3.1.1. Trạm cân
Nhằm phục vụ cho công tác quản lý và có thể tính toán chi phí cũng nhƣ theo dõi khối lƣợng chất thải rắn qua các năm, cần phải có tập số liệu thống kê lƣợng chất thải rắn đƣợc vận chuyển vào khu xử lý. Do đó, việc xác định khối lƣợng chất thải rắn đƣa vào khu xử lý là rất cần thiết.
Số cầu cân đƣợc chọn để xe đi vào ra khu xử lý là 1 cân. Việc tính toán, đầu tƣ đƣợc tính toán cho đến năm 2030.
Trạm cân đƣợc thiết kế gồm 1 cầu cân: diện tích cân 32m2, chiều rộng cân 4m, chiều dài 8m. Tải trọng của 1 cân là 40 tấn.
Nhà điều hành trạm cân có diện tích trên mặt bằng: dài 5m × rộng 4m.
3.1.2. Tính toán khu tiếp nhận rác
Tổng lƣợng rác thu gom về nhà máy trong một ngày (lấy năm 2030) là 235790.6 kg/ngđ. Tỷ trọng rác là 510 kg/m3. Tuy nhiên, để đảm bảo lúc nào nhà máy cũng có nguyên liệu để hoạt động hay là các khoảng thời gian cần cho việc sửa chữa máy móc thiết bị làm hàm lƣợng CTR vận chuyển về sẽ tồn động lại. Vì vậy, khu tiếp nhận đƣợc đƣợc thiết kế có lƣu lƣợng rác 2 ngày, do đó công suất của khu tiếp nhận:
Q=235790.6×2=471581.2 (kg/ngđ) Chọn công suất thiết kế: Q = 480000 (kg/ngđ)
Khối lƣợng riêng của rác là 510 kg/m3, thể tích khu tiếp nhận; V= 480000
510 =941.18 (m
3) Lấy V = 950 (m3)
Chọn chiều cao rác có thể đạt đƣợc trong khu tiếp nhận tối đa là h = 3m. Hệ số tính đến sự thay đổi độ cao của đống rác α = 1.2 ÷ 1.4. Chọn α = 1.3. Diện tích cần thiết của khu tiếp nhận là:
Stiếp nhận ban đầu=V×α h =
950×1.3
3 =411.67 (m
2) Chọn Stiếp nhận ban đầu = 420 (m2)
Khu tiếp nhận đƣợc xây dựng có mái che bằng tôn trên có gắn các quạt thông gió tự nhiên, có tƣờng bao quanh. Ngoài ra tại đây còn có thêm hệ thống thu, dẫn nƣớc rò rỉ từ CTR đến bể chứa trung tâm của trạm xử lý cũng nhƣ việc phun chế phẩm khử mùi và diệt côn trùng đƣợc thực hiện liên tục trong suốt quá trình hoạt động.
3.1.3. Tính toán nhà phân loại rác
Khi vào khu xử lý, xe qua trạm cân điện tử để ghi lại khối lƣợng CTR hàng ngày, CTR trên sàn của khu vực phân loại, tại đây công nhân tiến hành phân loại một phần chất thải vô cơ có kích thƣớc lớn. Sau đó, CTR từ sàn đƣợc đƣa lên băng truyền đƣa vào máy tuyển gió thông qua băng tải dẫn vào máy tuyển gió để tách rác có khối lƣợng và kích thƣớc lớn ra, nó có thể tách các loại phế thải có thể tái chế với các loại rác hữu cơ. Sau máy tuyển gió là hai băng tải hứng rác, một băng tải dẫn hỗn hợp nhẹ đƣợc tách ra khỏi hỗn hợp rác chử yếu là túi nilon, nhựa, vở lon và các vật liệu nhẹ khác, một băng tải dẫn hỗn hợp nặng tiếp tục dẫn tới sàng lồng gồm chủ yếu là thành phần chất hữu cơ, các loại đất, vụn kim loại…Tại sàng lồng, các thành phần đất, cát đƣợc tách ra khỏi hỗn hợp. Lắp đặt thiết bị hứng đất, cát dƣới sàng lồng. Hỗn hợp rác còn lại đi qua băng truyền phân loại bằng tay lần nữa, hỗn hợp còn lại chủ yếu là rác hữu cơ, vụn chất thải vô cơ, vụn kim loại… hỗn hợp này đƣợc đƣa đến máy tuyển từ để tách các kim loại ra khỏi hỗn hợp hữu cơ. Thành phần rác hữu cơ trên băng chuyền trƣớc khi dẫn đến đảo trộn đƣợc cắt nhỏ bằng máy cắt rác.
Thiết kế khu phân loại kết hợp với khu tiếp nhận rác ban đầu, cần có không gian để đặt băng tải và các máy móc trong dây chuyền phân loại nên chọn diện tích bằng hai lần diện tích của khu tiếp nhận rác ban đầu.
Stiếp nhận ban đầu và phân loại=2×Stiếp nhận rác ban đầu=2×420=840(m2)
Kích thƣớc thiết kế nhà tiếp nhận rác ban đầu và phân loại rác : L x B = 30m x 28m.
Thành phần rác hữu cơ có thể đem ủ chiếm 70%, thành phần tái chế chiếm 17% và thành phần CTNH chiếm 1.5%, còn lại là 11.5% lƣợng chất trơ đem đi chôn lấp. Hiệu suất ủ phân Compost đạt 80%, 20% còn lại mang đi chôn lấp.
Bảng 3.1: Thành phần rác sau phân loại phƣơng án xử lý (PA1)
CTR hữu cơ
đem ủ compost CTR tái chế
CTR trơ đem
đi chôn lấp CTR nguy hại
Tổng lƣợng CTR thông thƣờng thu
gom Kg/ngđ Kg/ngày Kg/ngày Kg/ngày Kg/ngày 165053.42 40084.4 27115.92 3536.86 235790.6
3.1.4. Tính toán các công trình trong ủ phân Compost
Hình 3.1: Sơ đồ quá trình chế biến phân Compost
Tổng lƣợng CTR hữu cơ vận chuyển về hầm ủ là Vủ = 323.63 (m3)
3.1.4.1. Nhà đảo trộn
Rác đã nghiền nhỏ đƣợc đƣa tập kết đến nhà đảo trộn.
Dự kiến đảo trộn 2 lần/ngày, đảo trộn bằng xe xúc lật với tỷ lệ thích hợp phân bùn và rác hữu cơ là 1/4 nên khối lƣợng rác hữu cơ tăng lên khi đƣa phân bùn vào đảo trộn.
RHC=Mrác+Mbùn =323.63+ 323.63
4 =404.54 (m
3) Chọn chiều cao nhà đảo trộn 3m.
Diện tích nhà đảo trộn: Độ ẩm, đảo trộn
Thêm nguyên liệu (N-P-k) Ủ chín 10 ngày Tinh chế Mùn hữu cơ Đóng bao thành phẩm Chôn lấp thành phần trơ Ủ hiếu khí (hầm ủ) 20 ngày Độ ẩm, to, chế phẩm, thổi khí
FĐT = RHC 3 =
404.54
3 =134.85 (m
2)
Chọn diện tích nhà đảo trộn FĐT = 135 m2 để xe xúc lật có thể làm việc dễ dàng, với kích thƣớc nhà là B x L = 10m x 13.5m.
Nhà đảo trộn có kết cấu bê tông cốt thép, vì kèo thép, mái lợp tôn, không có tƣờng bao quanh.
3.1.4.2. Khu nhà ủ thô
a. Tính toán hầm ủ
Chọn số lƣợng hầm ủ mỗi ngày là 1 hầm ủ
Thời gian ủ nguyên liệu tại mỗi hầm theo thời gian quy đinh là 20 ngày. Thể tích hầm ủ :
V=RHC×20=404.54×20=8090.8 (m3)
Chọn chiều cao lớp rác hầm ủ là h = 4m. Chọn hệ số dao động độ cao của lớp rác là α = 1.1.
Diện tích cần thiết của một hầm ủ là: S1 hầm ủ = RHC×α h = 404.54×1.1 4 =111.25 (m 2) Chọn S1 hầm ủ = 115 m2
Chọn kích thƣớc phần chứa rác của một hầm ủ là: L x B = 12.5m x 9.2m, lấy chiều dài phần hầm dự phòng là 0.4m. vậy kích thƣớc một hầm ủ là 12.9m x 9.2m.
Tƣờng xây 0.2m, thiết kế, sắp xếp thành hai dãy, mỗi dãy có 10 hầm ủ, các hầm đƣợc xây chung thành và cách tƣờng 0.5m về mối phía, ở giữa có hành lang chứa thiết bị cấp khí. Hầm đƣợc xây dựng bằng bê tông cốt thép bố trí trong nhà có mái che. Dƣới đáy mỗi hầm có hệ thống cấp khí và hệ thống thu nƣớc rỉ rác sinh ra trong quá trình phân hủy CTR. Nƣớc rò rỉ đƣợc thu và dẫn về bể tập trung của trạm xủ lý nƣớc thải.
Bảng 3.2: Kích thƣớc thiết kế thực tế của hầm ủ phân Compost
Kích thƣớc thực tế một hầm ủ Diện tích thực tế một hầm ủ Thời gian ủ tại mỗi hầm Tổng số hầm Chiều dài nhà ủ tính cả phần tƣờng Chiều rộng nhà ủ tính cả phần tƣờng và hành lang 4m ở giữa Tổng diện tích khu ủ m x m m2 ngày m m m2 12.9 x 9.2 119 20 20 94.8 31.2 2958
b. Tính toán hệ thống cấp khí
-Lƣợng không khí cần cấp cho bể ủ
Hệ thống đƣờng ống cho giai đoạn đầu thổi khí
Lƣợng Oxy cần cấp cho đống ủ là d = 4 m3 O2/tấn/h. Nhu cầu liên tục Oxy rất lớn trong những ngày đầu tiên của quá trình ủ phân Compost và sau đó giảm dần đi.
Từ lƣợng Oxy cần cấp cho đống ủ, tính đƣợc lƣợng không khí cần cấp cho đống ủ (Oxy chiếm 21% thể tích không khí):
D=d×100 21 = 4×100 21 =19.05(m 3/tấn/h) Trong đó: + D là lƣợng không khí cần cấp cho đống ủ (m3/tấn/h) + d là Oxy cần cấp cho đống ủ, d = 4 (m3/tấn/h) Vậy lƣợng khí cần cấp cho 1 bể trong một ngày là:
Dbể = D x Gb (m3/tấn/h) Trong đó:
+ Dbể là lƣợng không khí cần cấp cho 1 bể ủ, m3/tấn/h
+ D là lƣợng không khí cần cấp cho đống ủ, D = 19.05 (m3/tấn/h)
+ Gb là khối lƣợng rác của một bể ủ, Gb = RHC x r = 404.54 x 0.39 = 157.78 tấn, (r = 0.39 tấn/m3 là tỷ trọng rác sau khi phối trộn).
→Dbể = D x Gb = 19.05 x 157.78 = 3005.7 (m3/tấn/h)
Vậy mỗi bể cần lắp đặt một quạt gió để đảm bảo cấp đủ lƣợng khí nhƣ trên. Thời gian vận hành bể ủ chia làm 4 giai đoạn, phân bố thời gian nhƣ sau:
Giai đoạn 1: là giai đoạn tập trung VSV ƣu ẩm: 5 ngày, cấp khí 20h/ngày.
Giai đoạn 2: là giai đoạn tập trung VSV ƣa nhiệt, 5 ngày, cấp khí 12h/ngày.
Giai đoạn 3: là giai đoạn phân giải xenluloza: 8 ngày, cấp khí 10 h/ngày.
Giai đoạn 4: là giai đoạn triệt tiêu các vi sinh vật: 2 ngày, cấp khí 8h/ngày. Tổng số giờ thổi khí cho 1 lần ủ là 256 h.
Khí đƣợc cấp trong 256h với lƣu lƣợng nhƣ sau:
+ Giai đoạn 1: Khí cấp 100% có van điều tiết khí để phòng thừa khí. + Giai đoạn 2: Khí cấp 85% có van điều tiết khí để phòng thừa khí. + Giai đoạn 3: Khí cấp 70% có van điều tiết khí để phòng thừa khí. + Giai đoạn 4: Khí cấp 55% có van điều tiết khí để phòng thừa khí.
-Tính toán hệ thống cấp khí cho giai đoạn 1.
Sàn của bể ủ có hệ thống mƣơng dẫn cấp khí cho bể ủ . Ta tính toán hệ thống cấp khí cho giai đoạn 1, lƣu lƣợng 3005.7 (m3
Mỗi bể ủ thiết kế hai ống nhánh. Vậy lƣu lƣợng mỗi ống nhánh là: L= X 2= 3005.7 2 =1502.85 (m 3/h)
Vận tốc khí trong ống cấp khí phải đƣợc duy trì ở mức 5 – 10 m/s. Chọn đƣờng ống cấp khí chính là D = 350mm Diện tích ống: F=π×D2 4 = 3.14×0.352 4 =0.096 (m 2) Vận tốc khí trong ống cấp khí chính: v= X F×3600= 3005.7 0.096×3600=8.7 (m/s)
Rãnh phân phối khí các hầm ủ đƣợc thiết kế đặt song song theo chiều dài của hầm ủ. Mỗi hầm ủ 2 rãnh cấp khí có kích thƣớc 0.5m x 0.5m. Mỗi hầm ủ lắp đặt quạt thổi khí. Ống dẫn khí vào hầm ủ đƣợc chia làm 2 nhánh đi 2 rãnh trong hầm ủ.
Chọn đƣờng ống cấp khí nhánh có đƣớng kính D’ = 300 (m) Vận tốc khí trong ống nhánh: v'= L×4 3600×π×D'2= 1502.85×4 3600×3.14×0.32=6 (m/s)
Mặt trên của rãnh đƣợc che bởi khung sắt có các song chắn hạn chế tối đa rác làm tắc nghẽn đƣờng ống cấp khí.
Đáy hầm ủ thiết kế các rãnh thổi khí bảo vệ ống có kích thƣớc là B x H = 0,5mx0,5m. Các ống cấp khí có các khe phân phối khí với kích thƣớc nhƣ sau:
+ Dài 100 mm; + Rộng 20 mm;
+ Khoảng cách giữa tâm hai khe theo chiều dài là 500 mm.
Để đảm bảo phân phối khí đều và chịu đƣợc sức nặng của rác đem ủ, ta sử dụng các tấm thép đỡ có đục lỗ. Thông số của 1 tấm thép đỡ phân phối khí:
Chiều dài: 7m Chiều rộng: 5m Chiều dày: 50mm
Trên bề mặt tấm đỡ có đục lỗ đƣờng kính 20mm, khoảng cách từ tâm lỗ đầu tiên đến mép dài của tấm là 150mm, khoảng cách giữa 2 tâm lỗ gấn nhất là 100mm.
Sử dụng máy thổi khí Longtech kí hiệu là LT150 với các thông số làm việc nhƣ sau:
+ Lƣu lƣợng: 9,16-31,84 (m3/phút). + Động cơ 15-50 HP.
-Tính lƣợng nƣớc cần bổ sung
Lƣợng nƣớc rác rỉ ra trong quá trình ủ thô: WNR=Gb×η×100-β
100 (m
3/ngđ) Trong đó:
+ WNR là nƣớc rác rỉ ra trong một bể trong quá trình ủ, m3/ngđ
+ η là lƣợng nƣớc bị mất (rỉ nƣớc và bay hơi) từ một tấn rác hữu cơ đƣợc ủ trong 1 ngày đếm, η = 0.1 ÷ 0.2m3/ngđ
+ β là tỉ lệ lƣợng nƣớc bay hơi so với lƣợng nƣớc mất đi do ảnh hƣởng của sục khí trong quá trình ủ, β = 80% ÷ 90%, lấy β = 90%.
WNR=Gb×η×100-β
100 =157.78×0.1×
100-90
100 =1.58 (m
3/ngđ) Lƣợng nƣớc bay hơi trong quá trình ủ thô:
WBH=β×WNR=0.9×1.58=1.422 (m3/ngđ)
Khi tất cả các bể ủ hoạt động, lƣợng nƣớc rỉ rác sinh ra: 1.58 x 20 = 31.6 (m3/ngđ)
Để đảm bảo chất lƣợng của mùn sau khi ủ, độ ẩm của đống ủ phải thƣờng xuyên kiểm tra và đảm bảo từ 50 ÷ 60% phụ thuộc vào mùa. Mùa Đông là 50%, mùa Hè là 55%.
Do ảnh hƣởng của quá trình nƣớc rỉ và quá trình bay hơi, mất nƣớc độ ẩm của đống ủ sẽ giảm xuống. Độ ẩm thực tế của đống ủ sau khi mất nƣớc đƣợc tính theo công thức:
Att= Qqđ-WBH+WNR
Aqđ+Gb ×100% Trong đó:
+ Att là độ ẩm thực tế của đống ủ sau khi mất nƣớc, %
+ Aqd là độ ẩm quy định của đống ủ, mùa đông : 50%. Mùa hè 55%. + Gb là lƣợng rác hữu cơ đem ủ, Gb = 157.78 (tấn/ngđ.bể)
+ WNR là nƣớc rác rỉ ra trong quá trình ủ, WNR = 1.58 (m3/ngđ) +WBH là nuƣớc rác bay hơi trong quá trình ủ, WBH = 1.422 (m3/ngđ)
Tính cho mùa đông:
Độ ẩm thực tế vào mùa đông: AttĐ
= 46.1% Lƣợng nƣớc cần bổ sung cho mùa đông: Q1 bể ủĐ = Aqđ Đ ×Gb -(AttĐ×Gb) 1000 = 50%×157780 -(46.1%×157.780) 1000 =6.15(m 3/ngày) Tổng lƣợng nƣớc cần bổ sung cho một nhà ủ trong mùa đông là:
Qnhà ủĐ =Q1 bể ủĐ ×20=6.15×20=123 (m3/ngày)
Tính cho mùa hè:
Độ ẩm thực tế vào mùa đông: AttH = 51.44% Lƣợng nƣớc cần bổ sung cho mùa hè:
Q1 bể ủH = Aqđ H×Gb -(AttH×Gb) 1000 = 55%×157780 -(51.44%×157.780) 1000 =5.62(m 3/ngày) Tổng lƣợng nƣớc cần bổ sung cho nhà ủ trong mùa hè là:
Qnhà ủH =Q1 bể ủH ×20=5.62×20=112.4 (m3/ngày)
-Hệ thống tuần hoàn nƣớc
Rãnh thu nƣớc rác nằm ở dƣới sàn bể (B x H = 250m x 250mm). Nƣớc rác từ rãnh thu nƣớc rác đƣợc đƣa đến hố thu nƣớc rác. Khi hố thu nƣớc rác đầy phải bơm hút đi.
Lƣợng nƣớc rỉ rác đƣợc thu về hố tụ nƣớc rác. Mỗi nhà ủ có một hố tụ. lƣợng nƣớc rác này đƣợc pha loãng và tuần hoàn lại các hầm ủ. Chọn chiều cao mực nƣớc trong hố tụ là 4m, chiều cao dự phòng là 0.5m. kích thƣớc đáy hố tụ là 5m x 5m. Kích thƣớc xây dựng hố tụ là LxBxH = 5m x 5m x 4.5m.
Chọn ống cấp nƣớc tuần hoàn nƣớc rác có đƣờng kính D150mm, mỗi hầm ủ có 3 ống nhánh. Bán kính phun nƣớc của một phễu là 1.5m, các đƣờng ống nhánh cách nhau 2.5m, miệng phun trên một ống nhánh cách nhau 2.5m. Số miệng phun nƣớc/1 hầm ủ: 6 miệng phun. Số miệng phun cho toàn bộ nhà ủ là 120 miệng phun.
3.1.4.3. Khu nhà ủ tinh
Rác sau khi ra khỏi nhà ủ thô có độ ẩm là 10 – 15%, đƣợc tập kết vào khu ủ tinh bằng xe xúc lật. Sau khi đƣa sang nhà ủ tinh, phải bổ sung độ ẩm đảm bảo độ ẩm lớn hơn 35% khi vào ủ tinh.
Lƣợng mùn từ nhà ủ thô sang nhà ủ tinh đƣợc tính theo công thức: Wmùn=α×Wrác (m3/ngđ)
Trong đó:
+ Wmùn là thể tích mùn khô sau khi ủ
+ α là tỷ lệ mùn còn lại sau quá trình ủ thô do mất nƣớc, do chuyển hóa VSV, lấy α = 0.7.
→Wmùn = α x Wrác = 0.7 x 404.54 = 283.18 (m3/ngđ)
Nhà ủ tinh cần thiết kế ủ trong 10 ngày nên nhà ủ tinh phải đảm bảo sức chứa một lƣợng mùn V = 283.18 x 10 = 2831.8 m3
Chiều cao trung bình mỗi đống ủ chín là 2.5m. Hệ số kể đến sự thay đổi độ cao của đống ủ là α = 1.2.
Diện tích mỗi đống ủ tinh: Smột đống ủ chín=Wmùn ủ một đống×α 2.5 = 283.18×1.2 2.5 =136 (m 2) Chọn kích thƣớc mỗi đống ủ là 10m x 13.6m.
Khoảng cách giữa hai đống ủ là 2.5m, khoảng cách giữa hai dãy ủ phải đủ cho xe xúc lật và công nhân vận hành. Khoảng cách giữa tƣờng và đống ủ là 0.5m. Chọn khoảng cách giữa hai dãy ủ là 5m.