slide bài giảng môn công nghệ môi trường chương 5: Công nghệ xử lý chất thải rắn và chất thải nguy hại

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮNChất thải nguy hại Chất thải không nguy hại Tái sử dụng Tái chế Chế biến phân vi sinh Phân loại Xử lý Phương pháp hóa, cơ, lý Phương pháp đốt Chôn

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI

RẮN và CHẤT THẢI NGUY HẠI

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

I Chất thải rắn (CTR)

1 Định nghĩa: Tất cả phần vật chất dạng rắn bị loại trong hoạt động kinh tế xã hội,

đời sống sản xuẩt, thường dùng

2 Phân loại

a Theo nguồn gốc

- CRT sinh hoạt trong quá trình sản xuất của con người : rau, củ, quả, bao bì,

nilon, than xỉ, chai lọ, nhưạ, giấy (chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy  ít chất thải nguy hại)

- CTR công nghiệp là CTR phát sinh trong quá trình sản xuầt: phức tạp, độc hại

- Chất thải dịch vụ, thương mại: có trong quá trình sinh hoạt, sản xuất

- Chất thải nông nghiệp: bao bì, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, lông, phân gia súc, trấu, tro…

- Chất thải y tế: bông băng, kim tiêm, máu, cơ thể người, thuốc có hại, bao bì…

- Chất thải đô thị

- Chất thải nông thôn…

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

b Phân theo tính chất

- CTR nguy hại: là chất thải

+ Có thể cháy, nổ, ăn mòn

+ Độc hại đến sinh vật sống

+ Có khả năng gây bệnh lan nhiễm

Tác động có hại tới môi trường sống, sức khoẻ, con người

- Chất thải không nguy hại: những chất thải còn lại

* Chất thải bệnh viện:

+ Chất thải không nguy hại: rác sinh hoạt, chất thải văn phòng, nhà ăn…+ Chất thải nguy hại: bông băng, bệnh phẩm, thuốc…

c Phân loại theo thành phần hóa học

- Chất thải hữu cơ: thức ăn, dầu mỡ, dầu sinh học, bao gói, là cây…

+ Chất thải hữu cơ dễ phân hủy ==> sản xuất phân compost

+ Chất thải hữu cơ khó phân hủy: nhựa, dầu mỡ… ==> xử lý đặc biệt

- Chất thải vô cơ: vật liệu xây dựng, gạch, sỏi, thủy tinh…

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

d Phân loại theo khả năng cháy nổ

- Chất thải cháy được: gỗ, dầu, nhựa, bao bì (giấy, gỗ, nhựa), vải, đồ da, cao

su…

- Chất thải không cháy được: gạch, sắt, cát, thủy tinh, đồ hộp…

- Hỗn hợp chất thải cháy được và không cháy được: đá cuội, đất cát, đá, bao bì dính dầu mỡ…

e Phân loại theo trạng thái

- Chất thải rắn cứng: sắt, thép, bao bì, nhựa cứng, bê tông…

-Chất thải mềm: dầu mỡ đặc, bùn thải, nhựa dẻo…

3 Đặc trưng của chất thải rắn

* Đặc trưng vật lý: khối lượng riêng, kích thước, phân bố hạt theo kích thước…

* Đặc trưng hóa học: thành phần hữu cơ dễ bay hơi, hàm lượng C còn lại sau khi cháy, hàm lượng các chất gây ô nhiễm, nhiệt trị, hàm lượng các chất dinh

dưỡng…

* Đặc trưng sinh học: khả năng phân hủy sinh học, đặc trưng bởi chỉ số BF

BF = 0,83 – 0,028 LC (trong đó: LC là thành phần Lignin trong chất thải rắn; chất thải rắn có LC càng cao, BF càng bé)

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

Ô nhiễm nước ngầm

Ô nhiễm thực phẩm

Ô nhiễm nước mặt

Ô nhiễm thực phẩm

Ô nhiễm thực phẩm

Suy giảm hô hấp

Ô nhiễm

do tiếp xúc

Suy giảm chất lượng môi

trường

Suy giảm sức khỏe

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

Chất thải nguy hại Chất thải không nguy hại

Tái sử dụng Tái chế Chế biến

phân vi sinh

Phân loại

Xử lý

Phương pháp hóa, cơ, lý

Phương pháp đốt

Chôn lấp

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

2 Các phương pháp xử lý

* Phương pháp cơ học:

- Giảm kích thước chất thải rắn: mục đích làm giảm thể tích vận chuyển, dễ xử lý

ở công đoạn sau (làm phân, phủ bề mặt…)

+ Thiết bị sử dụng: búa (búa máy), dao, kéo, máy nghiền…

- Phân loại chất thải rắn theo kích thước (trước và sau khi nghiền rác)

+ Mục đích: loại bỏ vật thể lớn có thể cản trở quá trình xử lý tiếp theo

+ Thiết bị: sàng rung (tách kim loại và thủy tinh kích thước lớn), sàng chống quay (thổi khí vào tách nylon và nhựa)

- Phân loại theo khối lượng: Tách các chất thải rắn từ quy trình nghiền có khối

lượng nhẹ (giấy, nhựa, chất hữu cơ), kim loại nặng (gỗ, vật liệu vô cơ)

+ Thiết bị: bộ thổi khí từ dưới lên, vật có khối lượng nhẹ theo khí đi ra còn giữ lại vật có kim loại nặng

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

- Phân loại theo điện trường, từ tính

+ Mục đích: Tách chất thải rắn vô cơ có từ tính khỏi chất thải rắn hữu cơ+ Thiết bị:

Sử dụng phương pháp tính điện để tách nhựa, giấy dựa vào khả năng nhiễm điện của chất thải

 Sử dụng phương pháp từ trường tách kim loại màu ra khỏi kim loại đen

- Phương pháp nén

+ Mục đích: nén thành hình khối để giảm thể tích khi vận chuyển, chôn lấp+ Thiết bị: máy nén dựa trên nguyên tắc thủy lực tạo khối rác

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

* Phương pháp hóa lý:

- Phương pháp tạo hạt bằng nhiệt độ cao từ chất thải rắn

+ Mục đích: chuyển chất thải rắn (bụi sắt, xỉ, vụn nguyên liệu, luyện kim, bụi, phế liệu chứa sắt được tạo thành hạt ở nhiệt độ 1.000 0C – 1.600 0C để đem đi phân loại, tái sử dụng một phần

- Phương pháp tạo khối từ nhiệt độ cao: Đóng khối các phế thải từ quá trình khai

thác mỏ, thạch cao, chất thải ngành sản xuất xi măng

+ Thiết bị: thiết bị cán, ép… được sử dụng trong các lớp tầng sôi ở nhiệt độ cao,

áp suất cao, có thể bổ sung chất liên kết để tăng khả năng kết dính

- Phương pháp tuyển chất thải

+ Mục đích: Thu hồi những kim loại có ích trong chất thải rắn công nghiệp

+ Thiết bị:

 Thiết bị tuyển chất thải bằng trọng lực: tác chất thải dựa theo vận tốc lắng

khác nhau Trong môi trường lỏng, khí của các chất thải có kích thước, khối

lượng riêng khác nhau

 Đãi chất thải rắn trong dung môi hóa học, nước có nhiệt độ cao: loại bỏ đất cát, khoáng hòa tan trong chất thải để thu lại chất thải rắn cho tái sử dụng

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

 Tuyển nổi: phân loại chất thải rắn có khối lượng riêng khác nhau Độ lớn của chất thải rắn được tuyển không vượt quá 0,5 mm

 Tuyển điện, tuyển từ

- Phương pháp trích ly: sử dụng khả năng hòa tan khác nhau của chất thải rắn

trong dung môi (nước) để phân loại, lựa chọn các thành phần có ích

+ Thiết bị: Thiết bị trích ly hòa tan, phân tầng, phân lớp đơn giản, thiết bị trích lý hòa tan có chất hóa học trợ giúp quá trình phân lớp

- Phương pháp kết tinh: tách chất thải rắn ở dạng tinh thể từ một dung dịch bão

hòa hoặc từ dạng nóng chảy

+ Kết tinh nhờ trợ giúp của các chất hóa học

+ Kết tinh nhờ cách làm lạnh, đun nóng dung dịch

+ Kết tinh nhờ chân không, sự bay hơi

- Phương pháp ôxy hóa khử: Sử dụng hóa chất có tính ôxy hóa

Hoặc khử để chuyển chất thải rắn sang dạng dễ xử lý, không độc hại

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

* Phương pháp nhiệt trong xử lý chất thải rắn

- Nguyên tắc: Dùng nhiệt để chuyển hóa chất thải rắn thành các thành phần CO2,

H2O và một số loại khí khác cùng một lượng nhỏ tro, xỉ

Nhiệt độ cao

> 800 0 C

SO 2

NO x CO HC

CTR hữu cơ + O 2 không khí CO 2 + H 2 O + + tro, xỉ

+ Ưu điểm:

 Giảm đáng kể thể tích chất thải rắn đem chôn

 Nhiệt sinh ra có thể dùng để sản xuất hơi nước, để sưởi

 Có thể dùng để xử lý đối với chất thải nguy hại và chất thải truyền nhiễm

+ Nhược điểm:

 Chỉ xử lý được chất thải rắn hữu cơ có nhiệt trị cao

 Tốn nhiên liệu (để nâng nhiệt độ cháy lên đến 800 0C)

 Sinh ra khí thải cần xử lý (SO2, NOx, CO, HC, Dioxin…) đòi hỏi xử lý tiếp theo

 Thiết bị đốt phức tạp, đỏi hỏi đầu tư nhiều, giá thành xử lý cao

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

+ Thiết bị có vỉ lăn (là loại thiết bị tĩnh có thể điều chỉnh được)

 Cấu tạo: trục xếp nhiều lớp, giảm dần theo độ cao Các trục được điều chỉnh hướng, tốc độ quay trong quá trình cháy Vật liệu cháy được đảo trộn tạo độ rỗng xốp cho quá trình cháy đốt Thiết bị này thích hợp cho quá trình cháy, năng suất vừa, nhỏ Ngoài ra có một số lò đốt công nghiệp khác

( Hình vẽ thiết bị có vỉ lăn)

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

+ Lò tầng: Gồm nhiều tầng, chia làm 3 vùng: vùng sấy, vùng đốt, vùng làm sạchVùng sấy: tách hơi nước khỏi chất thải rắn

Vùng cháy: đốt chất thải rắn

Vùng làm sạch: Chỉ còn CO2

Chất thải rắn đi từ trên xuống, lần lượt qua 3 vùng Không khí nóng được vận chuyển từ dưới lên Chất thải đốt chuyển xuống tầng dưới Trục quay ở giữa có chức năng gạt chất thải xuống Lò tầng thích hợp để xử lý những loại bã thải có

độ ẩm cao, bùn thải, mùn rác

(hình vẽ)

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

+ Lò tầng sôi đốt chất thải rắn

 Ưu điểm: khả năng tiếp xúc với oxy rất tốt, quá trình cháy triệt để, nhiệt độ sinh

ra lớn, tổn thất nhiệt ít, có hệ thống dẫn nhiệt đi sản xuất hơi quá nhiệt

 Nhược điểm: hàm lượng bụi trong khí thải cao

Thích hợp để xử lý chất thải rắn mịn, lỏng, bùn

+ Lò quay: thường quay nghiêng 3 - 50

(hình vẽ)

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

Gồm 2 phần: Buống đốt CTR (đốt chất thải rắn cháy thành khí); buồng cháy

(cháy tiếp khí sinh ra trong quá trình đốt) Xỉ thoát ra ở phía dưới và được làm lạnh

Buồng đốt quay giúp trộn chất thải rắn, tạo điều kiện để tiếp xúc tốt với quá trình cháy

Tốc độ quay: 1 vòng/ 1 phút

Chế độ làm việc liên tục, năng suất lớn, nhiệt độ cháy cao

Chú ý: Yêu cầu về lò đốt:

 Cung cấp đủ oxy cho quá trình cháy

 Đảm bảo thời gian lưu để cháy hoàn toàn

 Đảm bảo nhiệt độ cháy > 10500C (loại bỏ khả năng sinh dioxin)

 Trộn lẫn tốt chất thải rắn và không khí

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

II Công nghệ xử lý chất thải rắn

1 Công nghệ thiêu đốt chất thải rắn

a Sơ đồ

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

b Yêu cầu

- Chất thải phải đảm bảo các thông số về tính chất vật lý, hóa học (độ ẩm, nhiệt trị, khối lượng riêng, kích thước hạt…)

- Thành phần chất thải: C, S, P, H…

- Lượng tro tạo thành

- Phương thức nạp liệu (gián đoạn hay liên tục)

- Lượng nhiên liệu cần bổ sung

- Lượng không khí cần cấp

- Nhiệt độ ban đầu cần nâng khi đưa chất thải rắn vào

• Yeu cau (tiep)

• - Phương thức nạp chất thải cơ cấu quay, băng tải, vít tải, vòi phun,

• - Xử lý hơi kim loại bằng phương pháp hấp phụ

• - Xử lý dioxin, furan bằng kiểm soát quá trình cháy.

• * Thu hồi nhiệt để sản xuất hơi nước, giảm nhiệt độ khói lò

Các loại lò đốt rác

- Lò đốt chất thải sinh hoạt

- Lò đốt chất thải y tế

- Lò đốt chất thải công nghiệp

Các loại lò đốt rác

• Phân loại theo cấu tạo hoạt động:

- Lò tĩnh: loại đứng hoặc nằm có ghi

- Lò thùng quay

- Lò tầng sôi

- Lò kiểu đĩa quay

Các loại lò đốt rác

Hình 2.18 Sơ đồ cấu tạo lò đốt rác kiểu tĩnh loại đứng có ghi

Phễu tiếp liệu

Hình 2.21 Lò đốt CTR y tế TSH-20 công suất

20kg/h Bệnh viện Bãi cháy, Quảng Ninh

Hình 2.22 Lò đốt TSH-5D công suất 5 kg/h, đốt

bằng dầu

Hình 2.23 Lò đốt CTR y tế Delmonego - Cầu

Diễn - Hà Nội

Hình 2.24 Lò đốt tầng sôi - Singapo

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

2 Công nghệ chôn lấp chất thải rắn

- Là phương pháp xử lý cuối cùng đối với chất thải rắn, chất thải nguy hại

- Là phương pháp phổ biến nhất, đơn giản, kinh tế hơn các phương pháp khác, có thể được chấp nhận về mặt môi trường Thích hợp đối với xử lý chất thải khó phân hủy (cao su, nhựa, thủy tinh, phóng xạ, chất thải không cháy được)

- 2 phương pháp chôn lấp CTR: Phương pháp chôn hở và Phương pháp chôn kín

a Phương pháp chôn hở:

- Chất thải được đổ xuống hố nhân tạo hoặc tự nhiên Phương pháp này đơn giản,

cổ điển, không phải đầu tư xây dựng nhiều tuy nhiên dễ gây ô nhiễm môi trường

- Các hố chôn hở thường có diện tích 1 ha và sâu 10m

- Sau 1 năm chôn chất thải rắn sinh hoạt, lượng chất trong nước ngầm ở khu vực lân cận cách 1km có hàm lượng các chất như sau:

Cl- : 2.110 kg/năm

N hữu cơ: 661 kg/năm

P2O5 : 5 kg/năm

K+, Na+, Ca2+ tăng

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

- ít nước ngầm, không ảnh hưởng đến diễn tích trồng trọt, được cộng đồng đồng ý

- Đáy và hai bên thành hố chôn phải được bịt kín ngăn không cho thấm nước hoặc tiếp xúc với nguồn nước

- Có thệ thống dẫn nước mưa, bề mặt

- Chất thải rắn được chôn nên có sự đồng đều về thành phần, tạo thành từng lớp mỏng

- Sử dụng chất vô cơ có khả năng hấp thụ trong chất thải để tạo lớp ngăn

- Chất thải rắn phải được nén giảm thể tích trước khi chôn, phủ kín hố chôn bằng lớp đất và lớp vật liệu trơ

- Bố trí ống phun nước rác, ống thu khí bãi rác

(hình vẽ hố chôn rác)

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CTR và CTNH

IV Xử lý chất thải nguy hại

1 Khái niệm chất thải nguy hại (CTNH)

* Định nghĩa: CTNH là chất thải chứa 1 trong các đặc tính:

c Dễ ăn mòn: là các chất có tính axit, kiềm, phá hủy bề mặt của vật liệu

d Dễ lây nhiễm: là các chất thải chứa vi khuẩn, vi trùng gây bệnh Ví dụ: chất thải bệnh viện: máu, bông băng, bộ phận cơ thể, bao bì thuốc trừ sâu…

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CTR và CTNH

* Đặc điểm: Mức độ nguy hại tùy vào liều lượng, khả năng gây hại của các chất trong đó Nhiều khi tính chất nguy hại của chất thải chỉ thể hiện trong một điều kiện môi trường nhất định như nhiệt độ, áp suất, pH…

* Phân loại:

- Theo mức độ nguy hại

+ CTNH nhóm A (cực độ): Nếu đi vào cơ thể người LD50 mg/ cơ thể < 5

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CTR và CTNH

* Sự khác nhau giữa CTNH và chất thải không nguy hại:

Loại chất thải CTNH Chất thải không nguy hại

Kim loại và hợp chất kim

loại

Bùn do quá trình điện phân (chứa kim loại nặng)

Phoi sắt, rỉ sắt, xỉ lò luyện kim

Vật liệu xây dựng Bụi amiăng Bê tông vỡ, hỏng

Chất thải hữu cơ Hợp chất hữu cơ mạch

vòng (dễ gây ung tư), dioxin, furan, dầu mỡ cặn, cặn sơn…

Thức ăn thừa, chất thải nhà bếp

Chất thải hốn hợp (Vô cơ

+ hữu cơ) Chất thải y tế Bao bì, giấy, gỗ…

* Quản lý CTNH bằng pháp luật

Công ước Bazel, Stockholm về giảm thải phát sinh, cấm vận chuyển CTNH xuyên biên giới và xử lý, tiêu hủy chúng

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CTR và CTNH

2 Giảm thiểu phát sinh và xử lý CTNH

a Giảm thiểu phá sinh CTNH:

- Áp dụng sản xuất sạch hơn

- Phân loại và thu gom CTNH ngay tại nguồn để tránh sự trộn lẫn CTNH với các chất thải khác

- Tái sử dụng CTNH, dùng làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất khác

- Tái chế và thu hồi CTNH

* Quy trình tái chế dầu

Chôn lấp (thiêu đốt)

Dầu tái chế

Tiêu thụ

Đóng gói Khí

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CTR và CTNH

• Nhiều loại chất thải nguy hại chứa những thành phần có thể thu hồi

hay tái sử dụng đư ợc

• Dung môi, dầu

• Kim loại nặng

• Kim loại quý

• Dung dịch ăn mòn

• Axít hay kiềm

• Thải axit từ một số cơ sở công nghiệp có thể sử dụng bởi nguời khác

như là nguyên liệu

• Dầu hay dung môi thải có thể tái sử dụng làm nhiên liệu đốt

• Dung môi có thể thu hồi bằng cách cất - các nhà máy sơn có thể giảm

nhẹ những vấn đề quản lý phế thải và giảm chi phí mua vật hoặc cũng

có thể thu hồi đồng dạng ôxyt hay hydroxyt từ dung dịch ăn mòn đồng

• Thu hồi các kim loại quý nh ư bạc từ phế thải ngành ảnh, hay vàng từ

mạ…v.v.

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CTR và CTNH

* Dây chuyền tái chế bùn đỏ

Bùn đỏ là cặn của của nhà máy làm phèn, là phần bã rắn không tan, có thành phần 40-50% oxit sắt, nhôm

Bùn đỏ (Chất thải của sản xuất nhôm từ quặng boxit)

Đãi, rửa

Nước

Đất, cát Sấy

Thiết bị phản ứng

H 2 SO 4

Phèn nhôm Al 2 (SO 4 ) 3 .18 H 2 O Phèn sắt FeSO 4

Cặn

Chôn lấp

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CTR và CTNGUY HẠI

• Công nghệ tái chế, tận thu

• Chất thải điện tử :

• tivi, computer

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI

• Công nghệ xử lý tái chế

• Bóng đèn neon

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI

NGUYÊN LÝ CHUNG :

Khí thải đạt TCVN

Chất thải nguy hại

Nước thải đạt

TCVN

Các công nghệ xử lý

Nguyên liệu tận thu từ chất thải Chất thải

không nguy hại

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝCTR và CTNH

b Xử lý CTNH

* Phương pháp thiêu đốt (là phương pháp phổ biến)

Thích hợp với chất thải có khả năng lây nhiễm, dễ cháy, gây độc…

- Yêu cầu: CTNH có khả năng cháy (khả năng oxy hóa ở nhiệt độ cao)

như dầu cặn, cao su, nhựa, dung môi hữu cơ…

- Thiết bị: Đốt ở nhiệt độ cao (>1.0500C) đảm bảo cháy hoàn toàn CTNH + Lò tĩnh: Lò đứng làm việc gián đoạn hoặc liên tục (thích hợp với CTR y tế)

+ Lò động: Lò quay Đốt lẫn với xi măng hoặc đốt riêng biệt (thường đốt cả bao bì, thùng chứa)

- Ưu điểm: Giảm khối lượng CTNH đến 90 - 95%

Nhiệt độ > 10500C để CTNH bị phân hủy hoàn toàn

Một số CTNH sau khi đốt ở dạng cố định (trơ, rắn) phải chôn lấp

- Nhược điểm: Tốn nhiệt độ; quá trình vận hành phức tạp; chi phí đầu tư cao, chi phí vận hành cao; cần phải xử lý khí sau khi đốt.