- Nhược điểm
3, Hệ thống khí hóa
CHƯƠNG III XỬ LÍ KHÍ THẢI BẰNG LÒ ĐỐT RÁC III.1/ Đặc điểm khí thải từ lò đốt rác
III.1/ Đặc điểm khí thải từ lò đốt rác
Khi đốt rác thải, thành phần khí thải chứa nhiều thành phần độc hại như CO, SO2, NOx, H2S, HF, HCl …. Những khí này gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, năng suất cây trồng và vật nuôi.
_ Hàm lượng 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 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 do Oxi phản ứng với Nito trong không khí ở nhiệt độ cao.
_ Nhiệt độ và lưu lượng khí thải biến động.
Thành phần khí thải của lò đốt phụ thuộc vào thành phần rác thải và các yếu tố ảnh hưởng.
III.2/ Các phương pháp xử lý III.2.1/ Quy trình xử lý
Khí thải
Thiết bị thu hồi nhiệt
Thiết bị lọc bụi kiểu ướt (dung dịch: nước) Nước thải Thiết bị lọc khí độc Bằng vật liệu hấp phụ (vôi bột, than hoạt tính) Khí thải đạt TCVN 6560- 2005
a/ Thuyết minh quy trình I:
Khí thải ra khỏi buồng đốt thứ cấp ở nhiệt độ 600oC có chứa nhiều bụi, chủ yếu là bồ 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 khoảng 70-80%, thiết bị lọc bụi kiểu ướt ngoài chức năng lọc bụi còn khử được một phần khí SO2, NOx. Lượng bụi còn lại đi qua thiết bị xử lý các khí độc hại, ở đây sẽ khử tiếp 1 phần khí NOx, SO2 còn lại và CO, Dioxin/Furan, với vật liệu hấp phụ là vôi có tác dụng hấp phụ các khói axit, 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 Cacbon để giám sát chất lượng khí thải và hiệu quả phân hủy của lò. Nước thải của quá trình lọc bụi kiểu ướt sẽ được tuần hoàn trở lại.
b/ Ưu nhược điểm của quy trình Ưu điểm:
_ Xử lý được khí thải lò đốt công suất nhỏ, vừa và lớn. _ Quy trình xử lý đơn giản, không cần tay nghề cao. _ Chi phí vận hành xử lý khí thải chấp nhận được. Nhược điểm:
_ Khó xử lý với khí thải có độ độc hại cao.
_ Độ bền cơ học của thiết bị hấp phụ khí độc thấp, khó hoàn nguyên.
_ Chỉ có tác dụng nhất thời trong khi các chất độc vẫn còn nguyên, không hề bị thay đổi tính chất hóa học.
_ Các chất hấp phụ nhanh chóng mất hoạt tính do đã bão hòa và không còn tác dụng loại bỏ chất độc nữa.
a/ Thuyết minh quy trình
Khí thải từ lò đốt sẽ đi qua bộ trao đổi nhiệt để tận dụng nhiệt cấp cho không khí buồng thứ cấp (nhằm tiết kiệm năng lượng) sau đó tiếp tục đi qua lò phản ứng. Trong lò phản ứng dưới tác dụng của xúc tác khử GC-4R, quá trình khử NOx thành
Khí thải
Bộ trao đổi nhiệt tuần hoàn cho lò thứ cấp Lò phản ứng (Xúc tác khử GC-4R, GC-4O) Tháp xử lý ướt (dung dịch: nước) Khí đạt TCVN 6560- 2005
N phân tử diễn ra nhanh chóng, đồng thời dưới tác dụng của của xúc tác Oxi hóa GC-4O các chất hữu cơ còn sót lại và CO sẽ được oxi hóa triệt để thành CO2 và hơi nước. Sau đó khí thải được đưa vào xử lý tiếp ở tháp xử lý ướt. Tại đây, các khí axit và bụi được xử lý hoàn toàn nhờ bơm, bơm dung dịch hóa chất tuần hoàn. Cuối cùng, khí thải được hút bằng quạt và thải ra ngoài bằng ống khói. Nước thải từ thiết bị xử lý kiểu ướt được thải ra môi trường do chất độc trong nước thải được chuyển hóa thành dạng ít hoặc không bị ô nhiễm.
b/ Ưu nhược điểm của quy trình II Ưu điểm:
_ Chất thải rắn được xử lý triệt để và an toàn, tro còn lại sau xử lý có lượng hữu cơ < 0.5%
_ Khí thải ra sau hệ thống đạt TCVN 6560-2005. _ Chi phí đầu tư thấp.
_ Chi phí vận hành chấp nhận được. _ Bền để có thể vận hành lâu dài. Nhược điểm:
_ Chỉ xử lý được với công suất vừa và nhỏ.
_ Chi phí đầu tư thấp nhưng chi phí cho xử lý cao. _ Vận hành quy trình cần có tay nghề cao.
III.2.2/ Một số công nghệ xử lý tại Việt Nam
III.2.2.1/ Công nghệ đốt rác của Envic (Trung tâm nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới và môi trường)
Khi đốt chất thải, trong khói thải có chứa nhiều thành phần độc hại, do vậy, việc trang bị hệ thống xử lý khói thải cho lò đốt là bắt buộc nhằm đảm bảo lò đốt rác không gây ô nhiễm môi trường.
Xử lý khí thải bao gồm các công đoạn: hệ thống xử lý bụi bằng xyclon ướt, xử lý khí bằng tháp hấp thụ, xử lý khí độc hại bằng tháp hấp phụ và ống khói cao đẩy khí cưỡng bức.
Xử lý bụi bằng xyclon
Khí thải sau khi ra khỏi hệ thống thu hồi nhiệt được đưa vào thiết bị xyclon kiểu ướt. Khí thải đi vào theo phương tiếp tuyến với thiết bị, dưới tác dụng của lực ly tâm, hạt bụi văng ra thành thiết bị, khi phun nước tạo thành màng trên mặt trong của thành xyclon, hạt bụi chạm vào thành ướt không có khả năng bắn ngược trở lại vào dòng khí và do đó hiệu quả lọc được tăng cao. Khí sạch được đưa lên phía trên và đi sang tháp đệm hợp khối hấp thụ khí. Hiệu suất của thiết bị này với hạt bụi 15- 20mm là 95% và 2-5mm là 90%.
Tháp hấp thụ
Tháp đệm hợp khối là sự kết hợp giữa tháp đĩa (tháp màng bọt) và tháp đệm theo công nghệ hấp thụ đã được áp dụng phổ biến tại nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam.
Phương pháp này sử dụng một thiết bị xử lý hai cấp bao gồm:
Cấp thứ nhất là một tháp đĩa (Plate Tower) hoạt động với nguyên lý: Khí thải khi chuyển động từ dưới lên trong thiết bị với vận tốc thích hợp, khi đi qua lớp chất lỏng trên bề mặt đĩa tạo thành lớp bọt. Lớp bọt này vừa có tác dụng giữ lại các hạt bụi và tro (hiệu suất với hạt bụi có kích thước lớn hơn 0,5mm là 90%), vừa có tác dụng hấp thụ các chất ô nhiễm dạng khí trong khí thải.
Cấp thứ hai là một thiết bị hấp thụ dạng đệm (Packed Tower) hoạt động với nguyên lý như sau: chất lỏng, chuyển động từ trên xuống, khí thải chuyển động từ dưới lên, nhờ lớp vật liệu đệm bằng khôi sứ mà khả năng tiếp xúc giữa chất lỏng và khí tăng lên. Khi chất lỏng và khí tiếp xúc với nhau, các chất ô nhiễm dạng khí sẽ được hấp thụ bởi màng nước trên bề mặt các khâu đệm và các hạt nước, đồng
thời bụi cũng được rửa sạch nhờ dòng chất lỏng. Dung dịch kiềm sau khi hấp thụ khí độc chảy xuống đáy tháp, được dẫn xuống bể xử lý nước.
Thực tế cho thấy, sau khi khói lò được xử lý bằng tháp hợp khối, nồng độ cực đại đo được của các chất ô nhiễm không khí trên mặt đất ở khu vực xung quanh nhà máy nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép.
Xử lý khí thải bằng tháp hấp phụ
Khí thải sau khi qua thiết bị hấp thụ được chuyển sang thiết bị hấp phụ khí. Các thành phần trong khói thải có các hợp chất hữu cơ độc hại như Dioxin, Furan ở nồng độ thấp và mùi khó chịu được giữ lại trong chất hấp phụ. Chất hấp phụ này sau một thời gian làm việc sẽ bão hòa và giảm hiệu suất. Vì vậy cần phải được chôn lấp tại bãi chôn lấp hợp vệ sinh.
III.2.2.2/ Đề xuất của nhóm nghiên cứu thuộc Viện nghiên cứu bảo hộ lao động.
Với đề xuất công nghệ xử lý khí thải lò đốt rác, nhóm nghiên cứu đã phân loại theo công suất nhỏ, trung bình và lớn.
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 thụ 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.
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 1000oC, thời gian lưu khí 1-2 giây.
Hệ thống xử lý khí thải bao gồm: Thiết bị lọc bụi (lọc khô dạng túi vải hoặc tĩnh điện) 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.
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 1000o C. 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.
III.2.2.3/ Lò đốt chất thải nguy hại CEETIA-CN150
Lò đốt chất thải công nghiệp nguy hại CEETIA-CN150 là kết quả của Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước với tiêu đề: Nghiên cứu công nghệ lò đốt và xử
lý khói thải lò đốt chất thải rắn công nghiệp nguy hại phù hợp với điều kiện của Việt Nam do GS. TSKH.Phạm Ngọc Đăng - Trường Đại học Xây dựng Hà Nội chủ trì thực hiện từ năm 2001-2003.
Lò đốt CEETIA-CN150 có công nghệ đốt đa vùng và xử lý khói thải liên hoàn hiện đại tương đương với công nghệ của các nước phát triển. Lò đốt và hệ thống xử lý khói thải được các chuyên gia, kỹ sư và công nhân Việt Nam gia công, chế tạo bằng hầu hết các vật tư trong nước. Chỉ một số thiết bị như đầu đốt, thiết bị điện là mua của Italia và CHLB Đức. Lò đốt có thể vận hành thủ công, bán tự động hoặc tự động hoàn toàn.
Quy trình xử lý khí thải lò đốt CEETIA-CN150
Bụi, bồ hóng, khí độc
Lọc bụi, khí kiểu ướt
Thiết bị xử lý khí độc hại
Than hoạt tính
Thuyết minh quy trình:
Khí thải ra khỏi buồng đốt thứ cấp ở nhiệt độ 600oC có chứa nhiều bụi, chủ yếu là bồ 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 khoảng 70-80%. Lượng bụi còn lại đi qua thiết bị xử lý các khí độc hại. Thiết bị này ngoài chức năng hấp thụ khí SO2, NOx, các khí axit còn có khả năng khử bụi lên đến 70-80%. Do vậy nồng độ bụi còn lạ trong khí thải nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép. Dung dịch hấp thụ SO2 với hiệu quả hấp thụ khoảng 50%. Thiết bị khử SO2 còn có khả năng hấp thụ một số chất khác như các khí có tính axit… Do vậy nồng độ các khí độc hại nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép trước khi thải vào môi trường. Khí thải sau khi đi qua thiết bị khử SO2 được dẫn qua tấm chắn nước để tách các hạt nước, sau đó đi qua thiết bị khử Dioxin/Furan bằng than hoạt tính. Cuối cùng được thải qua ống khói ra ngoài.
Các thông số kỹ thuật cơ bản của lò đốt CEETIA-CN15:
- Công suất: 125-150 kg/giờ;
- Nhiệt độ buồng đốt sơ cấp:800-850oC; - Nhiệt độ buồng đốt thứ cấp: 1050-1100oC;
- Tiêu hao dầu Diezel:50-70 kg/giờtùy loại chất thải; - Thời gian lưu khí: 1,5 giây;
- Lưu lượng không khí cấp tối đa cho buồng đốt: 2000 m3/giờ; - Kích thước cơ bản của lò: 9000x2200x3900 mm;
- Trọng lượng 2 buồng đốt: 12 tấn; - Đường kính ống khói: 600 mm; - Chiều cao ống khói: 17 m;
- Hệ thống xử lý khói thải chế tạo bằng inốc.
Các yêu cầu đối với chất thải đem đốt:
- Tỷ trọng sau hỗn hợp: 0,12-0,35 tấn/m3; - Thành phần: Tùy thuộc vào tỷ lệ phối trộn.
- Nhiệt trị: 2000-3500 kcal/kg.
Các thông số chính của khói thải:
Qua các kết quả đo đạc của Trung tâm Kỹ thuật Môi trường đô thị và Khu công nghiệp và Trung tâm kỹ thuật 1-Tổng cục Tiêu chuẩn đo lường chất lượng cho thấy tất cả các chỉ tiêu khí thải và bụi của lò đốt CEETIA-CN150 nhỏ hơn mức Tiêu chuẩn Việt Nam cho phép đối với chất lượng khói thải của lò đốt chất thải y tế TCVN 6560-1999.
Tham khảo QCVN về khí thải từ lò đốt rác
QCVN 02:2012/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về lò đốt chất thải rắn. Giá trị tối đa của các thông số ô nhiễm trong khí thải lò đốt rác thải y tế
STT Thông số ô nhiễm Đơn vị Nồng độ
A B 1 Bụi mg/Nm3 150 115 2 HCl mg/Nm3 50 50 3 CO mg/Nm3 350 200 4 SO2 mg/Nm3 300 300 5 NOx mg/Nm3 500 300 6 Thủy ngân và các hợp chất tính theo Thủy ngân
mg/Nm3 0.5 0.5 7 Cadimi và các hợp chất tính theo Cadimi mg/Nm3 0.12 0.6 8 Chì và các hợp chất tính theo Chì mg/Nm3 1.5 1.2 9 Tổng Dioxin/Furan PCDD/PCDF ngTEQ/Nm 3 2.3 2.3 Trong đó:
_ Cột A áp dụng với lò đốt CTR y tế tại cơ sở xử lý CTR y tế tập trung theo quy hoạch (không nằm trong khuôn viên sở y tế)
_ Cột B áp dụng với lò đốt CTR y tế được lắp đặt trong khuôn viên sở y tế.