TÍNH TOÁN THIẾT KẺ LÒ ĐÓT CHÁT THÁI NGUY HẠI CHO HUYỆN TRĂNG BÀNG TĨNH ¡ TÂY NINH CÔNG SUÁT 40Kgh

Tính cấp thiết của luận văn Cùng với sự phát triển của quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa hiện nay, là sự xuất hiện của nhiều loại chất thải khác nhau phát sinh từ hoạt động của co

TRƯỜNG ĐH BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA BẢO HỘ LAO ĐỘNG & MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

MSSV: 610079B LỚP: 06MT1N

TP Hồ Chí Minh Tháng1/2007

TRƯỜNG ĐH BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA BẢO HỘ LAO ĐỘNG & MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

MSSV: 610079B LỚP: 06MT1N

TP Hồ Chí Minh Tháng1/2007

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA MÔI TRƯỜNG & BẢO HỘ LAO ĐỘNG

NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

- -

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ ĐỐT CHẤT THẢI

NGUY HẠI CHO HUYỆN TRẢNG BÀNG TỈNH

TÂY NINH CÔNG SUẤT 40Kg/h

SVTH: NGUYỄN VIỆT DŨNG

LỚP: 06MT1N

Ngày giao nhiệm vụ luận văn:

Ngày hoàn thành luận văn:

PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, ngoài nổ lực của bản thân, em đã nhận

được sự giúp đỡ rất tận tâm, nhiệt tình của thầy cô, bạn bè và gia đình

Trước tiên, em xin cảm ơn Thầy Đinh Xuân Thắng đã hỗ trợ, hướng

dẫn, giúp đỡ em, cung cấp cho em nhiều kiến thức rất sâu sắc và bổ ích để

em được hoàn thành luận văn này

Em cũng muốn gởi lời cảm ơn của mình đến các thầy, cô trong khoa

Môi Trường, đã tạo những điều kiện tốt nhất để em có thể hoàn thành luận

văn này

Bên cạnh các thầy cô, bạn bè cũng là những người đã giúp đỡ, góp ý

cho em rất nhiều để thực hiện luận văn tốt hơn

Và lời cảm ơn cuối cùng, xin dành tặng cho gia đình của em, gia

đình đã luôn khuyến khích và động viên để em có thể học tập và phát triển

Xin chân thành cảm ơn

TP.Hồ Chí Minh, Ngày… Tháng… năm 2007

Sinh Viên

Nguyễn Việt Dũng

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, ngoài nổ lực của bản thân, em đã nhận

được sự giúp đỡ rất tận tâm, nhiệt tình của thầy cô, bạn bè và gia đình

Trước tiên, em xin cảm ơn Thầy Đinh Xuân Thắng đã hỗ trợ, hướng

dẫn, giúp đỡ em, cung cấp cho em nhiều kiến thức rất sâu sắc và bổ ích để

em được hoàn thành luận văn này

Em cũng muốn gởi lời cảm ơn của mình đến các thầy, cô trong khoa

Môi Trường, đã tạo những điều kiện tốt nhất để em có thể hoàn thành luận

văn này

Bên cạnh các thầy cô, bạn bè cũng là những người đã giúp đỡ, góp ý

cho em rất nhiều để thực hiện luận văn tốt hơn

Và lời cảm ơn cuối cùng, xin dành tặng cho gia đình của em, gia

đình đã luôn khuyến khích và động viên để em có thể học tập và phát triển

Xin chân thành cảm ơn

TP.Hồ Chí Minh, Ngày… Tháng… năm 2007

Sinh Viên

Nguyễn Việt Dũng

MỤC LỤC

Danh mục bảng 6

Danh mục hình 8

PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của luận văn 9

1.2 Mục tiêu của luận văn 9

1.3 Nội dung của luận văn 9

1.4 Đối tượng và phạm vi của đề tài 9

1.6 Phương pháp nghiên cứu 10

1.7 Ý nghĩa khoa học - thực tiễn, kinh tế xã hội 10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tình hình quản lý và xử lý CTCN & CTNH 11

1.1.1 Tình hình quản lý và xử lý CTCN & CTNH trên thế giới 11

1.1.2 Tình hình quản lý và xử lý CTCN & CTNH ở Việt Nam 12

1.1.3 Tình hình phát sinh và xử lý CTCN & CTNH ở Tây Ninh 12

1.2 Nguồn gốc phát sinh và thành phần CTNH 13

1.2.1 Nguồn gốc 13

1.2.2 Thành phần 14

1.3 Một số phương pháp xử lý CTNH 15

1.3.1 Các phương pháp hóa học và vật lý 15

1.3.2 Các phương pháp xử lý sinh học 16

1.3.3 Các phương pháp nhiệt 16

1.3.4 Các phương pháp thải bỏ 16

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ ĐỐT CHẤT THẢI NGUY HẠI 2.1 Một số công nghệ đốt chất thải 17

2.1.5 Lò đốt kiểu hố đốt hở 17

2.1.2 Lò đốt một cấp (Single – chamber incinerator) 18

2.1.3 Lò đốt nhiều cấp (Multiple – Hearth Furnace) 19

2.1.4 Lò đốt thùng quay (Rotary – Kiln Incineration) 20

2.1.6 Lò đốt tầng sôi (tháp đốt tầng sôi / Fluid – Bed Furnace) 21

2.1.7 Lò đốt chất thải lỏng (Liquid – Waste Incineration) 22

2.1.8 Lò đốt nhiệt phân tĩnh 23

2.1.9 Một số loại lò đốt khác 26

2.2 So sánh lựa chọn công nghệ đốt thải 27

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ ĐỐT CHẤT THẢI NGUY HẠI 3.1 Tính toán sự cháy dầu DO 28

3.1.1 Thành phần sử dụng của dầu DO 28

3.1.2 Nhiệt trị của dầu DO 28

3.1.3 Tính lượng không khí cần thiết để đốt 100 kg dầu DO 28

3.1.4 Xác định lượng và thành phần của sản phẩm cháy 29

3.2 Tính toán sự cháy của vỏ xe 30

3.2.1 Thành phần của vỏ xe 30

3.2.2 Nhiệt trị của vỏ xe 31

3.2.3 Tính lượng không khí cần thiết khi đốt cháy 100 kg vỏ xe 31

3.2.4 Xác thành phần và lượng sản phẩm cháy 33

3.2.5 Xác định khối lượng riêng của sản phẩm cháy 33

3.3 Xác định nhiệt độ thực tế, tính cân bằng nhiệt của lò 34

3.3.1 Xác định nhiệt độ cháy lý thuyết của dầu DO 34

3.3.2 Xác định nhiệt độ thực tế của lò 35

3.3.3 Tính cân bằng nhiệt và lượng nhiên liệu tiêu hao 35

3.3.4 Suất tiêu hao nhiên liệu chuẩn 37

3.3.5 Xác định kích thước buồng đốt sơ cấp 37

3.3.6 Tính thiết bị đốt 38

3.4 Tính toán buồng đốt thứ cấp 41

3.4.1 Xác định lượng và thành phần của dòng vào 41

3.4.2 Tính cân bằng nhiệt lượng và xác định lượng tiêu hao nhiên liệu 41

3.4.3 Xác định chỉ tiêu kỹ thuật lò 43

3.4.4 Xác định kích thước buồng đốt thứ cấp 44

3.4.5 Xác định thời gian lưu cháy trong buồng thứ cấp 44

3.4.6 Tính thiết bị đốt 44

3.4.7 Thành phần và lưu lượng của khí thải ra khỏi lò đốt 46

CHƯƠNG 4: THỂ XÂY LÒ VÀ TÍNH TOÁN KHUNG LÒ 4.1 Thể xây lò 47

4.1.1 Cơ sở lựa chọn vật liệu 47

4.1.2 Thể xây lò 47

4.1.3 Thể xây đáy lò 48

4.1.4 Thể xây nóc lò 48

4.1.5 Thể xây cửa lò 48

4.2 Khung lò 49

4.2.1 Đặc điểm của khung và vỏ lò 49

4.2.2 Tính toán khung lò 46

4.3 Kiểm tra tổn thất nhiệt 50

4.3.1 Buồng đốt sơ cấp 50

4.3.2 Buồng đốt thứ cấp 51

CHƯƠNG 5: XỬ LÝ KHÓI THẢI LÒ ĐỐT CHẤT THẢI VỎ XE CAO SU

5.1 Xác định thành phần, lưu lượng và nồng độ các chất trong khói thải Chọn

5.1.1 Xác định thành phần, lưu lượng và nồng độ các chất trong khói

thải……… 53

5.1.2 Xác định các thành phần cần xử lý 53

5.1.3 Lựa chọn phương pháp xử lý 54

5.1.4 Mô tả công nghệ xử lý 55

5.2 Tính toán tháp giải nhiệt 55

5.2.1 Khối lượng riêng hỗn hợp khí 55

5.2.2 Dòng khí vào hệ thống làm mát gồm 56

5.2.3 Phương trình truyền nhiệt khi chất khí chuyển động ngược đều ở nhiệt độ thay đổi 56

5.2.4 Tính cơ khí 60

5.2.5 Tính đường ống dẫn khí vào và ra 65

5.2.6 Tính đường ống dẫn lỏng vào và ra 66

5.2.7 Tính các thiết bị phụ khác 66

5.2.8 Tính Tải trọng toàn tháp 69

5.2.9 Tính bơm nước 69

5.2.10 Tính Bể chứa nước giải nhiệt 70

5.3 Tính toán thiết bị hấp thụ 72

5.3.1 Các thông số đầu vào đầu vào 72

5.3.2 Tính toán các đại lượng đầu vào 72

5.3.3 Đầu ra của khí SO2 73

5.3.4 Đường cân bằng của quá trình hấp thụ 74

5.3.5 Đường làm việc của quá trình hấp thụ 77

5.4 Tính toán tháp đệm 78

5.4.1 Cơ sở lựa chọn tháp đệm 78

5.4.2 Chọn vật liệu đệm 78

5.4.3 Tính đường kính tháp đệm 78

5.4.4 Tính chiều cao của tầng chêm 79

5.4.5 Tính cơ khí cho tháp đệm 83

5.4.6 Tính toán các thiết bị phụ trợ khác 93

5.4.7 Tính bơm dùng để bơm dung dịch vào tháp hấp thụ 93

5.4.8 Tính quạt 95

5.4.9 Ống khói 95

Dự toán chi phí cho công trình 96

Kết luận kiến nghị 98

Tài liệu tham khảo 99

Phụ lục 100

DANH MỤC BẢNG

STT Bảng Trang

1 Bảng 1.1: Lượng CTNH phát sinh trung bình hàng năm tại một số

2 Bảng 1.2: Tỷ lệ chất thải nguy hại trong chất thải rắn công nghiệp 12

3 Bảng 1.3: Lượng chất thải rắn nguy hại ở Tp.HCM và các vùng lân

4 Bảng 1.4 : Thành phần hóa học của một số chất thải 15

5 Bảng 3.1: Thành phần nhiên liệu DO theo lượng mol 28

6 Bảng 3.2: Lượng không khí cần thiết để đốt 100 kg dầu DO 29

7 Bảng 3.3: Thành phần và lượng sản phẩm cháy khi đốt 100 kg dầu DO 30

8 Bảng 3.4: Thành phần dùng trong thân lốp xe máy/ xe tải 30

9 Bảng 3.5: Thành phần dùng trong mặt lốp xe máy/ xe tải 31

10 Bảng 3.6: Thành phần vỏ xe theo lượng mol 32

11 Bảng 3.7: Lượng không khí cần thiết để đốt 100 kg vỏ xe 32

12 Bảng 3.8: Thành phần và lượng sản phẩm cháy khi đốt 100 kg vỏ xe 33

13 Bảng 3.9: Các đặc tính của béc phun thấp áp và cao áp 39

14 Bảng 3.10: Thành phần và lưu lượng dòng vào buồng đốt thứ cấp 41

15 Bảng 3.11: Thành phần, lưu lượng sản phẩm cháy khi đốt dầu ở buồng

16 Bảng 3.12 : Thành phần và lưu lượng khí thải ra khỏi lò đốt 46

17 Bảng 5.1: Thành phần, lưu lượng và nồng độ các chất trong khói thải 54

18 Bảng 5.2: Nồng độ các chất có trong khói thải vượt tiêu chuẩn loại B

19 Bảng 5.3: Các thông số của đáy 64

20 Bảng 5.4: Các thông số đo của bích ghép nắp với thân thiết bị 67

21 Bảng 5.5: Các thông số đo của bích nối ống dẫn và thiết bị 67

22 Bảng 5.6: Các thông số đo của bích nối ống dẫn khí vào và ra 68

23 Bảng 5.7: Các thông số về chân đỡ 69

25 Bảng 5.9: Hiệu suất của một số loại bơm 71

26 Bảng 5.10: Hệ số dự trữ của bơm 71

27 Bảng 5.11: Số liệu đường cân bằng của quá trình hấp thụ 76

28 Bảng 5.12: Các thông số của đáy và nắp 87

29 Bảng 5.13: Các thông số của lưới 88

30 Bảng 5.14: Thông số của đĩa phân phối 89

31 Bảng 5.15: Thông số của bích dung để ghép nắp với thân thiết bị 89

32 Bảng 5.16: Thông số của bích nối ống dẫn với thiết bị 90

33 Bảng 5.17: Thông số của bích nối ống dẫn khí vào và ra 90

34 Bảng 5.18: Thông số của bích nối ống tháo và nhập đệm 91

35 Bảng 5.19: Các thông số về chân đỡ 92

37 Bảng 5.21: Hiệu suất một số loại bơm 94

38 Bảng 5.22: Hệ số dự trữ theo công suất động cơ 95

12 Hình 5.5: Đồ thị đường cân bằng của quá trình hấp thụ 77

13 Hình 5.6: Đồ thị đường làm việc của quá trình hấp thụ SO2 77

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CTNH: Chất thải nguy hại

CTCN: Chất thải công nghiệp

CTCNNH: Chất thải công nghiệp nghiệp nguy hại

CTRNH: Chất thải rắn nguy hại.

PHẦN MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của luận văn

Cùng với sự phát triển của quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa hiện nay, là

sự xuất hiện của nhiều loại chất thải khác nhau phát sinh từ hoạt động của con người,

có xu hướng gia tăng về số lượng, từ rác sinh hoạt, chất thải công nghiệp đến các chất thải nguy hại Mức độ ô nhiễm do các chất thải rắn nói chung và chất thải nguy hại nói riêng sẽ gây áp lực mạnh mẽ đối với môi trường và trở thành một vấn đề bức xúc trong cuộc sống đô thị vì ảnh hưởng xấu của nó đến xã hội và sức khỏe của con người Chúng ta nhận thức rằng, việc sử dụng các chất thải nguy hại và các quá trình công nghiệp có thể tạo ra chất thải nguy hại đều gây tác động xấu đến môi trường Vì vậy cần phương pháp đúng đắn xử lý các chất thải nguy hại một cách an toàn và quản

lý các quá trình nguy hại một cách thích hợp nhất, để đảm bảo an toàn cho con người

và môi trường

Trong các phương pháp xử lý chất thải nguy hại thì xử lý bằng công nghệ đốt là phương pháp tốt nhất, vì nó có nhiều ưu điểm và được nhiều nước trên thế giới quan tâm

Việc triển khai các lò đốt chất thải nguy hại hiện nay là việc làm rất cần thiết, nhằm hạn chế tình trạng ô nhiễm môi trường do sự gia tăng lượng chất thải nguy hại Nhưng nếu biện pháp kiểm soát quá trình đốt, xử lý khói thải không đảm bảo sẽ dẫn

đến hậu quả vô cùng nghiêm trọng Vì vậy tôi xin thực hiện một đề tài về: “ Tính toán

và thiết kế lò đốt chất thải nguy hại công suất 40 kg/h”

1.2 Mục tiêu của luận văn

Xử lý chất thải nguy hại cho huyện Trãng Bàng tỉnh Tây Ninh, từ đó giảm thiểu được mối nguy hại của chất thải nguy hại đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng

1.3 Nội dung của luận văn

Để đạt được những mục tiệu trên, nội dung của đề tài bao gồm:

 Tổng quan về tình hình quản và xử lý chất thải nguy hại

 Tìm hiểu các công nghệ đốt thải, từ đó đề ra phương pháp thích hợp

 Tính toán Thiết kế lò đốt chất thải nguy hại công suất 40 kg/h

 Thiết kế hệ thống xử lý khói thải lò đốt CTNH

 Dự toán giá thành thiết bị

1.4 Đối tượng và phạm vi của đề tài

Do hạn chế về thời gian và nhu cầu thực tế tại tỉnh Tây Ninh, nên ở đây chỉ tính toán thiết kế lò đốt cao su phế thải cho nhà máy cao su Hồng Phúc và các nhà máy cao

su khác trong tỉnh Tây Ninh

1.5 Phương pháp nguyên cứu

1.5.1 Nghiên cứu lý thuyết

 Sưu tầm số liệu, tư liệu tổng quan về chất thải nguy hại

 Sưu tầm Số liệu, tư liệu về thành phần và tính chất của chất thải nguy hại

 Sưu tầm số liệu, tư liệu về hiện trạng thu gom và xử lý chất thải nguy hại

1.5.2 Nghiên cứu thực nghiệm

 Trên cơ sở thiết kế lò đốt để xử lý chất thải rắn y tế cho tỉnh Tây Ninh

1.6.2 Ý nghĩa kinh tế - xã hội

 Kết quả việc thiết kế lò đốt chất thải nguy hại này có thể được áp dụng triển khai cho tỉnh Tây Ninh và nhiều nơi, nhiều địa phương trong cả nước, mang lại hiệu quả kinh tế và lợi ích xã hội thiết thực

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tình hình quản lý và xử lý CTCN & CTNH

1.1.1 Tình hình quản lý và xử lý CTCN & CTNH trên thế giới

Theo thống kê trong bảng 1.1 lượng CTNH phát sinh trung bình hàng năm tại

các nước công nghiệp phát triển là rất lớn Trong số các nước công nghiệp phát triển

thì Mỹ là quốc gia có lượng phát sinh CTCN & CTNH hàng năm lớn nhất Từ bảng

1.1 chúng ta thấy lượng phát sinh CTNH của Mỹ là 178,8 triệu tấn/năm một số nước

khác còn lại là 166,8 triệu tấn/năm Trong số CTNH hàng năm của Mỹ chỉ 16% được

xử lý bằng phương pháp thiêu đốt nhưng số lượng lên tới 28,6 triệu tấn/năm Ngược

lại, Nhật Bản là quốc gia có tải lượng phát thải CTNH đứng thứ nhì trên thế giới (sau

Mỹ) nhưng chúng được xử lý chủ yếu bằng phương pháp thiêu đốt: 32 triệu tấn/ năm

chiếm 72% với 1893 nhà máy đốt rác

Bảng 1.1: Lượng CTNH phát sinh trung bình hàng năm tại một số nước công nghiệp

Nước

Dân số (triệu người)

Lượng chất thải (triệu tấn)

Lượng rác được thiêu hủy

xử lý rác Lượng (triệu

Nhật Bản 123 44,4 32 72 1893 Đan Mạch 5 2,6 1,7 65 36 Thụy Điển 9 3,3 1,8 55 23

Tây Ban Nha 38 10 0,7 7 22

( Nguồn: Trung tâm công nghệ môi trường CEFINEA )

Theo tỷ lệ phần trăm áp dụng phương pháp đốt để xử lý CTNH thì sau Nhật

Bản là các nước Đan Mạch (65%) và Thụy Điển (55%) Nhưng theo số lượng rác được

thiêu hủy thì sau Nhật Bản là Mỹ (28,6 triệu tấn), Đức (9,2 triệu tấn) và pháp (7,6 triệu

tấn) Các nhà máy thiêu đốt rác thường dược xây dựng với công suất rất lớn (hàng

ngàn tấn/ngày) và nhiệt được tận dụng để sản xuất điện Lý do mà các nước Châu Âu

và Nhật Bản sử dụng phương pháp thiêu đốt nhiều hơn Mỹ để xử lý CTNH là vì những

nước này đất hẹp, người đông, khó tìm những vị trí phù hợp để xây dựng bãi chôn lấp

chất thải Mặc khác phương pháp chôn lấp tuy rẻ hơn và vận hành đơn giản hơn

phương pháp đốt nhưng có nhiều nguy cơ gây ra sự cố môi trường, phương pháp thiêu

đốt đầu tư tốn kém, vận hành phức tạp phải có trình độ chuyên môn cao nhưng xử lý

chất thải rất triệt để

1.1.2 Tình hình quản lý và xử lý CTCN & CTNH ở Việt Nam

Theo đánh giá của bộ KHCN & MT trước đây thì tổng lượng chất thải rắn phát

sinh trong cả nước năm 1999 vào khoảng 49,3 nghìn tấn/ngày trong đó chất thải công

nghiệp là 27 nghìn tấn, chất thải bệnh viện là 0,4 nghìn tấn Về CTNH thì đây là vấn

đề còn rất mới mẻ ở Việt Nam Cả nước cũng mới chỉ có trên dưới 100 lò đốt chế tạo

trong nước hoặc nhập ngoại công suất nhỏ (dưới 100 kg/h) lắp đặt tại các bệnh viện

hoặc các cơ sở sản xuất ở một số địa phương để đốt CTCN & CTNH Hầu hết CTCN

và CTNH vẫn chưa được quản lý chặc chẽ và chưa có biện pháp quản lý thích hợp mà

chủ yếu thu gom xử lý chung với rác simh hoạt rồi đổ tập trung tại các bãi rác Phần

lớn CTNH dạng lỏng như dầu cặn, dung môi, ion kim loại nặng được thải từ bãi rác

vào môi trường, rõ ràng đây là những nguồn ô nhiễm tiềm tàng rất đáng lo ngại cho

môi trường và sức khỏe của cộng đồng

1.1.3 Tình hình phát sinh và xử lý CTCN & CTNH ở Tây Ninh

a.) Tình hình phát sinh và thải bỏ CTCN và CTNH ở Tây Ninh

CTRCN rất đa dạng Theo khảo sát thống kê 7 – 2001 của trung tâm công nghệ

môi trường CEFINEA - viện môi trường và tài nguyên trên 26 công ty, doanh nghiệp

cho thấy lượng rác không nhỏ, với tính độc hại cao, khó phân hủy thải ra hàng ngày

Bảng 1.2 : Tỷ lệ chất thải nguy hại trong chất thải rắn công nghiệp

Ngành nghề

Chất thải nguy hại Chất thải

nguy hại năm 2000 (tấn/năm)

Chất thải nguy hại năm 2005 (tấn/năm)

Chất thải nguy hại năm 2010 (tấn/năm)

Qua khảo sát cho thấy trong tổng số chất thải công nghiệp sinh ra là: Trong năm

2000 là 947,824 tấn/năm có 746 tấn CTNH, dự báo năm 2005 là 1.375.628 tấn/năm có 1.431 tấn CTNH/năm và tới năm 2010 sẽ là 1.549.377 tấn/năm có 2643 tấn CTNH/năm Đối với lượng chất thải rắn nguy hại sinh ra từ các ngành công nghiệp này cần đặc biệt quan tâm xử lý vì mức độ độc hại của nó tới con người và môi trường Đối với các thành phần khác trong chất thải công nghiệp thì: Nếu phần nào có thể tái

sử dụng được thì sử dụng, nếu không thải bỏ và xử lý cùng với chất thải sinh hoạt

b.) Hiện trạng quản lý và xử lý CTCN và CTNH tại tỉnh Tây Ninh

Khối lượng CTNH tại tỉnh Tây Ninh phát triển rất nhanh nhưng việc đầu tư để quản lý loại chất thải này vẫn còn hạn chế cả về nhân lực lẫn nguồn lực tài chính Tuy chưa thể khảo sát hết tất cả các doanh nghiệp trong toàn tỉnh, nhưng cũng đã thấy được mức độ thải bỏ chất thải rắn và hiệu quả thu gom Đặc biệt là các ngành giày da, dệt chế biến cao su…Có những chất thải có tính độc hại cao, bền vững, khó phân hủy được thải ra hàng ngày với một khối lượng lớn

Hiện nay chất thải rắn công nghiệp sinh ra chưa được xử lý triệt để gây ra những phản ứng tiêu cực của nhân dân sinh sống xung quanh các cơ sở sản xuất Qua điều tra khảo sát cho thấy lượng rác thải độc hại sinh ra hàng ngày cần xử lý ước tính 1,5 tấn Có một vài nơi tình hình thu gom khá tốt nhưng biện pháp xử lý hầu hết là sử dụng biện pháp chôn lấp Về phía dịch vụ thì có doanh nghiệp Thái Tuấn đã trang bị thiết bị đốt, còn lại chỉ có một vài doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài mới sử dụng biện pháp thiêu đốt để xử lý chất thải rắn Tỉnh Tây Ninh đang khuyến khích các hoạt động thu gom và tái sử dụng các chất thải công nghiệp còn giá trị Hiện nay, trên địa bàn tỉnh có nhiều cơ sở tái chế chất thải công nghiệp vi mô nhỏ tự phát Tại các cơ sở

y tế, bệnh viện mỗi ngày thải ra 0,5 tấn rác thải y tế độc hại cần xử lý việc trang bị thiết bị xử lý rác y tế ( lò đốt rác) hiện tại chỉ có trung tâm phòng chống lao, Trung tâm

y tế Huyện Châu Thành, Tân Châu và bệnh viện đa khoa tỉnh Tây Ninh, Trung tâm y

tế Bến Cầu, còn lại chủ yếu sử dụng biện pháp chôn lấp truyền thống để xử lý

1.2 Nguồn gốc phát sinh và thành phần CTNH

1.2.1 Nguồn gốc

Các hoạt động thương mại và sinh hoạt trong cuộc sống, hay các hoạt động sản xuất công nghiệp và nông nghiệp mà chất thải nguy hại có thể phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau Việc phát thải có thể do bản chất của công nghệ hay trình độ dân trí dẫn đến việc thải chất thải có thể là vô tình hay cố ý Tuỳ theo cách nhìn nhận mà có thể phân thành các nguồn thải khác nhau, nhìn chung có thể chia các nguồn phát sinh chất thải nguy hại thành 4 nguồn chính sau đây:

 Hoạt động công nghiệp (sản xuất hoá chất, TBVTV, dệt nhuộm, giấy, xi mạ,

pin, accu, dầu khí …)

 Hoạt động nông nghiệp ( Sử dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật độc hại trong

 Hoạt động thương mại : (nghiên cứu, thí nghiệm, rửa xe, sửa chữa cơ khí, quá

trình nhập – xuất các loại hàng hoá không đạt yêu cầu cho sản xuất hay hàng quá hạn sử dụng…)

 Từ rác thải sinh hoạt : Thông thường chiếm 5 – 10% khối lượng rác sinh hoạt

( như việc sử dụng pin, hoạt động nguyên cứu khoa học ở các phòng thí nghiệm, sử dụng dầu nhớt bôi trơn, ắc quy các loại …)

Trong các nguồn thải nêu trên thì hoạt động công nghiệp là nguồn phát sinh chất thải nguy hại lớn nhất và phụ thuộc rất nhiều vào các loại ngành công nghiệp So với các nguồn phát sinh khác, đây cũng là nguồn phát sinh mang tính thường xuyên và

ổn định nhất Các nguồn phát sinh từ dân dụng hay thương mại chủ yếu không nhiều, lượng chất thải tương đối nhỏ, mang tính sự cố hoặc do trình độ nhận thức và dân trí của người dân Các nguồn thải từ các hoạt động nông nghiệp mang tính chất phát tán dạng rộng, đây là nguồn phát sinh chất thải nguy hại rất khó kiểm soát Lượng chất thải nguy hại phát sinh từ hoạt động nông nghiệp phụ thuộc rất nhiều vào khả năng nhận thức cũng như trình độ dân trí của người dân trong khu vực

Bảng 1.3: Lượng chất thải rắn nguy hại ở Tp.HCM và các vùng lân cận

Địa phương Khối lượng chất thải rắn công nghiệp nguy hại (tấn/ngày)

7/1997 Dự báo tới năm 2010

157.30 219.10 143.56 86.40 42.51 10.24 43.97

Dầu mỏ và sản phẩm dầu mỏ : Dầu cặn, Nguyên liệu…

May mặc: Dung môi tẩy rửa (Aceton), cặn dầu từ máy móc, bóng đèn hỏng,

Keo dán dư thừa, các lọai phế liệu không dính hóa chất, dầu nhớt: Nylon, Giấy, carton, Ghim gút, Vải, simli, gòn, bông vải vụn…

Pin ắc qui: Pin hư, kém chất lượng, bình nhựa kém chất lượng trong sản xuất,

Kẽm, chì, oxít mangan, than chì, dầu cặn trong quá trình sản xuất, bao bì đựng nguyên liệu, bình nhựa chứa DD hóa chất, giẻ lau dính hóa chất, dầu mỡ, acid, chì Bùn thải

từ hệ thống xử lý nước thải, nylon, giấy, carton, nhựa, palett gỗ không dính hoá chất,

dầu nhớt…

Thủy hải sản: Cá, mực kém chất lượng, nhiễm khuẩn gây bệnh, Nội tạng, các

phần không sử dụng trong chế biến thủy hải sản, bao bì đựng hóa chất, cặn dầu đốt lò

(DO, FO), Bao bì: Nylon, giấy carton, palet gỗ không dính hóa chất, dầu mỡ…

Dệt nhuộm: Bao bì, thùng chứa, giẻ lau dính hóa chất, vải nhuộm màu mẫu

thử, dầu khoáng cặn (dầu FO), dầu nhớt máy, bóng đèn thải bỏ, bùn thải từ hệ thống

xử lý nước thải nhuộm, bông bụi, sợi chỉ rối phát sinh tại xưởng dệt, vải, giấy vụn từ

khâu cắt may, nhuộm mẫu, thùng giấy, ống quấn chỉ bằng giấy, nhựa…

Mực in - in: Mực in thải dung môi (acetone, cồn, dầu hôi, xăng, xylen,

toluen, ), giẻ lau dính mực, nylon dính mực, bao bì nhựa, can, thùng đựng mực, hóa

chất, bao bì: Nylon, giấy carton, palett gỗ không dính mực, dung môi, dầu nhớt…

Nhựa: Nhựa thải, phế liệu nhựa có chứa thành phần PCB,Giẻ lau dính dầu,

nhớt Dầu nhớt máy, hạt nhựa dính dầu nhớt, can, thùng chứa dầu nhớt máy,nhựa phế

liệu không có thành phần PCB, dính dầu nhớt…

Cao su: Thùng, bao bì đựng hóa chất, giẻ lau dính dầu, nhớt Dầu nhớt thải hoá

chất bảo quản, phụ gia quá hạn sử dụng, bùn từ hệ thống xử lý nước thải, khí NH3 (giai

đoạn lưu hóa cao su), Bao bì: Nylon, giấy carton, palet gỗ không dính hóa chất, dầu

mỡ, vụn và giẻ cao su, da vụn…

Bảng 1.4: Thành phần hóa học của một số chất thải

( Nguồn: Trung tâm công nghệ môi trường CEFINEA )

Thành phần hóa học của chất thải có ý nghĩa rất to lớn trong việc tìm ra biện

pháp xử lý thích hợp cho loại chất thải đó

1.3 Một số phương pháp xử lý CTNH

1.3.1 Các phương pháp hóa học và vật lý

Xử lý bằng phương pháp vật lý nhằm tách các thành phần nguy hại ra khỏi

CTNH bằng phương pháp tách pha Xử lý bằng phương pháp hóa học nhằm thay đổi

1.3.2 Các phương pháp xử lý sinh học

Quá trình hiếu khí: Là quá trình hoạt động của VSV chuyển hóa các hợp chất

hữu cơ thành hợp chất vô cơ trong điều kiện có oxy Sản phẩm sinh ra là CO2 và H2O

Quá trình kị khí : Là quá trình biến đổi các chất hữu cơ thành các chất vô cơ

trong điều kiện không có oxy Sản phẩm của quá trình phần lớn là CH4 ngoài ra còn có

H2S, N2, NH3, H2 và CO2

1.3.3/ Các phương pháp nhiệt

a.) Đốt: Đốt là quá trình oxy hóa ở nhiệt độ cao bằng oxy không khí Bằng

cách đốt CTCNNH, ta có thể giảm thể tích của nó đến 80 – 90 % Nhiệt độ phải cao hơn 850o C sản phẩm cuối cùng là tro, CO2 , nước…

b.) Sử dụng chất thải nguy hại làm nhiên liệu: Là phương pháp tiêu hủy

chất thải bằng cách đốt cùng với nhiên liệu nhằm tận dụng nhiệt cho các thiết bị tiêu thụ nhiệt Lượng chất thải bổ sung vào lò đốt có thể chiếm 10-25% lượng nhiên liệu

c.) Nhiệt phân: Là quá trình phân hủy bằng nhiệt trong điều kiện không

có oxy Giai đoạn 1 là quá trình khí hóa chất thải bằng cách nung nóng Giai đoạn 2 là đốt cháy khí đã sinh ra trước đó Sản phẩm cuối cùng là tro và khí của quá trình đốt

1.3.4 Các phương pháp thải bỏ

Sau khi xử lý, quá trình còn lại một lượng cặn không thể tiếp tục xử lý như tro của quá trình đốt Biện pháp cuối cùng để giải quyết chất thải này là thải bỏ an toàn Thải bỏ an toàn nghĩa là chuyển chất thải về dạng ít nguy hại hơi, đảm bảo không có

sự rò rỉ, di chuyển trong môi trường Chất thải cần được làm giảm hoạt tính và cố định trước khi được đưa vào môi trường

Đối với chất thải nguy hại, thải bỏ an toàn được coi là phương pháp lưu trữ an toàn và ít tốn kém đối với phần cặn còn lại Có nhiều cách thải bỏ an toàn như: Chôn lấp hoặc thải vào giếng sâu hay các hầm mỏ

a.) Chôn lấp an toàn

Chôn lấp là môt trong những biện pháp cô lập chất thải nhằm giảm thiểu khả năng phát tán chất thải vào môi trường Trong quá trình thải bỏ CTNH, người ta kiểm soát được các phản ứng xảy ra, các chất sinh ra trong khu vực thải và môi trường xung quanh, thực hiện giám sát môi trường, bảo trì bãi thải sau đóng cửa nhằm tránh tiếp xúc với môi trường trong mọi tình huống kể cả khi có sự cố xảy ra

b.) Thải bỏ xuống giếng sâu

Các CTCNNH dạng lỏng được bơm qua các đường ống xuống bên dưới địa tầng xốp và khô hoặc khe nứt của các vùng đất đá bên dưới cách xa tầng nước Chất lỏng ngấm vào tầng xốp và bị cô lập với nguồn nước Phương pháp này không được áp dụng rộng rãi với lý do:

 Chỉ áp dụng được với chất thải nguy hại dạng lỏng

 Chi phí khảo sát địa tầng khu vực lớn

GHI CHÚ : Cô ng suấ t danh nghĩa 6.197* 10 Kcal/h tren 1m chieu dai lo

Độ ng cơ Quạt

Bể nạp liệ u

Cổ ng thoá t khi là m nguộ i

vò i phun khí

ố ng phun khí

2.1 Một số cơng nghệ đốt chất thải

2.1.1 Lị đốt kiểu hố đốt hở

Lị đốt kiểu hố đốt hở được sử dụng để thiêu hủy những chất thải dể xảy ra cháy

nổ Đĩ là những chất dễ tao nên một vụ nổ hoặc giải phĩng một lượng nhiệt lớn đối với chất thải cĩ nhiệt trị tới 2780 Kcal/kg cần phải được xem xét các thơng số đặt trưng sau đây để thiết kế lị đốt kiểu hố đốt hở:

Giải phĩng nhiệt tới 6197 * 103 Kcal/h trên một mét chiều dài lị, cột áp 280

mm H2O Lị đốt kiểu hố đốt hở được thể hiện ở hình 2.1

Lị đốt cĩ thể được xây dựng trên mặt đất hoặc chìm dưới lịng đất bằng gạch chịu lửa hoặc chỉ đơn giản là những cái hầm bằng đất Kích thước chuẩn của buồng

lị là: bề rộng 2,4 m ; sâu 3 m ; dài 2,4 Cơ cấu nạp liệu từ phía trên ở gĩc đối diện với các miệng thổi khơng khí Một vài lị được lắp lưới để chặn bụi cĩ kích thước lớn Kiểu lị đốt này mặc dù rất hiệu quả trong việc tiêu hủy một vài loại chất thải nhưng thường phát thải nhiều bụi và khơng cĩ một kỹ thuật nào cĩ thể kiểm sốt, xử

lý được khí thải Chính vì vậy việc áp dụng loại lị đốt này phải được sự chấp thuận của các cơ quan quản lý bảo vệ mơi trường của địa phương

2.1.2 Lò đốt một cấp (Single – chamber incinerator)

Kiểu lò này được ứng dụng trước những năm 1955 Cấu tạo của lò đốt một cấp tương đối đơn giản, chủ yếu gồm buồng đốt để đốt hỗn hợp giữa rác thải và vật liệu cháy Buồng đốt được chia làm 2 ngăn: ngăn trên chứa rác cần thiêu huỷ, ngăn dưới để đốt vật liệu cháy nhằm cung cấp và duy trì nhiệt độ đốt, vách giữa 2 ngăn là ghi lò (không có béc đốt hoặc có bộ phận đốt hỗ trợ với béc đốt) Vật liệu xây lò thường là gạch đất nung nên tuổi thọ không cao

Quá trình đốt rác của lò thủ công được xem là quy trình hở: nhiệt độ, bụi, khí thải không được kiểm soát và được đưa trực tiếp vào không khí Các công việc như: đưa rác vào lò, cung cấp nguyên liệu cháy, điều khiển quá trình cháy, thu hồi tro thải đều do công nhân đốt lò thực hiện Nguồn nguyên liệu chủ yếu cung cấp nhiệt cho lò

là củi gỗ, mùn cưa… Cấu tạo lò đốt một cấp được thể hiện trong hình 2.2

Hình 2.2: Lò đốt một cấp

Đốt theo phương pháp này, khí thải có nhiều khói đen, thành phần khí thải có nhiều chất độc hại như: CO, SOx , HCl, CxHy, bụi … không được xử lý mà lại trực tiếp đưa vào không khí Nên loại lò này gây ô nhiễm cho môi trường, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ con người

Nhược điểm của lò đốt một cấp là năng suất thấp, phụ thuộc nhiều vào thời tiết, cần nhiều nhân công cho một ca làm việc, điều kiện làm việc của công nhân rất nặng nhọc, độc hại, dễ bị các bệnh nghề nghiệp Lò không vận hành liên tục, thời gian nghỉ giữa 2 mẻ đốt lớn Hiệu quả quá trình đốt của lò thấp Tuy vậy, thiết kế và xây dựng lò khá đơn giản, chi phí xây dựng lò thấp Sử dụng lò đốt thủ công để xử lý rác sẽ không cần nhiều diện tích đất và thời gian như các phương pháp phân huỷ rác nhờ đất

2.1.3 Lò đốt nhiều cấp (Multiple – Hearth Furnace)

Là loại lò đốt chất thải dạng bùn đặc (Waste – Sludge Incineration) từ các nhà máy xử lý nước thải, được phát triển sớm từ những năm 1930 Có thể đốt triệt để chất thải và khí thải ra môi trường phải đạt tiêu chuẩn quy định Cấu tạo lò đốt nhiều cấp

được thể hiện trong hình 2.3

Hình 2.3: Lò đốt nhiều cấp

Được thiết kế gồm những đơn nguyên liên tiếp vòng quanh, cái này ở trên cái kia Thường có từ 5 – 9 đơn nguyên cho một kiểu lò điển hình Với một trục thẳng đứng ở trung tâm của hệ thống Mỗi đơn nguyên sẽ có một cánh khuấy được gắn vào trục trung tâm Sự vận chuyển rác trong hệ thống do có 1 lỗ lớn hình vành khuyên giữa

mỗi đơn nguyên và trục trung tâm và được gọi là in-hearths Răng của các cánh khuấy

sẽ cào bùn vào trong các in-hearth và hướng về phía tâm của buồng lò, nơi bùn sẽ rơi xuống các cạnh của lớp chịu nhiệt và đi xuống đơn nguyên tiếp theo, out-hearth Out- hearth cho phép bùn thải cào ra tránh về phía tâm của buồng lò

Hệ thống cấp khí được thiết kế ở phía dưới của hệ thống Nhiệt độ tối thiểu của

lò là 14000F và thời gian lưu ít nhất là 0.5s để có thể phân huỷ phần lớn các hợp chất hữu cơ

2.1.4 Lò đốt thùng quay (Rotary – Kiln Incineration)

Cấu tạo lò đốt thùng quay được thể hiện trong hình 2.4

Hình 2.4: Lò đốt thùng quay

Đây là loại lò đốt được sử dụng khá phổ biến ở các nước tiên tiến hiện nay, lò đốt có nhiều ưu điểm bởi quá trình xáo trộn rác tốt, đạt hiệu quả cao Lò đốt thùng quay được sử dụng để xử lý các loại chất thải nguy hại dạng rắn, cặn, bùn và cũng có thể ở dạng lỏng Ở Mỹ lò đốt thùng quay chiếm tới 75% số lò đốt chất thải nguy hại, lò đốt 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 thải rắn trong quá trình cháy Lò đốt được đặt hơi dốc với độ nghiêng từ (1 – 5)/100, nhằm tăng thời gian cháy của chất thải và vận chuyển tự động tro ra khỏi lò đốt Phần đầu của lò đốt có lắp một béc phun dầu hoặc gas kèm quạt cung cấp cho quá trình đốt nhiên liệu nhằm đốt nóng cho hệ thống lò đốt Khi nhiệt độ lò đạt trên 8000C thì chất thải 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 điều chỉnh bec-phun dầu/gas tự động ngắt Khi nhiệt độ hạ thấp hơn 8000C thì bộ đốt tự động 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 bay lên từ lò sơ cấp Nhiệt độ ở đây thường từ 950 – 11000C Thời gian lưu của khí thải qua 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 hệ thống xử lý khí trước khi qua ống khói thải ra môi trường

Hình 2.5: Hệ thống lò đốt thùng quay có hệ thống xử lý khí

 Có khả năng đốt nhiều loại rác thải và các trạng thái khác nhau của chất thải

 Kiểm soát được thời gian lưu chất thải trong lò

 Xáo trộn cao và tiếp xúc hiệu quả với không khí trong thùng quay

 Giảm tối thiểu lượng rác thải

 Thải bỏ trực tiếp chất thải trong thùng kim loại

 Lôi cuốn các hạt, phân tử vào trong dòng khí gas

 Gia công lò khó

 Tổn thất nhiệt đáng kể trong tro thải

 Cách vận hành trong phương thức kết xỉ quá trình chất thải vô cơ hay thùng kim loại làm tăng điều kiện duy trì bảo quản thùng quay

2.1.5 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 làm việc ở chế độ tĩnh Lớp cát được gió thổi xáo động làm chất thải rắn bị tơi ra, xáo động nên theo cháy dễ dàng Chất thải lỏng khi bơm vào lò sẽ bám dính lên bề mặt các hạt cát nóng đang xáo động, nhờ vậy sẽ bị đốt cháy còn thành phần nước sẽ bay hơi hết

Quá trình đốt tầng sôi

Gió thổi mạnh vào dưới lớp vỉ đỡ có lỗ nên gió sẽ phân bố đều dưới đáy lò làm lớp đệm cát cùng các phế liệu rắn, lỏng được thổi tơi, tạo điều kiện cháy triệt để Khoang phía dưới tháp (trên vỉ phân bố gió), là khu vực cháy sơ cấp nhiệt độ buồng đốt từ 850 – 9200C, còn khoang phía trên phình to hơn là khu vực cháy thứ cấp có nhiệt độ cháy cao hơn (990 – 11000C) nhằm đốt cháy hoàn toàn chất thải Trong đó đốt tầng sôi cần duy trì một lượng cát nhất định tạo một lớp đệm giữ nhiệt ổn định và

hỗ trợ cho quá trình sôi của lớp chất thải đưa vào đốt Khí thải sau đó được làm nguội

và cho qua hệ thống xử lý trước khi qua ống khói thải ra môi trường Lò đốt tầng sôi

được thể hiện trong hình 2.6

Hình 2.6: Lò đốt tầng sôi

2.1.6 Lò đốt chất thải lỏng (Liquid – Waste Incineration):

Chất thải nguy hại dạng lỏng được đốt trực tiếp trong lò đốt bằng cách phun vào vùng ngọn lửa hay vùng cháy của lò phụ thuộc vào nhiệt trị chất thải Lò được duy trì nhiệt độ khoảng 10000C Thời gian lưu của chất thải lỏng trong lò từ vài phần giây đến 2,5 giây

Dòng lòng được phun vào với áp lực cao, vận tốc lớn và sẽ phân thành những phần tử phun nhỏ Hơi sẽ cấp nhiệt và có khuynh hướng làm giảm độ nhớt của chất lỏng Khi độ nhớt giảm thì hiệu quả đốt sẽ tăng lên Độ nhớt là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong lò đốt chất thải lỏng Độ nhớt chất thải càng cao thì càng khó đốt

Điều kiện cấp khí: tại buồng sơ cấp thì cấp khí để đốt hơi chất lỏng hữu cơ Tại buồng thứ cấp, cấp khí dư và luôn giữ ngọn lửa hướng về phía tường lò và phải giảm nhiệt độ chung cho toàn hệ thống khi cần thiết Nhưng phải hạn chế sự va chạm của ngọn lửa vào tường lò vì sẽ tạo ra nguy cơ ăn mòn và thất thoát năng lượng Do đó khi thiết kế lò phải lưu ý tránh sự va đập Sự cấp khí sơ cấp không chỉ là cấp khí cháy mà còn tạo sự xáo trộn bên trong lò, cung cấp dòng khí tương đối thấp lên bề mặt chịu nhiệt của lò, giữ cho nhiệt độ tại bề mặt chịu nhiệt luôn thấp hơn tại tâm lò đốt Yêu cầu: cấp 5-30% khí dư (tổng 2 buồng lò) Hình dáng, kích cỡ của lò đốt chất thải lỏng phụ thuộc vào tính chất của rác, thiết kế của béc phun, tường lò và điều kiện cấp khí

Hình 2.7: Lò đốt chất thải lỏng

2.1.7 Lò đốt nhiệt phân tĩnh

Nguyên lý hoạt động của lò chủ yếu dựa vào quá trình kiểm soát không khí cấp vào lò Khi V (lượng không khí cấp tức thời) < V0 (lượng không khí tính toán trên lý thuyết) (vùng thiếu khí) thì nhiệt độ tăng khi lưu lượng khí tăng Khi V > V0 (vùng dư khí) thì nhiệt độ sẽ giảm khi lưu lượng khí cấp vào lò tăng Dựa vào quan hệ giữa lượng không khí được cấp cho quá trình đốt và nhiệt độ buồng đốt để kiểm soát quá trình đốt

Trong buồng đốt sơ cấp lượng không khí – V, chỉ được cấp bằng 20 – 70% nhu cầu cần thiết – V0 Nhiệt độ lò đốt sơ cấp được kiểm soát từ 400 – 9500C Khí bao gồm

có hỗn hợp các khí cháy (khí gas) và hơi nước sẽ được dẫn lên buồng thứ cấp và khí gas sẽ được đốt tiếp trong buồng thứ cấp

Ở buồng thứ cấp lượng không khí cung cấp dư để đốt cháy hoàn toàn khí gas Khí thải tiếp tục được làm sạch (khử bụi, khí acid …) bằng các thiết bị xử lý trước khi thải ra môi trường Nhiệt độ làm việc ở buồng thứ cấp trên 10000C Khi đốt chất thải nguy hại nhiệt độ phải đảm bảo trên 11000C trong thời gian lưu cháy 2 giây Lò tĩnh rất kín, đặc biệt ở tại nơi nạp rác, điều này đảm bảo cho 1 quá trình nhiệt phân tốt nhất với 1 ít gió nạp vào buồng sơ cấp

Hình 2.8: Lò đốt nhiệt phân tĩnh

Hình 2.9: Hệ thống lò đốt nhiệt phân tĩnh có kiểm soát ô nhiễm

 Ưu điểm:

 Các quá trình sấy, hoá khí, cháy, đốt cặn carbon xảy ra trong buồng nhiệt phân trong điều kiện thiếu khí, không cần sự xáo trộn rác cho nên sẽ giảm được lượng bụi phát sinh đáng kể

 Nếu kiểm soát được chế độ nhiệt phân thì buồng nhiệt phân chính là nguồn cung cấp năng lượng cho buồng thứ cấp, tiết kiệm được nhiên liệu

 Quá trình diễn ra ở nhiệt độ thấp (so với đốt) do vậy tăng tuổi thọ của vật liệu chịu lửa do đó giảm chi phí bảo trì Việc bảo trì cũng dễ dàng hơn do

lò không có bộ phận xoay nên ít bị mài mòn Tuổi thọ của vật liệu chịu lửa cao vì các vật liệu này không bị hư hại bởi các mảnh cứng của rác lúc rơi xuống (trong lúc nạp)

 Các cấu tử có thể thu hồi được tập trung trong bã rắn hoặc nhựa để thu hồi

 Vấn đề lắp đặt lò tĩnh thì chỉ cần 1 khoảng không gian nhỏ

 Chi phí sử dụng điện thấp do không phải dùng động cơ điện để chuyển động lò

 Một số thành phần trong chất thải lúc nạp liệu để đốt có thể bị giữ lại bởi

bã thải (do nhựa hắc ín), tro cũng cần được chôn lấp an toàn

 Chất thải có phản ứng thu nhiệt không nên đốt trong lò nhiệt phân

 Thời gian đốt lâu hơn so với công nghệ đốt lò quay

Công nghệ đốt theo nguyên lý nhiệt phân là một công nghệ tiên tiến bởi có nhiều ưu điểm hơn so với các công nghệ khác Ở Mỹ, hiệu ứng nhiệt phân đã ứng dụng nhiều trong các quá trình công nghiệp, nhưng mãi tới những năm 1960 mới được ứng dụng trong lĩnh vực đốt chất thải nhưng cũng chưa gặt hái được thành công nhiều so với một số nước Châu Âu Ở Châu Âu có một số công ty hàng đầu về thiết kế chế tạo các loại lò đốt sử dụng hiệu ứng nhiệt phân như: công ty Thyssen của Đức với lò đốt tầng sôi, Del Monego của Ývới lò đốt thùng quay, HOVAL với lò nhiệt phân tĩnh, BIC của Bỉ…Trong đó lò HOVAL đã có mặt trong nhiều dự án đốt rác công nghiệp và rác

y tế ở nước ta như: lò HOVAL tĩnh của công ty Novatis - sản xuất TBVTV; lò HOVAL của công ty Môi trường Đô thị Tp.HCM, đốt rác y tế tập trung Tại khu vực phía Nam có khoảng 30 lò đốt chế tạo trong nước cũng theo nguyên lý nhiệt phân tĩnh

GG42-Đốt theo nguyên lý nhiệt phân không còn mới đối với thế giới, nhưng do mỗi loại chất thải có thành phần và tính chất khác nhau đòi hỏi phải có quy trình vận hành phù hợp, mới đạt hiệu quả đốt chất thải cũng như hiệu quả kinh tế cho việc xử lý

2.1.8 Một số loại lò đốt khác

a.) Hệ thống đốt hồng ngoại (Infrared – Furnace)

Hệ thống cấp khí được thiết kế tại phần cuối của dây chuyền, lượng khí cấp dư

từ 20 – 30% Cung cấp nhiệt bởi hệ thống cấp nhiệt hồng ngoại bên trong lò đốt ở phía

trên dây chuyền.Lò đốt hồng ngoại (dùng điện hay nhiệt bức xạ) cấu tạo như hình 2.10

Hình 2.10: Lò đốt hồng ngoại

b.) Lò đốt sử dụng vỉ lò đốt - ống lăn và đốt rác bằng điện 1 chiều

Cấu tạo lò đốt gồm vỉ đốt - ống lăn, lò đốt rác, hệ thống khí thổi rác

Vỉ đốt - ống lăn là kỹ thuật đốt rác hiện đại đang được sử dụng tại hơn 200 nhà máy đốt rác trên thế giới Để bảo đảm chắc chắn sự vận chuyển rác trong lò, hệ thống này được bố trí theo độ dốc 200 Rác nằm đọng giữa các ống lăn sẽ bị nhào trộn, do đó các quá trình sấy khô, bốc cháy và đốt rác sẽ xảy ra một cách triệt để Rác bị đốt cháy dần dần trong khi nhào trộn và vận chuyển trên vỉ lò đốt ống lăn Để lò đốt có nhiệt độ cao, lượng khí thổi phun vào để đốt rác phải không được dư thừa mà phải vừa đủ Tùy theo tình trạng cháy trong lò, lượng khí nóng này luôn được tự động điều chỉnh

Nhiệt độ cao phía trên vỉ lò đốt đòi hỏi thành lò và vỉ đốt ống lăn phải có khả năng chịu nhiệt rất cao Để giải quyết yên cầu này vỏ ống lăn được tạo thành do nhiều miếng lắp ghép lại Khi ống lăn quay, phía trên ống lăn bị đốt nóng, trong khí đó phía dưới lại được làm nguội nhờ luồng khí thổi từ phía dưới phun vào Tất cả những đặc điểm kết cấu và vận hành này làm cho ống lăn bền bỉ chịu nhiệt và đơn giản lắp ráp, thay thế Ngoài ra, còn sử dụng chất thải nguy hại làm nhiên liệu: đây là phương pháp tiêu huỷ chất thải bằng cách đốt cùng với nhiên liệu thông thường khác để tận dụng nhiệt cho các thiết bị thu hồi nhiệt: nồi hơi, lò nung, lò luyện kim, lò nấu thuỷ tinh Lượng chất thải bổ sung vào lò đốt có thể chiếm 12 – 25% tổng lượng nhiên liệu

2.2 So sánh lựa chọn công nghệ đốt thải

Phân tích lựa chọn hướng nghiên cứu công nghệ đốt nhiệt phân:

Phân tích các kiểu lò đốt ở trên cho thấy:

Các kiểu lò đốt hở thủ công, lò đốt một buồng đốt, lò đốt nhiều buồng đốt, là những kiểu lò đốt công nghệ củ, lạt hậu phát sinh nhiều khói bụi nên không đáp ứng được yêu cầu bảo vệ môi trường ngày càng cao hiện nay

Lò đốt kiểu hố đốt hở được thiết kế đặc biệt để đốt những chất thải dể cháy nổ hay những chất thải có thể phát sinh một nhiệt lượng lớn khi đốt, nó không mang tính phổ biến Lò đốt kiểu này cũng không kiểm soát được sự ô nhiễm do khói thải mà nồng độ của nó thường vượt tiêu chuẩn quy định Vì vậy, khi có nhu cầu và được sự chấp thuận của các cơ quan quản lý môi trường địa phương, công nghệ này mới có thể triển khai Lọai lò đốt này ít được sử dụng

Hệ thống đốt chất thải tập trung là một nhà máy xử lý chất thải công suất lớn tới hàng ngàn tấn/ngày và gồm nhiều hạng mục phức tạp, đồng bộ với nhau như hệ thống đốt chất thải, hệ thống nồi hơi, hệ thống sản xuất điện, hệ thống xử lý khí thải…kiểu lò đốt này rất hiện đại và hiện nay đang được phổ biến ở các nước công nghiệp phát triển

Nó có kinh phí đầu tư lớn (tới hàng trăm triệu đô la) và diện tích mặt bằng tới hàng ngàn m2 Khả năng của chúng ta chưa thể tự nguyên cứu triển khai các lò đốt này mà nhất thiết phải có sự đầu tư, chuyển giao công nghệ của nước ngoài

Kiểu lò đốt thùng quay cũng là một hệ thống đốt hiện đại, có năng suất đốt cao nhất so với tất cả các loại lò đốt có cùng quy mô và có thể áp dụng cho nhiều quy mô khác nhau Tuy nhiên đây cũng là một hệ thống rất phức tạp, đòi hỏi kỹ thuật cao Buồng đốt sơ cấp luôn có sự chuyển động quay trong khi đốt nên yêu cầu phải có tính

ổn định và độ bền cao Với điều kiện hiện tại ở nước ta, nguyên cứu công nghệ đốt thùng quay sẽ còn nhiều khó khăn về kỹ thuật và công nghệ Tuy nhiên đây cũng là một công nghệ tiên tiến nên cũng cần phải có những bước chuẩn bị để có hướng nguyên cứu ứng dụng loại lò này ở nước ta

Kiểu lò đốt tầng sôi và lò đốt nhiều tầng là những kiểu lò đốt chuyên dụng chỉ phù hợp để đốt bùn thải

Kiểu lò đốt tĩnh 2 cấp ứng dụng công nghệ nhiệt phân có công suất trung bình

và nhỏ (công suất tối đa là 2 tấn/h), có kết cấu đơn giản vận hành dễ dàng có thể nguyên cứu, triển khai trong nước Đây là kiểu lò trong thời gian qua đã được nhiều đơn vị thiết kế chế tạo với quy mô nhỏ nhưng hiệu quả đốt chưa cao

Công nghệ đốt chất thải theo nguyên lý nhiệt phân trên lò tĩnh là một công nghệ tiên tiến có nhiều ưu điểm nổi bật, việc ứng dụng nó vào công nghệ xử lý CTCN và CTNH thì phù hợp với điều kiện của nước ta hiện nay cả về khả năng nguyên cứu, khả năng triển khai công nghệ và khả năng ứng dụng ở các địa phương Xử dụng lò nhiệt phân để xử lý CTNH cũng là xu hướng chung của thế giới hiện nay

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ ĐỐT CHẤT THẢI NGUY HẠI

3.1 Tính toán sự cháy dầu DO

3.1.1 Thành phần sử dụng của dầu DO

Theo Tính Toán Kỹ thuật Nhiệt Lò Công Nghiệp Tập 1, thành phần sử dụng

của dầu DO như sau:

Cd = 86,5% Hd = 10,5% Nd = 0,3% Od = 0,3%

Sd = 0,3% Wd = 1,8% Ad = 0,3%

3.1.2 Nhiệt trị của dầu DO

Theo D.I.Mendeleev, nhiệt trị của dầu tính theo công thức:

Qtd = 339 x Cd + 1256 x Hd – 108,8 x (Od – Sd) – 25,1 x (Wd + 9Hd) (kJ/kg) [3 - 1]

= 339 x 86,5 + 1256 x 10,5 – 108,8 x (0,3 – 0,3) – 25,1 x (1,8 + 9 x 10,5)

= 40.094,37 (kJ/kg)

3.1.3 Tính lượng không khí cần thiết để đốt 100 kg dầu DO

 Giả thiết: Thành phần không khí chỉ có oxy và nitơ, các thành phần khác không

đáng kể

 Khi tính sự cháy của nhiên liệu quy ước rằng:

 Mỗi Kmol phân tử khí bất kỳ đều có thể tích là 22,4m3 ở điều kiện chuẩn

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

 Không tính sự phân hoá nhiệt của tro

 Thể tích của không khí và sản phẩm cháy quy về điều kiện tiêu chuẩn: 00

Phân tử lượng (g)

Lượng mol (Kmol)

- 0,1

 Các phản ứng xảy ra khi đốt dầu DO:

 Theo thành phần sử dụng và các phản ứng cháy, được kết quả sau:

Bảng 3.2: Lượng không khí cần thiết để đốt 100 kg dầu DO

Phân

tử lượng

Lượng mol (Kmol)

 Chọn 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 ( Lo ) khi đốt cùng một lượng nhiên liệu:  =





L L

Theo Tính Toán Kỹ Thuật Nhiệt Lò Công Nghiệp Tập I, giá trị (v) khi đốt dầu

Bảng 3.3: Thành phần và lượng sản phẩm cháy khi đốt 100 kg dầu DO

Thành

phần

Từ không khí

Sản phẩm cháy

Tổng cộng Kmol n.m 3 %

3.1.4.2/ Xác định khối lượng riêng của sản phẩm cháy

 Khối lượng riêng của sản phẩm cháy được xác định ở điều kiện chuẩn

) / ( 304 , 1 75

, 317 1

41 , 44 28 949 , 1 32 00938 , 0 64 25 , 5 18 21

,

7

44

) / ( , 75

, 317 1

28 32

64 18

44

3

3 2

2 '

2 2

2

0

m Kg

m Kg N

O SO

O H CO

55,40 11,10 1,30 9,93 8,36 8,36 0,84 1,39 3,324

Theo Đơn pha chế mã M93, dùng trong mặt lốp xe máy/ xe tải của công ty CASUMINA

Bảng 3.5: Thành phần dùng trong mặt lốp xe máy/ xe tải

125

1252/54,105,1463,314

110 / 39 , 1

125

182/54,105,1463,314







%17,12

2/84,058,

= 31.285,59 (kJ/kg)

3.2.3 Tính lượng không khí cần thiết khi đốt cháy 100 kg vỏ xe

 Giả thiết: Thành phần không khí chỉ có oxy và nitơ, các thành phần khác không đáng kể

 Khi tính sự cháy của nhiên liệu quy ước rằng

 Mỗi Kmol phân tử khí bất kỳ đều có thể tích là 22,4m3 ở điều kiện chuẩn

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

 Không tính sự phân hoá nhiệt của tro

 Thể tích của không khí và sản phẩm cháy quy về điều kiện tiêu chuẩn:

00C, 760 mmHg

Bảng 3.6: Thành phần vỏ xe theo lượng mol

Thành phần % khối lượng Khối lượng (Kg) Phân tử lượng

(g)

Lượng mol (Kmol)

71,39 6,78 1,17 0,34 10,48 9,81

Bảng 3.7: Lượng không khí cần thiết để đốt 100 kg vỏ xe

Phân

tử lượng

Lượng mol (Kmol)

Ta có: L0 = 818,18 (n.m3)

 Chọn 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 ( Lo ) khi đốt cùng một lượng nhiên liệu:

Theo kinh nghiệm thực tế đối với trường hợp đốt vỏ xe thì nên chọn hệ số tiêu

hao không khí v = 1,2

 Lượng không khí thực tế xác định theo công thức

L= v x L0 = 1,2 x 818,18 = 981,816 (n.m3) [ 3 – 5 ]

3.2.4 Xác thành phần và lượng sản phẩm cháy

Thành phần và lượng sản phẩm cháy được tính ở bảng 3.8 dưới đây

Bảng 3.8: Thành phần và lượng sản phẩm cháy khi đốt 100 kg vỏ xe

( v = 1,2 )

Thành

phần

Từ không khí (Kmol)

Sản phẩm cháy (Kmol)

Tổng cộng Kmol n.m 3 %Thể tích

3.2.5 Xác định khối lượng riêng của sản phẩm cháy

Khối lượng riêng của sản phẩm cháy được xác định ở điều kiện tiêu chuẩn:

051,708

5126,1329353,23280366,06439,3189492

3.3 Xác định nhiệt độ thực tế, tính cân bằng nhiệt của lò

3.3.1 Xác định nhiệt độ cháy lý thuyết của dầu DO

Khi không nung trước nhiên liệu và không khí, hệ số tiêu hao không khí = 1,2 thì hàm nhiệt tổng được xác định theo công thức:



V

Q i

d t



Trong đó: Qtd: Nhiệt trị thấp của dầu DO, Qtd = 40.094,37 kJ/kg

V: Thể tích sản phẩm cháy khi đốt 1 kg dầu DO, V = 13,1775 nm3

) nm / kJ ( 64 , 3042 1775

, 13

37 , 40094

Theo phụ lục II Tính Toán Kỹ Thuật Nhiệt Lò Công Nghiệp T1 và bảng 4.3(

thành phần sản phẩm cháy của dầu DO) Xác định được i1, i2 ứng với giá trị t1, t2:

Giả thiết nhiệt độ cháy lý thuyết của lò: t1 = 1.800oC < tlt < t2 = 1.900oC

 Ứng với t 1 = 1800 o C

)/(295,931.2

648,09,404900016,09,4049

44,997.174,264675468,074,2646

78,9248,280003313,048,2800

157,3069,342908922,09,3429

27,53467,436012252,067,4360

3 1800

2 2 2 2 2

2 2 2 2 2

m kJ i

SO i

N i

O i

O H i

CO i

SO N O

O H CO

648,09,404900016

,09,4049

3,119.222,280875468,022,2808

439,983,297103313,03,2971

335,32665,365708922,065,3657

85,56776,463412252

,076,4634

3 1900

2 2 2 2 2

2 2 2 2 2

m kJ i

SO i

N i

O i

O H i

CO i

SO N O

O H CO

i i t i

o

lt

4,861.1100195,931.2572,112.3

295,931.264,042.3800.1

100

800 1 900 1

800 1 1

Vậy nhiệt độ cháy lý thuyết của lò: tlt = 1.861,4oC

3.3.2 Xác định nhiệt độ thực tế của lò

 Nhiệt độ thực tế của lò được xác định theo công thức

t tt = ç tt x t lt [ 3 – 11 ] Trong đó: çtt: Hệ số tổn thất hàm nhiệt của sản phẩm cháy, theo bảng 1 – 9

sách Tính Toán Kỹ Thuật Nhiệt Lo Công Nghiệp T1, çtt = 0,6 – 0,83 Chọn çtt = 0,6

 Nhiệt độ thực tế của lò: ttt = 0,6 x 1.861,4 = 1.116,8oC

3.3.3 Tính cân bằng nhiệt và lượng nhiên liệu tiêu hao

3.3.3.1 Mục đích tính cân bằng nhiệt

 Đánh giá chất lượng làm việc của thiết bị qua việc xác định các tham số

 Xác định lượng nhiên liệu tiêu hao

3.3.3.2 Tính cân bằng nhiệt

a) Nhiệt thu

 Nhiệt do cháy dầu DO

Q 1 = B d x Q t d (W) [ 3 – 12 ]

Bd: lượng nhiên liệu tiêu hao (kg/s)

Qtd = 40.094,37 (kJ/kg) = 40.094,37 x 103 (J/kg): nhiệt trị thấp của dầu DO

 Nhiệt lượng để đốt cháy rác

Do thành phần của vỏ xe khá phức tạp nên nhiệt lượng cung cấp để đốt cháy vỏ

xe được xác định bằng thực nghiệm và chấp nhận vỏ xe cháy ở 800oC

Theo sổ tay hóa lý thì nhiệt lượng cần để đốt cháy 1 kg vỏ xe cao su là:

Qcvx = 31,357 x 106 (J/kg)

 Nhiệt lượng cần thiết để đốt rác ở 1200 o C

Q3 = Bvx x Qcvx = 0,0111 x 31,357 x 106 = 34.8062,7 (W) [ 3 – 14 ]

 Nhiệt lượng mất do sản phẩm cháy khi đốt 1kg dầu DO

Tại buồng đốt cấp một, vỏ xe cháy ở nhiệt độ 800oC

Q4 = V x B x Ck x tk [ 3 – 15 ]

Trong đó: