thải y tế làm cơ sở xác định nhiệt trị của chất thải xử lý
Mỗi loại chất thải y tế đốt đều chứa các thành phần nguyên tố C, H, O, N, S, P, chất tro, độ ẩm và các nguyên tố khác với tổng thành phần là 100%. Vì vậy khi chất thải cháy cùng nhiên liệu đốt rắn/lỏng với nhiệt trị Q (kcal/kg) lỏng/lỏng tính được qua thành phần tỉ lệ nhiên liệu. Q được xác định theo công thức thực nghiệm Medeleev:
Q = 81.Cp + 246Hp – 26(Op – Sp) – 6Wp(kcal/kg nguyên liệu)
Công thức Mendeleev tại nhiệt độ nhất định sản phẩm của quá trình cháy
là các khí thải gồm CO2, CO, H2O, SO2, NOx ... Nồng độ chất khí có trong khí
thải của hệ thống đốt phụ thuộc vào nhiệt độ trong buồng đốt. Nồng độ khí là một hàm của fi (C, H, O, N, P, S, các chất khác, tro và độ ẩm) được xác định từ thành phần rác thải y tế đưa vào. Với phương trình tính toán lý thuyết tính toán nồng độ chất khí như sau:
Fj(nồng độ) = A1+CA2+HA3+OA4+NA5+SA6+(yto#)A7+troA8+AmA9
Trong đó fj(nongdo): Là hàm số của nồng độ khí i
A1; A2, .... A9: Là hệ số thực nghiệm tương ứng với các thành phần rác của rác thải.Ngoài ra, việc xác định nộng độ chất khí fi với i = 1-m loại khí cũng có thể được xác định trên cơ sở các số liệu thực nghiệm đốt chất thải y tế có thành phần khác nhau và tiến hành đo nồng độ khí thải tương ứng nó.
Cách xác định các nguyên tố C, H, O, N, S... trong rác thải y tế:
Thành phần
Thành phần hóa học (% khối lượng)
Cacbon Hydro Oxy Nitơ Lưu huỳnh
Bệnh phẩm 50,8 9,35 39,85 Vết -
Giấy 45,4 6,1 44,0 0,3 0,12
Nhựa 59,8 8,3 19,0 1,0 0,3
Vải 55,0 6,6 31,2 4,6 0,15
Cao su 78,0 10,0 - 2,0 -
Nguồn: Kết quả khảo sát (2015)
Việc sử dụng mối quan hệ giữa Q nhiệt trị thu được và nồng độ chất khí cho phép cho phép xác định tỷ lệ chất thải đem đốt cho nhiệt trị cao nhất.Chính từ cơ sở lý thuyết trên,trong nghiên cứu này chúng tôi đã sử dụng số liệu thực nghiệm thu được về nồng độ chất khí của 10 mẻ thí nghiệm với tỉ lệ phân bố về thành phần chất thải y tế khác nhau. Được đốt theo quy trình khuyến cáo của nhà sản xuất như đã được trình bày ở trên. Thành phần chất thải y tế được sử dụng trong thí nghiệm được của được trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 4.8. Thành phần chất thải y tế sử dụng trong nghiên cứu xác định hệ số thực nghiệm của các chất khí
Mẻ thử
nghiệm Thành phần rác thải y tế chiếm ưu thế
Khối lượng chất thải thử nghiệm (kg/mẻ)
Mẻ 1 Chất thải giải phẫu 120
Mẻ 2 Vải, bệnh phẩm 120
Mẻ 3 Bông băng, gạc, chai lọ nhựa 120 Mẻ 4 Chai lọ thủy tinh, bơm kim tiêm, dây truyền 120
Mẻ 5 Vỏ chai chai thuốc 120
Mẻ 6 Bông găng, gạc, áo mổ 120 Mẻ 7 Gạc, bông băng lây nhiễm, chai lọ thủy tinh 120 Mẻ 8 Chất thải lây nhiễm không sắc nhọn 120 Mẻ 9 Bông băng lây nhiễm, bệnh phẩm 120 Mẻ 10 Chất thải giải phẫu >50% 120
Nguồn: Thử nghiệm qua 10 lần nạp rác khấc nhau
Bảng 4.9. Số liệu thực nghiệm đo khí thải của các loại chất thải y tế có thành phần khác nhau từ 10 mẻ
Mẻ thử
nghiệm C H O N S Khác Tro Ẩm CO2 O2 SO2 NO2 NOx CO
% mg/m3 1 69,9 12,0 0,001 2,2 0,5 0,13 10 5 7,7 10,6 660 304 2354 29 2 48,7 5,5 27,8 3,7 0,4 0,17 3 10 5,9 13 194 108 631 28 3 43,9 5,61 39,47 0,42 0,53 0,001 3,78 6,2 6,3 11,2 596 316 1879 34 4 40,1 10 9,4 12 9 0,04 8 11,6 5,8 10,7 780 403 2570 45 5 58,6 78,5 20,2 1,1 0,25 0,14 10 2 7,1 13,2 241 190 520 35 6 65,9 4 6 8 0,3 0,001 5 11 7,2 10,9 270 475 1070 62 7 86,5 12,5 0,2 0,4 0,4 0,0001 0,0001 0,0001 6,7 12,4 310 186 530 27 8 40,7 5 42,5 0,25 0,2 0,16 5 6,3 8,2 9,8 251 139 861 15 9 59,4 6,32 8,74 8,95 0,2 0,15 3,25 13,1 6,1 12,6 360 147 992 29 10 71,0 10,2 0,6 1,27 0,09 1,15 5,59 9,8 7,3 11,1 507 270 1540 22
Từ kết quả nồng độ khí thải đo được thực tế tại các mẻ đốt tại Xí nghiệm xử lý chất thải Tây Mỗ, Từ Liêm vận dụng phương trình tính toán lý thuyết cho các các
khí CO2, SO2, NOx, CO. Đã tính toán được đã toán được kết quả về hệ số thực
Bảng 4.10. Giá trị các hệ số thực nghiệm A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 CO2 4,387 -0,0524 0,164 -0,015 -0,0431 -0,236 -0,0269 0,0314 0,0015 SO2 5,369*107 -4,75 -2,066 -0,188 0,268 -1,720 -0,37 0,0139 0,2295 NOx 15777 -1265 0,732 -0,0536 0,0301 -0,141 -0,1765 0,050 3 0,1804 CO 0,132 0,834 0,915 0,1204 0,1270 0,184 5 -0,1416 0,016 4 0,076 3
Với các hệ số thực nghiệm nêu trên việc dự báo nồng độ khí thải dễ dàng được xác định khi biết thành phần rác thải đốt (số liệu tra bảng, hoặc số liệu phân tích). Kết quả tính toán sẽ cho biết hiệu quả đốt của hệ thống dựa trên việc tính toán nồng độ khí sinh ra theo lý thuyết và đo đạc khí thải thực nghiệm làm cơ sở để điều chỉnh tỉ lệ thành phần chất thải trong giai đoạn nạp liệu để thu được nhiệt trị (Qmax) đảm bảo cho quá trình cháy triệt để, tăng hiệu xuất qua trình đốt cũng như vận hành có hiệu quả hệ thống xử lý khí thải phát sinh sau đốt.
Để kiểm kiểm chứng kết quả tính toán lý thuyết về nồng độ khí phát sinh
liên quan tới nhiệt độ đốt. Chúng tôi đã tiến hành tính toán nồng độ NO2 sinh ra
từ các mẻ đốt khác nhau theo phương trình lý thuyết sử dụng hệ số thực nghiệm và
so sánh với nồng độ đo đạc thực tế NO2. Kết quả trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 4.11. Nồng độ NO2tính lý thuyết và đo đạc khí thải khi đốt rác thải tại các mẻ Mẻ Nhiệt độ buồng đốt thứ cấp (oC) Nồng độ đo thực tế (mg/m3) Nồng độ theo tính toán (mg/m3) Mẻ 1 1050 304 324,279 Mẻ 2 1100 108 117,946 Mẻ 3 1030 316 323,379 Mẻ 4 1105 403 408,147 Mẻ 5 1150 190 195,426 Mẻ 6 1100 475 501,192
Kết quả cho thấy nồng độ tính toán lý thuyết và nồng độ đo đạc thực tế cho thấy không có sự sai khác lớn. Điều đó cho thấy, việc sử dụng các hệ số thực nghiệm có thể sử dụng để tính nồng độ khí thải phát sinh. Kết quả có thể sử dụng trong việc điều chỉnh thành phần chất thải, thời gian lưu, thời gian xáo trộn, thời gian đốt, bổ sung nhiên liệu đốt, cấp khí... để đảm bảo quá trình đốt cháy hoàn toàn chất thải y tế nhằm tăng hiệu suất xử lý và bảo vệ môi trường.