất RDF và công nghệ sinh học RDF nói chung được sản xuất theo quy trình nghiền (cắt), phân loại, qua quá trình xử lý sinh học được sấy và đóng rắn thành nhiên liệu dạng rắn hình trụ Trong quá trình sản xuất RDF cho thêm chất phụ gia CaO làm đặc tính của RDF tốt hơn Khí phát thải trong quá trình đốt cháy RDF được lọc sạch nhờ những phản ứng hoá học với CaO.

Đặc điểm chung của RDF: ổn định thành phần cấu tạo; Không thay đổi hình dạng

và kích cỡ; Hàm lượng ẩm thấp; Nhiệt trị cao; Giảm sự phát thải CO; Dễ dàng lưu trữ và vận chuyển

STT Thành phần Thụy sỹ

mg/MJa

Phần Lan mg/MJb

Italy mg/MJ

Đức mg/MJc

Tổng quan về CTR sinh hoạt và công nghệ sản xuất viên nhiên liệu RDF theo PP ủ khô kỵ khí

1.1 Tổng quan về CTR sinh hoạt

1.2 Tổng quan về viên nhiên liệu RDF

1.1 Tổng quan về CTR sinh hoạt

1.2 Tổng quan về viên nhiên liệu RDF

Dây chuyền công nghệ sản xuất viên nhiên liệu RDF:

• Công đoạn sấy khô, đầm nén

Khả năng ứng dụng viên nhiên liệu RDF:

• Lò xi măng

• Nhà máy nhiệt điện

Tổng quan về CTR sinh hoạt và công nghệ sản xuất viên nhiên liệu RDF theo PP ủ khô kỵ khí

CHƯƠNG I

1.1 Tổng quan về CTR sinh hoạt

1.2 Tổng quan về viên nhiên liệu RDF

Bảng 1.8 Tham khảo quy trình các nhà máy và kết quả tính toán

Tên nhà máy Trình tự hoạt động Giá trị nhiệt RDF (MJ/kg)

Rifiuti Bassa Friulana

1.3 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP Ủ KHÔ KỴ KHÍ

1.3.1 Khái niệm

Ủ kỵ khí là sự phân giải các hợp chất phức tạp gluxit, lipit, protein với sự tham gia

của các vi sinh vật kỵ khí.

Phần chất thải hữu cơ (~60%), sau khi được phân loại riêng, phần chất thải này sẽ

được nghiền nhỏ (kích cỡ chất thải nhỏ sẽ ảnh hưởng tới quá trình lên men và phân

hủy chất thải) Theo đó, thành phần chất hữu cơ có chứa các thành phần như

proteins, carbohydrates, lipids Quá trình ủ kị khí sẽ sinh ra các monomers hữu cơ

(amino acids, sugars, fatty acids, ), các axit hữu cơ, acetate, rượu và giải phóng

CO2, H2O Sản phẩm từ quá trình ủ kỵ khí sinh ra các monomers hữu cơ sẽ làm

tăng giá trị nhiệt trị khi sản xuất viên nhiên liệu Ngoài ra, quá trình ủ kị khí cũng

sẽ loại bỏ được một số mầm bệnh có trong chất thải ban đầu.

Quá trình ủ sẽ làm phân hủy các chất hữu cơ theo các giai đoạn được thể hiện như

hình sau:

Tổng quan về CTR sinh hoạt và công nghệ sản xuất viên nhiên liệu RDF theo PP ủ khô kỵ khí

H2 CO2 Các axit hữu cơ Acetate Rượu

Các monomers hữu cơ (Amino acids, Sugars, Fatty acids)

Hình 1.7 Sơ đồ CN ủ khô kỵ khí và sản xuất viên nhiên liệu RDF

Phân loại

Gạch, đá…

Nghiền

Ủ kị khí

Ép viên RDF

Phụ gia

Đóng bao Sp

Hữu cơ

Bê tông hóa

Các chất

có thể cháy

Phụ gia

Nguồn tiếp liệu

Ép nước Nghiền

2.1 Cơ sở khoa học của phương pháp ủ khô kỵ khí và sản xuất viên nhiên liệu RDF từ CTR sinh hoạt

 Khái niệm chung về ủ khô kỵ khí

Ủ sinh học là quá trình ổn định sinh hóa các chất hữu cơ để thành các chất mùn, với thao tác sản xuất và kiểm soát một cách khoa học tạo môi trường tối ưu với quá trình sản xuất

Ủ kỵ khí là sự phân giải các hợp chất phức tạp gluxit, lipit, protein với

sự tham gia của các vi sinh vật kỵ khí

Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ dưới đk kỵ khí xảy ra theo 3 bước:

 Đầu tiên là quá trình thủy phân các hợp chất có phân tử lượng lớn thành những hợp chất thích hợp dùng làm nguồn năng lượng và mô tế

bào

 Sau đó là quá trình chuyển hóa các hợp chất sinh ra từ quá trình

thủy phân thành các hợp chất có phân tử lượng thấp hơn

 Cuối cùng là quá trình chuyển hóa các hợp chất trung gian thành các sản phẩm cuối cùng đơn giản hơn, chủ yếu là khó mêtan CH4 và

cacbonic CO2

Cơ sở khoa học và thực tiễn của phương pháp ủ khô kỵ khí và sản xuất viên nhiên liệu RDF từ CTR sinh hoạt

CHƯƠNG II

2.1 Cơ sở khoa học của phương pháp ủ khô kỵ khí và sản xuất viên nhiên liệu RDF từ CTR sinh hoạt

 Khái niệm chung về ủ khô kỵ khí

Ủ sinh học là quá trình ổn định sinh hóa các chất hữu cơ để thành các chất mùn, với thao tác sản xuất và kiểm soát một cách khoa học tạo môi trường tối ưu với quá trình sản xuất

Ủ kỵ khí là sự phân giải các hợp chất phức tạp gluxit, lipit, protein với

sự tham gia của các vi sinh vật kỵ khí

Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ dưới đk kỵ khí xảy ra theo 3 bước:

 Đầu tiên là quá trình thủy phân các hợp chất có phân tử lượng lớn thành những hợp chất thích hợp dùng làm nguồn năng lượng và mô tế

bào

 Sau đó là quá trình chuyển hóa các hợp chất sinh ra từ quá trình

thủy phân thành các hợp chất có phân tử lượng thấp hơn

 Cuối cùng là quá trình chuyển hóa các hợp chất trung gian thành

các sản phẩm cuối cùng đơn giản hơn, chủ yếu là khó mêtan CH4 và

cacbonic CO2

 Nguyên lý của quá trình ủ khô kỵ khí

Nguyên lý ủ ở chế độ kỵ khí là sử dụng chủ yếu các vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên, quá trình yếm khí xảy ra là chủ yếu và hệ thống thông gió hoàn toàn tự nhiên

Quá trình ủ là một quá trình oxi hoá hoá - sinh các chất hữu cơ do các loại

vi sinh vật khác nhau đảm nhiệm Những vi sinh vật phát triển theo cấp số nhân, đầu tiên là chậm và sau nhanh hơn

Thành phần các vi sinh vật có trong đống ủ bao gồm các chủng giống vi sinh vật phân huỷ, xenluloza, vi sinh vật phân giải protein, vi sinh vật phân giải tinh bột, vi sinh vật phân giải phosphat

 Sự hoạt động của các vi sinh vật trong đống ủ:

Các quá trình sinh hoá diễn ra trong đống ủ rác chủ yếu do hoạt động của các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng cho các hoạt động sống của chúng Các loại vi khuẩn và nấm đóng vai trò quan

trọng trong quá trình phân giải các hợp chất

Cơ sở khoa học và thực tiễn của phương pháp ủ khô kỵ khí và sản xuất viên nhiên liệu RDF từ CTR sinh hoạt

CHƯƠNG II

Hình 2.1 Quá trình thay đổi nhiệt độ theo thời gian trong đống ủ

Cơ sở khoa học và thực tiễn của phương pháp ủ khô kỵ khí và sản xuất viên nhiên liệu RDF từ CTR sinh hoạt

CHƯƠNG II

Các yếu tố ảnh hưởng quá trình ủ:

Phân loại và nghiền

Nhiệt độ:

Sự giải phóng CO2 tối đa xảy ra ở nhiệt độ 550C Nó bắt đầu tăng từ

từ trong khoảng từ 25 đến 400C, sau đó tăng từ 45 - 550C

Mỗi vi sinh vật đều có nhiệt độ tối ưu để tăng trưởng

Nhiệt độ tối ưu cho quá trình ổn định sinh hoá là 40 - 550C

Nhiệt độ cao (ngưỡng trên) đối với đống ủ thì tốc độ, mức ủ sẽ

nhanh Lưu ý cần ngăn ngừa quá khô, quá lạnh ở phần nào đó của

đống ủ

Độ ẩm:

Độ ẩm tối ưu đối với quá trình ủ từ 50 - 52%

Nếu vật liệu quá không đủ độ ẩm cho sự tồn tại của vi sinh vật hoặc

nếu vật liệu quá ẩm thì sẽ diễn ra quá trình lên men yếm khí, O2 không

lọt vào được

Cơ sở khoa học và thực tiễn của phương pháp ủ khô kỵ khí và sản xuất viên nhiên liệu RDF từ CTR sinh hoạt

CHƯƠNG II

Các yếu tố ảnh hưởng quá trình ủ:

pH:

pH giảm xuống 6,5 - 5,5 trong giai đoạn tiêu huỷ ưa mát và sau đó tăng

nhanh ở giai đoạn ưa ấm tới pH = 8 sau đó giảm nhẹ xuống 7,5 trong giai đoạn lạnh và trở nên già cỗi

Nếu dùng vôi để tăng pH ở giai đoạn đầu và pH sẽ tăng lên ngoài ngưỡng

mong muốn làm cho nitơ ở dạng muối sẽ mất đi

Độ thoáng khí :

Sự phân phối O2 cho bể ủ là rất cần thiết bởi vi sinh vật hiếu khí cần O2,

lượng O2, tiêu thụ là 4,2 g O2/1 kg rác/ngày, nghĩa là khoảng 4m 3 O2/1 tấn

rác/ngày Nhu cầu O2 tiêu thụ rất lớn trong những ngày đầu của quá trình ủ và

rồi giảm dần Sự sản sinh CO2 luôn tương đương với lượng CO2 tiêu thụ

Quá trình kỵ khí bắt đầu khi tỷ lệ O2 trong các bể ủ nhỏ hơn 10%, sau đó khí

metan CH4 xuất hiện Quá trình kỵ khí đặc biệt quan trọng khi tỷ lệ O2 dưới 5%

2.2 Cơ sở thực tiễn của phương pháp ủ khô kỵ khí và sản xuất viên nhiên liệu RDF từ CTR sinh hoạt

Hiện nay, trên thế giới đã có rất nhiều nước áp dụng phương pháp ủ kỵ khí để sản xuất phân vi sinh, khí sinh học hoặc viên nhiên liệu RDF với mục đích xử lý CTR sinh hoạt Đây chính là cơ sở thực tiễn để phương pháp này dần được áp dụng tại Việt Nam.

Đức: Tổng công suất các nhà máy xử lý sinh học dùng phương pháp ủ kỵ khí sản xuất viên nhiên liệu RDF là trên 1 triệu tấn/năm, với hơn 70 nhà máy hoạt động có thẩm quyền sản xuất nhiên liệu tái chế.

Nhật: Ở Nhật việc sản xuất và sử dụng viên nhiên liệu RDF bằng phương pháp ủ ngày càng phát triển mạnh mẽ Có thể sử dụng RDF để thay thế nhiên liệu hoá thạch hoặc sử dụng đốt kết hợp với một số nhiên liệu khác trong quá trình đốt Với những lợi ích như trên, ở Nhật phương pháp sản xuất RDF từ chất thải rắn sinh hoạt và công nghiệp đã được nghiên cứu và phát triển

Ý: Ở Italy, có 41 nhà máy xử lý sinh học với tổng công suất 4,3 triệu tấn Viên nhiên liệu RDF sản xuất tại Italy được sử dụng chủ yếu là đốt trong lò nung xi măng Ngoài ra còn có kế hoạch sử dụng RDF trong lò đốt chuyên dụng và các nhà máy điện

Ngoài ra tại Hà Lan, Thụy Điển, Anh, Thái Lan… công nghệ sinh học để xử lý CTR sinh hoạt được áp dụng rộng rãi, và phương pháp ủ khô kỵ khí để sản xuất viên nhiên liệu RDF cũng được sử dụng

Cơ sở khoa học và thực tiễn của phương pháp ủ khô kỵ khí và sản xuất viên nhiên liệu RDF từ CTR sinh hoạt

CHƯƠNG II

2.2 Cơ sở thực tiễn của phương pháp ủ khô kỵ khí và sản xuất viên nhiên liệu RDF từ CTR sinh hoạt

Các điều kiện thuận lợi để áp dụng phương pháp ủ kỵ khí tại Việt Nam

Trong quyết định phê duyệt chương trình đầu tư xử lý CTR giai đoạn 2011-2020, Thủ tướng Chính phủ đã xác định mục tiêu: giai đoạn đến năm

2015, 85% tổng lượng CTR sinh hoạt sinh hoạt phát sinh được thu gom và

xử lý bảo đảm tiêu chuẩn môi trường, trong đó 60% được tái chế, tái sử dụng

Giai đoạn 2016-2020, 90% tổng lượng CTR sinh hoạt sinh hoạt phát sinh được thu gom và xử lý bảo đảm tiêu chuẩn môi trường, trong đó 85% được tái chế, tái sử dụng Theo quy chuẩn của Bộ Xây dựng, trong các giai đoạn tới, tỷ lệ CTR sinh hoạt được xử lý bằng các công nghệ như tái chế, tái

sử dụng, chế biến phân hữu cơ, chế biến thành nhiên liệu đốt… phải đạt khoảng 85% Tỷ lệ CTR còn lại phải chôn lấp không được vượt quá 15%

2.2 Cơ sở thực tiễn của phương pháp ủ khô kỵ khí và sản xuất viên nhiên liệu RDF từ CTR sinh hoạt

Các điều kiện thuận lợi để áp dụng phương pháp ủ kỵ khí tại Việt Nam

Cơ sở khoa học và thực tiễn của phương pháp ủ khô kỵ khí

và sản xuất viên nhiên liệu RDF từ CTR sinh hoạt

2.2 Cơ sở thực tiễn của phương pháp ủ khô kỵ khí và sản xuất viên nhiên liệu RDF từ CTR sinh hoạt

Các điều kiện thuận lợi để áp dụng phương pháp ủ kỵ khí tại Việt Nam

Với điều kiện diện tích đất tại các vùng xung quanh sinh hoạt ngày càng hạn hẹp, xu hướng mở rộng là khó khăn thì phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh càng ngày càng không hợp lý.

Các nhà máy sử dụng phương pháp ủ sinh học sản xuất phân vi sinh cũng tồn tại những nhược điểm khá lớn đặc biệt chất lượng chưa cao.

Nhược điểm của phương pháp đốt để xử lý CTR là: vận hành dây chuyền phức tạp, đòi hỏi năng lực kỹ thuật và tay nghề cao; giá thành đầu tư lớn, chi phí tiêu hao năng lượng và chi phí xử lý cao

* Với những điều kiện hiện nay, phương pháp ủ kỵ khí và sản xuất viên nhiên liệu RDF và kết hợp sản xuất phân vi sinh chất lượng cao để xử lý CTR sinh hoạt

là một giải pháp tối ưu.