đồ án thiết kế hệ thống lò đốt rác thải công nghiệp

Danh mục bảng4Danh mục hình5KÝ HIỆU VIẾT TẮT6MỞ ĐẦU7CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN CÔNG NGHIỆP VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ8I.1./ Định nghĩa chất thải rắn công nghiệp và các đặc trưng của chúng.8I.1.1./ Định nghĩa chất thải rắn công nghiệp.8I.1.2./ Nguồn gốc phát sinh và phân loại chất thải rắn công nghiệp.8I.1.3/ Hiện trạng chất thải công nghiệp ở Việt Nam.9I.1.4./Thành phần chất thải công nghiệp ở Việt Nam.11I.2./ Ảnh hướng của chất thải rắn công nghiệp đến môi trường và sức khỏe con người13I.2.1./Ảnh hướng của chất thải rắn công nghiệp đến môi trường.13I.2.2./ Ảnh hướng đến sức khỏe con người.14I.3./ Phương pháp quản lý chất thải rắn công nghiệp.15I.3.1./ Phương pháp quản lý chất thải rắn công nghiệp trên thế giới.15I.3.2./ Phương pháp quản lý chất thải rắn công nghiệp tại Việt Nam.16I.4./Các phương pháp xử lý chất thải rắn Công nghiệp chủ yếu.19a./ Công nghệ xử lý hóa lý19b./Giải pháp thiêu đốt CTRCN và CTCNNH nhằm thu hồi nhiệt.20c./Giải pháp sinh học – hướng để sản xuất phân Compost21CHƯƠNG II : LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH ĐỐT CHẤT THẢI RẮN CÔNG NGHIỆP24II.1./ Lý thuyết quá trình đốt chất thải rắn.24II.1.1./ Lý thuyết quá trình cháy của chất rắn.24II.1.2./ Động học quá trình đốt chất thải.25II.2./Lưa chọn lò đốt chất thải.26II.2.1./Các loại lò đốt chất thải hiện nay .26II.2.2./ So sánh lựa chọn loại lò đốt thích hợp.29II.3./ Cơ sớ lý thuyết quá trình sinh khí lò đốt.30II.3.1./Cơ sớ lý thuyêt.30II.3.2./Xử lý khí thải.31CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ ĐỐT CHẤT THẢI CÔNG NGHIỆP QUY MÔ 1000 TẤN / NĂM.36III.1./ Lựa chọn nhiên liệu đốt.36III.2./ Tính toán lò đốt chất thải rắn công nghiệp quy mô 1000 tấn /năm.36III.2.1./Tính toán cân bằng vật chất.36III.2.2./ Cân bằng nhiệt lượng.43III.2.3./Tính toán lượng vật chất ra khỏi lò đốt :48III.2.4./Tính toán lò đốt.50CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI62IV.1./Lựa chọn phương án xử lý.62IV.1.1./ Thành phần khí thải lò đốt.62IV.1.2./ Lựa chọn phương án xử lý thích hợp.62V.2./Tính toán thiết bị xử lý.64IV.2.1/ Thiết bị trao đổi nhiệt.64IV.2.2./ Tính toán thiết bị xử lý bụi.72IV.2.3./ Thiết bị xử lý khí.76IV.2.4./ Thành phần, nồng độ khí đầu ra thiết bị xử lý.89IV.3./Tính toán thiết bị phụ :90IV.3.1./ Quạt hút.90IV.3.2/ Bơm dung môi.95IV.3.4./ Quạt cấp không khí vào lò.98CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CHI PHÍ CHO CÔNG TRÌNH100VI.1./ Chi phí xây dựng100VI.2. Chi phí thiết kế thi công100VI.3. Chi phí trong 1ngày.101KẾT LUẬN102TÀI LIỆU THAM KHẢO103 Danh mục bảngBảng 1. 2: Tổng tải lượng chất thải công nghiệp TP. Hồ Chí Minh [2].11Bảng 1. 3: Thành phần rác thải công nghiệp TP .Hồ Chí Minh năm 2002[3].11Bảng 1. 4 : Độ ẩm chất thải rắn công nghiệp tại Việt Nam [4]12Bảng 1. 5 : Thành phần hóa học của chất thải rắn công nghiệp[4].13Bảng 2. 1 - Các loại lò26Bảng 3. 1. Thành phần của dầu FO [5].33Bảng 3. 2 Khối lượng đem đốt của các nguyên tố trong 417kg chất thải rắn.[4]34Bảng 3. 3 : Khối lượng đêm đốt của các nguyên tố trong x kg dầu FO.35Bảng 3. 4: Khối lượng mỗi chất tham gia trong quá trình cháy.35Bảng 3. 5 : Hằng số tốc độ phản ứng 4,5.37Bảng 3. 6: Nhiệt dung riêng của khí và hơi ở 1100oC (kcal/kgoC)[6]43Bảng 3. 7: Lượng vật chất ra khỏi lò đốt trong 1h.45Bảng 3. 8 : Thành phần khí thải sinh ra trong 1s.45Bảng 3. 9: Thành phần chất ô nhiễm trong khói lò so sánh với TCVN : 5939 – 2005.46Bảng 3. 10 : Thông số cơ bản vật liệu làm lò.50Bảng 3. 11 :Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho 1 m2 tường lò.54Bảng 3. 12– Các thông số của lò55Bảng 3. 13– Các thông số của buồng đốt55Bảng 4. 1: Thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm trong khói thải so sánh với TCVN 5939 – 2005.59Bảng 4. 2: Thông số của lưu thể khói ở nhiệt độ 624,4096oC.62Bảng 4. 3: Phân bố kích thước hạt bụi trong khói thải [5] .69Bảng 4. 4: Độ nhớt thành phần trong khí thải ở 200oC.70Bảng 4. 5 : Kích thước cơ bản của Cyclone [7].71Bảng 4. 6 : Hiệu suất xử lý của cyclone với từng loại bụi.72Bảng 4. 7 : Nồng độ khí ô nhiễm sau khi ra khỏi thiết bị xử lý so sánh TCVN 5939 -2005.86Bảng 5. 1– Chi phí xây dựng97Bảng 5. 2 – Chi phí thiết kế thi công97Bảng 5. 3– Chi phí trong 1 ngày98 Danh mục hìnhHình 1. 1: Tỷ lệ phát sinh chất thải rắn công nghiệp theo quy mô vùng.[1]10Hình 2. 2: Lò Quay.26Hình 2. 3 Lò đốt tầng sôi.27Hình 2. 4: Lò đốt kiểu đứng 2 cấp.28Hình 3. 1: Sơ đồ cân bằng vật chất của quá trình cháy trong lò đốt.36Hình 3. 2 : Sơ đồ cấu tạo tường lò đốt chất thải rắn công nghiệp.52

Và cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến những người thân trong gia đình, bạn

bè em đã hết lòng giúp đỡ, động viên và đóng góp ý kiến cho em rất nhiều trong quátrình hoàn thành đồ án

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, Ngày 16 tháng 06 năm 2010

Sinh Viên Nguyễn Văn Bằng

Mục lục

Danh mục bảng 4

Danh mục hình 5

KÝ HIỆU VIẾT TẮT 6

MỞ ĐẦU 7

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN CÔNG NGHIỆP VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 8

I.1./ Định nghĩa chất thải rắn công nghiệp và các đặc trưng của chúng 8

I.1.1./ Định nghĩa chất thải rắn công nghiệp 8

I.1.2./ Nguồn gốc phát sinh và phân loại chất thải rắn công nghiệp 8

I.1.3/ Hiện trạng chất thải công nghiệp ở Việt Nam 9

I.1.4./Thành phần chất thải công nghiệp ở Việt Nam 11

I.2./ Ảnh hướng của chất thải rắn công nghiệp đến môi trường và sức khỏe con người 13

I.2.1./Ảnh hướng của chất thải rắn công nghiệp đến môi trường 13

I.2.2./ Ảnh hướng đến sức khỏe con người 14

I.3./ Phương pháp quản lý chất thải rắn công nghiệp 15

I.3.1./ Phương pháp quản lý chất thải rắn công nghiệp trên thế giới 15

I.3.2./ Phương pháp quản lý chất thải rắn công nghiệp tại Việt Nam 16

I.4./Các phương pháp xử lý chất thải rắn Công nghiệp chủ yếu 19

a./ Công nghệ xử lý hóa lý 19

b./Giải pháp thiêu đốt CTRCN và CTCNNH nhằm thu hồi nhiệt 20

c./Giải pháp sinh học – hướng để sản xuất phân Compost 21

CHƯƠNG II : LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH ĐỐT CHẤT THẢI RẮN CÔNG NGHIỆP 24

II.1./ Lý thuyết quá trình đốt chất thải rắn 24

II.1.1./ Lý thuyết quá trình cháy của chất rắn 24

II.1.2./ Động học quá trình đốt chất thải 25

II.2./Lưa chọn lò đốt chất thải 26

II.2.1./Các loại lò đốt chất thải hiện nay 26

II.2.2./ So sánh lựa chọn loại lò đốt thích hợp 29

II.3./ Cơ sớ lý thuyết quá trình sinh khí lò đốt 30

II.3.1./Cơ sớ lý thuyêt 30

II.3.2./Xử lý khí thải 31

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ ĐỐT CHẤT THẢI CÔNG NGHIỆP QUY MÔ 1000 TẤN / NĂM 36

III.1./ Lựa chọn nhiên liệu đốt 36

III.2./ Tính toán lò đốt chất thải rắn công nghiệp quy mô 1000 tấn /năm 36

III.2.1./Tính toán cân bằng vật chất 36

III.2.2./ Cân bằng nhiệt lượng 43

III.2.3./Tính toán lượng vật chất ra khỏi lò đốt : 48

III.2.4./Tính toán lò đốt 50

CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI 62

IV.1./Lựa chọn phương án xử lý 62

IV.1.1./ Thành phần khí thải lò đốt 62

IV.1.2./ Lựa chọn phương án xử lý thích hợp 62

V.2./Tính toán thiết bị xử lý 64

IV.2.1/ Thiết bị trao đổi nhiệt 64

IV.2.2./ Tính toán thiết bị xử lý bụi 72

IV.2.3./ Thiết bị xử lý khí 76

IV.2.4./ Thành phần, nồng độ khí đầu ra thiết bị xử lý 89

IV.3./Tính toán thiết bị phụ : 90

IV.3.1./ Quạt hút 90

IV.3.2/ Bơm dung môi 95

IV.3.4./ Quạt cấp không khí vào lò 98

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CHI PHÍ CHO CÔNG TRÌNH 100

VI.1./ Chi phí xây dựng 100

VI.2 Chi phí thiết kế thi công 100

VI.3 Chi phí trong 1ngày 101

KẾT LUẬN 102

TÀI LIỆU THAM KHẢO 103

Danh mục bản

Bảng 1 2: Tổng tải lượng chất thải công nghiệp TP Hồ Chí Minh [2] 11

Bảng 1 3: Thành phần rác thải công nghiệp TP Hồ Chí Minh năm 2002[3] 11

Bảng 1 4 : Độ ẩm chất thải rắn công nghiệp tại Việt Nam [4] 12

Bảng 1 5 : Thành phần hóa học của chất thải rắn công nghiệp[4] 13Y Bảng 2 1 - Các loại lò 2 Bảng 3 1 Thành phần của dầu FO [5] 33

Bảng 3 2 Khối lượng đem đốt của các nguyên tố trong 417kg chất thải rắn.[4] 34

Bảng 3 3 : Khối lượng đêm đốt của các nguyên tố trong x kg dầu FO 35

Bảng 3 4: Khối lượng mỗi chất tham gia trong quá trình cháy 35

Bảng 3 5 : Hằng số tốc độ phản ứng 4,5 37

Bảng 3 6: Nhiệt dung riêng của khí và hơi ở 1100 o C (kcal/kg o C)[6] 43

Bảng 3 7: Lượng vật chất ra khỏi lò đốt trong 1h 45

Bảng 3 8 : Thành phần khí thải sinh ra trong 1s 45

Bảng 3 9: Thành phần chất ô nhiễm trong khói lò so sánh với TCVN : 5939 – 2005. 46

Bảng 3 10 : Thông số cơ bản vật liệu làm lò 50

Bảng 3 11 :Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho 1 m 2 tường lò 54

Bảng 3 12– Các thông số của lò 55

Bảng 3 13– Các thông số của buồng đốt 5 Bảng 4 1: Thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm trong khói thải so sánh với TCVN 5939 – 2005 59

Bảng 4 2: Thông số của lưu thể khói ở nhiệt độ 624,4096 o C 62

Bảng 4 3: Phân bố kích thước hạt bụi trong khói thải [5] 69

Bảng 4 4: Độ nhớt thành phần trong khí thải ở 200 o C 70

Bảng 4 5 : Kích thước cơ bản của Cyclone [7] 71

Bảng 4 6 : Hiệu suất xử lý của cyclone với từng loại bụi 72

Bảng 4 7 : Nồng độ khí ô nhiễm sau khi ra khỏi thiết bị xử lý so sánh TCVN 5939 -2005 8 Bảng 5 1– Chi phí xây dựng 97

Bảng 5 2 – Chi phí thiết kế thi công 97

Bảng 5 3– Chi phí trong 1 ngày 98

Danh mục hìn

Hình 1 1: Tỷ lệ phát sinh chất thải rắn công nghiệp theo quy mô vùng.[1] 10 Hình 2 2: Lò Quay 26 Hình 2 3 Lò đốt tầng sôi 27 Hình 2 4: Lò đốt kiểu đứng 2 cấp 28Y Hình 3 1: Sơ đồ cân bằng vật chất của quá trình cháy trong lò đốt 36 Hình 3 2 : Sơ đồ cấu tạo tường lò đốt chất thải rắn công nghiệp 52

KÝ HIỆU VIẾT TẮT

1 VSV : Vi sinh vật

2 KCN – KCX : Khu công nghiệp – Khu chế xuất

3 CTRCN : Chất thải rắn Công nghiệp

4 CTRNH : Chất thải rắn nguy hại

5 TCVN : Tiêu chuẩn Việt nam

MỞ ĐẦU Đặt vấn đề

Việt Nam đang trên con đường công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước Đangchuyển mình từ nền kinh tế bao cấp sang nền kinh tế thị trường, Việt Nam và cả thếgiới đang đương đầu với những thách thức to lớn về tăng trưởng kinh tế và đấutranh bảo vệ môi trường

Hơn một thập kỷ qua, Việt Nam đã đạt được những thành tựu to lớn về phát triểnkinh tế Những thành tựu đạt được trong mọi lĩnh vực kinh tế quốc dân đều có sựđóng góp to lớn của ngành hóa chất, các ngành công nghiệp nặng như : chế tạo máy, khai khoáng, điện than…Các ngành công nghiệp nhẹ như : dệt may, in, nhuộm,giấy , chế biến lương thực, thực phẩm, mỹ phẩm…

Tuy nhiên cùng với sự tăng trưởng kinh tế, Việt Nam đang phải đối mặt với mộtthực tế nan giải, đó là vấn đề ô nhiễm môi trường Đây là một trong những vấn đề,vấn đề nóng, cấp thiết mang tính thời sự cao Nó không chỉ ảnh hướng xấu tới mỹquan mà còn ảnh hướng nghiêm trọng tới sức khoẻ, đời sống con người và hệ sinhthái …

Nói chung, ở Việt Nam chính sách và quản lí môi trường vẫn còn chưa chặtchẽ, và đặc biệt vào lúc này là trường hợp cho quản lí chất thải rắn công nghiệp ởViệt Nam nói chung và các khu vực công nghiệp trọng điểm nói riêng Một vài tổchức có liên quan đến hệ thống quản lí chất thải công nghiệp, nhưng hệ thống quản

lí còn nhiều rối rắm Cho đến nay, vẫn không có một hệ thống rõ ràng về việc xử líchất thải rắn công nghiệp và vào lúc này chính phủ không thể thu thập và xử líchúng một cách hiệu quả và triệt để Nghĩa là những nguy hiểm đang đe dọa môitrường, phần lớn chất thải công nghiệp là chất thải công nghiệp độc hại

Để đất nước phát triển theo hướng bền vững, trở thành các trung tâm lớn củathế giới, là môi trường sống lý tướng cho con người ta cần đưa ra các giải pháp phùhợp với thực trạng môi trường nhằm cải thiện các vấn đề tiêu cực xẩy ra do sự phát

triển

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN CÔNG NGHIỆP VÀ PHƯƠNG PHÁP

XỬ LÝ I.1./ Định nghĩa chất thải rắn công nghiệp và các đặc trưng của chúng.

I.1.1./ Định nghĩa chất thải rắn công nghiệp.

Là các chất thải phát sinh từ các hoạt động công nghiệp, tiểu thủ công nghiệpnhư : Phế thải từ vật liệu xây dựng trong quá trình sản xuất công nghiệp, tro xỉ trongcác nhà máy, bao bì đóng gói sản phẩm, phế thải trong các quá trình công nghệ, từnguyên nhiên liệu phục vụ cho quá trình sản xuất…

I.1.2./ Nguồn gốc phát sinh và phân loại chất thải rắn công nghiệp.

Các nguồn chủ yếu phát sinh ra chất thải rắn công nghiệp bao gồm :

- Chất thải từ các khu chế xuất tập trung.

- Chất thải từ các nhà máy sản xuất lớn nằm riêng lẽ.

- Các loại hình công nghiệp vừa và nhỏ

- Bùn cặn từ các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp.

Có nhiều cách phân loại khác nhau tuy nhiên dựa vào nguồn gốc hình thành ta cóthể phân loại rác như sau :

- Chất thải từ các khu chế xuất tập trung : Là chất thải phát sinh ra trong các

hoạt động sản suất tại các khu công nghiệp tập trung, tùy thuộc vào cơ cấungành sản xuất tại các khu công nghiệp mà thành phần rác cũng khác nhau.Các thành phần chủ yếu bao gồm : Kim loại, thủy tinh, linh kiện điện tử,nhựa, vải, da, gỗ…

- Chất thải phát sinh tại các nhà máy sản xuất lớn và riêng rẽ : Tùy thuộc vào

loại hình và công nghệ sản xuất của nhà máy mà rác thải phát sinh có cácthành phần khác nhau

+ Sản xuất giấy và bột giấy : Nguyên liệu chính của ngành sản xuất giấy và

bột giấy là gỗ, tre nứa, và các loại giấy được tái chế Chất thải của ngành côngnghiệp này bao gồm : Nguyên liệu thải bỏ, sản phẩm không đạt tiêu chuẩn,bùn cặn từ các hệ thống xử lý nước, dịch đen…

+ Sản xuất đường : Ở Việt Nam nguyên liệu chủ yếu trong ngành công

nghiệp sản xuất đường là từ mía Trong quá trình sản xuất sản phẩm, phát thải

ra các loại chất thải rắn khác nhau nhưng chủ yếu là bã mía Nếu không được

tái sử dụng vào quá trình sản xuất sẽ là nguồn gây ô nhiễm khá lớn ảnh hướngkhông nhỏ đến môi trường.

+ Chế biến thực phẩm : Đây là nghành sản xuất gây ô nhiễm cao nếu không

được xử lý kịp thời Nguyên liệu sản xuất của ngành công nghiệp này mangtính đặc thù cao luôn đòi hỏi phải tươi sống Vì vậy nên số nguyên liệu khôngđạt tiêu chuẩn và phải thải bỏ rất nhiều Chất thải của ngành chế biến thựcphẩm hầu hết là các chất thải dễ phân hủy sinh học nếu không được thu gom

và xử lý kịp thời sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

+ Sản xuất bia, rượu, nước giải khát : Các chất thải rắn của ngành sản xuất

này chủ yếu là chai lọ thủy tinh, nhãn mác hang hóa, bã nguyên liệu trong sảnxuất bia rượu…

+ Công nghiệp mạ, gang thép : Trong ngành công nghiệp gang thép chất

thải rắn chủ yếu là tro xỉ trong các khu luyện gang thép, công nghiệp mạ chấtthải rắn chủ yếu là bùn thải có chứa hàm lượng kim loại cao, khá nguy hiểm

- Chất thải từ các loại hình công nghiệp vừa và nhỏ : Các loại hình công

nghiệp vừa và nhỏ ở Việt Nam khá đa dạng và phong phú, chú yếu là các xínghiệp sản xuất, các làng nghề vì vậy chất thải rắn phát sinh tại các cơ sở nàyrất khó thu gom và quản lý Các chất thải rắn không được thu gom xử lý đếnnơi đến chốn cũng đang là nguồn gây ô nhiễm môi trường

Việc phân loại chất thải rắn đóng vai trò quan trộng trong việc lựa chọn phương

án xử lý Vì vậy ta có thể chia chất thải thành 3 nhóm chính như sau :

- Nhóm chất thải dễ phân hủy sinh học : Bao gồm các chất thải ngành công

nghiệp thực phẩm như : rau quả thối, thit cá phế phẩm…

- Nhóm chất thải có thể tái chế : Kim loại, thủy tinh, bìa cactong, nhựa, linh

kiện điện tử…

- Nhóm khó phân hủy sinh học : Linh kiện máy móc thải bỏ, chai lọ đựng hóa

chất độc hại, nhựa phế thải, da ,vải, cao su…

I.1.3/ Hiện trạng chất thải công nghiệp ở Việt Nam.

a./ Chất thải rắn công nghiệp không nguy hại.

Ước tính lượng phát sinh chất thải công nghiệp chiếm khoảng 20 – 25% tổng

lượng chất thải sinh hoạt tùy theo quy mô và cơ cấu công nghiệp của từng vùng

Tỷ lệ phát sinh chất thải rắn công nghiệp theo quy mô vùng

ĐB Sông Cửu Long Miền núi phía Bắc

ĐB Sông Hồng Nam Trung Bộ Tây Nguyên Đông Nam Bộ

Hinh 1.1: Tỷ lệ phát sinh chất thải rắn công nghiệp theo quy mô vùng.[1]

Từ biểu đồ trên ta thấy chất thải công nghiệp chủ yếu phát sinh ở Miền Nam, cụthể là vùng Đông Nam Bộ (48%) Trong đó thành phố Hồ Chí Minh chiếm khốilượng đáng kể (31%) tổng lượng chất thải công nghiệp trong cả nước) Bên cạnh đólượng chất thải rắn phát sinh từ các làng nghề cũng góp phần không nhỏ vào tổnglượng chất thải phát sinh ở nước ta Hiện nay có khoảng 1450 làng nghề trong cảnước phát thải 774000 tấn/năm (kể cả chất thải nguy hại và không nguy hại).[1]

b./ Chất thải công ngiệp nguy hại.

Các chất thải rắn nguy hại chú yếu phát sinh từ các hoạt động sản xuất côngnghiệp, các làng nghề

Theo thống kê năm 2004 chất thải công nghiệp nguy hại chủ yếu ở vùng kinh tếtrọng điểm phía Nam điển hình là ở Đồng Nai, TP.Hồ Chí Minh, Bà Rịa – VũngTàu Các nghành công nghiệp nhẹ, hóa chất cơ khí luyện kim là ngành phát sinhnhiều chất thải nguy hại nhất

Tổng lượng chất thải nguy hại phát sinh từ các làng nghề trong cả nước khoảng

2400 tấn/năm Chất thải rắn y tế chiểm tỉ lệ nhỏ nhất, lượng chất thải rắn y tế nguyhại phát sinh cần phải xử lý ước tính khoảng 34 tấn/ngày đêm trên toàn quốc.[1]

I.1.4./Thành phần chất thải công nghiệp ở Việt Nam.

a./ Thành phần cơ lý của chất thải công nghiệp ở Việt Nam.

Chất thải rắn công nghiệp là các chất thải rắn được thải bỏ trong quá trình sản xuất

công nghiệp, thành phần của chất thải rắn công nghiệp thay đổi theo loại hình sảnxuất, sản phẩm, công nghệ sản xuất của các cơ sở sản xuất công nghiệp

Stt Nguồn chất thải rắn công nghiệp Tải trọng ô nhiễm

( tấn/năm )

01 Khu chế xuất và khu công nghiệp tập trung 640.000

02 Các nhà máy lớn nằm riêng lẽ 150.000

03 Các loại hình công nghiệp vừa và nhỏ 1.200.000

Bảng 1.1 : Tổng tải lượng chất thải công nghiệp TP Hồ Chí Minh [2]

Thành phần rác thải có ý nghĩa rất quan trọng trong việc lựa chọn các thiết bị xử

lý, các quá trình xử lý, cũng như hoạch định các chương trình quản lý đối với hệthống kỹ thuật quản lý rác

Stt Ngành công nghiệp Số cơ sở khảo sát Tải lượng ô nhiễm

8.648,72.467,43.466,22.662,0764,217.585,2718,2547,1325,42.398,9

Bảng 1.2: Thành phần rác thải công nghiệp TP Hồ Chí Minh năm 2002[3].

Độ ẩm chất thải rắn.

Độ ẩm của chất thải rắn là thông số có liên quan đến giá trị nhiệt lượng của chấtthải, được xem xét khi lựa chọn phương án xử lý, thiết kế bãi chôn lấp Độ ẩm củachất thải rắn thay đổi theo thành phần và theo mùa trong năm Rác thải thực phẩm

có độ ẩm cao từ 50 đến 80 %, thủy tinh và kim loại có độ ẩm thấp Độ ẩm trong ráccao tạo điều kiện cho vi sinh vật phân hủy yếm khí rác tốt hơn.

Bảng 1.3: Độ ẩm chất thải rắn công nghiệp tại Việt Nam [4]

b./ Thành phần hóa học của chất thải rắn.

Dựa vào thành phần hóa học của chất thải rắn để phân loại và xem xét lựa chọnphương án xử lý, các chất thải rắn có giá trị nhiệt lượng cao có thể dùng làm chấtđốt, chất thải có thành phần hữu cơ dễ phân hủy phải ưu tiên thu gom trong ngày và

xử lý bằng phương pháp sinh học, các chất thải có thành phần nguy hại với môitrường cần thu gom và xử lý riêng đúng quy định

Trong chất thải có nhiều các nguyên tố có sẵn trong tự nhiên nhưng chúng ta cầnxác định các nguyên tố đa lượng chính nhất, bao gồm:

Kết quả phân tích các thành phần cơ bản : C, H, O, N, S, Tro có trong rác thảicông nghiệp được thống kê tại bảng sau.

Bảng 1.4 : Thành phần hóa học của chất thải rắn công nghiệp[4].

I.2./ Ảnh hướng của chất thải rắn công nghiệp đến môi trường và sức khỏe con người

I.2.1./Ảnh hướng của chất thải rắn công nghiệp đến môi trường.

Mặc dù lượng chất thải công nghiệp chỉ chiếm một lượng vừa phải so với tổng

lượng chất thải sinh ra từ các hoạt động khác ( sinh hoạt, nông nghiệp…) nhưng nólại gây ô nhiễm môi trường đáng kể và ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ con người

a./ Ảnh hướng đến môi trường đất.

Chất thải công nghiệp không được phân loại và thu gom hợp lý, đươc thu gomchung với chất thải sinh hoạt rồi đưa đi chôn lấp tại các bãi rác không đúng quycách Các thành phần nguy hại trong rác như các hóa chất độc hại, kim loại nặng

sẽ bị hòa tan vào nước và đi vào đất Khi đi vào trong đất các chất này sẽ gây ra sựthay đổi về thành phần của đất, làm chết các vi sinh vật sống trong đất

b./ Ảnh hướng đến môi trường nước.

Tại các bãi rác, các thành phần hữu cơ trong rác thải ( rác thải công nghiệp thực

phẩm) sẽ bị phân hủy, các chất hữu cơ sẽ tách ra kết hợp với các nguồn nước khácnhư : Nước mưa, nước mặt ….Nước rò rỉ di chuyển trong bãi rác sẽ làm tăng khảnăng phân hủy sinh học và làm tăng khả năng vận chuyển các chất ô nhiễm ra môitrường xung quanh

Các chất ô nhiễm trong nước rò rỉ bao gồm các chất được hình thành do quá trìnhphân hủy sinh học và các quá trình biến đổi hóa học trong bãi rác.

Đối với các loại bãi rác không đảm bảo chất lượng, nước thải trong bãi rác sẽthấm vào đất đi vào nguồn nước ngầm gây ảnh hướng đến nguồn tài nguyên nước,gây ảnh hướng tới sức khỏe con người khi sử dụng nguồn nước đó vào mục đíchsinh hoạt, ăn uống…Ngoài ra nó còn có khả năng thấm thấu vào nguồn nước mặt,ảnh hướng tới hệ sinh thái và môi trường các khu vực xung quanh bãi rác

Trong rác nếu có chứa các kim loại nặng các kim loại này dễ dàng bị hòa tan và

đi vào môi trường thông qua nước rỉ rác Vì vậy khi kiểm soát chất lượng nướcngầm trong bãi chôn lấp ta cần kiểm tra thành phần kim loại nặng trong nước

Ngoài ra, nước rò rỉ có thể chứa các hợp chất độc hại như : các chất hữu cơ bịhalozen hóa, các hydrocacbon đa vòng… chúng gây ảnh hướng rất lớn tới sức khỏecon người như có thể gây ung thư hoặc đột biến zen

c./ Ảnh hưởng đến môi trường không khí

Các loại chất thải rắn dễ phân hủy trong các điều kiên nhiệt độ và độ ấm thích hợp

sẽ bị các VSV phân hủy tạo ra các loại chất khí tác động xấu đến môi trường,cácloại khí này hầu hết có mùi khó chịu ảnh hướng rất lớn đến môi trường và sức khỏecon người

Hiện nay nhiều nước trên thế giới và Việt Nam xử lý chất thải công nghiệp bằngphương pháp chôn lấp và thiêu đốt Các phương pháp này có nguy cơ tác động rấtlớn đến môi trường không khí nếu quy trình kỹ thuật không được đảm bảo Hoạtđộng của các lò đốt không đúng tiêu chuẩn sẽ phát sinh vào không khí các khí độchại như: NOX, CO, CO2, SO2, dioxin và bụi…

Trong khi thu gom và vận chuyển rác tới nơi thiêu đốt, chôn lấp thì bụi và các bào

tử của nhiều loại vi sinh vật trong rác sẽ phát tán vào không khí, điều này làm ảnhhưởng không nhỏ tới sức khoẻ người dân

Các chất hữu cơ trong rác thải sẽ bị phân huỷ dưới tác dụng của các vi sinh vậtyếm khí và hiếu khí tuỳ theo từng điều kiện tại những nơi thu gom, vận chuyển,chôn lấp sẽ sinh ra các khí độc hại khác nhau (CH4, NH3, H2S…)

I.2.2./ Ảnh hướng đến sức khỏe con người.

Ngoài làm mất mỹ quan nơi sản xuất, chất thải công nghiệp có ảnh hưởng rất lớnđến sức khoẻ cán bộ, công nhân sản xuất, công nhân trực tiếp thu gom, vận chuyển

và xử lý rác Nó cũng ảnh hưởng đến sức khỏe của cộng đồng dân cư xung quanh Chất thải công nghiệp như hóa chất dư trong các chai lọ, kim loại nặng… nếukhông được quản lý và thu gom sẽ bị nước mưa hòa tan đưa vào đất, vào nguồn

nước ngầm khi con người sử dụng nước các chất độc này sẽ di vào cơ thể gây cácbệnh hiểm nghèo cho con người.

I.3./ Phương pháp quản lý chất thải rắn công nghiệp.

I.3.1./ Phương pháp quản lý chất thải rắn công nghiệp trên thế giới.

Trên thế giới việc quản lý chất thải rắn công nghiệp đã được nhiều quốc gia tiên

tiến quan tâm từ lâu Hàng năm các quốc gia này đều có những thống kê chính xáclượng chất thải rắn công nghiệp phát sinh, các chi phí cho khâu vận hành và khấuhao thiết bị cũng như phí cho việc đầu tư, nâng cấp, cải tạo hệ thống quản lý chấtthải rắn

Lượng chất thải công nghiệp phát sinh phụ thuộc vào mức độ phát triển côngnghiệp của mỗi quốc gia và sự đa dạng về ngành nghề sản xuất

Hiện nay, trên thế giới đã có những chính sách, quy định, đã được ban hành nhằmkiểm soát chặt chẽ loại chất thải này Các hiệp ước quốc tế, các nguyên tắc, phápluật và quy định về chất thải công nghiệp, trong đó có cả chất thải công nghiệp nguyhại, cũng đã được công nhận và thực hiện ở hầu hết các quốc gia trên thế giới:

- Công ước Basel : Được ký kết bởi hơn 100 quốc gia, quy định về sự di

chuyển chất thải độc hại qua biên giới, đồng thời áp dụng cả với chất thải y tế.Công ước này đưa ra nguyên tắc chỉ vận chuyển hợp pháp chất thải nguy hại

từ các quốc gia không có điều kiện và công nghệ thích hợp sang các quốc gia

có điều kiện vật chất và kỹ thuật để xử lý an toàn một số chất thải đặc biệt

- Nguyên tắc Pollutor pay : Nêu rõ mọi người, mọi cơ quan làm phát sinh chất

thải phải chịu trách nhiệm về luật pháp và tài chính trong việc đảm bảo antoàn và giữ cho môi trường trong sạch

- Nguyên tắc Proximitry : Quy định rằng việc xử lý chất thải nguy hại cần

được tiến hành ngay tại nơi phát sinh càng sớm càng tốt Tránh tình trạng chấtthải bị lưu giữ trong thời gian dài gây ô nhiễm môi trường

Ở hầu hết các quốc gia phát triển, tại các khu công nghiệp, các nhà máy sản xuấtđều có hệ thống thu gom xử lý riêng Đó là các lò đốt ở nhiệt độ cao kiểm soátnhiệt, tuỳ theo loại phế thải mà điều chỉnh nhiệt độ từ 1000oC đến trên 4000oC Tuynhiên phương pháp này hiện nay vẫn còn đang tranh cãi về việc xử lý khí và bụi saukhi đốt đã được thải hồi vào không khí Các phế thải trong công nghiệp trong khiđốt, thải hồi vào không khí nhiều hạt bụi li ti và các hóa chất độc hại phát sinh ra doquá trình thiêu đốt như : hơi acid cloridric, dioxin/furan, và một số kim loại nặngđộc hại như thủy ngân, chì, hoặc arsenic, cadmium Do đó, tại Hoa Kỳ vào năm

1996, đã bắt đầu có các điều luật về khí thải của lò đốt nghiêm khắc hơn và lượng

khí thải hồi phải được giảm thiểu bằng những hệ thống lọc hóa học và cơ học tùytheo loại phế thải Cũng như các hạt bụi phóng thích sau khi đốt phải nhỏ hơn 10

m

Tại Nhật Bản, rác thải công nghiệp tại các nhà máy và khu chế xuất sẽ được phânloại, thu gom, vận chuyển, xử lý trọn gói bởi các công ty tư nhân Những công tynày phải trải qua những đợt kiểm tra gắt gao về trình độ kỹ thuật của người vậnhành cũng như công nghệ của hệ thống thiết bị xử lý Chỉ những công ty đạt tiêuchuẩn chất lượng mới được hoạt động Phương pháp xử lý rác thải được áp dụng làphương pháp thiêu đốt trong những hệ thống lò đốt hiện đại

Ở các quốc gia đang phát triển, việc quản lý môi trường vẫn còn rất lơ là đặc biệt

là phế thải công nghiệp Tuy nhiên trong khoảng 10 năm trở lại đây, các quốc gianhư Ấn Độ và Trung Quốc đã bắt đầu chú ý đến việc bảo vệ môi trường và có nhiềutiến bộ trong việc xây lò đốt rác công nghiệp

Như vậy, vấn đề quản lý và xử lý chất thải rắn công nghiệp trên thế giới đã vàđang được các quốc gia đặc biệt quan tâm Điều này góp phần làm giảm thiểu ảnhhưởng của chất thải rắn công nghiệp (đặc biệt là chất thải rắn công nghiệp nguy hại)đến môi trường và sức khoẻ con người

I.3.2./ Phương pháp quản lý chất thải rắn công nghiệp tại Việt Nam.

a./ Quản lý chất thải rắn công nghiệp ở các loại hình công nghiệp vừa và nhỏ.

Hiện nay, cả nước có rất nhiều các doanh nghiệp quy mô vừa và nhỏ nằm ngoàicác khu công nghiệp tập trung, các doanh nghiệp này đa phần đều nằm xen lẫn vàocác khu vực đô thị của thành phố và đây là vần đề khó khăn nhất mà thành phố đangphải đương đầu Thực tế cho thấy chỉ có một phần nhỏ các chất thải rắn côngnghiệp là được tuần hoàn và tái sử dụng bên trong và bên ngoài các xí nghiệp này.Còn lại hầu hết các chất thải rắn công nghiệp từ các xí nghiệp này được trộn lẫn vớichất thải sinh hoạt ( rác ) và được chở đi đổ bỏ tại các bãi rác thành phố Một thực

tế tệ hại hơn cũng được ghi nhận : các chất thải công nghiệp từ các xí nghiệp nàyđôi khi được đổ trực tiếp xuống các kênh rạch hay các bãi đất trống gây ra một tìnhtrạng ô nhiễm khá nặng nề cho môi trường, tình trạng mất vệ sinh môi trường và mỹquan đô thị khá nặng nề cũng như đe doạ chất lượng các nguồn nước mặt và nướcngầm Hơn nữa, có một phần đáng kể các chất thải được xem như là nguy hại chứatrong thành phần các chất thải rắn công nghiệp từ các xí nghiệp này, và điều này cóthể mang lại một mối đe dọa trực tiếp cho sức khỏe cộng đồng Vấn đề thậm chí còn

nghiêm trọng hơn nếu chúng ta xem xét đến lượng chất thải được tạo ra hàng ngày

từ các xí nghiệp, vào thời điểm hiện nay là khối lượng lớn nhất nếu chúng ta so sánhvới các chất thải tương tự tạo ra từ các xí nghiệp công nghiệp qui mô lớn ( nằmngoài các KCN tập trung ) và từ các khu công nghiệp và khu chế xuất tập trung.Việc di dời, đóng cửa hay thay đổi, đổi mới công nghệ sản xuất tại các xí nghiệpvừa và nhỏ trong một số trường hợp là không thực tế Một chiến lược hợp lý choviệc quản lý chất thải công nghiệp từ các xi nghiệp là vấn đề cấp bách cần thiết

b./ Quản lý chất thải rắn công nghiệp ở các loại hình công nghiệp qui mô lớn nằm ngoài các KCN - KCX

Chiến lược này được phát triển với đối tượng chính là nhằm vào các xí nghiệpcông nghiệp qui mô lớn nằm ngoài các khu công nghiệp và khu chế xuất tập trung.Việc giải quyết các vấn đề về chất thải rắn từ các lọai hình công nghiệp lớn nằmngoài khu công nghiệp – khu chế xuất, mục đích chính cũng tương tự như với chấtthải rắn của lọai hình công nghiệp vừa và nhỏ Do đó, ở mục này chỉ đề cập đếnnhững đặc điểm đặc biệt liên quan đến tính chất thực tế tại các xí nghiệp côngnghiệp quy mô lớn

Giải pháp này áp dụng phù hợp cho các xí nghiệp công nghiệp quy mô lớn :

Chất thải công nghiệp thường được phân loại tại điểm xả, đặc biệt phân lọai chấtthải nguy hại từ hỗn hợp chất thải rắn Bảo đảm mỗi loại chất thải được thu gomriêng biệt trong từng container và được vận chuyển riêng tùy từng lọai và tùy đặctính của chất thải

Tất cả các nguyên liệu không độc và có thể tái chế tái sử dụng vào một công đoạnsản xuất khác hay làm nguyên liệu cho một nhà máy khác như giấy ( báo, tạp chí vànhững dạng chất thải giấy khác ), kim loại ( sắt, các kim loại không phải sắt như vỏ

đồ hộp ), thủy tinh ( chai lọ, thủy tinh vụn ), nhựa, quần áo, gỗ, rác thực phẩm… Xây dựng một địa điểm để xử lý sơ bộ chất thải Địa điểm này được sử dụng để :thu gom, trung chuyển, xử lý sơ bộ Xử lý sơ bộ như : phân loại, điều biến ( thayđổi tính chất ) … Khi xây dựng địa điểm này cần phải tuân thủ tất cả các yêu cầu v ề

kỹ thuật và quản lý, đặc biệt phải chú trọng bảo đảm điều kiện môi trường của khuvực xung quanh và tạo một điều kiện thuận lợi nhất để vận chuyển chất thải từ xínghiệp đến bãi chôn lấp

Một số phương pháp xử lý được đưa ra để tiến hành xử lý sơ bộ :

+ Phương pháp đốt : đây là phương pháp có khả năng ứng dụng rất cao để xử

lý một số loại chất thải tại địa điểm xử lý chất thải trong phạm vi xí nghiệp : thựcphẩm, giấy và một số loại chất thải không độc có khả năng cháy khác Một số loại

lò đốt thông dụng và đơn giản được sử dụng cho mục đích này: lò đốt stocker và lòđốt fluidising bed.

+ Xử lý chất thải không có khả năng đốt: Trong một số trường hợp, có thể xử lý

sơ bộ chất thải nguy hại không có khả năng đốt và những nguyên liệu độc, biến đổichúng thành dạng ít độc hơn, sạch hơn, thích hợp hơn cho chôn lấp hoặc xử lý tiếptheo tại khu xử lý chung của thành phố Phương pháp này rất phù hợp cho một sốloại chất thải công nghiệp hóa chất Một số quá trình công nghệ đơn giản hoàn toàn

có thể áp dụng trong phạm vi khu xử lý của xí nghiệp là: trung hòa ( bằng hóa chất ), ổn định, làm ráo nước, phân hủy sơ bộ

Nhìn chung, trong phạm vi xí nghiệp, kiến nghị không xử lý chất thải nguy hại

và độc hại ngoại trừ việc cẩn thận phân loại và vận chuyển ra khỏi xí nghiệp

c./ Quản lý chất thải rắn công nghiệp ở KCN – KCX.

Kiến nghị những tuyến đường thích hợp nhất cho các phương tiện thu gom chấtthải, hoàn thiện kế hoạch thu gom chất thải…là nhiệm vụ của mỗi xí nghiệp trongKCN Hơn nữa, mỗi KCN ( ban quản lý ) phải thành lập những con đường và kếhoạch tương tự cho toàn bộ KCN

Chất thải công nghiệp được phân loại tại nguồn và được thu gom trong cáccontainer riêng biệt tại địa điểm gọi là “điểm tập kết rác” của xí nghiệp Điểm nàydùng để chứa rác thu gom và là trạm trung chuyển.Các xe tải hoặc các xe chở ráckhác sẽ chở các container rác đã được tập kết tại đây đến trạm xử lý sơ bộ củaKCN

Trạm này được xây dựng với chức năng sau:

+ “Xử lý” chất thải : Sau khi phân loại, các chất thải cần xử lý được đốt bằng

lò đốt Có thể áp dụng các biện pháp xử lý đơn giản khác

+ Tái sử dụng chất thải : Xây dựng một diện tích để chứa loại chất thải này.Phân loại chất thải để tái xử lý trước khi vận chuyển ra khỏi KCN đến nơi tái sửdụng Dạng chất thải có thể tái sử dụng trong phạm vi KCN có thể được thỏa thuậngiữa các nhà máy

+ Trạm trung chuyển : Chất thải được phân loại trước khi đưa ra khỏi nhà máyđến các khu xử lý chung của thành phố

Chất thải nguy hại được phân loại và thu gom riêng và được đăng ký với công tymôi trường đô thị để được xử lý ở khu xử lý chất thải nguy hại của thành phố

I.4./Các phương pháp xử lý chất thải rắn Công nghiệp chủ yếu.

a./ Công nghệ xử lý hóa lý

Công nghệ xử lý hóa lý là sử dụng các quá trình biến đổi vật lý, hóa học để làmhay đổi tính chất của chất thải nhằm mục đích chính là giảm thiểu khả năng nguyhại của chất thải đối với môi trường Công nghệ này rất phổ biến để thu hồi, tái chếchất thải, đặc biệt là một số loại CTNH như dầu, mỡ, kim loại nặng, dung môi Biện pháp tái chế, thu hồi chất thải bằng công nghệ hóa lý chỉ thực sự mang lạihiệu quả kinh tế và môi trường đối với những nhà máy xử lý chất thải quy mô lớn,đầu tư công nghệ hiện đại để có thể thu hồi sản phẩm từ chất thải Một số biện pháphóa lý thông dụng trong xử lý chất thải như sau:

- Trích ly : Là quá trình tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp nhờ một dung môi có

khả năng hòa tan chọn lọc một số chất trong hỗn hợp đó Trong xử lý chấtthải, quá trình trích ly thường được ứng dụng để tách hoặc thu hồi các chấthữu cơ có lẫn trong chất thải dầu mỡ, dung môi, hóa chất bảo vệ thực vật…Sau khi trích ly, người ta thường thu hồi lại dung môi bằng cách chưng cấthỗn hợp Sản phẩm trích ly còn lại có thể được tái sử dụng hoặc xử lý bằngcách khác

- Chưng cất : Là quá trình tách hỗn hợp chất lỏng bay hơi thành những cấu tử

riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau, ở những nhiệt độ sôi khác nhau củamỗi cấu tử chứa trong hỗn hợp đó, bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần bay hơi

và ngưng tụ Quá trình chưng cất dựa trên cơ sở là các cấu tử của hỗn hợplỏng có áp suất hơi khác nhau, khi đun nóng, những chất có nhiệt độ sôi thấphơn sẽ bay hơi trước và được tách riêng ra khỏi hỗn hợp Trong thực tế xử lýchất thải, quá trình chưng cất thường gắn với trích ly để tăng cường khả năngtách sản phẩm

- Kết tủa, trung hòa : Dựa trên phản ứng tạo sản phẩm kết tủa lắng giữa chất

bẩn và hóa chất để tách kết tủa ra khỏi dung dịch Quá trình này thường đượcứng dụng để tách các kim loại nặng trong chất thải lỏng ở dạng hydroxyt kếttủa hoặc muối không tan Ví dụ như việc tách Cr, Ni trong nước thải mạ điệnnhờ phản ứng giữa Ca(OH)2 với các Cr3+ (khử từ Cr6+) và Ni2+ tạo ra kết tủaCr(OH)2, Ni(OH)2 lắng xuống, lọc tách ra đem xử lý tiếp để trở thành Cr2O3

và NiSO4 được sử dụng làm bột màu, mạ Ni

- Oxy hóa - khử : Là quá trình sử dụng các tác nhân oxy hóa - khử để tiến hành

phản ứng oxy hóa - khử, chuyển chất thải độc hại thành không độc hại hoặc ít

độc hại hơn Các chất oxy hóa - khử thường được sử dụng như, Na2S2O4,

NaHSO3, H2, KMnO4, K2Cr2O7, H2O2, O3, Cl2

Trong thực tế xử lý chất thải, quá trình oxy hóa với các tác nhân khử như

Na2S2O4, NaHSO3, H2 thường được ứng dụng để xử lý các kim loại đa hóa trịnhư Cr, Mn, biến chúng từ mức oxy hóa cao, dễ hòa tan như Cr6+, Mn7+ trở vềdạng oxyt bền vững, không hòa tan Cr 3+, Mn4+ Ngược lại quá trình khử, vớicác tác nhân oxy hóa như KMnO4, K2Cr2O7, H2O2, O3, Cl2 cho phép phân hủycác chất hữu cơ nguy hại như phenol, mercaptan, thuốc bảo vệ thực vật và cảcyanua thành những sản phẩm ít độc hại hơn

- Đòi hỏi công nghệ, máy móc, kỹ thuật cao

- Chi phí cho giải pháp này khá tốn kém

- Phù hợp với các loại chất thải có chứa các thành phần đắt tiền cần được thuhồi

b./Giải pháp thiêu đốt CTRCN và CTCNNH nhằm thu hồi nhiệt.

Phương pháp đốt thiêu hủy thường được áp dụng để xử lý các loại rác thải cónhiều thành phần dễ cháy bằng cách đốt đến nhiệt độ trên 1000C bằng nhiên liệugas hoặc dầu trong lò đốt chuyên dụng

Ưu điểm của phương pháp này là khả năng tiêu hủy tốt đối với nhi ều loại rácthải, có thể đốt cháy cả kim loại, thủy tinh, nhựa, cao su, một số chất thải dạng lỏng

và bán rắn…,thể tích rác có thể giảm từ 75 – 95%, thích hợp cho những khu vựckhông có điều kiện về mặt bằng chôn lấp rác, hạn chế tối đa vấn đề ô nhiễm donước rác, có hiệu quả cao đối với các chất thải có chứa vi trùng dễ lây nhiễm và cácchất độc hại

Tuy nhiên phương pháp này có nhược điển này là chi phí đầu tư cao, vận hành,việc thiết kế lò đốt rất phức tạp liên quan đến nhiệt độ của lò Lò đốt phải vận hành

ổn định ở nhiệt độ 1000 – 1200C Nếu nhiệt độ thấp hơn thì các chất hữu cơ khóphân hủy sẽ không cháy hết gây ra ô nhiễm môi trường, đặc biệt là vấn đề phát thảicác hợp chất dioxin trong quá trình thiêu đốt các thành phần nhựa

Phần đốt các lò đốt hiện đại được thiết kế nhằm mục đích thu hồi lại năng lượng

và kết chặt chẽ với nguyên tác kiểm soát ô nhiễm không khí Chất thải được đưa

vào buồng thứ nhất, ở đó nó được đốt cháy trong điều kiện không có đủ ôxy choviệc hoàn tất quá trình cháy Khí sinh ra do quá trình cháy với thành phần chủ yếu

là monoxít carbon (CO) được chuyển qua buồng thứ 2, ở đó một lượng thừa khôngkhí được thổi vào, hoàn tất việc cháy Nguyên liệu bổ sung cũng có thể được đòi hỏi

để duy trì nhiệt độ cháy thích hợp

Sau khi phần lớn rác thải được cháy hết dòng hơi nóng được chuyển qua nồi hơitận dụng nhiệt của chất thải để sản xuất ra hơi nước Tro được dập tắt bằng nước vàđược thải bỏ ở bãi chôn lấp rác Hơi nước có thể được sử dụng trực tiếp hoặc có thểđược biến đổi thành điện năng mới được bổ sung thêm một máy phát điện turbine.Ngăn ngừa và giảm thiểu việc phóng thích dioxin ( một sản phẩm được tạo ra từ sựđốt cháy các phế phẩm plastic đã được chlorine hóa ) có thể được thực hiện việcgiảm thành phần plastic trong chất thải đem đốt hoặc sử dụng thiết bị kiểm soát ônhiễm không khí thích hợp

- Mục tiêu của phương pháp :

+ Thiêu hủy các chất hữu cơ nguy hiểm

+ Giảm đáng kể thế tích rác và khối lượng chất thải cần chôn lấp

+ Tận dụng nhiệt sinh ra trong quá trình đốt và tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh

- Ứng dụng của phương pháp :

+ Xử lý các loại chất thải rắn nguy hiểm cho môi trường

+ Xử lý các loại chất thải rắn nguy hại

 Đây là phương pháp xử lý hợp vệ sinh được áp dụng nhiều ở các nước tiêntiến

- Ưu điểm phương pháp :

+ Thu hồi năng lượng

+ Xử lý được các chất thải nguy hiểm có thể đốt được

+ Nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nước ngầm ít hơn phương pháp chôn lấp + Xử lý nhanh và tốn diên tích chỉ bằng 1/6 so với phương pháp vi sinh

- Nhược điểm :

+ Chi phí đầu tư xử lý chất thải rắn cao

+ Có khả năng gây ô nhiễm không khí nếu không được xử lý triệt để

c./Giải pháp sinh học – hướng để sản xuất phân Compost

Phân trộn ( Compost ) là một vật liệu giống như đất mùn được ra do quá trình ổn

định sinh học hiếu khí các vật chất hữu cơ có trong chất thải rắn Việc chế biếnthành phân trộn đạt hiệu quả cao nhất khi dòng chất thải không chứa các vật liệu vô

cơ Phương pháp này thường được áp dụng để xử lý rác sinh hoạt có trong thành

phần thải của rác thải Công nghiệp từ khu vực văn phòng, nhà ăn, căng tin hoặcchất thải của nhà máy chế biển thực phẩm có thành phần các chất hữu cơ dễ phânhủy sinh học chiếm từ 85 – 90% tổng khối lượng rác Để cho quá trình sinh họcdiễn ra có hiệu quả, cần phải có những điều kiện sau đây :

- Kích thước mẫu phải nhỏ (< 5cm)

- Các điều kiện hiếu khí cần phải được duy trì bằng cách xới đảo trộn liên tụckhối rác ủ hoặc không thông khí cưỡng bức cho nó

- Cần phải có sự hiện diện của hơi ẩm ở mức vừa đủ nhưng không được dư thừa(50 – 60%)

- Cần phải có sự hiện diện của các vi sinh vật thích nghi với môi trường với sốlượng vừa đủ

- Tỷ số C/N phải nằm trong khoảng từ 20/1 đến 25/1

Quá trình phân hủy sinh học là quá trình tỏa nhiệt và việc chế biến phân trộn cầnđược duy trì ở nhiệt độ 55 – 600oC trong suốt giai đoạn diễn ra quá trình phân rã.Khoảng nhiệt độ này là hiệu quả trong việc phá hủy các mầm bệnh Chu trình chếbiến phân Compost vào khoảng 20 – 25 ngày Trong chu trình đó, giai đoạn phânđoạn tan rã tối thiểu phải đạt 10 – 15ngày Một trong những trở ngại chính của việcchế biến rác thành phân Compost là việc phát sinh ra các mùi hôi thối Việc duy trìcác điều kiện hiếu khí và một thời gian lưu thích hợp sẽ giúp giảm thiểu các vấn đề

về mùi hôi Compost là loại phân hữu ích cho đất nông nghiệp Nó sẽ cải thiện cấutrúc đất, tăng cường khả năng giữ ẩm của đất, giảm bớt việc thẩm lậu nitơ hòa tanxuống các tầng đất bên dưới và tăng khả năng đệm cho đất

Việc chế biến phân Compost là một trong những hướng tiến triển nhanh nhất củaviệc quản lý chất thải rắn thống nhất ở Mỹ và một số nước Theo EPA, việc tái sinhchất thải rắn bằng cách chế biến thành phân Compost là không đáng kể vào năm

1988 Vào năm 1990, EPA đã ước định rằng 2% chất thải rắn của Mỹ đã được chếbiến thành phân Compost, và đến năm 1995, tỉ lệ đó là 7% Năm 1994, trên 3000 cơ

sở chế biến phân Compost đã được đưa vào hoạt động ở Mỹ

Về bản chất, đây là quá trình phân hủy các thành phần hữu cơ trong rác thải có sựtham gia của các vi sinh vật trong điều kiện môi trường thích hợp (nhiệt độ, độ ẩm,không khí, ) để tạo thành phân bón hữu cơ Việc ủ rác thành phân hữu cơ có ưuđiểm nổi bật là tái sử dụng rác thải, giảm đáng kể khối lượng rác đưa đi chôn lấp.Loại phân vi sinh sản xuất theo công nghệ ủ rác không có những tác dụng kích thích

sự tăng trưởng của cây trồng một cách an toàn về mặt sinh thái mà còn có tác dụngcải tạo đất Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là công nghệ xử lý khá tốn kém, đòi

hỏi chi phí đầu tư cao, công nhân vận hành có trình độ chuyên môn cao và chỉ thíchhợp với các loại rác thải có thành phần hữu cơ cao (trên 80%).

CHƯƠNG II

LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH ĐỐT CHẤT THẢI RẮN CÔNG NGHIỆP

II.1./ Lý thuyết quá trình đốt chất thải rắn.

Quá trình đốt chất thải công nghiệp xảy ra trong lò đốt thực chất là quá trình cháycủa 3 loại chất: Rắn, lỏng, khí

- Chất rắn là chất thải đem đốt

- Chất lỏng gồm nhiên liệu phụ được cung cấp từ ngoài vào là dầu FO và

những thành lỏng được tách ra từ chất thải trong quá trình nhiệt phân

- Chất khí là những sản phẩm của qúa trình đốt và khí hóa chất thải như CO,

H2, một số hydrocacbon, một số hợp chất hữu cơ ở thể khí, những khí độc tínhcao như Dioxin, Furan…

II.1.1./ Lý thuyết quá trình cháy của chất rắn

Chất thải rắn từ khí nạp vào lò tới khi cháy được có thể trải qua các giai đoạn:

- Sấy : là quá trình nâng nhiệt độ chất thải tử nhiệt độ ban đầu tới khoảng

200oC, trong khoảng nhiệt độ này độ ẩm vật lý trong chất thải được thoát ra,sau đó là ẩm hóa học Tốc độ sấy phụ thuộc vào kích thước, bề mặt tiếp xúc,

độ xốp vật rắn, và nhiệt độ buồng đốt Thực tế chất thải rắn là hỗn hợp nhiềuchất có thành phần và kích thước không đồng đều Đây là một vấn đề cần chú

ý để tổ chức quá trình đốt được hiệu quả cao

- Nhiệt phân : từ khoảng nhiệt độ 200oC tới nhiệt độ bắt đầu cháy, xảy ranhững quá trình phân hủy chất rắn bằng nhiệt Những chất hữu cơ có thể bịnhiệt phân thành những hợp chất phân tử lượng nhỏ hơn ở thể lỏng như axit,axeton, metanol, một số hydrocacbon ở thể lỏng Một số chất khí cũng đượcsinh ra trong quá trình nhiệt phân như CH4, H2, CO, CO2…Thành phần củasản phẩm nhiệt phân phụ thuộc vào bản chất của chất thải, nhiệt độ và tốc độnâng nhiệt độ

- Quá trình cháy : là phản ứng hoá học giữa oxy trong không khí, chất thải rắn

và thành phần cháy được, sinh ra lượng nhiệt lớn và tạo ra ánh sáng Tốc độcháy phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ chất cháy có trong nhiên liệu và chấtthải rắn Ở một nhiệt độ nhất định, tốc độ cháy phụ thuộc chủ yếu vào nồng

độ chất cháy có trong hỗn hợp nhiên liệu, chất thải rắn và không khí Khinồng độ này thấp tốc độ cháy chậm và ngược lại Đối với một nồng độ nhấtđịnh, tốc độ cháy phụ thuộc vào nhiệt độ Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quá

trình cháy lớn hơn nhiều ảnh hưởng của nồng độ Khi nhiên liệu và chất thảirắn được sấy đến nhiệt độ bắt lửa thì quá trình cháy xảy ra Sau khi bắt lửa,quá trình cháy xảy ra mãnh liệt, nồng độ chất cháy trong nhiên liệu và chấtthải giảm dần, nhiệt độ buồng đốt tăng cao Trong quá trình cháy nhiên liệu

và chất thải rắn, một vấn đề quan trọng là cháy chất bốc, tức là cháy các khícháy như hydro, cacbon oxyt… và giai đoạn cháy tạo cốc

- Quá trình tạo xỉ : Sau khi cháy hết các chất cháy được thì những chất rắn

không cháy được sẽ tạo thành tro xỉ Sự tạo thành tro xỉ phụ thuộc vào nhiệt

độ buồng đốt Mỗi loại chất thải rắn không cháy có nhiệt độ nóng chảy khácnhau Các chất không cháy được và không bị nóng chảy tạo thành tro, còn xỉ

là tro bị nóng chảy tạo thành Thường người ta lựa chọn nhiệt độ thải xỉ là

850oC

II.1.2./ Động học quá trình đốt chất thải.

Các bước xẩy ra trong quá trình đốt chất thải :

- Khuyếch tán đối lưu ôxy nhận được từ nhân tới bề mặt lớp biên chảy dòng

bao quanh hạt rắn

- Khuyếch tán oxy qua chiều dày lớp biên chảy dòng bằng khuyếch tán phân

tử

- Khuyếch tán oxy vào ống mao dẫn.

- Hấp thụ oxy vào bề mặt trong của chất thải rắn.

- Quá trình nhả khuyếch tán: Khuyếch tán sản phẩm ngược lại ống mao dẫn,

khuyếch tán phân tử, khuyếch tán đối lưu sản phẩm vào pha khí

II.2./Lưa chọn lò đốt chất thải.

II.2.1./Các loại lò đốt chất thải hiện nay

a./ Lò quay.

Hệ thống lò quay dùng trong xử lý chất thải nguy hại bao gồm bộ phận nạp liệu,

bộ phận phận cấp khí, lò quay, buồng đốt thứ cấp và thiết bị gom tro Khí đi ra từuồng đốt thứ cấp được dẫn qua hệ thống xử lý và được quạt đưa lên ống khói

Hình 2.1: Lò Quay.

Lò quay bao gồm một buồng đốt hình trụ, bên trong có lót gạch chịu lửa đặt trêncác bánh răng răng truyền động và quay với tốc độ 3 – 5 vòng/phút theo trục dọccủa nó Độ nghiêng của lò từ khoảng 3o – 5o theo chiều từ đầu nhập liệu đến đầutháo tro và do vậy chất thải có thể chuyển động song phẳng theo phương ngang vàtheo phương bán kính của lò Trong lúc di chuyển, chất thải cũng đồng thời đượcđốt cháy Tại phần cuối của lò, tro được tháo ra và đồng thời khí thải tiếp tục đi vào

buồng đốt thứ cấp đâng được duy trì ở nhiệt độ cao hơn để hoàn thành quá trình tiêuhủy chất thải.

Do cấu tạo, hệ thống lò quay thường xảy ra rò rỉ khí thải và nhiệt lượng trong lúcvận hành Các điểm có khả năng gây ra rò rỉ gồm : cửa nhập liệu, cửa tháo tro, điểmchuyển tiếp giữa lò quay và buồng thứ cấp… Để khống chế điều này, phải bố trímột quạt hút nhằm tạo sự cân bằng áp suất giữa môi trường bên trong và bên ngoài

lò Thực tế, việc duy trì áp suất cân bằng này đòi hỏi các kỹ thuật điều khiển tựđộng hiện đại và tốn kém

b./ Lò đốt tầng sôi.

Lò tầng sôi có cấu tạo hình trụ, tường bằng gạch chịu lửa, bên trong có sử dụngmột tầng vật liệu đang “sôi” của cát hoặc nhôm, đá vôi, vật liệu gốm… mà tại đóquá trình đốt cháy diễn ra Thiết bị ngoại vi quan trọng nhất của lò là quạt thổi khí,vừa có chức năng tạo tầng sôi vừa có nhiệm vụ cấp khí cháy cho lò Trong trườnghợp cần xử lý khí thải của lò, phải trang bị thêm quạt li tâm

Hình 2: Lò đốt tầng sôi.

Chất thải được nạp trực tiếp vào bên trên hoặc bên trong của tầng sôi, tùy thuộcvào độ ẩm của bùn Với chất thải có độ ẩm cao, cần phải nạp liệu cách xa về phíatrên so với tầng sôi để đảm bảo thời gian và hiệu quả tách ẩm, và trường hợp nàycần diện tích bề mặt tầng sôi, dẫn đến yêu cầu về diện tích tiết diện lò phải lớn

Ngược lại, tiết diện lò có thể nhỏ hơn nếu chất thải được nạp vào bên trong tầng sôi.

Do đặc điểm cấu tạo cấu tạo, chất thải sau khi nạp vào lò tầng sôi đạt được sự tiếpxúc mãnh liệt với không khí để thực hiện quá trình thiêu đốt hiệu quả các thànhphần cháy được và tách hết độ ẩm Nhiệt độ tầng sôi thường dao động trong khoảng

1300oK đến 1500o K, tùy thuộc vào trạng thái vật lý của chất thải được đốt Thờigian lưu của không khí trong lò khá lớn, trong khoảng 3 – 6 giây

Tro còn lại sau khi đốt sẽ lẫn lộn với vật liệu tầng sôi, một phần theo dòng khí thải

ra ngoài Với chất thải chứa các muối kim loại, lượng tro sau khi đốt thường gây rahiện tượng kết tụ tầng sôi Hiện tượng kết tụ tầng sôi là sự tăng kích thước của cáchạt vật liệu tầng sôi, kéo theo sự kết hợp của chúng thành các hạt rắn lớn, dễ dànglắng tụ, dẫn đến giảm hiệu quả sử dụng của tầng sôi và hiệu suất làm việc của lò

c./ Lò đốt kiểu đứng hai cấp.

Lò đứng 2 cấp bao gồm một buồng đốt sơ cấp và một buồng đốt thứ cấp Haibuồng sơ cấp và thứ cấp có thể bố trí theo chiều ngang hoặc chiều dọc Nếu bố trítheo chiều dọc, thì buồng đốt thứ cấp ở phía trên và thông thường đó là loại lò đốt

có kiểm soát không khí

Hình 3: Lò đốt kiểu đứng 2 cấp.

Đối với các lò đốt có công suất nhỏ, chất nạp từng mẻ vào buồng sơ cấp, còn tro

xỉ được tháo ra khi đã tích lũy với số lượng lớn gây ảnh hưởng đến chế độ hoạtđộng của lò Đối với các lò đốt có công suất lớn, chất thải được nạp vào và tro đượclấy ra liên tục nhờ các hệ cơ khí Buồng đốt thứ cấp có nhiệm vụ đốt tiếp để tiêuhủy hoàn toàn các thành phần hữu cơ hiện diện trong khí thải từ buồng sơ cấp

II.2.2./ So sánh lựa chọn loại lò đốt thích hợp.

- Có thể xử lý đồng thờiđược nhiều loại chấtthải khác nhau

- Nhiệt độ hoạt độngcao

- Độ xáo trộn cao vàtiếp xúc tốt làm tănghiệu quả cháy

- Chi phí đầu tư và vận hànhcao

- Yêu cầu bảo ôn tốt đối vớilớp lót chịu lửa của lò vàtính hàn kín của lò

- Các trục trặc đặc biệtthường sinh ra khi trộn lẫnrác thải

- Khí thải có hàm lượng bụicao

- Điều kiện cháy dọc theochiều dài của lò rất khókhống chế

- Nhiệt tổn thất lớn do tro

Lò đứng 2 cấp - Chi phí đầu tư và vận

hành thấp

- Nồng độ bụi trong khíthải không cao

- Hiệu quả cháy tốt

- Chất thải rắn cần phải xử

lý sơ bộ

- Thời gian đốt trong lò haingăn cố định lâu hơn lòquay

- Hiệu quả xáo trộn chất thảikhi đốt không cao

Với mục đích là xử lý chất thải công nghiệp nên yêu xử lý chất thải rắn một cáchtriệt để, khí thải ra khỏi lò đốt ít ô nhiễm, chi phí xây dựng và vận hành thấp nên talựa chọn lò đốt kiểu đứng hai cấp

II.3./ Cơ sớ lý thuyết quá trình sinh khí lò đốt.

II.3.1./Cơ sớ lý thuyêt.

- Tro, xỉ bay theo khói bụi

Tro xỉ là những chất không cháy được có trong chất thải Bụi bao gồm tro bay theokhói và một số chất chưa cháy hết do sự cháy không hoàn toàn nhiên liệu cũng như

chất thải Bụi từ buồng đốt chủ yếu là bụi vô cơ kích cỡ nhỏ, d < 100μm chiếm

90%

- Khí CO, CO2

Khí đốt cháy các chất hữu cơ có cacbon, tuỳ theo lượng oxy sử dụng mà có thểsinh ra CO hoặc CO2 Khi cung cấp thiếu oxy, quá trình cháy không hoàn toàn : 2C + O2 = 2CO

Khi cung cấp đủ oxy, quá trình cháy hoàn toàn sản phẩm là:

C + O2 = CO2

- Khí NOx

Hai khí quan trọng nhất của NOx là NO và NO2 Khí này được hình thành do 2nguyên nhân:

+ Phản ứng của oxy và nitơ trong không khí cấp vào buồng đốt

+ Phản ứng của oxy và nitơ có trong nhiên liệu

NOx dễ dàng tạo ra khi dư thừa oxy trong quá trình cháy Ở nhiệt độ trên 650oC thì

Dioxin và furan là những hợp chất có tính độc cao phát thải ở các lò đốt rác thải y

tế nguy hại Dioxin và furan là tên chung chỉ các hợp chất hoá học có công thứctổng quát là Polyclorua dibenzoxin (PCCD) (C6H2)2Cl4O2 và Polycloruadibezofuran (PCDF) (C6H2)2Cl4O2 Đó là ba dãy vòng thơm, trong đó 2 vòngđược kết nối với nhau bằng một cặp nguyên tử oxy hay một nguyên tử oxy Dioxin

và furan được tạo ra bởi hai nguyên nhân chính:

+ Được tạo thành từ quá trình đốt các hợp chất thơm clorua

+ Được hình thành từ quá trình đốt các hợp chất clorua và hydrocacbon

Ở các lò đốt chất thải nguy hại, Dioxin và furan được hình thành trong quá trìnhnhiệt phân hoặc cháy không hoàn toàn của các hợp chất hữu cơ chứa halogen Một

nghiên cứu mới đây cho thấy, một trong những yếu tố kích thích hình thành dioxin

và furan là khi trong khói lò có nồng độ bụi cao, nồng độ CO, muối clorua kim loại

và muối clorua kiềm cao Dioxin và furan phát tán theo đường: khói thải, bụi, tro xỉ

II.3.2./Xử lý khí thải.

Quá trình xử lý khói thải lò đốt chất thải bao gồm :

- Hạ nhiệt độ khói thải.

- Tách bụi

- Xử lý khí ô nhiễm.

Khí thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường được thải ra ngoài qua ống khói

II.3.2.1./ Hạ nhiệt độ khói thải.

Mục đích của quá trình này là hạ nhiệt độ của khói để các quá trình tiếp theo đượcthuận lợi, ngoài ra còn có thể tận dụng lượng nhiệt này để đun nóng nước phục vụmục đích phát điện hoặc sử dụng vào các công đoạn sản xuất khác hay nung nóngkhông khí trước khi cấp cho lò đốt Quá trình trao đổi nhiệt dựa trên nguyên lýchung về truyền nhiệt, có thể xảy ra theo kiểu trực tiếp hay gián tiếp Nếu là trao đổigián tiếp có thể dùng thiết bị ống chùm Nếu là trao đổi gián tiếp có thể dùng cáctháp rửa ( khi đó quá trình hạ nhiệt độ diễn ra đồng thời với qúa trình xử lý khí ônhiễm )

II.3.2.2/ Tách bụi.

Bụi trong khói thải cần phải được tách ra để quá trình hấp thu tiếp theo có thểthực hiện được tốt.Những phương pháp tách bụi thường gặp là phương pháp khô vàphương pháp ướt

Ưu điểm :

Cấu tạo đơn giản, đầu tư thấp, có thể xây dựng bằng các vật liệu sắn có, chi phínăng lượng, vận hành, bảo quản và sửa chữa thấp, tổn thất áp suất thấp, có thể làmviệc ở các nhiệt độ và áp suất khác nhau.

Nhược điểm :

Cồng kềnh,tốn diện tích, chỉ tách được bụi thô

Phạm vi áp dụng : Thường được dùng để tách bụi sơ bộ khi bụi có nồng độ cao, kích thước lớn Chủ yếu áp dụng cho bụi có d > 50μm.

- Xyclon:

Cơ chế : Tách bụi bằng lực ly tâm.

Nguyên lý hoạt động:

Dòng khí được đưa vào theo phương tiếp tuyến với thân hình trụ của thiết bị nên

sẽ chuyển động xoáy ốc bên trong thiết bị từ trên xuống Do chuyển động xoáy, cáchạt bụi chịu tác dụng của lực ly tâm làm cho chúng bị văng về phía hình thành hìnhtrụ của xyclon rồi chạm vào đó được tách ra khỏi dòng khí Dưới tác dụng của trọnglực, các hạt bụi này sẽ rơi xuống đáy phễu thu bụi ở phía dưới của xyclon Khichạm vào đáy hình nón, dòng khí dội ngược trở lại nhưng vẫn giữ nguyên đượcchuyển động xoáy ốc từ dưới lên và thoát ra ngoài

Ưu điểm :

Giá thành đầu tư thấp, cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, chi phí sửa chữa, bảo hành

thấp, có khả năng làm việc liên tục, có thể được chế tạo bằng các vật liệu khác nhautùy theo yêu cầu về nhiệt độ, áp suất, mức độ ăn mòn

Nhược điểm :

Hiệu suất tách thấp đối với bụi có d < 5μm, dễ bị mài mòn nếu hạt bụi có độ cứng

cao, hiệu suất giảm nếu bụi có độ dính cao

Phạm vi áp dụng : Có thể dùng để tách bụi có d > 5μm, thường dùng cho các lĩnh

vực như ximăng, mỏ, bột giặt, giấy, lò đốt…

- Thiết bị tách bụi điện ( lắng tĩnh điện ).

Cơ chế : Tách bụi bằng lực tĩnh điện.

trường mạnh, các hạt bụi sẽ chuyển động về phía điện cực lắng Trên bề mặt điệncực lắng, các hạt bụi này sẽ mất điện tích dính vào nhau tạo thành các bánh bụi.Còn khí sạch thoát ra ngoài Sau một thời gian nhất định các bánh bụi trên bề mặtđiện cực sẽ được tách ra bằng cách rung lắc hoặc rửa

Ưu điểm :

Hiệu suất tách bụi rất cao, tách được bụi có kích thước nhỏ (0,1μm), có khả năng

làm việc trong dải nhiệt độ, áp suất rộng, làm việc được với cả bụi khô và ướt, tổnthất áp suất nhỏ

Nhược điểm :

Không thích hợp cho việc xử lý khí cháy nổ, chi phí đầu tư cho thiết bị rất lớn,thiết bị cồng kềnh, cấu tạo phức tạp, không thích hợp với xí nghiệp quy mô vừa vànhỏ

Phạm vi áp dụng :

Cho bụi có d > 0,1μm, dùng rộng rãi trong các nhà máy như nhiệt điện, ximăng,

vật liệu xâydựng, phân bón, luyện kim, gốm sứ, dầu mỏ…

b./Phương pháp ướt:

Cơ chế chung : Tạo ra sự tiếp xúc giữa dòng khí bụi với chất lỏng (thường là

nước), bụi trong dòng khí bị chất lỏng giữ lại và được thải ra ngoài dưới dạng bùncặn

Các thiết bị tách bụi ướt:

- Tháp rửa rỗng :

Nước được phun thành những dòng nhỏ ngược chiều hoặc vuông góc với dòng khíbụi Do tiếp xúc, các hạt bụi sẽ dính kết với các giọt nước và sẽ bị lắng xuống đáy.Khi sạch sẽ đi ra khỏi thiết bị

- Xyclon ướt :

Có cậu tạo hình trụ, tận dụng được lực ly tâm do dòng khí được dẫn vào thiết bịtheo phương tiếp tuyến gây ra Dòng khí bụi được đưa vào phần dưới của than hìnhtrụ của thiết bị Nước được phun ra từ rất nhiều dầu phun nhỏ đặt trên một trục quay

ở tâm của hình trụ Nhờ đó nước được phun thành tia từ tâm ra ngoài đi qua dòngkhí đang chuyển động xoáy Các giọt nước sẽ bắt các hạt bụi Tiếp đó các giọt nướcchứa bụi, dước tác dụng của lực ly tâm sẽ văng ra phía ngoài và chạm vào thành ướtcủa xyclon Sau đó những giọt nước chứa bụi này sẽ theo thành xyclon chảy xuốngdưới đáy và sẽ bị loại bỏ

- Thiết bị Ventury :

Dòng khí đi từ trên xuống Tại chỗ thắt tốc độ của nó sẽ tăng lên đột ngột, đạt đến

50 – 80 m/s Cũng tại chỗ thắt có một dãy các lỗ phun nước vào Nước được phunvào khi gặp dòng khí có tốc độ cao, sẽ bị dòng khí xé thành giọt mịn Bụi trongdòng khí sẽ va đập với các giọt nước và sẽ bị các giọt nước bắt Khi qua khỏi chỗthắt, do thiết diện tăng dần nên tốc độ dòng khí giảm dần Các giọt nước sẽ lắngxuống phía dưới đáy thiết bị, tạo thành bùn và sẽ tách ra ngoài

Ưu điểm :

Giá thành đầu tư ban đầu thấp, có thể xử lý đồng thời cả khí và bụi, có hiệu suất

tách cao đối với bụi có kích thước nhỏ, có thể vận hành ở nhiệt độ tương đối cao,không có hiện tượng bụi quay lại

Nhược điểm :

Tiêu thụ năng lượng lớn, chi phí bảo dưỡng cao vì dễ bị ăn mòn, mài mòn điện hóa,

tổn thất áp suất lớn đối với thiết bị có hiệu suất tách bụi cao, sinh ra bùn thải

Dioxin và Furan rất khó xử lý vì vậy ta chỉ hạn chế phát thải bằng cách khống chếnhiệt độ lò đốt khoảng 1100 – 1200oC và thời gian lưu khí cháy trong lò đốt khoảng

1 – 2 giây để đảm bảo không phát sinh Dioxin và Furan Ngoài ra có thể sử dụngphương pháp hấp phụ để loại bỏ các khí này Vật liệu hấp phụ thường dùng là thanhoạt tính

Lò đốt Chất thải rắn

Nhiên liệu (dầuDO)

Không khí

Khói lò

Tro xỉ

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ ĐỐT CHẤT THẢI CÔNG NGHIỆP QUY MÔ

III.1./ Lựa chọn nhiên liệu đốt.

Để quá trình cháy của rác thải được triệt để và đảm bảo nhiệt độ phân huỷ cầnphải cung cấp thêm một lượng chất đốt bên ngoài Nhiên liệu đó phải có nhiệt trịcao, cung cấp đủ nhiệt lượng cho lò, đảm bảo yếu tố kinh tế, phù hợp với thực tế.Những nhiên liệu thường được sử dụng là than, dầu, khí gas

Đa số các lò đốt chất thải công nghiệp, công nghiệp nguy hại hiện nay đều dùngnhiên liệu là dầu FO và khí gas để làm nhiên liệu đốt do có nhiệt trị cao đảm bảoduy trì nhiệt độ cháy lớn trong buồng đốt Tuy nhiên, so về giá thành nhiên liệu, dầu

FO được dùng rộng rãi hơn Trong trường hợp này, dùng dầu FO làm nhiên liệu đốt

Bảng 3.1 Thành phần của dầu FO [5].

III.2./ Tính toán lò đốt chất thải rắn công nghiệp quy mô 1000 tấn /năm.

III.2.1./Tính toán cân bằng vật chất.

Hình 3.1: Sơ đồ cân bằng vật chất của quá trình cháy trong lò đốt.

Áp dụng định luật cân bằng vật chất ta có :

Tổng khối lượng vật chất nạp vào lò sẽ bằng tổng khối lượng vật chất ra khỏi lò Lượng vật chất nạp vào lò gồm : Chất thải rắn công nghiệp, nhiên liệu đốt (dầuFO), không khí.

Lượng vật chất ra khỏi lò gồm: Khói lò ( bụi, các khí sinh ra trong quá trình đốt, không khí thừa, ẩm ), tro xỉ.

III.2.1.1./ Lương vật chất đưa vào lò.

Ký hiệu:

- Lượng vật chất nạp vào lò: Gv (kg/ h)

- Lượng chất thải nạp vào lò: Gct (kg/ h)

- Lượng nhiên liệu nạp vào lò: Gnl (kg/ h)

- Lượng không khí vào lò: Gkk (kg/ h)

⇒ Gv = Gct + Gnl + Gkk

a./ Lượng chất thải rắn công nghiệp được đưa vào lò.

Lượng chất thải rắn được nhập vào lò đốt trong 1 giờ là : Gct = 417 kg

Thành phần khối lượng có trong 417kg chất thải rắn công nghiệp :

Bảng 3.2: Khối lượng đem đốt của các nguyên tố trong 417kg chất thải rắn.[4]

b./ Lượng nhiên liệu bổ sung ( FO ) vào lò Gnl.

Gọi lượng dầu DO được bổ sung trong 1 giờ là x Vậy Gnl = x kg/h

Thành phần Lượng chất có trong 1kg dầu Lượng chất có trong x kg dầu

Bảng3.3 : Khối lượng đêm đốt của các nguyên tố trong x kg dầu FO.

Vậy từ hai bảng số liệu trên ta đưa ra được bảng số liệu khối lượng tổng của mỗichất tham gia quá trình cháy như sau :

Bảng 3.4: Khối lượng mỗi chất tham gia trong quá trình cháy.

c./ Lượng không khí cần được nạp vào lò.

Để tính lượng không khí cần để cấp vào lò ta cần tính lượng O2 cần thiết cho quátrình cháy Các chất tham gia trong quá trình cháy như sau : C, H, S, N, Cl

Các phản ứng hóa học xẩy ra trong quá trình cháy như sau :

C + O2 = CO2 (1)

C + O2 = CO (2)