đồ án chất thải rắn lò đốt thùng quay

Đồ án xử lý chất thải rắn chất thải nguy hại Thiết kế hệ thống lò đốt xử lý chất thải sinh hoạt với công suất 10 tấn ngày LỜI MỞ ĐẦU Thế giới đang ngày càng phát triển không ngừng, quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa diễn ra mạnh mẽ Cùng với sự tăng thêm các cơ sở sản xuất với quy mô ngày càng lớn, các khu tập trung dân cư càng ngày nhiều, nhu cầu tiêu dùng các sản phẩm vật chất cũng ngày càng lớn Tất cả những điều đó tạo điều kiện kích thích các ngành sản xuất, kinh doanh và dịch vụ được.

LỜI MỞ ĐẦU

Thế giới đang ngày càng phát triển không ngừng, quá trình công nghiệp hóa, hiệnđại hóa diễn ra mạnh mẽ Cùng với sự tăng thêm các cơ sở sản xuất với quy mô ngàycàng lớn, các khu tập trung dân cư càng ngày nhiều, nhu cầu tiêu dùng các sản phẩmvật chất cũng ngày càng lớn Tất cả những điều đó tạo điều kiện kích thích các ngànhsản xuất, kinh doanh và dịch vụ được mở rộng và phát triển nhanh chóng, đóng góptích cực cho sự phát triển kinh tế của đất nước, nâng cao mức sống chung của xã hội;mặt khác cũng tạo ra một số lượng lớn chất thải bao gồm: Chất thải sinh hoạt, chất thảicông nghiệp, chất thải y tế, chất thải nông nghiệp, chất thải xây dựng, v.v… Trong đó,rác thải sinh hoạt hiện nay là một vấn đề đáng lo ngại của toàn thế giới Dân số ngàycàng tăng, lượng rác thải cũng theo tỉ lệ mà tăng theo, nó là một trong những nguyênnhân gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe loài người

Tuy vậy, rác cũng là một phần của cuộc sống Ngày nay, cùng với sự phát triểncủa khoa học công nghệ và sự quan tâm của toàn thế giới, rác không chỉ đi ra từ cuộcsống mà nó còn quay lại cuộc sống, phục vụ đời sống con người, cùng con người xâydựng cuộc sống mới Không chỉ các nước hiện đại mà tất cả các nước trên toàn thếgiới đang cố gắng xử lý rác thải một cách hợp lý nhất để xây dựng một thế giới mới -thế giới không rác thải

Cho đến nay, chôn lấp vẫn là biện pháp xử lý chất thải rắn phổ biến nhất đối vớinhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam Ưu điểm chính của công nghệ chôn lấp

ít tốn kém và có thể xử lý nhiều loại chất thải rắn khác nhau so với công nghệ khác.Tuy nhiên hình thức chôn lấp lại gây ra những hình thức ô nhiễm khác như ô nhiễmnước, mùi hôi, ruồi nhặng, côn trùng…Hơn nữa, công nghệ chôn lấp không thể ápdụng để xử lý triệt để các loại chất thải y tế, độc hại Ngoài ra trong quá trình đô thịhoá như hiên nay, quỹ đất ngày càng thu hẹp, dẫn đến khó khăn trong việc lựa chọn vịtrí làm bãi chôn lấp rác

Vì vậy, áp dụng một số biện pháp xử lý rác khác song song với chôn lấp là mộtnhu cầu rất thiết thực Công nghệ đốt chất thải rắn, một trong những công nghệ thaythế, ngày càng trở nên phổ biến và được ứng dụng rộng rãi đặc biệt với loại hình chấtthải rắn y tế và độc hại

Công nghệ đốt là một quá trình xử lý khá phức tạp Trong quá trình cháy, cácchất hữu cơ dạng rắn hoặc lỏng sẽ chuyển đổi sang pha khí Các khí này qua lưới đốt

sẽ bị tiếp tục bị làm nóng lên, đến một nhiệt độ nào đó các hợp chất hữu cơ của chúng

sẽ bị phân hủy thành các nguyên tử thành phần Các nguyên tử này kết hợp với oxy vàtạo nên các khí bền vững, các khí này sau khi được xử lý sẽ được thải vào khí quyển

Nên, công nghệ này giúp làm giảm đến 90% lượng rác thải cần phải chôn lấp,làm giảm ô nhiễm môi trường hơn dùng biện pháp chôn lắp Công nghệ đốt chất thảirắn sẽ ít tốn kém hơn nếu đi kèm với biện pháp khai thác tận dụng năng lượng phátsinh trong quá trình đốt.

Ở đây với việc lựa chọn đốt rác thải sinh hoạt mang lại ưu điểm là vận chuyển,lắp đặt nhanh gọn, thuận tiện hơn so với các loại lò đốt công nghiệp Ngoài ra, lò cókích thước nhỏ gọn, hiệu suất sử dụng cao, đốt và xử lý các loại rác thải nhanh không

bị dồn, đọng rác Mặt bằng đặt lò nhỏ và toàn bộ mặt bằng cho một lò đốt rác khép kínkhoảng 100m2 nên tiết kiệm được các chi phí và thời gian xây dựng

Không những vậy, lò đốt có khả năng xử lý rác thải nhanh trong vòng 24h, rấtthuận tiện với cộng đồng sinh hoạt từng vùng, từng khu vực công nghiệp, nhà máyhoặc cộng đồng dân cư khoảng 20.000 người Lò đốt thiết kế có thể đốt rác thải sinhhoạt tại gia đình, tại các khu chợ, rác thải công nghiệp ít độc hại và nhiều loại rác thảikhác Lò đốt cũng giúp xử lý triệt để các vấn đề rác thải của cộng đồng, bảo vệ môitrường sống, thay thế các cách xử lý rác thải thông thường là chôn vùi vốn là cách tốnkém và ảnh hưởng nhiều đến môi trường xung quanh

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI SINH HOẠT

1.1 Định nghĩa chất thải rắn sinh hoạt:

Chất thải rắn ( còn gọi là rác) là các chất rắn bị loại ra trong quá trình sống, sinhhoạt, sản xuất của con người và động vật Rác phát sinh từ các gia đình, khu côngcộng, khu thương mại, khu xây dựng, bệnh viện, khu xử lý chất thải…Trong đó, rácthải sinh hoạt chiếm tỉ lệ cao nhất Số lượng, thành phần, chất lượng rác thải ở từngkhu vực, từng quốc gia là rất khác nhau, phụ thuộc vào trình độ phát triển khoa học, kĩthuật

Bất kì hoạt động sống của con người, tại nhà, công sở, trên đường đi, tại nơi côngcộng…đều sinh ra một lượng rác đáng kể Thành phần chủ yếu của chúng là các chấthữu cơ và rất dễ gây ô nhiễm trở lại môi trường sống Cho nên rác thải sinh hoạt cóthể định nghĩa là các thành phần tàn tích hữu cơ phục vụ cho hoạt động sống của conngười, chúng không còn được sử dụng và vứt trả lại môi trường sống - (Quản lý và xử

lý CTR – Nguyễn Văn Phước)

Các nguồn phát sinh chất thải sinh hoạt:

- Khu dân cư

- Khu thương mại (nhà hàng, siêu thị, chợ, trung tâm thương mại, )

- Cơ quan, công sở (trường học, bệnh viện, trung tâm và viện nghiên cứu, )

- Khu vực xây dựng và phá hủy các công trình xây dựng

- Khu vực công cộng ( công viên, sân bay, bến xe, )

1.2 Các thành phần và phân loại của chất thải sinh hoạt:

Bảng 1.1 Thành phần CTR sinh hoạt (“Quản lý và xử lý CTR” – Nguyễn Văn

- Phân tích gần đúng – sơ bộ (xác định sơ bộ hàm lượng chất hữu cơ).

- Điểm nóng chảy của tro.

- Phân tích thành phần nguyên tố CTR

- Nhiệt trị của CTR

1.3.3 Tính chất sinh học:

Phần hữu cơ của CTR sinh hoạt được phân loại về phương diện sinh học như sau:

- Các phân tử có thể hòa tan được trong nước

- Khả năng phân hủy sinh học của các thành phần hữu cơ

- Sự phát sinh mùi hôi

- Sự phát triển của ruồi

1.4 Sự biến đổi tính chất vật lý, hóa học và sinh học.

Bảng 1.2 Các quá trình biến đổi trong xử lý CTR (“Quản lý và xử lý CTR” –

Nguyễn Văn Phước)

Quá trình biến đổi Phương pháp biến đổi Sản phẩm sau biến đổi

-Sử dụng lực cắt hoặc ápsuất

-Sử dụng lực cắt, nghiềnhoặc xay

-Các thành phần riêngbiệt

-Giảm thể tích ban đầu

-Biến đổi hình dáng banđầu, giảm kích thước

Hóa học

-Đốt

-Nhiệt phân

-Khí hóa

-Oxy hóa bằng nhiệt

-Sự chưng cất phân hủy

-Đốt thiếu khí

-CO2, sản phẩm oxhkhác, tro

-Khí gồm hỗn hợp khí,

-CH4, CO, sản phẩmphân hủy còn lại mùnhoặc bùn.

1.5 Tác động của rác thải đến môi trường và con người.

1.5.1 Các tác động của rác:

Rác thải sinh hoạt gây ô nhiễm toàn diện đến môi trường sống: không khí, đất, nước

- Gây hại sức khỏe:

 Những nơi vứt rác bừa bãi sinh ra muỗi, ruồi nhặng là những sinh vậttruyền nhiễm sẽ gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người (sốt rét, sốt xuấthuyết, bệnh viêm não,…), gây ra mùi khó chịu, ảnh hưởng môi trườngxung quanh

 Rác làm thức ăn cho chuột, từ chuột dễ lây lan cho người các bệnh như:dịch hạch, sốt có thể dẫn đến tử vong

- Ô nhiễm nước:

 Rác sinh hoạt không được thu gom thải vào kênh rạch, sông hồ…gây ônhiễm môi trường nước bởi chính bản thân chúng Rác nặng lắng làmnghẽn đường lưu thông, rác nhẹ làm đục nước, nylon làm giảm diện tíchtiếp xúc với không khí, giảm do trong nước, làm mất mỹ quan gây tácđộng cảm quan xấu đối với người sử dụng nguồn nước

 Chất hữu cơ phân hủy gây mùi hôi thối, gây phú dưỡng hóa nguồn nước.Nước rò rỉ trong bãi rác đi vào nguồn nước ngầm, gây ô nhiễm nguồnnước ngầm như ô nhiễm kim loại nặng, nồng độ nitrogen, photpho caochảy vào sông hồ gây ô nhiễm nguồn nước mặt

- Ô nhiễm không khí:

 Bụi trong quá trình vận chuyển lưu trữ rác gây ô nhiễm không khí

 Rác hữu cơ dễ phân hủy sinh học Trong môi trường hiếu khí, kị khí có

độ ẩm cao, rác phân hủy sinh ra CO2, SO2, CO, H2S, NH3…ngay từkhâu thu gom đến chôn lấp CH4 là chất thải thứ cấp gây cháy nổ

- Ô nhiễm đất: Nước rò rỉ trong các bãi rác gây nên ô nhiễm đất

- Những nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm do rác thải sinh hoạt:

 Trình độ hiểu biết của nguời dân còn thấp (không thấy rõ tác hại của việcvứt rác thải bừa bãi và tầm quan trọng trong việc bảo vệ môi trường,không biết tận dụng phế phẩm thừa làm phân bón)

 Ý thức, trách nhiệm còn kém (không bỏ rác đúng nơi quy định, bảo thủkhông muốn thực hiện theo những chủ trương về bảo vệ môi trường đã

đề ra vì sợ tốn tiền)

 Các cấp chính quyền địa phương còn lơ là đối với việc quản lý môitrường

- Ở khu vực đô thị, quá trình đô thị hóa hiện nay kéo theo một số lượng người

dân ở nông thôn ra thành phố sống đã gây nên những xáo trộn lớn lao trong sinh hoạt

ở các vùng dân cư và vấn đề rác thải đang có nguy cơ ngày càng tăng, đặc biệt là trong các đô thị mới, khu kinh tế tập trung như nhà mới mọc nhiều gây khó khăn cho thu gom, nhà quá nghèo hoặc nhà giàu không muốn hòa nhập cộng đồng dẫn đến tình trạng không giữ vệ sinh chung (nhà trên có thể vứt rác xuống sân gây ô nhiễm), các khu đô thị hóa dọc trục giao thông, các trung tâm công nghiệp tập trung không được quản lý chặt chẽ

1.5.2 Hiện trạng rác thải sinh hoạt ở Việt Nam hiện nay.

- Trong số 6,3 tỷ tấn rác thải nhựa được thải ra trên toàn thế giới, chỉ có khoảng

9% được tái chế, 12% được xử lý bằng phương pháp thiêu đốt, và có tới 79% nằm lạitại các bãi rác hoặc thải trực tiếp ra môi trường.Còn tại Việt Nam, có đến 60-70%lượng rác thải sau khi thu gom sẽ được xử lý bằng cách chôn lấp ở những bãi chôn lấpkhông hợp vệ sinh, theo số liệu 2018 của Ngân hàng Thế giới Tình trạng bãi rác quátải là một hiện thực trước mắt, không còn là nguy cơ, và thậm chí sẽ ngày càng trở nênnghiêm trong hơn Bởi theo số liệu của Ngân hàng Thế giới, dự kiến Việt Nam sẽ thải

ra 54 triệu tấn rác thải sinh hoạt vào năm 2030 Không chỉ làm ô nhiễm không giansống, sự thất thoát của rác thải ra môi trường còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến muônmặt cuộc sống con người. Trẻ em đang mất dần những không gian trong lành, ngườilớn không còn chỗ để tập thể dục hay tản bộ mỗi sớm chiều Những tác động của cácbãi rác quá tải không chỉ ảnh hưởng tiêu cực lên không gian sống mà còn lên sức khoẻ

và tâm lý của người dân địa phương, đặc biệt là những khu dân cư gần khu vực bãi rác

lộ thiên Những nỗi lo về nước rỉ rác ngấm vào nguồn nước, mùi hôi hay những hiểmhoạ về bệnh tật vẫn luôn hiện hữu Bên cạnh đó, với thực trạng 80% rác thải ở đạidương xuất phát từ đất liền – (WFF – Tổ chức Quốc tế về bảo tồn thiên nhiên)

- 37.000 tấn chất thải rắn sinh hoạt phát sinh một ngày tại khu vực đô thị; 24.000tấn chất thải rắn sinh hoạt phát sinh một ngày tại khu vực nông thôn; khoảng 61.000tấn chất thải rắn sinh hoạt phát sinh một ngày trong phạm vi cả nước; Những số liệu

biết nói này đã phần nào phản ánh thực trạng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh hiện nay.Vấn đề thu gom, xử lý chất thải rắn sinh hoạt đang là thách thức lớn đối với môitrường, nếu không có giải pháp phù hợp thì hệ lụy từ chất thải rắn là không nhỏ -( Cổng thông tin điện tử quốc hội VN).

- Các địa phương có khối lượng phát sinh lớn như TP Hồ Chí Minh (9.100 tấn),

Hà Nội (6.500 tấn), Thanh Hóa (2.246 tấn), Bình Dương (1.764 tấn), Ðồng Nai (1.838tấn) Trong khi đó, tỷ lệ thu gom, xử lý chất thải rắn sinh hoạt tại khu vực đô thị mớiđạt khoảng 85%; tại khu vực nông thôn còn thấp (trung bình từ 40 đến 55%)

- Như vậy, với lượng gia tăng lượng chất thải rắn như trên thì nguy cơ ô nhiễmmôi trường và tác động tới sức khỏe cộng đồng do chất thải rắn gây ra đang trở thànhmột trong những vấn đề cấp bách của công tác bảo vệ môi trường ở nước ta

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ LIÊN

2.1.1 Phương pháp xử lý chôn lắp:

- Đổ rác thành đống hay bãi hở (open dump): Đây là phương pháp xử lý rác cổ điển

nước khác vẫn còn đang áp dụng Đây là phương pháp rẻ tiền, đơn giản, dễ thực hiện nhất nhưng lại gây mất mỹ quan đô thị và có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

- Bãi chôn lấp hợp vệ sinh: Phương pháp này được nhiều đô thị trên thế giới áp dụng

trong quá trình xử lý rác Phương pháp xử lý này thích hợp nhất trong điều kiện khó khăn về vốn đầu tư nhưng lại có mặt bằng đủ lớn và nguy cơ gây ô nhiễm môi trường

ít Trong bãi chôn lấp rác hợp vệ sinh, bên dưới thành đáy được phủ lớp chống thấm

có lắp đặt hệ thống ống thu nước rò rỉ và hệ thống thu khí thải từ bãi rác Nước rò rỉ sẽ được thu gom và xử lý đạt tiêu chuẩn quy định Bãi chôn lấp rác hợp vệ sinh hoạt độngbằng cách: Mỗi ngày trải một lớp mỏng rác, sau đó nén ép chúng lại bằng các loại xe

cơ giới, tiếp tục trải lên một lớp đất mỏng độ 25 cm Công việc này cứ tiếp tục đến khi bãi rác đầy

− Xử lý kỵ khí:

Là quá trình phân giải các chất hữu cơ không có mặt của oxy để tạo ra CO2, CH4

+ Ưu điểm: Sản phẩm phân hủy có thể kết hợp với xử lý phân hầm cầu và

phân gia súc cho phân hữu cơ có hàm lượng dinh dưỡng cao

+ Nhược điểm: Thời gian phân hủy lâu hơn xử lý hiếu khí (từ 4 – 12 tháng),

các khí sinh ra là: H2S, NH3 gây mùi hôi khó chịu

− Xử lý kỵ khí kết hợp với hiếu khí:

Công nghệ này sử dụng cả hai phương pháp xử lý hiếu khí và kỵ khí Ưu điểm của phương pháp này là: không có lượng nước thải ra từ quá trình phân hủy hiếu khí, sử dụng nước rò rỉ trong quá trình ủ để lên men kỵ khí, vừa tạo được lượng phân bón phục vụ nông nghiệp và tạo khí CH4 cung cấp nhiệt

2.1.3 Phương pháp nhiệt ( thiêu đốt)

Thiêu đốt là quá trình xử lý chất thải ở nhiệt độ cao Thiêu đốt ở nhiệt độ cao chất thảiđược xử lý triệt để, đảm bảo loại trừ các độc tính, có thể giảm thiểu thể tích rác đến

90-95% và tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn gây bệnh Phương pháp này đáp ứng tất cả các tiêu chí về tiêu hủy an toàn ngoại trừ việc phát thải ra các khí thải cần được xử lý nên đây có thể coi là phương pháp xử lý triệt để nhất so với các phương pháp xử lý chất thải rắn khác

Do chất thải được ôxy hoá nhiệt độ cao với sự có mặt của ôxy trong không khí nên các thành phần rác độc hại được chuyển hoá thành khí thải và các thành phần không cháy được tạo thành tro, xỉ Phương pháp này khá phổ biến trên thế giới hiện nay để

xử lý chất thải rắn nói chung và đặc biệt là đối với chất thải nguy hại công nghiệp

Xử lý chất thải bằng phương pháp thiêu đốt có ý nghĩa quan trọng là làm giảm thể tíchtới mức nhỏ nhất cho khâu xử lý cuối cùng là đóng rắn hoặc tái sử dụng tro, xỉ

Phạm vi áp dụng

Phương pháp thiêu đốt thường được áp dụng cho các loại chất thải như sau:

− Chất thải độc hại về mặt sinh học;

− Chất thải không phân hủy sinh học;

− Chất thải có thể bốc hơi và do đó dễ phân tán;

− Chất thải có thể đốt cháy;

− Chất thải dung môi;

− Dầu thải, nhũ tương dầu và hỗn hợp dầu;

− Nhựa, cao su và mủ cao su;

− Chất thải rắn bị nhiễm khuẩn bởi các hóa chất độc hại

Ưu điểm:

− Khả năng tận dụng nhiệt cho lò hơi, lò sưởi hoặc các lò công nghiệp và phát điện;

− Xử lý được toàn bộ chất thải rắn mà không cần nhiều diện tích đất sử dụng làm bãi chôn lấp rác;

− Xử lý triệt để thành phần ô nhiễm, giảm tối đa thể tích;

− Chất thải được biến thành những chất trung gian có giá trị, có thể sử dụng để biến thành những vật liệu tái chế hoặc thu hồi năng lượng;

− Loại bỏ được nhiều chất độc hại;

Nhược điểm:

− Chi phí đầu tư và bảo trì cao so với các phương pháp khác;

− Khi vận hành đòi hỏi rác có nhiệt trị cao;

− Tác động thứ cấp tới môi trường do khí phát thải và phải xử lý tro sau khi đốt;

có thể gặp khó khăn khi có sự thay đổi về thành phần chất thải

2.2 Công nghệ thiêu đốt CTR sinh hoạt.

 Công nghệ thiêu đốt là đốt chất thải một cách có kiểm soát trong một vùng kín,mang nhiều hiệu quả Quá trình đốt được thực hiện hoàn toàn, phá hủy hoàn toàn chấtthải độc hại bằng cách phá vỡ các liên kết hóa học, giảm thiểu hay loại bỏ hoàn toànđộc tính Hạn chế tập trung chất thải cần loại bỏ vào môi trường bằng cách biến đổichất rắn, lỏng thành tro

 Việc quản lý kim loại, tro và các sản phẩm của quá trình đốt là khâu quan trọng.Tro là một dạng vật liệu rắn, trơ gồm C, muối, kim loại Trong quá trình đốt, tro tậptrung ở buồng đốt (tro đáy), lớp tro này xem như chất thải nguy hại Các hạt tro cókích thước nhỏ có thể bị cuốn lên cao (tro bay) Tàn tro cần chôn lấp an toàn vì thànhphần nguy hại sẽ trực tiếp gây hại Lượng kim loại nặng được xác định qua việc kiểmtra khói thải và tro dư của lò đốt

 Thành phần khí thải chủ yếu là CO2, hơi nước, NOx, hydrigen cloride và các khíkhác Các khí vẫn tiềm ẩn khả năng gây hại cho con người và môi trường, vì vậy cần

 Xử lý triệt để thành phần ô nhiễm, giảm tối đa thể tích;

 Chất thải được biến thành những chất trung gian có giá trị, có thể sử dụng để biến thành những vật liệu tái chế hoặc thu hồi năng lượng;

 Loại bỏ được nhiều chất độc hại;

 Nhược điểm:

 Chi phí đầu tư và bảo trì cao so với các phương pháp khác;

 Khi vận hành đòi hỏi rác có nhiệt trị cao;

 Tác động thứ cấp tới môi trường do khí phát thải và phải xử lý tro sau khi đốt;

 Có thể gặp khó khăn khi có sự thay đổi về thành phần chất thải

 Lò đốt thường được chia làm 2 buồng

 Buồng đốt chính: gồm 2 giai đoạn

+ Giai đoạn 1: chất thải được sấy khô

+ Giai đoạn 2: cháy và khí hóa.

 Buồng đốt sau: gồm 3 giai đoạn

+ Giai đoạn 3: phối trộn

+ Giai đoạn 4: cháy ở dạng khí

+ Giai đoạn 5: ôxi hoá hoàn toàn

Các yếu tố quyết định sự hiệu quả của lò đốt: sự cân bằng năng lượng, hệ thốngkiểm soát chế độ đốt, nhiệt độ nóng chảy trong buồng đốt, độ ẩm của chất thải

 Các kiểu lò cơ bản

Có 2 kiểu lò cơ bản:

Lò quay (chuyển động quay): có cấu tạo hình trụ, nằm ngang Chuyển độngquay quanh trục của lò làm chất thải được đảo trộn đều, nâng cao hiệu quả cháy Lòđược chế tạo với công suất lớn, chi phí đầu tư và vận hành rất cao

Lò tĩnh (không chuyển động): có cấu tạo đơn giản, hiệu quả cao Công suấtthiết kế của lò tĩnh thường là nhỏ hoặc trung bình Có các loại lò: lò đốt thiết kế đơngiản, lò đốt 1 khoang, lò đốt 2 khoang

So sánh một số đặc điểm các loại lò đốt:

Bảng 2.1 Đặc điểm một số lò đốt Đặc điểm Lò 1 khoang Lò 2 khoang Lò quay

Công suất (kg/ngày) 100 – 200 200 – 1000 500 – 3000

Nhiệt độ (oC) 300 – 400 800 – 1000 1200 – 1600

Bộ phận làmsạch khí Khó lắp đặt Lắp với lò lớn Có sẵn

Nhân lực Cần đào tạo Có chuyên môn Trình độ cao

Chi phí Tương đối thấp Chi phí cao Khá đắt

Phương pháp thiêu đốt phụ thuộc hiệu quả sử dụng của từng loại lò:

 Lò đốt thùng quay (Rotary – Kiln Incineration)

Cấu tạo lò đốt thùng quay được thể hiện trong hình sau:

Hình 2.2 Lò đốt thùng quay.

Đây là loại lò đốt được sử dụng khá phổ biến ở các nước tiên tiến hiện nay, lòđốt có nhiều ưu điểm bởi quá trình xáo trộn rác tốt, đạt hiệu quả cao Lò đốt thùngquay được sử dụng để xử lý các loại chất thải nguy hại dạng rắn, cặn, bùn và cũng cóthể ở dạng lỏng Ở Mỹ lò đốt thùng quay chiếm tới 75% số lò đốt chất thải nguy hại, lòđốt tầng sôi chiếm 10%, còn lại 15% các loại lò khác Cấu tạo của lò đốt bao gồm:

a.) Buồng sơ cấp

Là một tang quay với tốc độ điều chỉnh được, có nhiệm vụ đảo trộn chất thảirắn trong quá trình cháy Lò đốt được đặt hơi dốc với độ nghiêng từ (1 – 5)/100, nhằmtăng thời gian cháy của chất thải và vận chuyển tự động tro ra khỏi lò đốt Phần đầucủa lò đốt có lắp một béc phun dầu hoặc gas kèm quạt cung cấp cho quá trình đốtnhiên liệu nhằm đốt nóng cho hệ thống lò đốt Khi nhiệt độ lò đạt trên 8000C thì chấtthải rắn mới được đưa vào để đốt Giai đoạn để đốt sơ cấp, nhiệt độ lò quay khống chế

từ 800 – 9000C, nếu chất thải cháy tạo đủ năng lượng giữ được nhiệt độ này thì bộ điềuchỉnh bec-phun dầu/gas tự động ngắt Khi nhiệt độ hạ thấp hơn 8000C thì bộ đốt tựđộng làm việc trở lại

b.) Buồng đốt thứ cấp

Đây là buồng đốt tĩnh, nhằm để đốt các sản phẩm bay hơi, chưa cháy hết baylên từ lò sơ cấp Nhiệt độ ở đây thường từ 950 – 11000C Thời gian lưu của khí thảiqua buồng thứ cấp từ 1,5 – 2s Hàm lượng ôxy dư tối thiểu cho quá trình cháy là 6%

Có các tấm hướng để khí thải vừa được thổi qua vùng lửa cháy của bộ phận đốt phun

dầu vừa xáo trộn mãnh liệt để cháy triệt để Khí thải sau đó được làm nguội rồi qua hệthống xử lý khí trước khi qua ống khói thải ra môi trường

 Lò đốt thủ công đơn giản: giảm đáng kể trọng lượng và thể tích chất thải, chi

phí đầu tư và vận hành rất thấp, không tiêu hủy được nhiều hóa chất, dược chất,thải khói đen, bụi tro và khí độc ra môi trường

 Lò đốt 1 buồng: hiệu quả khử khuẩn cao, giảm đáng kể trọng lượng và thể tích

chất thải, cặn tro có thể chôn lấp, chi phí đầu tư, vận hành thấp, không cần nhânviên vận hành trình độ cao Nhược điểm: thải ra một lượng đáng kể khí gây ônhiễm, phải lấy tro và bồ hóng định kỳ, không hiệu quả khi tiêu huỷ chất thải hoáhọc và dược học

 Lò đốt 2 buồng: hiệu quả khử khuẩn cao, xử lý được chất thải nhiễm khuẩn, hầu

hết chất thải hoá học và dược học nhưng không tiêu hủy hoàn toàn thuốc gây độc

tế bào

 Lò đốt tầng sôi (tháp đốt tầng sôi / Fluid – Bed Furnace)

Lò đốt tầng sôi là một tháp hình trụ đứng, bên trong chứa một lớp cát dày 40 –50cm nhằm: nhận nhiệt và giữ nhiệt cho lò đốt, bổ sung nhiệt cho rác ướt Lò đốt làmviệc ở chế độ tĩnh Lớp cát được gió thổi xáo động làm chất thải rắn bị tơi ra, xáo độngnên theo cháy dễ dàng Chất thải lỏng khi bơm vào lò sẽ bám dính lên bề mặt các hạtcát nóng đang xáo động, nhờ vậy sẽ bị đốt cháy còn thành phần nước sẽ bay hơi hết

Hình 2.3 Lò đốt tầng sôi.

Hình 2.4 Sơ đồ vận hành lò đốt.

Nguyên lý vận hành: lò sử dụng nhiệt để thiêu hủy rác qua 2 buồng đốt, buồng

sơ cấp (giai đoạn I) rác được đốt ở 700 oC, buồng thứ cấp gia tăng nhiệt đến 1000 oC,đảm bảo đốt cháy hoàn toàn khí từ buồng sơ cấp Bicabonate Natri và than hoạt tínhtạo phản ứng trung hoà nhằm giảm lượng acid, kim loại nặng, lọc bụi trước khi thải rangoài

2.3 Tình hình áp dụng công nghệ lò đốt CTR sinh hoạt

2.3.1 Trên thế giới:

Nhờ tính ưu việt của công nghệ đốt mà ở hầu hết các nước trên Thế giới ưu tiên ápdụng phương pháp đốt để phân hủy rác thải Ở các nước Tây âu có khoảng 23% tổnglượng chất thải rắn được đốt có tới 80% là đốt có thu hồi năng lượng, ở Mỹ 28 bang có

lò đốt thu hồi năng lượng, ở Đức lượng rác đem đốt chiếm 36%;Canada 80%; Pháp và

Bỉ 54%; Đan Mạch 48%; Anh 90%; Ý 75%; Nhật 75% Để xử lý hơn 400 triệu tấnrác thải nguy hại hàng năm, ở Nhật Bản đã có khoảng 3.000 lò đốt rác

Ở Ba Lan, tại cảng Gdansk đả lắp đặt 1 lò quay đốt chất thải có công suất đốt2,5 tấn/giờ, chất thải được đốt từ các ngành công nghiệp dầu khí, thực phẩm, dượcphẩm, hóa chất Lò đốt hoạt động 290 ngày/năm, đốt liên tuc, 75 ngày bảo trì và sửachữa lò Lò đốt tối đa là 20.000 tấn chất thải/năm Nhiệt độ sau buồng đốt thứ cấp tốithiểu phải đạt từ 850 – 900 0C Để giảm NOx trong khí thải, ở đây người ta dùng dungdịch Urê 40% trong nước để xử lý Khí thải được xử lý đạt tiêu chuẩn quy định của BaLan trước khi thải ra môi trường

Ở Mỹ, Anh, Hà Lan, Phần Lan, Thụy Điển, Canada đã triển khai nhiều lò đốtchất thải nguy hại trong đó thu hồi nhiệt để cấp cho nồi hơi phát điện Ở Mỹ, Canadachủ yếu đốt chất thải theo công nghệ lò quay (khoảng 70%), trong khi đó ở các nướcChâu Âu lại chủ yếu là đốt trên lò nhiệt phân tĩnh

2.3.2 Tại Việt Nam:

Đem chôn

Chôn

Bộ phận giải nhiệt

Buồng phản ứng Bộ phận lọc

Hệ thống bơm hoá chất Hóa chất sau phản ứng

Ở Việt Nam, rác thải nguy hại với độc tính đã và đang tác động tiêu cực mộtcách trầm trọng đến sức khỏe con người và môi trường sống Trước đây do chưa đượcquan tâm đúng mức, hầu hết các loại rác nguy hại trên được thugom và đưa đi xử lýchung với rác sinh hoạt.

Theo thống kê của Bộ Khoa Học, Công Nghệ và Môi Trường, mỗi ngày cáchoạt động sản xuất kinh doanh, dịch vụ trong cả nước thải ra môi trường khoảng50.000 tấn chất thải rắn, trong đó gồm 26.877 tấn chất thải công nghiệp, 21.828 tấnchất thải sinh hoạt và 240 tấn chất thải y tế (toàn ngành y tế có 826 Bệnh viện), trong

số đó 12 – 25 % là chất thải y tế nguy hại cần xử lý đặc biệt bằng phương pháp thiêuđốt

Những năm gần đây, đã có nhiều đơn vị trong nước tham gia vào việc nghiêncứu chế tạo lò đốt rác với nhiều chủng loại và công suất khác nhau nhằm đáp ứng nhucầu cấp thiết bảo vệ môi trường hiện nay như: lò đốt chất thải rắn sinh hoạt BD-Anpha

do Công ty TNHHMTV Đức Minh sản xuất với tính năng nổi trội là khả năng xử lýmỗi giờ là 500kg rác, lò đốt cỡ nhỏ NFI - 120 công nghệ Nhật, có công suất 150 - 500kg/giờ tại thị trấn Lim, huyện Tiên Du , tỉnh Bắc Ninh,

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đốt CTR sinh hoạt:

Nhiệt độ: ở buồng sơ cấp nhiệt độ phải phù hợp với loại chất thải đem đốt để đạt

được chế độ nhiệt phân tối ưu, ở buồng thứ cấp nhiệt độ đủ cao để phản ứng cháy xảy

ra nhanh và hoàn toàn

Sự xáo trộn: ở buồng sơ cấp ít xáo trộn để giảm phát sinh bụi; ở buồng thứ cấp

cần sự xáo trộn tốt để tăng hiệu quả tiếp xúc giữa chất cháy và chất ô xy hoá

Thời gian: thời gian lưu cháy ở buồng thứ cấp phải đủ lâu để phản ứng cháy xảy

 Oxy và nitơ là chất vô ích Nó làm giảm thành phần cháy của chất thải

 Độ tro (A) và độ ẩm (W) là những yếu tố tiêu cực, chúng làm giảm thànhphần chất cháy Ngoài ra các muối vô cơ, muối alkalin cũng làm khó khăncho quá trình đốt

Nhiệt trị: Nhiệt trị có liên quan tới quá trình sinh nhiệt trong khi cháy Một chất

thải có nhiệt trị không đáng kể thì đốt không phải là giải pháp xử lý thiết thực Nóichung một chất thải có nhiệt trị thấp hơn 1000 Btu/lg (556 kcal/kg) thì không có khảnăng đốt

Ảnh hưởng của hệ số dư không khí: Hệ số cấp khí (α) là tỷ số giữa lượng không

khí thực tế và lượng không khí lý thuyết Giá trị α có liên quan tới sự tăng hay giảmnhiệt độ của lò đốt

2.5 Các tiêu chí lựa chọn phương pháp xử lý CTR sinh hoạt:

 Đặc tính, thành phần, khối lượng của chất thải

 Số lượng rác thải

 Đặc điểm của nguồn tiếp nhận

 Điều kiện kinh tế, hạ tầng

 Hiệu quả của công nghệ xử lý (đầu tư, bảo hành, bảo dưỡng, sản phẩm, tái sửdụng)

 Đội ngũ vận hành hệ thống

 Tiêu chuẩn của môi trường ( theo các thông tư, quy chuẩn nhà nước ban hành)

CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT

THẢI SINH HOẠT.

3.1 Thông số thiết kế:

 Công suất rác thải đầu vào Q = 10 tấn/ngày = 416,667 kg/h

 Ta chọn Q = 450 kg/h = 0,125 kg/s để đảm bảo tính an toàn cho hệ thống

 Với công suất như trên, ta chọn thiết kế xử lý hệ thống lò đốt cho một khu đô thị Với các số liệu đại diện như sau:

Bảng 3.1 Thành phần lý hóa của CTR sinh hoạt (Quản lý và xử lý CTR – Nguyễn Văn Phước)

Thành phần % khối lượng % độ ẩm (theo khối lượng) Khối lượng khô (kg)

70652102106020

2,732,05,76,91,80,50,47,41,6

2323

7,85,80,52,9

Bụi, tro 3,0 8 2,8

Bảng 3.2 Thành phần hóa học của các hợp phần cháy được của chất thải và hàm lượng chất trơ (Quản lý

và xử lý CTR – Nguyễn Văn Phước)

Phần trăm khối lượng tính theo chất khô (%)

6,46,05,97,26,610,08,06,06,0

37,644,044,622,831,2-11,638,042,7

2,60,30,3-4,62,010,03,40,2

0,40,20,2-0,15-0,40,30,2

5,06,05,010,02,510,010,04,51,5

0,10,63,0

0,44,32,0

<0,1

<0,10,5

-0,2

-98,990,568,0

Bảng 3.3 Số liệu về nhiệt trị và nhiệt lượng trong CTR đô thị ( Quản lý và xử

lý CTR – Nguyễn Văn Phước)

Thành phần Khối lượng (%) Nhiệt trị (kJ/kg) Nhiệt lượng (kJ)

Chất hữu cơ

569.404,897.692,0227.948,034.890,011.630,08.722,5120.486,837.216,0

139,6697,8-697,86978

1.116,54.186,8

2.093,42.0934

5 Nhiệt độ khí thải (đo tại Điểm lấy mẫu) oC £ 180

7 Nhiệt độ bên ngoài vỏ lò đốt CTRSH (hoặc lớp chắn cách

8 Khả năng hoạt động liên tục (mà vẫn bảo đảm về độ bền cơ khí và các thông số kỹ thuật)(3) h ≥ 72

3.2 Đề xuất công nghệ xử lý:

Ta có quy trình công nghệ đốt chất thải như sau:

KhóiBuồng đốt 1

Buồng đốt 2

nhiên liệu(dầu

DO )không khí

nhiên liệu(dầu

DO )không khí

 Ta đề xuất ra hai phương án dùng lò đốt thùng quay hoặc lò đốt tầng sôi.

 Dựa vào cấu tạo, nguyên lý, mục đích sử dụng, ta chọn phương án tốt hơn để thiết kế

- Buồng sơ cấp: nhiệt độ

850-920 ℃

- Buồng thứ cấp: nhiệt độ 1100℃

thể đốt riêng hoặc kết hợp với nhau

- Nạp thải ở dạng thùng hoặc khối, linh động trong cơ cấu nạp liệu

- Có khả năng xáo trộng chất thải

Nhược điểm - Thành phần tro trong khí thải

- Cần khống chế tốt nhiệt độ

- Khó khăn về nguồn nguyên liệu

- Chưa được sử dùng nhiều trong

xử lý chất thải nguy hại

 Từ kết quả so sánh trên, ta chọn phương án sử dụng lò đốt thùng quay để tính toán

và thiết kế hệ thống

 Thuyết minh quy trình công nghệ:

 Nạp liệu: Chất thải được nạp vào buồng đốt sơ cấp theo cửa trước của buồng

đốt bằng phương pháp thủ công

 Buồng đốt sơ cấp:

 Buồng đốt này đốt bằng dầu DO, chất thải sinh hoạt được sấy khô và đốt cháytrong môi trường khí dư ở nhiệt từ 300 độ C trở lên Ở nhiệt độ này, các chấtthải độc hại sẽ bị khí hoá Khí sinh ra bị dồn lên buồng đốt thứ cấp

 Nhiệt độ buồng đốt được duy trì do 2 bộ đốt dầu DO Bộ đốt này có mức tựđộng hoá cao, các bộ đốt tự động đốt khi nhiệt độ trong buồng đốt thấp hơnnhiệt độ định mức (700 oC và tự động tắt khi nhiệt độ lên cao hơn nhiệt độ càiđặt định mức 900 oC)

 Tro xỉ sau khi đốt được lấy ra ngoài qua xe tháo tro và chuyển đến bãi tập kếttro thải và được ổn định bằng phương pháp bê tông hóa

Chương IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ ĐỐT RÁC THẢI SINH

HOẠT

4.1 Tính toán sự cháy của dầu DO:

4.1.1 Nhiệt trị thấp của dầu DO:

Nhiệt trị thấp của dầu DO được xác định theo công thức D.I.Mendeleev:

4.1.2 Hệ số tiêu hao không khí và lượng không khí cần thiết:

4.1.2.1 Hệ số tiêu hao không khí ( ):

- Hệ số tiêu hao không khí ( ) là tỷ số giữa lượng không khí thực tế (L) và lượng không khí lý thuyết (L 0) khi đốt cùng một lượng nhiên liệu:

Bảng 4.1: Hệ số tiêu hao không khí

Đốt củi trong buồng đốt cứng

Đốt than đá, than nâu trong buồng đốt thủ

Đốt khí bằng mỏ đốt có phần hỗn hợp.

(“Giáo trình lò đốt CT nguy hại”- PGS.TS.Đinh Xuân Thắng)

Ta chọn = 1,2

4.1.2.2 Lượng không khí khi cần thiết để đốt hoàn toàn 450kg dầu DO:

Giả thiết: thành phần không khí chỉ có O2 và N2, các thành phần khác không đángkể

Khi tính sự cháy của nhiên liệu quy ước:

Khối lượng nguyên tử của các khí lấy theo số nguyên gần đúng

Mỗi Kmol phân tử khí bất kỳ đều có thể tích 22,4 m3

Không tính sự phân hóa nhiệt của tro

Thể tích của không khí và sản phẩm cháy qui về ĐK chuẩn: 0oC, 760 mmHg.Bảng 4.2: Thành phần nhiên liệu dầu DO theo lượng

mol

Thành phần nhiên liệu Hàm lượng

(Kg/100 Kg nhiên liệu)

Phân tử lượng (g)

Lượng mol (Kmol)

Phân tử lượng

Lượng mol (Kmol)

O2 (Kmol)

N2 (Kmol)

Vậy, lượng không khí lý thuyết cần L0 = 4723,9 (N.m3)

 Lượng không khí thực tế xác định theo công thức :

L = x L0 = 1,2 x 4723,9 = 5668,68 (N.m3)

Trong đó = 1,2 : hệ số tiêu hao không khí

4.1.3 Xác định lượng và thành phần của sản phẩm cháy:

4.1.3.1 Thành phần và lượng sản phẩm cháy: