PHUONG PHAP XU LY CHAT THAI RAN

2/27/2016 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN PHONG Email: ntphong@hcmut.edu.vn       Xử lý CTR hoạt động khơng thể thiếu chiếm vai trò quan trọng hoạt động quản lý tổng hợp CTR sau hàng loạt hoạt động giảm thiểu nguồn, thu gom, trung chuyển vận chuyển chất thải Việc lựa chọn phương án xử lý chất thải phù hợp yếu tố định thành cơng cơng tác quản lý chất thải Phương pháp xử lý CTR phải đảm bảo ba mục tiêu: Nâng cao hiệu việc quản lý CTR, bảo đảm an tồn vệ sinh mơi trường Thu hồi vật liệu để tái sử dụng, tái chế Thu hồi lượng từ rác sản phẩm chuyển đổi 2/27/2016 5.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CTR ĐƠ THỊ 5.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CTR CƠNG NGHIỆP 5.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CTR NGUY HẠI 5.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CTR ĐƠ THỊ      5.1.1 Phương Pháp Cơ Học 1- Giảm kích thước Sử dụng nhằm mục đích làm giảm kích thước loại vật liệu rác thải đô thò Các vật liệu làm giảm kích thước sử dụng trực tiếp lớp che phủ mặt đất sử dụng làm phân compost phần sử dụng cho hoạt động tái sinh chất thải rắn Tùy thuộc vào hình dạng, đặc tính chất thải, tiêu chuẩn đòi hỏi thiết kế thiết bò cho phù hợp 2/27/2016  o o o  Các thiết bò thường sử dụng: Búa đập có hiệu vật liệu có đặc tính giòn dể gãy Kéo cắt dùng để làm giảm kích thước vật liệu mềm so với dùng búa đập Máùy nghiền Máy nghiền có ưu điểm di chuyển dễ dàng sử dụng cho nhiều loại vật liệu khác nhánh cây, loại rác từ trình xây dựng 5.1.1 Phương Pháp Cơ Học     2-Phân loại theo kích thước Phân loại hổn hợp loại vật liệu có kích thước khác thành hay nhiều loại vật liệu có kích thước sử dụng loại sàng có kích thước khác Loại sàng rung sử dụng vật liệu tương đối khô kim loại thủy tinh Loại sàng trống quay dùng để tách rời loại giấy carton giấy vụn đồng thời bảo vệ tác hại máy nghiền loại vật liệu có kích thước lớn 2/27/2016 Sơ đồ loại sàng phân tách CTR 5.1.1 Phương Pháp Cơ Học    3-Phân loại theo khối lượng riêng Phương pháp sử dụng để tách rời loại vật liệu từ trình cắt nghiền thành dạng khác nhau: dạng có khối lượng riêng nhẹ giấy, nhựa, chất hữu dạng có khối lượng riêng nặng kim loại, gỗ, loại vật liệu vô có khối lượng riêng tương đối nặng Kỹ thuật sử dụng rộng rãi dùng để phân loại loại vật liệu dựa vào khác khối lượng riêng khí động lực Nguyên tắc phương pháp dòng không khí từ lên vật liệu nhẹ tách rời khỏi vật liệu nặng 2/27/2016 5.1.1 Phương Pháp Cơ Học    4-Phân loại điện trường từ tính Dựa vào tính chất điện từ từ trường loại vật liệu có thành phần chất thải rắn Sử dụng phổ biến tiến hành tách ly kim loại màu kim loại đen Phương pháp phân loại tónh điện áp dụng để tách ly nhựa giấy dựa vào khác tích điện bề mặt loại vật liệu 5.1.1 Phương Pháp Cơ Học    5-Nén chất thải rắn Phương pháp nén chất thải rắn sử dụng với mục đích gia tăng khối lượng riêng loại vật liệu việc lưu trữ chuyên chở có hiệu Một số kỹ thuật áp dụng để nén tái sinh chất thải đóng kiện, đóng khối, hay kết thành dạng viên 10 2/27/2016 5.1.2 Phương Pháp Nhiệt    1-Hệ thống thiêu đốt Là trình oxy hóa CTR tác dụng nhiệt trình oxy hóa hoá học Bằng cách đốt chất thải ta giảm thể tích đến 80-90% Nhiệt độ buồng đốt phải cao 800 oC Phương pháp tiêu hủy chất thải cách đốt với nhiên liệu thông thường khác để tận dụng nhiệt cho thiết bò tiêu thụ nhiệt: nồi hơi, lò nung, lò luyện kim, lò nấu thủy tinh Lượng chất thải bổ sung vào lò đốt chiếm 12-25% tổng lượng nhiên liệu 11 5.1.2 Phương Pháp Nhiệt    2-Hệ thống nhiệt phân Nhiệt phân trình phân hủy hay biến đổi hoá học chất thải rắn xảy nung nóng điều kiện oxy tạo sản phẩm cuối dạng rắn, lỏng khí Nguyên lý vận hành trình nhiệt phân gồm hai giai đoạn Giai đoạn trình khí hoá Chất thải gia nhiệt để tách thành phần dễ bay khí cháy, nước… khỏi thành phần cháy không hoá tro Giai đoạn hai thành phần bay đốt điều kiện phù hợp để tiêu hủy hết cấu tử nguy hại 12 2/27/2016 5.1.2 Phương Pháp Nhiệt    3-Hệ thống khí hóa Khí hóa trình đốt loại vật liệu điều kiện thiếu oxy Mặc dù phương pháp phát vào kỷ 19 việc áp dụng thực thời gian gần xử lý chất thải rắn Kỹ thuật khí hóa áp dụng với mục đích làm giảm thể tích chất thải thu hồi lượng 13 5.1.2 Phương Pháp Nhiệt    4-Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí trình nhiệt Các trình xử lý nhiệt phát sinh số tác động đến môi trường xung quanh bao gồm: khí, bụi, chất thải rắn, lỏng Do trình xử lý nhiệt thiết bò phải trang bò hệ thống kiểm soát phát thải Đối với ô nhiễm không khí chất ô nhiễm cần kiểm soát là: NOx, SO2 , CO, bụi 14 2/27/2016 5.1.2 Phương Pháp Nhiệt   Khí NOx: Tồn không khí dạng là: NO NO2; NOx hình thành từ nguồn là: Nguồn thứ hình thành phản ứng nitơ oxy không khí tác dụng nhiệt; nguồn thứ hình thành phản ứng oxy nitơ hữu có thành phần loại nhiên liệu sử dụng NOx tác nhân hình thành chất PAN (Peroxyl Acetal Nitrate) gây tượng khói quang hóa Khí SO2: Hình thành trình đốt nhiên liệu có chứa lưu huỳnh SO2 kích thích gây nên bệnh viêm mũi, mắt, viêm họng Ở nồng độ cao gây nên bệnh tật tử vong người mắc chứng bệnh liên quan đến phổi viêm phế quản hay phổi 15 5.1.2 Phương Pháp Nhiệt   Khí CO: Hình thành trình đốt vật liệu có chứa carbon cung cấp oxy không đầy đủ CO phản ứng với hemoglobin máu tạo thành carboxylhemoglobyl (HbCO) Cơ thể người thích ứng với oxyhemoglobin (HbO2), oxy chuyển đến mô thể Sự thiếu hụt oxy gây nên tượng nhứt đầu, chóng mặt Bụi: Hình thành trình đốt không hoàn chỉnh nhiên liệu đặc tính vật lý vật liệu không cháy Bụi làm giảm thò giác ảnh hưởng đến sức khỏe Bụi có kích thước nhỏ 10m gọi bụi hô hấp sâu vào phổi 16 2/27/2016 5.1.3 Phương pháp chuyển hoá sinh học hoá học     1-Quá trình ủ phân hiếu khí Quá trình biến đổi sinh học hiếu khí sử dụng rộng rải mục đích biến đổi chất thải rắn dạng hữu tạo thành chất vô tác dụng vi sinh vật để tạo thành sản phẩm dạng mùn gọi phân compost 2-Quá trình phân hủy chất thải lên men kỵ khí Quá trình áp dụng rộng rãi nhiều nơi giới tạo sản phẩm khí metan từ chất thải người, động vật, sản phẩm thừa từ nông nghiệp, từ chất thải hữu từ thành phần rác thải đô thò 17 5.1.3 Phương pháp chuyển hoá sinh học hoá học    3-Quá trình chuyển hoá hóa học Quá trình chuyển hoá hóa học bao gồm loạt phản ứng thủy phân sử dụng để tái sinh hợp chất glucose loạt phản ứng khác dùng để tái sinh dầu tổng hợp, khí acetate cellulose Kỹ thuật xử lý chất thải rắn phương pháp hóa học phổ biến phản ứng thủy phân cellulose tác dụng acid trình biến đổi metal thành metanol 18 2/27/2016    Phản ứng thủy phân acid Cellulose hình thành liên kết 3000 đơn vò phân tử glucose, cellulose có đặc điểm hòa tan nước dung môi hữu không bò phân hủy tế bào Nếu cellulose thủy phân glucose tái sinh (C6H10O5)n + H2O acid  nC6H12O6 cellulose glucose Đường glucose trích ly từ cellulose biến đổi phản ứng sinh học hoá học tạo thành sản phẩm rượu hoá chất công nghiệp 19   Sản xuất metanol từ metan Metan hình thành trình phân hủy yếm khí chất thải rắn hữu biến đổi thành metanol CH4 + H2O CO + 2H2 xúc tác  xúc tác  CO + 3H2 CH3OH Thuận lợi việc sản xuất metanol từ khí biogas có chứa metal metanol lưu trữ vận chuyển dể dàng việc vận chuyển khí metan 20 10 2/27/2016 BIOREMEDIATION   Bioremediation thông thường sử dụng kỹ thuật làm chất thải phương pháp ứng dụng để xử lý chất thải nguy hại phương pháp sinh học có nhiều hứa hẹn Bioremediation ngày phổ biến khả chấp nhận cộng đồng ngày cao so với phương pháp lựa chọn khác trình đốt 123 BIOREMEDIATION Một số thuận lợi phương pháp là: + Chi phí-hiệu phân hủy chất thải vi sinh vật + Sản phẩm trình phân hủy chất có hoạt tính sinh học đất   Mặc dù thuận lợi phương pháp có điểm bất lợi trình phân hủy diễn chậm so với phương pháp khác Phương pháp muốn thành công phải nắm vững kiến thức vi sinh vật học, kỹ thuật 124 62 2/27/2016 BIOREMEDIATION   Điều tra vò trí lựa chọn xử lý Những đặc tính ban đầu vò trí lựa chọn cung cấp số liệu cho việc xác đònh hiệu phương pháp xử lý Điều tra vò trí xử lý điển hình bao gồm10 chí hàng trăm mẫu phân tích đặc tính chất thải nguy hại có đất nước ngầm + pH đất + Dinh dưỡng đất (N, P) + Đặc tính vật lý đất (phân bố hạt đất) + Số lượng vi sinh vật có đất  125 BIOREMEDIATION Một số mục tiêu áp dụng Bioremediation hợp chất hữu cơ: + Giảm lượng chất hữu nguy hại đất nước ngầm dựa hoạt động phân hủy vi sinh vật + Tối ưu hoá trình khoáng hoá vật liệu nguy hại + Đạt mức độ làm xác đònh yêu cầu khoảng giới hạn thời gian tài chánh  126 63 2/27/2016 BIOREMEDIATION Các phương pháp áp dụng Bioremediation + Gas injection (Bioventing system) + Liquid injection (Aerated water) + Bioreactors (Slurry bioreactors) + Land treatment (Land farming)    Việc lựa chọn phương pháp phù hợp tuỳ thuộc vào tính kinh tế trình Thông thường trình Bioventing system Aerated water injection kết hợp để xử lý chất thải nguy hại 127 BIOREMEDIATION    Bioventing system: Được áp dụng đất có hydrocarbon bay không bay Kỹ thuật bao gồm air stripping dùng để loại trừ hợp chất bay có đất nhằm tăng cường khả phân hủy vi sinh vật chất thải Phương pháp xử lý áp dụng trường hợp insitu exsitu 128 64 2/27/2016 BIOREMEDIATION    Aerated water injection: Là phương pháp điển hình để loại trừ chất ô nhiễm có nước ngầm Các công đoạn thực phụ thuộc vào mức độ phân phối oxy chất dinh dưỡng vào khu vực bò nhiễm lớp bên bề mặt tầng nước ngầm, cụ thể bơm nước ngầm bò nhiễm bẩn, làm bioreactor, cung cấp oxy chất dinh dưỡng, bơm ngược trở lại nước (enriched water) 129 BIOREMEDIATION    Mô tả trình Quá trình xử lý thực cách tạo điều kiện thích hợp cho hoạt động vi sinh vật Các điều kiện tối ưu nhiệt độ, độ ẩm đất, pH, dinh dưỡng, diện oxy để hổ trợ trình phân hủy sinh học phương pháp hiếu khí 130 65 2/27/2016 BIOREMEDIATION     Khả áp dụng Có thể áp dụng để xử lý chất dễ phân hủy phương pháp sinh học thường xuất tự nhiên hydrocarbon bay Khó áp dụng trường hợp hợp chất hữu có gốc halogene có khả ức chế hoạt động vi khuẩn Phương pháp áp dụng xử lý thành công số loại chất thải là: trichloroethane, tetrachloroethane, toluene, phenol, acetone, butanone, benzoic acid 131 BIOREMEDIATION    Trường hợp nghiên cứu điển hình Áp dụng thành công trường hợp đất bò nhiễm bẩn xăng từ bồn chôn ngầm đất bò rò rỉ bang California, USA Phương pháp xử lý sinh học hổ trợ cách cung cấp chất dinh dưỡng (N, P), nước oxy Carbon hoạt tính dùng để hấp phụ thành phần có độ bay cao xăng Kết nồng độ hydrocarbon xăng giảm đáng kể từ 1,200 ppm xuống thấp 10ppm thời gian tháng 132 66 2/27/2016 BIOREMEDIATION     Bioreactors: Phương pháp xử lý phức tạp đắc tiền Phương pháp làm chất bẩn có nước, hổn hợp chất rắn nước Vi sinh vật sử dụng vi sinh vật bám dính ngoại trừ sinh khối không tuần hoàn chất rắn lơ lững loại trừ theo đònh kỳ Những bước phương pháp xử lý khuấy trộn, sục khí, phân hủy sinh học 133 BIOREMEDIATION   Các trình xảy bể phản ứng công đoạn khác hệ thống, phương pháp xử lý liên tục dạng mẽ Quá trình khuấy trộn làm cho chất thải đồng mà thực mục đích: + Bẽ gãy liên kết chất thải + Tiếp xúc chất thải hữu vi sinh vật + Oxy hoá bùn thông qua trình sục khí + Làm bay chất ô nhiễm 134 67 2/27/2016 BIOREMEDIATION Phương pháp bioreactor + Thuận lợi: Tốc độ phân hủy chất thải cao Thời gian xử lý ngắn Diện tích xử lý nhỏ + Bất lợi: Chi phí xử lý cao Thiết bò lưu giữ bùn lớn Nồng độ chất ô nhiễm cao tỉ lệ chất có kích thước nhỏ cao không phù hợp cho trình khuếch tán oxy  135 BIOREMEDIATION   Khả ứng dụng Phương pháp ứng dụng thành công việc xử lý loại chất thải phát sinh từ trình bảo quản gỗ sử dụng hóa chất creosote oil, pentachlorophenol (PCP), polyacromatic (PAHs), bùn từ trình lọc dầu có chất hữu dễ phân hủy, đất bò nhiễm hexachlorocyclohexane (HCH) 136 68 2/27/2016 BIOREMEDIATION    Nghiên cứu điển hình Một ứng dụng áp dụng hệ thống xử lý insitu phân hủy polychlorinated biphenyls (PCBs) trầm tích đáy sông Kết xử lý cho thấy nồng độ PCBs giảm cách có ý nghóa thông qua trình phân hủy yếm khí tự nhiên phân hủy sinh học hiếu khí 137 BIOREMEDIATION    Land Treatment: Phương pháp xử lý đơn giản rẻ tiền Ít lượng thiết bò so với phương pháp xử lý khác bùn hoạt tính, lọc nhỏ giọt hay hồ sục khí dễ vận hành bảo trì Một số bất lợi diện tích sử dụng lớn, điều kiện đất nơi xử lý, yếu tố khí hậu độ bốc hơi, ngưng tụ Lớp đất cày xới độ sâu 10-30 cm vùng xử lý đến độ sâu 1,5 m 138 69 2/27/2016 BIOREMEDIATION    Khả ứng dụng Bùn thải từ nhà máy lọc dầu xử lý cách trộn chung với lớp đất mặt Một số loại chất thải khác áp dụng để xử lý thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ (aldrin, dieldrin, parathion, malathion, DDT) số loại hoá chất khác ethylbenzene, pentachlorophenol lignin từ nhà máy sản xuất giấy 139 BIOREMEDIATION     Trường hợp nghiên cứu điển hình p dụng thành công để xử lý 100,000 m3 xăng dầu bò nhiễm bẫn có đất bùn miền nam California vào năm 1990 Nồng độ chất ô nhiễm từ 3,80040,000 ppm Chất thải đào bới trải rộng diện tích 13 có độ sâu 45 cm Hệ thống tưới thiết lập nhằm trì độ ẩm đất tối ưu từ 10-15% pH trì khoảng 7.0-7.5 Kết cho thấy nồng độ chất ô nhiễm giảm xuống nhỏ 500 ppm sau năm xử lý nồng độ đạt tiêu chuẩn cho phép USEPA 140 70 2/27/2016 Xử lý chất thải nguy hại phương pháp đốt   Phương pháp đốt kỹ thuật áp dụng lượng lớn chất thải nguy hại cần tiêu hủy Phương pháp bảo đảm khả phân hủy chất thải có hiệu cao hầu hết chất thải hữu lượng khí thải sinh với lượng nhỏ kiểm soát 141 Xử lý chất thải nguy hại phương pháp đốt    Công nghệ đốt có số đặc thù: Nếu tiến hành theo qui cách có khả phá hủy toàn độc chất hữu chất thải nguy hại cách phá hủy mối liên kết hoá học chúng đưa chúng trở lại dạng nguyên tố hợp thành ban đầu qua làm giảm thiểu loại bỏ hoàn toàn độc tính Hạn chế thể tích chất thải nguy hại cần phải thải loại vào môi trường đất cách biến đổi chất rắn lỏng thành dạng tro So với việc loại thải chất thải nguy hại không qua xử lý, việc thải loại tro vào môi trường đất an toàn hiệu gấp nhiều lần 142 71 2/27/2016 Xử lý chất thải nguy hại phương pháp đốt   Đốt chất thải nguy hại, ta giảm thể tích đến 80-90% Nhiệt độ buồng đốt phải cao 800oC Nếu nhiệt độ lò đốt < 8000C dioxin furan hình thành Nhiệt độ lò đốt từ 800-10000C cacbuahydro cháy hết; 1000-12000C hợp chất PCB hợp chất hữu chứa Cl cháy hết Sản phẩm cuối trình đốt phải chất không nguy hại nước, CO2, … 143 Xử lý chất thải nguy hại phương pháp đốt   Các chất thải nguy hại xử lý phương pháp đốt dung môi hữu cơ, dầu thải chất chứa dầu, plastic, sơn, chất thải bệnh viện, chất thải từ xí nghiệp dược phẩm, phenol, chất thải hữu chứa S, P, N halogen, thuốc trừ sâu Các chất thải không nên xử lý phương pháp đốt: chất thải phóng xạ, chất thải dễ nổ 144 72 2/27/2016 Xử lý chất thải nguy hại phương pháp đốt   Phương pháp đốt loại trừ loại chất độc hại có khả gây bệnh ung thư (carcinogens), số chất thải có mầm bệnh mà chúng gây bệnh truyền nhiễm, chất thải có hoạt tính sinh học có khả gây tác độc bất lợi đến trình xử lý khác Thuận lợi phương pháp giảm lượng lớn thể tích chất thải cần phải xử lý lượng lớn nhiệt lượng sinh sử dụng cho mục đích khác 145 Xử lý chất thải nguy hại phương pháp đốt  Phương pháp có số hạn chế: - Chi phí đầu tư ban đầu cao so với phương pháp xử lý khác - Kiểm soát vận hành phức tạp đòi hỏi chế độ tập huấn tốt - Những tiềm tác động đến người môi trường xảy - Một số chất ô nhiễm không khí hình thành trình đốt: HCl, CO, SO2, NOx, kim loại nặng, bụi gây tác động bất lợi 146 73 2/27/2016 Xử lý chất thải nguy hại phương pháp đốt    Đốt phương pháp phun chất lỏng Chất thải nguy hại dạng lỏng đốt trực tiếp lò đốt cách phun vào vùng lửa hay vùng cháy lò phụ thuộc vào nhiệt trò chất thải Lò đốt trì nhiệt độ khoảng 1000oC Thời gian lưu chất thải lỏng lò từ vài phần giây đến 2,5 giây 147 Xử lý chất thải nguy hại phương pháp đốt   Đốt thùng quay Lò đốt thùng quay sử dụng để xử lý loại chất thải nguy hại dạng rắn, cặn, bùn dạng lỏng Thùng quay hoạt động nhiệt độ khoảng 1100oC Đốt có xúc tác Sử dụng xúc tác cho vào lò đốt để tăng cường tốc độ oxy hoá chất thải nhiệt độ thấp so với lò đốt thông thường (< 537oC) Phương pháp áp dụng cho chất thải lỏng 148 74 2/27/2016 Xử lý chất thải nguy hại phương pháp đốt Sử dụng chất thải nguy hại làm nhiên liệu Đây phương pháp tiêu hủy chất thải cách đốt với nhiên liệu thông thường khác để tận dụng nhiệt cho thiết bò tiêu thụ nhiệt: nồi hơi, lò nung, lò luyện kim, lò nấu thủy tinh   Lượng chất thải bổ sung vào lò đốt chiếm 1225% tổng lượng nhiên liệu  149 Nhà máy điện Ống khói Nồi Cần trục Trạm cân Hố chứa Buồng đốt Tro đưa chôn lấp Rửa khí Lọc tay áo Quạt Hệ thống đốt tiêu hủy chất thải 150 75 2/27/2016 Quá trình xử lý Các dạng chất thải Chất thải nguy hại X X X X X X X Chất khí X X lỏng bẩn rắn bùn X X Chất lỏng X X Chất /dạn g nhão X Lò đốt tầng sôi nhiễm Lò đốt thùng quay hoạt học X Chất thải lây nhiễm Đất bẩn X lỏng bẩn Chất thải nhiễm dầu X PCBs Chất hữu khác Chất có tính hóa cao Chất nhiễm hữu Chất nhiễm kim loại Chất hữu Clo Dung môi không halogen X chất Dung môi halogen X Chất ăn mòn Hợp xyanua Phun chất lỏng Đốt X Thiêu đốt chất thải lây nhiễm X X X X X X X X X X X Đốt tận dụng nhiệt Lò X X Các trình công nghiệp X X Nhiệt phân X X X X X X X X X X Nung xi măng X X X X X Nấu thủy tinh X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Nhiệt phân thông thường Plasma X Kết hợp Trộn với nhựa đường X X X X 151 76 ... thành phần chất thải rắn Sử dụng phổ biến tiến hành tách ly kim loại màu kim loại đen Phương pháp phân loại tónh điện áp dụng để tách ly nhựa giấy dựa vào khác tích điện bề mặt loại vật liệu... trình xử lý nhiệt phát sinh số tác động đến môi trường xung quanh bao gồm: khí, bụi, chất thải rắn, lỏng Do trình xử lý nhiệt thiết bò phải trang bò hệ thống kiểm soát phát thải Đối với ô nhiễm... nC6H12O6 cellulose glucose Đường glucose trích ly từ cellulose biến đổi phản ứng sinh học hoá học tạo thành sản phẩm rượu hoá chất công nghiệp 19   Sản xu t metanol từ metan Metan hình thành trình