Xử lý khí thải trong lò đốt rác thải nguy hại

Xử lý khí thải trong lò đốt rác thải nguy hại

MỤC LỤC

I. GIỚI THIỆU CHUNG 3

II. NỘI DUNG 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ CTR1.1. Đặc điểm, thành phần tính chất CTR 4

II.3. Giới thiệu Lò đốt chất thải rắn công nghiệp nguy hại CEETIA-CN150 16

II.4. Tiêu chuẩn so sánh đầu ra của chất thải nguy hại 20

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 22

GVHD : Trần Thị Ngọc DiệuSVTH : Lê Thị Ba

MSSV : 07723521Lớp : ĐHMT3B

VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

TP.HCM Ngày 05 Tháng 11 Năm 2011

GVHD: Trần Thị Ngọc Diệu

TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2010

LỜI CẢM ƠN 23TÀI LIỆU THAM KHẢO 24

ĐỀ TÀI: XỬ LÝ KHÍ THẢI TRONG LÒ ĐỐT RÁC THẢI NGUY HẠI

I. GIỚI THIỆU CHUNG

Rác thải là sản phẩm tất yếu của cuộc sống được thải ra từ các hoạt động sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc các hoạt động khác như khám chữa bệnh, vui chơi giải trí của con người Cùng với mức sống của nhân dân ngày càng được nâng cao và công cuộc công nghiệp hoá ngày càng phát triển sâu rộng, rác thải cũng được tạo ra ngày càng nhiều với những thành phần ngày càng phức tạp và đa dạng Tác động tiêu cực của rác thải nói chung và rác thải có chứa các thành phần nguy hại nói riêng là rất rõ ràng nếu như những loại rác thải này không được quản lý và xử lý theo đúng kỹ thuật môi trường Xử lý rác thải đã và đang trở thành một vấn đề nóng bỏng ở các quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam Ở Việt Nam, thực tế việc quản lý và xử lý rác thải mặc dù đã có nhiều tiến bộ, cố gắng nhưng chưa ngang tầm với nhu cầu đòi hỏi Hiện nay, ở khu vực đô thị mới chỉ thu gom đưa đến bãi chôn lấp tập trung đạt khoảng 60-65%, còn lại rác thải xuống ao hồ, sông ngòi, bên đường Còn ở khu vực nông thôn, rác thải hầu như không được thu gom, những điểm vứt rác tràn ngập khắp nơi Ở khu vực khám chữa bệnh, mặc dù đã có nhiều bệnh viện đạt được những tiến bộ đáng kể trong việc cải thiện điều kiện môi trường theo hướng xanh, sạch, đẹp cùng với những thiết bị hiện đại để phục vụ tốt cho việc khám chữa bệnh của nhân dân, song vẫn còn những bất cập trong việc thu gom và tiêu huỷ rác thải, nhất là chất thải có các thành phần nguy hại Đây cũng chính là nguy cơ tiềm ẩn đối với môi trường và con người.

Rác thải có mối nguy cơ cao chỉ khi con người không quan tâm đến công tác quản lý thu gom và xử lý đối với chúng Nếu như những nhà quản lý, nhà khoa học tạo điều kiện giúp đỡ và nâng cao nhận thức cho cộng đồng, cho các nhà doanh nghiệp và đặc biệt là tạo điều kiện cho họ tiếp cận với công nghệ xử lý và ứng xử với rác một cách thân thiện, thì ngược lại, rác thải sẽ là một trong những nguồn tài nguyên quý giá phục vụ lại cho con người Hiện

nay việc xử lý chất thải rắn công nghiệp, chất thải y tế, sinh hoạt bằng phương pháp thiêu đốt được áp dụng khá phổ biến, tuy nhiên, vấn đề nảy sinh là phải xử lý khí thải như thế

nào, nhất là các lò thiêu đốt chất thải độc hại sẽ được nói đến phần sauII. NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ CTR

Tính sinh học: khả năng phân hủy sinh học, sự phát sinh mùi hôi, sự phát triển của ruồi.

Bộ Tài nguyên và Môi trường vừa ban hành danh mục về 19 nhóm nguồn và dòng chất thải nguy hại được phân theo tính chất nguy hại như dễ nổ, dễ cháy, oxy hoá, ăn mòn, có độc tính, có độc tính sinh hoá và dễ lây nhiễm Đây là văn bản rất quan trọng để nhận biết, phân loại các chất thải nguy hại, làm căn cứ cho việc quản lý chất thải nguy hại theo quy định của pháp luật.

Cụ thể là: các chất thải từ ngành thăm dò, khai thác, chế biến khoáng sản, dầu khí và than; các chất thải từ ngành sản xuất hoá chất vô cơ; chất thải từ ngành sản xuất hoá chất, ngành nhiệt điện, luyện kim, từ các ngành sản xuất vật liệu xây dựng và thuỷ tinh.

Tại danh mục này còn quy định rất cụ thể về các chất thải từ quá trình xử lý, che phủ bề mặt, tạo hình các vật liệu, chất thải từ quá trình sản xuất, điều chế, cung ứng, sử dụng các sản phẩm che phủ (sơn, véc ni, men thuỷ tinh), chất kết dính, chất bịt kín và mực in.

Sau danh mục các chất thải từ ngành chế biến gỗ, sản xuất các sản phẩm gỗ, giấy và bột giấy, còn có hàng loạt danh mục các chất thải từ ngành chế biến da, lông , dệt nhuộm và chất thải xây dựng (kể cả đất đào từ các khu vực bị ô nhiễm).

Các chất thải từ các cơ sở tái chế, xử lý, tiêu huỷ chất thải, xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp; chất thải từ ngành y tế và thú y, các ngành nông nghiệp, lâm nghiệp và thuỷ sản, phương tiện giao thông vận tải cũng được quy định khá rõ.

Ngoài ra, các chất thải gia đình và chất thải sinh hoạt từ các nguồn khác; dầu thải, chất thải từ nhiên liệu lỏng, chất thải dung môi hữu cơ, môi chất lạnh và chất đẩy (propellant); các loại chất thải bao bì, chất hấp thụ, giẻ lau, vật liệu lọc và vải bảo vệ; các loại chất thải khác cũng được thống kê trong danh mục này.

1.2. Nguồn phát sinh CTR

Trước tiên nói về chất thải công nghiệp, đến nay cả nước đã có gần 140 khu công nghiệp (KCN), khu chế xuất (KCX) được Thủ tướng Chính phủ quyết định thành lập, phân bố trên gần 50 tỉnh, thành trong cả nước và thu hút được hơn 1,2 triệu lao động trực tiếp và gián tiếp Quá trình xây dựng và phát triển các KCN, KCX đã có đóng góp đáng kể vào công cuộc hiện đại hóa, công nghiệp hóa đất nước; góp phần đặc biệt quan trọng trong phát triển kinh tế nước ta Tuy nhiên, vấn đề môi trường tại các KCN, KCX hiện nay đang còn nhiều điều bất cập và ngày càng trở nên bức xúc

- Tại thành phố Hồ Chí Minh, lượng phát thải CTRCN và CTNH từ các cơ sở công nghiệp trên thành phố khoảng 1.502 tấn/ngày, trong đó CTNH khoảng 300 tấn/ngày

- Theo số liệu điều tra thực tế, tổng lượng chất thải rắn công nghiệp ở Hà Nội năm 2001 có hơn 300 cơ sở sản xuất công nghiệp cũ thuộc quốc doanh (khoảng 192 xí nghiệp thuộc

Trung ương quản lý, 126 xí nghiệp thuộc Hà Nội quản lý) và khoảng 1.770 hợp tác xã tiểu thủ công nghiệp và dịch vụ, 3.350 tổ sản xuất Công nghiệp Hà Nội có khoảng 20 ngành chủ yếu (cơ khí, hóa chất, dệt, giấy, nhuộm, da, thực phẩm, điện tử )vào khoảng 74.600 tấn/năm, trong đó chất thải nguy hại lớn 12.000 tấn/năm, chiếm khoảng 16,1% Trong tổng số chất thải rắn công nghiệp nguy hại của Hà Nội là 12.000 tấn/năm thì có 45,84% có thể xử lý bằng phương pháp đóng rắn, 18,79% có thể chôn lấp, phần có thể đốt cháy là 14,4% (khoảng 1.500 tấn/năm) với các phương pháp khác là 20,97% Trên cơ sở phân tích và đánh giá ở trên với ước tính lượng thu gom vào khoảng 70%, nên lượng chất thải rắn công nghiệp nguy hại cần đốt chỉ khoảng 2,9 tấn/ngày

- Chất thải rắn từ hoạt động nông nghiệp chủ yếu do thuốc bảo vệ thực vật tồn lưu và việc quản lý, sử dụng phân bón hóa học và các loại bao bì Ở nước ta, thuốc BVTV đã được sử dụng từ những năm 40 của thế kỷ trước để phòng trừ các loại dịch bệnh Vào những năm cuối của thập kỷ 80, số lượng thuốc BVTV sử dụng là 10.000 tấn/năm, thì khi bước sang những năm của thập kỷ 90, số lượng thuốc BVTV đã tăng lên gấp đôi (21.600 tấn vào năm 1990), thậm chí tăng lên gấp ba (33.000 tấn/năm vào năm 1995) Diện tích đất canh tác sử dụng thuốc BVTV cũng tăng theo thời gian từ 0,48% (năm 1960) đến nay là 100% Đến những năm gần đây, việc sử dụng thuốc BVTV đã tăng lên đáng kể cả về khối lượng lẫn chủng loại, với hơn 1.000 loại hóa chất BVTV đang được lưu hành trên thị trường.

Lượng chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) tại các đô thị ở nước ta đang có xu thế phát sinh ngày càng tăng, Tổng lượng phát sinh CTRSH tại các đô thị loại III trở lên và một số đô thị loại IV là các trung tâm văn hóa, xã hội, kinh tế của các tỉnh thành trên cả nước lên đến 6,5 triệu tấn/năm, trong đó CTRSH phát sinh từ các hộ gia đình, nhà hàng, các chợ và kinh doanh là chủ yếu Lượng còn lại từ các công sở, đường phố, các cơ sở y tế Chất thải nguy hại công nghiệp và các nguồn chất thải y tế nguy hại ở các

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ ĐỐT RÁC NGUY HẠI

2.1. Quy trình đốt rác thải

2.1.1. Thuyết minh quy trình lò đốt

o Tại buồng sơ cấpCác quá trình xảy ra gồm:

Sấy khô(bốc hơi nước) chất thải: chất thải được đưa vào buồng đốt sẽ thu nhiệt từ không khí nóng của buồng đốt, nhiệt độ của chất thải đạt trên 1000C, quá trình thoát hơi ẩm xảy ra mãnh liệt, khi nhiệt độ tiếp tục tăng sẽ xảy ra quá trình nhiệt phân chất thải và tạo khí gas.Quá trình phân hủy nhiệt tạo khí gas và cặn carbon: chất thải bị phân hủy nhiệt sinh ra khí gas, tức là các hợp chất hữu cơ phức tạp tạo thành các chất đơn giản như: CH4, CO, H2…Thực tế, với sự có mặt của oxy và khí gas trong buồng nhiệt phân ở nhiệt độ cao đã xảy ra quá trình cháy, nhiệt sinh ra lại tiếp tục cấp cho quá trình nhiệt phân, như vậy đã sinh ra quá trình “tự nhiệt phân và tự đốt sinh năng lượng” mà không cần đòi hỏi phải bổ sung năng lượng từ bên ngoài (không cần tiến hành cấp nhiệt qua béc đốt), do vậy đã tiết kiệm năng

Buồng thứ cấpBuồng sơ cấp

Chất thải

Hơi ẩmCặn carbon

Thiết bị xử lý khí thải

T0:4250C- 9500C

T0, khí Gas

Khí thải6000C

Tro xỉ

lượng Thông qua quá trình kiểm soát chế độ cấp khí và diễn biến nhiệt độ buồng sơ cấp sẽ đánh giá được giai đoạn: sấy, khí hóa và đốt cặn trong buồng nhiệt phân.

Quá trình nhiệt phân chất thải rắn thường bắt đầu từ 2500C – 6500C, thực tế để nhiệt phân chất thải người ta thường tiến hành ở nhiệt độ từ 4250C – 7600C Khi quá trình nhiệt phân kết thúc, sẽ hình thành tro và cặn carbon, do vậy người ta còn gọi giai đoạn này là carbon hóa.

o Tại buồng thứ cấp

Quá trình đốt dư khí oxy: khí gas sinh ra từ buồng sơ cấp, được đưa lên buồng thứ cấp để đốt triệt để Tốc độ cháy phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ chất cháy trong hỗn hợp khí gas Khi đã cháy hết 80% -90% chất cháy (khí gas) thì tốc độ phản ứng giảm dần.

o Quá trình tạo tro xỉ

Giai đoạn cuối mẻ đốt, nhiệt độ buồng đốt nâng tới 9500C để đốt cháy cặn carbon, phần rắn không cháy được tạo thành tro xỉ Các giai đoạn của quá trình cháy thực tế không phải tiến hành tuần tự, tách biệt mà tiến hành gối đầu, xen kẽ nhau.

Lò nhiệt phân coi như có 2 buồng phản ứng nối tiếp nhau với 2 nhiệm vụ: buồng sơ cấp làm nhiệm vụ sản xuất khí gas, cung cấp cho buồng thứ cấp để đốt triệt để chất hữu cơ Chất lượng khí gas tạo thành phụ thuộc vào bản chất của chất thải được nhiệt phân cũng như điều kiện nhiệt phân ở buồng sơ cấp Kiểm soát được mối quan hệ giữa buồng sơ cấp và buồng thứ cấp đồng nghĩa với việc kiểm soát được chế độ vận hành lò đốt hiệu quả như mong muốn.

2.1.2. Ưu – Nhược điểm lò đốt

Ưu điểm

- Thể tích và khối lượng CTR giảm tới mức nhỏ nhất- Thu hồi được năng lượng

- CTR có thể được xử lý tại chỗ- Cần một diện tích tương đối nhỏ

- Phù hợp đối với chất thải trơ về mặt hóa học, khó phân hủy sinh học- Tro, cặn còn lại chủ yếu là vô cơ, trơ về mặt hóa học

Nhược điểm

- Không phải tất cả CTR đều đốt được- Vốn đầu tư cao

- Thiết kế, vận hành phức tạp- Yêu cầu nhiên liệu đốt bổ sung

- Ảnh hưởng đến môi trường nếu không kiểm soát ô nhiễm- Bảo dưỡng thường xuyên làm gián đoạn xử lý

- CTR có thành phần, tính chất khác nhau nên có những công nghệ và vận hành khác nhau

2.1.3. Đặc điểm khí thải lò đốt chất thải nguy hại

• Hàm lượng các khí HCl, HF thấp (vì thành phần nhựa trong rác thải chủ yếu là PE)

• Hàm lượng CO, SOx, bụi, VOCs: không ổn định, thấp nhưng vẫn vượt quá giới hạn cho phép.

• Hàm lượng NOx cao do đốt cháy thành phần N hữu cơ trong rác thải (khoảng 70 ÷ 80% thành phần khí NOx sinh ra), và một phần tạo thành do oxi phản ứng với nitơ trong không khí ở nhiệt độ cao.

• Nhiệt độ và lưu lượng khí thải biến động.

Thành phần khí thải của lò đốt tùy thuộc vào thành phần rác thải và các yếu tố ảnh hưởngđến quá trình đốt Khí thải lò đốt chất thải y tế phải đảm bảo đạt TCVN 6560:2005 quy định giới hạn tối đa cho phép đối với các thông số ô nhiễm trong khí thải lò đốt chất thải

 Việc xử lý chất thải rắn công nghiệp, chất thải y tế bằng phương pháp thiêu đốt được áp dụng khá phổ biến, tuy nhiên, vấn đề nảy sinh là phải xử lý khí thải như thế nào, nhất là các lò thiêu đốt chất thải độc hại Thạc sĩ Phạm Văn Hải và cộng sự (Viện Nghiên cứu bảo hộ lao động) đã đưa ra giải pháp cho vấn đề này

Thiêu đốt là quá trình dùng nhiệt độ cao để phân hủy các hợp chất hữu cơ trong rác thải và giảm nhỏ thể tích Hiện nay, rác thải đô thị do có độ ẩm lớn, rác có nguồn gốc hữu cơ cao, tỷ lệ chất rắn cao khó thiêu đốt nên chủ yếu là xử lý chôn lấp Tuy nhiên loại rác độc hại như rác y tế hoặc rác công nghiệp thì cần áp dụng phương pháp thiêu đốt bởi nếu chôn lấp

sẽ gây nên ô nhiễm môi trường đất và nguồn nước Đề xuất công nghệ xử lý khí thải lò thiêu, nhóm nghiên cứu đã phân loại theo công suất nhỏ, trung bình và lớn.

o Lò đốt công suất nhỏ

Với lò có quy mô xử lý khoảng 300 kg/ngày, có thể ứng dụng công nghệ xử lý gồm thiết bị venturi thấp áp, tháp đệm, quạt khói, bơm, bể tuần hoàn và hệ thống van gió Nguyên lý làm việc là: Khói lò sau khi ra khỏi buồng thứ cấp qua van gió, đi vào thiết bị venturi để lọc bụi đồng thời hạ nhiệt độ Từ venturi, nước và khí chuyển sang tháp lọc Cấu tạo của tháp lọc gồm lớp đệm bằng khâu sứ, giàn phun nước và bộ tách nước Tại tháp, một phần nước cùng với bụi sẽ chảy xuống bể lắng còn khí sẽ đi ngược lên qua lớp đệm, nơi nó được hạ nhiệt độ, lọc phần bụi còn lại và các chất khí như SO2, HCl Chất ô nhiễm được nước hấp phụ chảy xuống bể lắng, còn không khí sạch sẽ được đẩy vào ống khói qua quạt và thải vào khí quyển Thiết bị xử lý khí thải lò thiêu này có thể lắp bổ sung vào hệ thống lò thiêu mà không làm thay đổi đáng kể cấu trúc của thiết bị lò Khi cần thiết có thể bổ sung hóa chất vào bể để xử lý khí độc hại.

o Lò đốt công suất trung bình

Với lò có quy mô xử lý khoảng 300 đến 1.000 kg/ngày có thể dùng loại đáy tĩnh, có cấu tạo nhiều loại buồng đốt, nhiệt độ buồng đốt khí đạt trên 1.0000C Thời gian lưu của khí trong buồng đốt từ 1-2 giây Hệ thống xử lý khí thải về nguyên tắc cùng nguyên lý với lò công suất lớn đã giới thiệu ở trên Xử lý chất thải rắn độc hại bằng phương pháp thiêu đốt vẫn là biện pháp chưa thay thế được vì nó có nhiều ưu điểm Do đó việc nâng cao hiệu quả quản lý và nghiên cứu áp dụng các công nghệ phụ nhằm xử lý khí thải từ lò thiêu đốt sẽ giúp cho quá trình xử lý hoàn thiện hơn, bảo vệ tốt môi trường không khí.

o Lò đốt công suất lớn

Với lò thiêu có quy mô xử lý trên 1.000 kg/ngày, thường được thiết kế hoàn chỉnh và đồng bộ từ khu vực tập kết rác, lò đốt, thiết bị xử lý, khu vực lấy tro, buồng điều khiển trung tâm Phần nhiều các khâu được cơ giới hóa hoặc tự động hóa Nhiệt độ thiêu đốt trung bình của loại lò này lớn hơn 1.0000C, thời gian lưu khí 1- 2 giây Hệ thống xử lý khí thải bao gồm: Thiết bị lọc bụi (lọc tĩnh điện hoặc lọc ướt) và thiết bị lọc khí độc như SO2, HCl (dùng

vôi bột và than hoạt tính) Các chất này được phun vào buồng hòa trộn sau đó thu lại bằng thiết bị lọc bụi để tuần hoàn Vôi có tác dụng hấp phụ các khói axít, than hoạt tính hấp phụ dioxin và furan Hệ thống xử lý còn được lắp các thiết bị báo nhiệt độ, nồng độ một số loại

khí như carbon để giám sát chất lượng khí thải và hiệu quả phân hủy của lò Sau đây là quy trình cụ thể

2.2. Quy trình xử lý khí thải

2.2.1. Quy trình I

a. Thuyết minh quy trình I

Các chất ô nhiễm không khí được tạo ra có liên quan trực tiếp đến thành phần chất thải được đốt Các chất ô nhiễm cần kiểm soát là: NOx, SO2, CO, O3, Pb và bụi

Khói thải ra khỏi buồng đốt thứ cấp với nhiệt độ khoảng 6000C có chứa nhiều bụi, chủ yếu là mồ hóng và các khí độc hại được dẫn đi qua thiết bị thu hồi nhiệt trước khi dẫn vào hệ thống thiết bị khử bụi kiểu ướt với hiệu quả khử bụi khoảng 70-80%, thiết bị lọc bụi kiểu ướt ngoài chức năng lọc bụi còn khử được một phần khí SOx, NOx Lượng bụi còn lại đi theo khói thải qua thiết bị xử lý các khí độc hại, ở đây sẽ khử tiếp 1 phần khí NOx, SO2, CO

Khí thải,bụi

Nước thảiThiết bị lọc bụi kiểu ướt

(dung dịch : nước)

Thiết bị lọc khí độc (bằng vật liệu hấp phụ: vôi bột

và than hoạt tính)

Khí thải, bụi đạt TCVN 6560 – 2005