TT Thông số Đơn vị Hàm lượng QCVN 40:2012/BTNMT Cột A
1 Dầu DO mg/l 12,6 10 2 Cu mg/l 0,58 2 3 Zn mg/l 0,12 3 4 Ni mg/l 0,15 0,5 5 Cr(VI) mg/l 0,03 0,1 6 PH - 5,6 5,5-9 7 COD mgO2/l 13,85 150 8 NH3 - N mg/l 138 10 9 Clo tổng mg/l 577 1000
Nguồn: Kết quả quan trắc của Xí nghiệp (2015)
Kểt quả phân tích mẫu nước thải sau xử lý cho thấy chỉ có thông số hàm lượng dấu DO trong nước thải vượt quá quy chuẩn cho phép. Do tại buồng đốt thứ cấp béc phun dầu hay bị tắc hoặc dính nhiều bụi bẩn nên quá trình phun dầu không được tơi (dạng sương mù), vì vậy nhiên liệu chưa kịp cháy đã bị quạt hút cuốn theo dòng khí khi gặp nước sẽ được giữ lại ở bể nước từ quá trình xử lý khí.
4.4. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA HIỆU QUẢ VẬN HÀNH LÒ ĐỐT CHẤT THẢI Ý TẾ HIỆN ĐƯỢC ÁP DỤNG
4.4.1. Giải pháp phân loại chất thải trước khi đốt
Những chất thải rắn không được đốt
Chất thải có chứa thành phần các kim loại nặng như: thủy ngân (từ nhiệt kế, huyết áp kế thủy ngân bị vỡ, chất thải từ hoạt động nha khoa), cadimi (Cd) (từ pin, ắc quy), chì (từ tấm gỗ bọc chì hoặc vật liệu tráng chì sử dụng trong ngăn tia xạ từ các khoa chẩn đoán hình ảnh, xạ trị).
Các chất thải có thành phần phóng xạ phát sinh từ các hoạt động chẩn đoán, điều trị tại các bệnh viện.
Dược phẩm quá hạn, kém phẩm chất không còn khả năng sử dụng, các mô, cơ quan, bộ phận cơ thể người, bào thai và xác động vật thí nghiệm, bơm kim tiêm, đầu sắc nhọn của dây truyền, dụng cụ đựng, dính bệnh phẩm.
Chất thải nhiễm khuẩn hoặc các loại hóa chất độc hại.
Thực hiện tiền xử lý theo yêu cầu của quy trình đốt
•Sử dụng các thiết bị sau để làm giảm thể tích;
•Búa đập, rất có hiệu quả đối với các thành phần có đặc tính giòn - dễ gãy vỡ;
•Kéo cắt bằng thủy lực, dùng để làm giảm kích thước các vật liệu mềm;
•Máy nghiền.
Phối trộn đảm bảo nhiệt trị cho toàn bộ lượng chất thải
Chúng ta cần phải phối trộn các chất thải có nhiệt trị thấp với các chất thải có nhiệt trị cao theo tỉ lệ phù hợp đảm bảo cho tổng nhiệt trị chất thải đạt theo yêu cầu thiết kế.
4.4.2. Xác định hệ số thực nghiệm về khí thải liên quan tới thành phần chất thải y tế làm cơ sở xác định nhiệt trị của chất thải xử lý 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
C,H,O,N,S,...: Là khối lượng thành phần nguyên tố trong rác thải mang đốt 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 nghiệm A1 đến A9 cho 04 loại khí thải khác nhau đối với chất thải y tế như sau:
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 0,0503 0,1804 CO 0,132 0,834 0,915 0,1204 0,1270 0,1845 -0,1416 0,0164 0,0763
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 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 Mẻ 7 1187 186 190,120 Mẻ 8 1130 139 126,957 Mẻ 9 1054 147 141,257 Mẻ 10 1060 270 281,666
Nguồn: Theo dõi nhiệt độ thực tế
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.
4.4.3. Đối với quá trình nạp rác
Để đảm bảo hiệu quả xử lý rác thải cần được phân loại và nạp mỗi mẻ nạp khoảng 21 kg và thời gian nạp rác tiếp theo vào buồng sơ cấp là 10 phút để đảm bảo công suất lò và quá trình cháy. Cần phải có các lưu ý sau:
Trước khi mở cửa lò để nạp rác cần phải quan sát lượng rác trong lò đã cháy hết chưa và đồng thời tiến hành khóa van cấp khí sơ cấp. Bởi vì, một phần khí cháy phát tán ra cửa lò, thành phần độc hại vào môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của người vận hành.
Quan sát nhiệt độ của buồng đốt sơ cấp xác định thời điểm nạp rác phù hợp. Thời điểm nạp mẻ rác mới là thời điểm lượng cacbon cố định từ mẻ rác trước sắp cháy hết. Nếu nạp rác sớm, khi quá trình khí hóa đang diễn ra hoặc lượng cặn cacbon cố định chưa cháy hết, dễ xảy ra tình trạng nhiễu loạn và gia tăng áp suất trong buồng đốt
4.4.4. Quản lý nhiệt độ buồng đốt
Nhiệt độ buồng đốt thứ cấp không thấp hơn 1100oC (đối với thành phần nguy hại không có Chlorine) và không thấp hơn 1200oC (đối với chất thải nguy hại có chứa chlorine hoặc các thành phần có khả năng phát sinh POPs) với thời gian lưu cháy không dưới 1giây.
- Nhiệt độ của khí thải ở miệng ống khói không lớn hơn 250oC - Lượng oxy dư tối thiểu 300%
Đảm bảo quá trình cháy tốt nhất ở buồng sơ cấp
Để đảm bảo quá trình cháy tốt nhất ở buồng sơ cấp cần phải đảm bảo các vấn đề sau:
- Kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ đốt của buồng lò, có biện pháp khống chế và gia tăng nhiệt độ khi cần thiết.
-Kiểm soát cấp khí vào lò sơ cấp theo đúng yêu cầu của kỹ thuật đốt được áp dụng. Nếu không có cơ cấu tự động điều chỉnh van cấp khí vào lò đốt thì người vận hành lò phải nắm rõ bản chất của quá trình để điều chỉnh van hợp lý bằng tay.
- Thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng các thiết bị giám sát nhiệt độ, giám sát thông số ôxy dư (nếu có) để đảm bảo sự hoạt động ổn định của lò đốt. Đầu dò nhiệt độ là một hạng mục vật tư có tuổi thọ thấp, dễ hư hỏng, vì vậy phải luôn luôn có dự trữ để thay thế khi cần thiết. Nếu đầu dò nhiệt độ bị hư hỏng mà chưa có sẵn để thay thế thì không được phép vận hành lò.
- Trong quá trình hoạt động, áp suất trong buồng lò phải luôn luôn âm (thấp hơn áp suất khí quyển); cửa lò phải đảm bảo độ kín để không có sự xâm nhập ôxy vào buồng lò làm nhiễu loạn chế độ đốt hoặc thoát khí thải ra ngoài gây ô nhiễm môi trường. Khoảng thời gian nạp rác, cửa lò được mở ra, phải có các biện pháp để hạn chế và ngăn ngừa các hiện tượng nói trên bằng cách chọn thời điểm nạp rác hợp lý và đóng các van cấp khí hoặc tắt quạt thổi khí.
Đảm bảo quá trình cháy tốt nhất ở buồng thứ cấp
Để hiệu quả cháy cao ở buồng đốt thứ cấp cần phải đảm bảo các điều kiện nhiệt độ cao, ôxy dư, thời gian lưu và độ xáo trộn tốt. Thời gian lưu và sự xáo trộn trong buồng lò thứ cấp phụ thuộc vào kết cấu của lò, con người khó có thể tác động trực tiếp được tới các thông số này. Tuy nhiên, khi có sự nhiễu loạn từ buồng sơ cấp hoặc một số yếu tố khác như chế độ cấp khí và nhiệt độ tại buồng thứ cấp không ổn định, làm ảnh hưởng đến động học trong buồng lò, kéo theo làm ảnh hưởng đến thời gian lưu và sự xáo trộn. Chẳng hạn như, vì một lý do nào đó, sản phẩm khí hóa từ buồng sơ cấp tăng vọt vượt quá khả năng xử lý của buồng thứ cấp, thời gian lưu cháy trong buồng thứ cấp không đủ theo yêu cầu sẽ làm phát sinh khói đen (chứa nhiều bụi và hàm lượng CO rất cao) mặc dù khi đó nhiệt độ buồng thứ cấp rất cao. Nói cách khác, sự tương thích về chế độ hoạt động của 2 buồng đốt đã bị mất cân bằng. Khi xảy ra hiện tượng này, người vận hành phải điều chỉnh ngay chế độ đốt ở buồng sơ cấp (giảm nhiệt độ bằng cách giảm oxy hoặc phun ẩm) để giảm tốc độ khí hóa tới mức độ tương thích với hoạt động của buồng đốt thứ cấp.
Đối với các lò đốt chất thải nguy hại phải được giám sát liên tục 03 thông số: nhiệt độ buồng đốt, nồng độ oxy dư và nồng độ CO trong khí thải. Thông qua việc giám sát 03 thông số này người ta điều chỉnh chế độ đốt hợp lý nhất để duy trì quá trình cháy tốt nhất nhằm đạt hiệu quả phân hủy tối ưu.
4.4.5. Giải pháp tận thu nhiệt phát sinh nhằm giảm độ ẩm của rác thải trước khi đốt khi đốt
Thời gian gia nhiệt đối với lò đốt chất thải từ 6- 8 giờ, khi nhiệt độ tại buồng đốt sơ cấp đạt 700oC tiến hành đốt chất thải. Trong thời gian này,nhiệt lượng từ quá trình gia nhiệt để sử dung cho công tác sấy rác thải y tế trước khi đốt. Chất thải y tế được sấy ở 300oC độ ẩm còn 15% khi đó rác đem đốt sẽ được cháy triệt để.
Giải pháp xử lý khí thải lò đốt
* Giảm nhiệt khí thải
Giảm nhiệt độ khí thải xuống dưới 250oC trong thời gian dưới 7s để tránh tái tổ hợp các thành phần khí tạo POPs. Để giảm nhiệt độ của khí thải có thể sử dụng các hệ thống thu hồi năng lượng (hệ thống tuabin hơi nước, hệ thống máy phát tua bin khí, hệ thống động cơ đốt trong) hoặc tháp giải nhiệt.
* Xử lý bụi
Bụi hình thành do quá trình đốt không hoàn toàn các thành phần vô cơ và hữu cơ có trong chất thải được đốt. Bụi làm giảm thị giác và ảnh hưởng đến sức khỏe. Bụi có kích thước nhỏ hơn 10 µm gọi là bụi hô hấp bởi vì nó có thể đi sâu vào trong phổi. Để xử lý bụi phát sinh có thể sử dụng các thiết bị lọc bụi tĩnh điện, thiết bị ventury, thiết bị lọc tay áo, xyclon...
* Xử lý SOx và khí axít (HCl, HF)
SOx và khí axít (HCl, HF) hình thành do quá trình đốt nhiên liệu có chứa lưu huỳnh, clorua, flourua. Flor chỉ có trong một số ít CTR còn clor thường gặp