TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM PHÂN LOẠI LẦN 2 VÀ KHU TÁI CHẾ CHẤT THẢI RẮN
6.4.2 Tính toán thiết kế khu sản xuất compost
Xác định công thức phân tử của nguyên liệu sử dụng làm phân compost
Bảng 6.1 Thành phần, độ ẩm, khối lượng ước, khối lượng khô, thành phần % các nguyên tố cơ bản có trong từng thành phần của mẫu chất thải rắn dùng sản xuất compost
Thành phần lệ %Tỷ Độẩm (%) Khối lượng ước (kg) Khối lượng khô (kg) %C %H %O %N %S %tro Thực phẩm 83,3 70 83,3 11,69 48,0 6,4 37,6 2,6 0,4 5,0 Gỗ 16,7 20 16,7 16,66 49,5 6,0 42,7 0,2 0,1 1,5 Tổng cộng 100 100 28,35
Bảng 6.2 Khối lượng khô các nguyên tố cơ bản có trong từng thành phần mẫu chất thải rắn Thành phần Khối lượng khô (kg) Khối lượng (kg) C H O N S Tro Thực phẩm 11,69 5,6112 0,7482 4,3954 0,3039 0,0465 0,5845 Gỗ 16,66 8,2467 0,9996 7,1138 0,0333 0,0167 0,2499 Tổng cộng 28,35 13,857 9 1,7478 11,5092 0,3372 0,0632 0,8344
Công thức phân tử của mẫu chất thải rắn trong trường hợp không có S đối với mẫu chất thải rắn ướt
Khối lượng H2O trong mẫu chất thải rắn phân tích là m(H2O) = Khối lượng ước(kg) - Khối lượng khô(kg) = 100 – 28,35 = 71,65(kg) hay 3,98 kmol(H2O) Khối lượng H và O do nước có trong chất thải rắn tạo nên là MH(H2O) = 7,96 kg và MO(H2O) = 63,68 kg
Khối lượng C, H, O, N trong mẫu chất thải rắn ướt lần lượt là - mC = 13,8579
- mH = 1,7478 + 7,96 = 9,4378 - mO = 11,5092 + 63,68 = 75,1892 - mN = 0,3372
x : y : z : t =
: : :
x : y : z : t = 1,155 : 9,438 : 4,699 : 0,024 = 48 : 393 : 207 : 1
Vậy công thức phân tử của mẫu chất thải rắn ướt không có S là: C48H393O207N → Tỷ lệ C/N = 48/1
Với tỷ lệ C/N đã nằm trong khoảng cho phép (25/1 – 50/1) ta không cần dùng thêm vật liệu phối trộn nữa. Do vậy rác hữu cơ sau khi được phân loại sẽ được đưa thẳng vào nhà ủ.
Tính toán thiết kế hệ thống nhà ủ lên men
Tổng khối lượng chất thải cần vận chuyển về các nhà ủ mỗi ngày M = 53,774 tấn/ngày
Giả định khối lượng riêng của hỗn hợp sau ủ: 0,3 tấn/m3
Thể tích hỗn hợp cần ủ mỗi ngày: V = 53,774/0,3 = 179,2 m3/ngày
Chọn số lượng ngăn trong nhà ủ mỗi ngày là 2 ngăn, thể tích chứa của mỗi ngăn Vnu = 179,2/2 = 89,6 m3
Kích thước của mỗi ngăn ủ: L × B × H = 9m × 4m × 2,5m
Thời gian ủ nguyên liệu tại mỗi ngăn quy định là 18 ngày, vậy tổng số ngăn ủ cẩn thiết cho nhà máy hoạt động liên tục: 18 ngày ủ × 2 ngăn ủ/ngày = 36 ngăn ủ.
Khối lượng nguyên liệu cung cấp cung cấp cho 1 ngăn ủ trong mỗi ngày: 53,774/2 = 26,9 tấn/ngày = 26900 kg/ngày.
Vậy nhà ủ được chia thành 36 ngăn ủ nhờ các vách ngăn tường mỏng với tổng diện tích = 36 ngăn ủ × 36 m2/ngăn ủ = 1296 m2 và được che bằng một mái che chung bằng tôn. Ngoài ra còn có hệ thống cung cấp khí cung cấp nước và hệ thống thu nước rỉ rác sinh ra trong quá trình phân hủy chất thải rắn hữu cơ.
Nước rỉ rác được thu và dẫn về hố thu, tại đây một phần nước sẽ được tuần hoàn về hệ thống cung cấp nước để duy trì độ ẩm trong nhà ủ, phần còn lại sẽ được dẫn về trạm xử lý.
Thiết kế rãnh phân phối khí kết hợp với rãnh thoát nước rỉ rác. Rãnh được thiết kế đặt song song theo chiều dài của ngăn ủ. Mỗi ngăn có 4 rãnh cấp khí, 4 rãnh này đều thông với nhau bằng 1 rành hình vuông bao quanh (chi tiết rãnh thể hiện trong phần bản vẽ), do vậy khí có thể đến đều mọi nơi cũng như nước rỉ rác có thể được thu dễ dàng. Trên bề mặt các rãnh sử dụng lưới thép để ngăn rác rớt xuống rãnh, đường kính các lỗ trên lưới không quá lớn để rác có thể lọt xuống được cũng như không quá nhỏ dễ gây bít lưới làm cho khí không thể lên được.
Kích thước rãnh - Chiều dài: 7m - Chiều rộng: 0,25m - Chiều cao:0,4m
- Khoảng cách giữa các rãnh: 0,5m - Khoảng cách giữa rãnh và tường: 0,75m
Việc thổi khí cho nhà ủ được điều khiển tự động nhờ tín hiệu nhiệt độ trong khối ủ phản hồi về bảng điều khiển trung tâm.
Khối lượng khí cần thiết phải cung cấp cho mỗi luống ủ trong suốt quá trình ủ được tính toán như sau:
Lượng khí được tính toán dựa vào phương trình phản ứng với oxy và công thức phân tử của nguyên liệu làm compost.
C48H393O207N + 42O2 → 48CO2 + 195H2O + NH3 4295 1344
1kg → Moxy = 0,3kg
Tổng lượng khí cần cung cấp cho mỗi ngăn ủ mỗi ngày (trong tổng số 12 ngày cấp khí) Qoxy = (26900 × 0,3)/12 = 672,5 (kgO2/ngày)
Vì oxy chiếm 32 % không khí nên lượng khí cần cung cấp cho ngăn ủ mỗi ngày là 672,5/0,23 = 2102 (kgkhông khí/ngày)
Với khối lượng riêng của không khí là 1,3 kg/m3, thể tích không khí cần Voxy = 2102/1,3 = 1617 (m3/ngày)
Hệ thống phân phối khí
Việc thổi khí ngăn ủ được chia làm 2 giai đoạn
Giai đoạn 1 (4 ngày đầu): thổi khí liên tục trong 20h/ngày, chia làm 2 đợt mỗi lần nghỉ 2h (chu kỳ hoạt động sau 10h nghỉ một lần)
Giai đoạn 2 (9 ngày tiếp theo): thổi khí với chu kỳ 2h một lần Lượng khí cần cung cấp cho mỗi mỗi lần trong 4 ngày đầu là
Lượng khí cần cung cấp cho mỗi lần trong 9 ngày sau là Qkhi10 = 1617 (m /ngày) × 2h/lần 3
24h/ngày = 134,8 (m3/lần)
Chọn đường kính ống cấp khí D = 150mm. Vận tốc khí trong 4 ngày đầu
Vkhi5 = 808 ( m3 /lần ) × 4 = 1,27 (m/s) 10×3600×0,152×3,14
Vận tốc khí trong 9 ngày sau
Chọn thời gian thổi khí mỗi lần là 15 phút Vkhi10 = 134,8 ( m3 /lần ) × 4 = 8,47 (m/s) 15×60×0,152×3,14
Thiết bị thổi khí sử dụng là bơm nén khí và mạng lưới đường ống phân phối khí. Việc bố trí máy nén khí và mạng lưới đường ông phân phối khí được thể hiện như trong bản vẽ.
Tính toán nhà ủ chín và ổn định mùn compost
Khu vực này dùng để tiếp nhận lượng bùn sau khi qua giai đoạn ủ lên men tại các hầm ủ. Khu vực được thiết kế có mái che. Do phải đáp ứng một lượng nguyên liệu tương đương với lượng nguyên liệu mà khu vực ủ lên men tiếp nhận nên diện tích khu vực ủ chín được thiết kế bằng diện tích của khu ủ lên men S = 1296 m2
Có kích thước: L × B = 40m × 33m
Tính toán nhà sàn thô, sàn tinh
Rác sau khi được ủ qua hai giai đoạn sẽ biến thành mùn hữu cơ và được vận chuyển tới khu vực này để tinh chế lại. Sàn, phân loại compost theo kích thước và loại bỏ các tạp chất.
Có kích thước: L × B = 20m × 10m
Tính toán nhà bổ sung khoáng chất và đóng bao
Tại khu vực này mùn được bổ sung các khoáng chất như super phốt phát, NaHSO3, N.P.K, NO3. Và đóng bao theo khối lượng 5kg, 10kg, 20kg… đưa vào kho và phân phối ra thị trường.
Có kích thước: L × B = 20m × 8m
Tính toán các công trình phụ trợ Nhà điều hành L × B = 12m × 10m Phòng ăn L × B = 9m × 5m Nhà để xe cơ giới L × B = 20m × 14m Nhà để xe nhân viên L × B = 20m × 4m Nhà rửa xe L × B = 5m × 5m Nhà thí nghiệm L × B = 15m × 8m Nhà vệ sinh L × B = 8m × 5m Khu xử lý nước rỉ rác L × B = 15m × 10m Nhà pha hóa chất L × B = 4m × 4m
Chất thải không có khả năng tái chế Sàn tiếp nhận Ô chôn lấp Trạm xe Xe đầm, nén, vận chuyển Vật liệu che phủ Khí Nước rỉ rác Thu hồi và xử lý khí Xử lý
Phát điện Nguồn tiếp nhận
Chương 7