phương pháp xử lý khí thải từ bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt

Một trong những phương pháp xử lý chất thải rắn được coi là kinh tế nhất cả về đầu tư cũng như chi phí vận hành là xử lý chất thải rắn theo phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh.. Các bãi này

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

VIỆT NAM

- -BÀI TIỂU LUẬN

Môn:Công nghệ môi trường

Đề tài: “phương pháp xử lý khí thải từ bãi chôn lấp rác thải sinh

hoạt”

Họ và tên:Nguyễn Văn Tuấn

Mã SV :1453061642

PHẦN A.MỞ ĐẦU

Trong xu thế phát triển kinh tế xã hội, với vận tốc đô thị hóa ngày càng tăng

và sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp, dịch vụ, du lịch kéo theo mức sống của người dân ngày càng cao đã làm nảy sinh nhiều vấn đề mới, nan giải trong công tác bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng dân cư Lượng chất thải phát sinh từ những hoạt động sinh hoạt của người dân ngày một nhiều hơn, đa dạng hơn về thành phần và mức độ nguy hại về tính chất

Một trong những phương pháp xử lý chất thải rắn được coi là kinh tế nhất cả

về đầu tư cũng như chi phí vận hành là xử lý chất thải rắn theo phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh Đây là phương pháp xử lý chất thải rắn phổ biển nhất ở các quốc gia đang phát triển và thậm chí đối với nhiều quốc gia phát triển Tuy nhiên ở Việt Nam hiện nay nhiều bãi chôn lấp vẫn chưa được thiết kế và xây dựng theo đúng yêu cầu của một bãi chôn lấp hợp vệ sinh Các bãi này đều không kiểm soát được khí độc, mùi hôi là nguồn lây nhiễm tiềm tàng cho môi trường không khí

Từ vấn đề bức thiết trên em chọn đề tài “phương pháp xử lý khí thải từ bãi

chôn lấp rác thải sinh hoạt”

PHẦN :NỘI DUNG

I khí thải bãi chôn lấp

1 khái niêm khí bãi chôn lấp

Khí bãi chôn lấp (thường được gọi là khí “biogas” hay khí sinh học)

là một trong nhiều sản phẩm được sinh ra từ quá trình phân hủy sinh học các thành phần hữu cơ trong chất thải bãi chôn lấp

2 Quá trình hình thành khí thải bãi chôn lấp

-Quá trình hình thành các khí chủ yếu từ BCL xảy ra qua 5 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Giai đoạn thích nghi

Quá trình phân hủy sinh học xảy ra trong điều kiện hiếu khí vì một phần không khí bị giữ lại trong BCL Nguồn vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí có từ lớp đất phủ hàng ngày hoặc lớp đất phủ cuối cùng khi đóng cửa BCL Bên cạnh đó, bùn từ trạm xử lý nước thải được đổ bỏ tại BCL và nước rò rỉ tuần hoàn lại BCL cũng là những nguồn cung cấp

vi sinh vật cần thiết để phân hủy rác thải

Giai đoạn 2: Giai đoạn chuyển hóa Hàm lượng oxy trong BCL giảm dần và điều kiện kỵ khí bắt đầu hình thành Khi môi trường trong BCL trở nên kỵ khí hoàn toàn, nitrate và sulfate, các chất đóng vai trò là chất nhận điện tử trong các phản ứng chuyển hóa sinh học, thường bị khử thành khí N2 và H2S (Phương trình 1, 2, và 3)

2CH3CHOHCOOH + SO4 2- → Lactate Sulfate 2CH3COOH + S2- + H2O + CO2 Acetate Sulfide (1)

4H2 + SO4 2- → S2- + 4H2O (2)

S2- + 2H+ → H2S (3)

Sự gia tăng mức độ kỵ khí trong môi trường BCL có thể kiểm soát được bằng cách đo điện thế oxy hóa khử của chất thải Quá trình khử nitrate và sulfate xảy ra ở điện thế oxy hóa khử trong khoảng từ –50 đến –100 mV Khí CH4 được tạo thành khi điện thế oxy hóa khử dao động trong khoảng từ – 150 đến –300 mV Khi điện thế oxy hóa khử tiếp tục giảm, tập hợp vi sinh vật chuyển hóa các chất hữu cơ có trong rác thành CH4 và CO2 bắt đầu quá trình 3 giai đoạn nhằm chuyển hóa các chất hữu cơ phức tạp thành các acid hữu cơ và các sản phẩm trung gian khác như trình bày trong giai đoạn 3 Ở giai đoạn 2, pH của nước

rò rỉ bắt đầu giảm do sự có mặt của các acid hữu cơ và ảnh hưởng của khí CO2 sinh ra trong BCL

Giai đoạn 3: Giai đoạn acid hóa

Tốc độ tạo thành các acid hữu cơ tăng nhanh Bước thứ nhất của quá trình 3 giai đoạn là thủy phân các hợp chất cao phân tử (như lipids, polysaccharides, protein, nucleic acids,…) thành các hợp chất thích hợp cho vi sinh vật Bước thứ hai là quá trình chuyển hóa sinh học các hợp chất sinh ra từ giai đoạn 1 thành các hợp chất trung gian

có phân tử lượng thấp hơn mà đặc trưng là acetic acid, một phần nhỏ acid fulvic và một số acid hữu cơ khác CO2 là khí chủ yếu sinh ra trong giai đoạn 3 Một phần nhỏ khí H2 cũng được hình thành trong giai đoạn này

Giai đoạn 4 Giai đoạn methane hóa

Các acid hữu cơ đã hình thành được chuyển hóa thành CH4 và CO2

Giai đoạn 5: Giai đoạn phân hủy hoàn toàn

Giai đoạn này xảy ra sau khi các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học sẵn có đã được chuyển hóa hoàn toàn thành CH4 và CO2 ở giai đoạn 4 Khi lượng ẩm tiếp tục thấm vào phần chất thải mới thêm vào, quá trìnhchuyển hóa lại tiếp tục xảy ra Tốc độ sinh khí sẽ giảm đáng kể ở giai đoạn 5 vì hầu hết các chất dinh dưỡng sẵn có đã bị rửa trôi theo nước rò rỉ trong các giai đoạn trước đó và các chất còn lại hầu hết là những chất có khả năng phân hủy chậm Khí chủ yếu sinh

ra ở giai đoạn 5 là khí CH4 và CO2

Bên cạnh đó, quá trình xử lý nước rò rỉ sinh ra từ bãi chôn lấp cũng phát sinh ra một lượng lớn khí CH4, nếu không có hệ thống thu gom

và xử lý thì lượng khí phát sinh này cũng sẽ tham gia tác động đến môi trường

Thêm vào đó, có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến sản lượng và tốc

độ sinh khí tại bãi chôn lấp

Một số nhân tố đó bao gồm:

– Thành phần cấu tạo chất thải (tức là: nồng độ cacbon, chất dinh dưỡng và chất gây ức chế) và độ ẩm

– Mức độ xử lý sơ bộ (như cắt giảm kích thước, tái chế, sản xuất compost, đóng ép thành kiện)

– Kiểu và mức độ đầm nén, phương pháp vận hành chôn lấp, loại và độ dày của lớp vật liệu che phủ

– Khối lượng chất thải, hình dạng hình học, tính chất địa chất thủy văn và cấu tạo đất vị trí bãi chôn lấp

– Điều kiện khí hậu thời tiết (nhiệt độ, lượng mưa, sự bay hơi,

sự cách ly)

– Theo các thông tin thực nghiệm, có thể kết luận như sau:

– Nồng độ cacbon trong chất thải rắn đô thị có thể biến đổi từ

325 đến 350 kg/tấn (tính theo khối lượng khô) Số lượng cacbon có thể phân hủy trong khoảng từ 56% đến 70%

– Dựa trên kết quả của một loạt thí nghiệm được tiến hành bởi các tác giả và theo một số số liệu khác, sản lượng khí bãi chôn lấp tối

đa theo lý thuyết là 300 m3/tấn chất thải đô thị (tính theo khối lượng ướt)

II Xử lý khí bãi chôn lấp

1.Các phương án giảm thiểu phát thải và ngăn ngừa ô nhiễm

Cách tốt nhất để giảm thiểu phát thải khí BCL là giảm thiểu hàm lượng cacbon có trong chất thải bằng cách ngăn giảm việc đổ thải các chất có thành phần hữu cơ vào bãi chôn lấp Sử dụng lò đốt chất thải rắn đô thị, phương pháp khí hoá, hoặc tách chọn lọc và xử lý các phần

có chứa cacbon hữu cơ có thể phân huỷ Tuy nhiên hiện tại Việt nam chưa có hệ thống lò đốt cho chất thải rắn sinh hoạt Việc phân loại rác thải ở Việt Nam chưa thể thực hiện được vì thiếu các phương tiện vận chuyển có hệ thống phân tách rác

Một phương án khác là cải tiến khả năng ôxi hoá của lớp phủ bề mặt của BCL Vi khuẩn ở lớp bề mặt có thể chuyển mêtan thành khí cacbon dioxit Theo cách này kết quả có thể giảm được khoảng 10 – 20% lượng thải mêtan

Một khi chất thải hữu cơ được đổ thải, khí BCL được hình thành thì cần phải có chi phí nhất định cho việc giảm thiểu sự phát thải khí BCL Cần thiết lập hệ thống kiểm soát và thu hồi khí BCL

Phân ô đổ rác trong bãi chôn lấp vừa nhỏ đủ để chứa lượng rác trong ngày vì như vậy sẽ che phủ kịp thời và ngăn chặn khí ô nhiễm

và mùi hôi thoát ra môi trường xung quanh Hệ thống thu khí và nước

rò rỉ cũng có thể được thực hiện theo từng ô như vậy để kịp xây dựng

và kịp xử lý

Việc xây dựng những hố chôn lấp riêng biệt là cách hiệu quả nhất

để thu hồi khí BCL: một hiệu quả cao kết hợp với chi phí thấp Khi các ô ngăn đã không còn khả năng chứa hoặc không được phép chứa,

sử dụng phương pháp thu hồi theo bề mặt là giải pháp hiệu quả cao, mặt dù chi phí cũng lớn

Thiết lập hệ thống thu hồi nước rò rỉ kín từ trong bãi chôn lấp và đưa về hệ thống xử lý nước rò rỉ để tránh tình trạng nước rò rỉ thoát ra

ngoài môi trường gây ô nhiễm Cùng lúc đó thiết lập hệ thống thu khí kín từ trong hệ thống xử lý kỵ khí của nước rò rỉ để tránh tình trạng khí sinh ra sẽ gây ô nhiễm môi trường không khí

Khí thu trực tiếp từ BCL và gián tiếp từ hệ thống xử lý nước rò rỉ có thể sử dụng tập trung để sản xuất năng lượng hoặc đốt dưới điều kiện kiểm soát để tránh thải các thành phần độc hại vào không khí

2 Phương pháp thu hồi khí để sản xuất năng lượng

Việc thu hồi khí là thiết kế bãi chôn lấp sao cho khí di chuyển bên trong có thể được kiểm soát và thu gom Khí được thu gom hoặc có thể được sử dụng trực tiếp như là nhiên liệu có giá trị nhiệt lượng thấp hoặc có thể được xử lý (tinh lọc) để tạo thành nhiên liệu có giá trị nhiệt lượng cao Việc thu gom khí có thể được thực hiện bằng cách thiết kế kết hợp những giếng thu khí được đặt ở những khoảng cách đã được tính toán và những vùng có tính thấm cao cho phép khí di chuyển vào các điểm thu gom Điều này được thực hiện bằng cách lắp đặt những ống thoát khí (được đục lỗ) bên trong bãi chôn lấp và bên ngoài vỏ bọc của ống thu khí được bọc sỏi, hoặc sử dụng mương thu

Quạt gió Máy phát

điện

Hệ thống thu hồi khí bãi chôn lấp

Bãi chôn lấp

Sơ đồ quy trình sử lý khí bái chôn lấp

khí đổ đầy sỏi Khí được dẫn thoát ra khỏi bãi chôn lấp bằng hệ thống ống dẫn hoặc đầu thu để vận chuyển khí và những quạt gió (bơm tạo lực hút chân không) để hút khí từ bãi chôn lấp lên đầu thu

Giếng thu khí bãi chôn lấm

Hệ thống thu gom khí được bảo đảm đúng chức năng nhờ việc sử dụng quạt gió Quạt gió phải được vận hành sao cho một phần chân không được tạo ra ở những đầu thu và trong hệ thống thu gom và khí

sẽ được hút ra khỏi bãi chôn lấp Mặc dù một số khí sẽ di chuyển một cách tự nhiên (không cần quạt hút) vào giếng thu khí nhờ áp suất bên trong bãi chôn lấp tương đối cao, nhưng tốc độ di chuyển của chúng quá thấp, không đảm bảo thực hiện chức năng thu gom đúng mức Quạt gió vừa làm gia tăng lưu lượng khí được hút ra khỏi bãi chôn lấp vừa mở rộng diện tích phục vụ hiệu quả của các giếng thu khí trong bãi chôn lấp

Những giếng thu khí là những giếng bọc có đừng kính từ 0.66-1 m kéo dài xuống tận đáy bãi chôn lấp, Những vỏ bọc được đục lỗ ở phần tiếp xúc trực tiếp với rác, những vỏ bọc phải được nối lồng vào nhau giữa những đoạn ống sao cho những mối nối vẫn giữ nguyên vẹn cho dù bãi chôn lấp có tính chất sụt lún không đồng đều và đáng kể Trong quá trình xây dựng những giếng thu khí, xung quanh ống thu gom khí được bọc sỏi dần dần Lớp sỏi bọc (hoặc vật liệu thay thế dạng hạt thô) đóng vai trò là lớp thu gom khí có tính thấm cao, mà nhờ đó, khí được thu gom vào ống thu gom Trên đỉnh lớp sỏi được phủ chặt kín bởi lớp đất đầm chặt để ngăn cản sự xâm nhập của không khí từ bên ngoài vào giếng Khí bên ngoài xâm nhập vào giếng thu khí (hay vào một phần nào đó của bãi chôn lấp) sẽ làm loãng khí được thu gom và do đó làm giảm giá trị nhiệt lượng và làm cho quá trình tinh

lọc khí trở nên phức tạp Trong trường hợp khí được thu gom bị làm loãng, N2 sẽ là thành phần khí có nồng độ gia tăng và chất lượng của khí sẽ bị hạ thấp Khi có sự hiện diện của ôxy trong không khí xâm nhập vào thì vấn đề sẽ nghiêm trọng hơn Ôxy gây ức chế hoạt động của vi sinh vật hình thành metan Quan trọng hơn, nồng độ ôxy có thể gia tăng đến tỉ lệ nhất định so với nồng độ mêtan thì có khả năng gây nổ

Bố trí các giếng thu khí được sắp xếp theo khả năng thu khí của mỗi giếng thu khí, cũng như theo đặc trưng của lớp đất che phủ và hướng

di chuyển dự kiến của khí trong bãi chôn lấp Diện tích phục vụ của mỗi giếng thu khí (nghĩa là phần diện tích chôn lấp bị ảnh hưởng bởi giếng thu khí) phụ thuộc vào tốc độ hút khí Để tránh sự tích luỹ khí trong bãi chôn lấp, một số khu dân cư dựa vào các điều kiện địa phương để điều chỉnh thiết kế giếng thu khí phù hợp

Hệ thông thu gom khi khí bái chôn lấp là một phương pháp tương đối rẻ lại có thể

sử dụng khí bã chôn lấp sản xuất năng lượng đem lại hiệu quả kinh tế Ngoài ra, ta có

Hệ thống thu gom khí bãi chôn lấp

thể áp dung thêm các phương pháp cùng một số phương phap khác để tăng hiệu quả

xử lý khí.

PHẦN C KẾT LUẬN

Khí bãi chôn lấp là một trong rất nhiêu nguyên nhân gây ô nhiễm môi trười của bãi chôn lấp rắc thải sinh hoạt Để hạn chế ô nhiêm môi trường ta cần tiến hành song song các phhuwng pháp xử lú các nguôn ô nhiễm.

Phương pháp thu hồi khí để sản xuất năng lượng là một phương pháp hiện đại để xử

lý khí bãi chôn lấp.