Đồ án công nghệ tính toán các công trình chính trong hệ thống sử lý chất thải rắn sinh hoạt

- Thành phần hóa học của chất thải rắn sinh hoạt: cũng như thành phần vật lý,thành phần hóa học của rác cũng có ý nghĩa quan trọng đối với phương pháp phân loại và xử lý rác, quyết định

Phụ lục Trang

Lời nói đầu

Đặt vấn đề Mục đích của đồ án…………

Nội dung của đồ án………

Chương I: Tổng quan về chất thải rắn

1.1 Khái niệm và phân loại chất thải rắn………

1.1.1 Khái niệm về chất thải rắn ………

1.1.2 Thành phần và phân loại chất thải rắn

1.1.2.1Thành phần chất thải rắn

1.1.2.2 Phân loại chất thải rắn

1.1.3 Tác động của chất thải rắn tới môi trường 1.2 Các phương pháp xử lý chất thải rắn

1.2.1 Phương pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn

1.2.2 Phương pháp đốt 1.2.3 Phương pháp sinh học 1.2.4 Phương pháp chôn lấp Chương II: Lựa chọn sơ đồ công nghệ

2.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ

2.2 Sơ đồ công nghệ

2.3 Thuyết minh sơ đồ công nghệ……… 2.3.1 Công đoạn phân loại

2.3.2 Công đoạn phối trộn

2.3.3 Công đoạn ủ hiếu khí

2.3.4 Công đoạn ủ chin

2.3.5 Công đoạn tinh chế sản phẩm

2.3.6 Công đoạn đóng bao

2.4 Quy mô nhà máy

Chương III:

Kết luận Tài liệu tham khảo

Lời mở đầu

1 Đặt vấn đề

Hiện nay chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) đang chiếm khối lượng lớn (70%) trong tổng

số chất thải rắn (CTR) và đang tăng nhanh chóng cùng với quá trình tăng dân số Do lànsóng du nhập tới các thành thị là quá lớn

Lượng CTRSH ở các thành thị nước ta đang có xu thế phát sinh ngày càng tăng, tínhtrung bình mỗi năm tăng khoảng 10% Tỷ lệ tăng cao tập trung ở các khu đô thị đang có

xu hướng mở rộng, phát triển mạnh cả về quy mô lẫn dân số và các khu công nghiệp Theo Dự báo của Bộ TN&MT, đến năm 2015, khối lượng chất thải rắn sinh hoạt phátsinh từ các đô thị ước tính khoảng 37 nghìn tấn/ngày và năm 2020 là 59 nghìn tấn/ngàycao gấp 2 - 3 lần hiện nay Như vậy, với lượng chất thải rắn sinh hoạt đô thị gia tăngnhanh để thiết kế một công nghệ vừa hiện đai vừa phù hợp với điều kiện tự nhiên củanước ta là rất cấp bách

Các chuyên gia môi trường nhận định các công nghệ xử lý phải phù hợp với đối tượng

xử lý CTRSH ở nước ta có thành phần tái chế là rất thấp, trong khi đó hàm lượng chấthữu cơ lại rất cao, nhất là vào mùa mưa, đây là thành phần có khả năng gây ô nhiễmnghiên trọng Mặt khác rác cũng là một nguồn tài nguyên chúng ta cần phải xem xét và

sử dụng một cách hợp lý như những tài nguyên khác

1.1 Khái niệm và phân loại chất thải rắn

1.1.1 Khái niệm về chất thải rắn

Chất thải rắn là là tất cả các chất thải dạng rắn hoặc bùn được thải ra trong quátrình sinh hoạt, trong các quá trình sản xuất, dịch vụ và trong hoạt động phát triển củađộng thực vật

Chất thải rắn đô thị (gọi chung là rác thải đô thị) được định nghĩa là: Vật chất màngười tạo ra ban đầu vứt bỏ trong đô thị mà không đòi hỏi được bồi thường cho sự vứt bỏ

đó Thêm vào đó, chất thải được coi là chất thải rắn đô thị nếu chúng được xã hội nhìnnhận như một thứ mà thành phố phải có trách nhiệm thu gom và tiêu hủy

1.1.2 Thành phần và phân loại chất thải rắn

1.1.2.1 Thành phần của chất thải rắn

Thành phần chất thải rắn được dùng để mô tả tính chất và nguồn gốc các yếu tốriêng biệt cấu thành nên chất thải, thông thường được tính theo phần trăm theo khốilượng

Thông thường trong chất thải rắn đô thị, chất thải rắn từ các khu dân cư và thươngmại chiếm tỷ lệ cao nhất khoảng 50 -70% Tỷ lệ của mỗi thành phần chất thải sẽ thay đổitùy thuộc vào loại hình hoạt động: xây dựng, sữa chữa, dịch vụ đô thị

Thành phần của chất thải rắn phụ thuộc vào từng địa phương, vào các mùa khíhậu, các điều kiện kinh tế và nhiều yếu tố khác, theo vùng địa lý, theo từng quốc gia

- Thành phần hóa học của chất thải rắn sinh hoạt: cũng như thành phần vật lý,thành phần hóa học của rác cũng có ý nghĩa quan trọng đối với phương pháp phân loại và

xử lý rác, quyết định tới tốc độ phân hủy và độ giảm thể tích khi xử lý, quyết định tới khảnăng tác động tới môi trường do nước thải và khí thải phát sinh khi xử lý rác

Trong các thành phần hóa học của chất thải rắn thì thành phần C là chiếm tỷ lệ caonhất

Thành phần của chất thải rắn rất đa dạng và đặc trưng theo từng loại đô thị, theotừng nước Các đặc trưng điển hình của chất thải rắn như: có thành phần hữu cơ cao;chứa nhiều đất cát, sỏi đá vụn, gạch vỡ; độ ẩm cao.

Vậy việc xác định thành phần chất thải rắn đóng vai trò quan trọng trong việc lựachọn công nghệ xử lý

1.1.2.2 Phân loại chât thải rắn

Chất thải rắn được phát sinh từ các nguồn gốc khác nhau nên được phân loại theonhiều cách

1) Phân loại theo vị trí hình thành: người ta phân biệt rác hay chất thải rắn trong

nhà, ngoài nhà, trên đường phố hay chợ,…

2) Phân loại theo thành phần hóa học và vật lý: người ta phân biệt theo các thành

phần hữu cơ, vô cơ, cháy được, không cháy được, kim loại, phi kim loại, da, giẻ vụn, cao

su, chất dẻo,…

3) Theo đặc điểm của nơi phát sinh

- Chất thải sinh hoạt: là những chất thải liên quan đến các hoạt động của conngười, nguồn tạo thành chủ yếu từ các khu dân cư, các cơ quan, trường học, các trungtâm dịch vụ, thương mại Chất thải rắn sinh hoạt có thành phần bao gồm kim loại, sành

sứ, thủy tinh, gạch ngói vỡ, đất đá, cao su, chất dẻo, thực phẩm dư thừa hoặc quá hạn sửdụng, xương động vật, tre, gỗ, lông gà lông vịt, vải, giấy, rơm, rạ, xác động vật, vỏ rauquả…

- Chất thải công nghiệp: là chất thải phát sinh từ các hoạt động sản xuất côngnghiệp, tiểu thủ công nghiệp Các nguồn phát sinh chất thải công nghiệp gồm: các phếthải từ vật liệu trong quá trình sản xuất công nghiệp, tro, xỉ trong các nhà máy nhiệt điện;các phế thải từ nhiên liệu phục vụ cho sản xuất; các phế thải trong quá trình công nghệ;bao bì đóng gói sản phẩm

- Chất thải nông nghiệp: là những chất thải và mẫu thừa thải ra từ các hoạt độngnông nghiệp, thí dụ như trồng trọt, thu hoạch các loại cây trồng, các sản phẩm thải ra từchế biến sữa, của các lò giết mổ…

4) Phân loại theo mức độ nguy hại

- Chất thải nguy hại: bao gồm các loại hóa chất dễ gây phản ứng, độc hại, chất thảisinh học dễ thối rữa, các chất dễ cháy, nổ hoặc các chất thải phóng xạ, các chất thảinhiễm khuẩn, lây lan,… có nguy cơ đe dọa tới sức khỏe người, động vật và cây cỏ

- Chất thải y tế nguy hại: là chất thải có chứa các chất hoặc chất có một trong cácđặc tính gây nguy hại trực tiếp hoặc tương tác với các chất khác gây hại tới môi trường vàsức khỏe cộng đồng Đó là các loại bông băng, gạc, nẹp dùng trong khám bệnh, điều trị,phẫu thuật, các loại kim tiêm, ống tiêm, các chi thể cắt bỏ, tổ chức mô cắt bỏ, chất thảisinh hoạt từ các bệnh nhân,…

- Chất thải không nguy hại: là những loại chất thải không chứa các chất và các hợpchất có một trong các đặc tính nguy hại trực tiếp hoặc tương tác thành phần

1.1.3 Tác động của chất thải rắn đến môi trường

Chất thải rắn ảnh hưởng đến tất cả môi trường đất, nước, không khí và ảnh hưởngtrực tiếp đến sức khỏe con người, cụ thể như sau:

+ Đối với môi trường không khí: chất thải rắn thu gom được không đổ đúng nơiquy định mà vứt bữa bãi thành những đống lâu ngày phân hủy tạo thành các khí như bụi,

SO2, NOx, CO, H2S, hơi khí độc gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường và ảnh hưởngđến sức khỏe của con người

+ Đối với môi trường nước: rác sau khi thu gom không được đưa về nơi xử lý mà

đổ vào những bãi tạm bợ lâu ngày khi trời mưa xuống mang theo những chất ô nhiễm gây

ô nhiễm môi trường nước mặt, nước ngầm

+ Đối với môi trường đất: rác thải lâu ngày ngấm xuống đất rồi các thực vật như

cỏ, cọ,… lấy chất dinh dưỡng từ đất và các chất độc hại đó theo vào cơ thể động vật Và

từ đó con người ăn thịt của động vật và các chất độc đó theo vào cơ thể con người và gâycác bệnh cấp tính và mãn tính

+ Các bãi rác là nơi cư trú của nhiều loài gặm nhấm, côn trùng, tạo nhiều mối lâylan dịch bệnh

+ Môi trường thuận lợi cho các vi sinh vật, virus, vi khuẩn gây bệnh cùng với điềukiện nóng ẩm nhiệt đới, các yếu tố gió bão, mưa sẽ mang rác thải phát tán đi xa và lantruyền gây nên những bệnh hiểm nghèo.

+ Chất thải rắn nguy hại: chất thải các mẫu bệnh phẩm trong y tế, các chất phóng

xạ gây lây nhiễm cho cộng đồng, gây ung thư và gây cháy nổ

Nói tóm lại nếu chúng ta không xử lý tốt lượng chất thải phát sinh thì gây nguyhiểm nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe của con người

1.2 Các phương pháp xử lý chất thải rắn

Mục đích của quá trình xử lý chất thải rắn là: nâng cao hiệu quả của việc quản lýchất thải rắn, bảo đảm an toàn vệ sinh môi trường; thu hồi vật liệu để tái sử dụng và táichế; thu hồi năng lượng từ rác cũng như các sản phẩm chuyển đổi

Trước khi tiến hành một phương pháp xử lý chất thải rắn nào đó thì đều phải tiếnhành công đoạn phân loại rác thải Đối với chất thải rắn sinh hoạt ở nước ta do đặc tínhcủa rác thải là chưa được phân loại tại nguồn và được thu gom lẫn lộn với nhau nên trướckhi tiến hành một biện pháp xử lý nào thì đều phải tiến hành phân loại Việc phân loạinày nhằm mục đích phân riêng rác thải dễ phân hủy, rác thải nguy hại và rác thải có thànhphần khó phân hủy

Sau công đoạn phân loại thì có rất nhiều phương pháp để xử lý chất thải rắn nhưphương pháp xử lý sơ bộ, phương pháp đốt, phương pháp làm phân vi sinh và phươngpháp chôn lấp

1.2.1 Phương pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn

Mục đích của phương pháp này nhằm làm giảm kích thước của chất thải rắn vàtách các thành phần trong rác thải có thể tái chế và tái sử dụng

Có nhiều phương pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn như

- Giảm thể tích bằng phương pháp cơ học: bao gồm các máy cắt rác, máy nghiềnrác,… nhằm làm cho kích thước của rác giảm đi

- Giảm thể tích bằng phương pháp hóa học: chủ yếu bằng phương pháp trung hòa,hóa rắn kết hợp với các chất phụ gia đông cứng, khi đó thể tích chất thải có thể giảm đến95%.

- Tách, phân chia các hợp phần của chất thải rắn: đây là phương pháp dùng để thuhồi tài nguyên từ chất thải rắn, dùng cho quá trình chuyển hóa biến thành sản phẩm hoặccho quá trình thu hồi năng lượng Bao gồm hai phương pháp: thủ công (dùng sức người)

và cơ giới (trong công nghệ có sấy khô, nghiền sau đó mới dùng thiết bị tách như quạtgió, cyclon)

- Ưu điểm

+ Đơn giản dễ làm

+ Giảm được kích thước của chất thải rắn

+ Giảm được phương tiện vận chuyển

+ Giảm được diện tích cho bãi chôn lấp

+ Thu hồi được tài nguyên và năng lượng sinh học

- Nhược điểm

+ Gây ô nhiễm tiếng ồn

+ Tiêu tốn hóa chất cho phương pháp hóa học

+ Tốn chi phí đầu tư cho các thiết bị

Phương pháp này được sử dụng rộng rãi ở các nước như Thụy Sỹ, Đức, Hà Lan,Đan Mạch,…

Phương pháp này có ý nghĩa làm giảm tới mức nhỏ nhất chất thải cho khâu xử lýcuối cùng.

Lò đốt này bao gồm hai buồng đốt: buồng sơ cấp (đốt rác) và buồng thứ cấp (đốthơi) và một hệ thống xử lý khí thải

Tại buồng đốt sơ cấp: rác thải được nạp vào lò đốt qua cửa dưới ở phía trướcbuồng đốt sơ cấp, sau đó được gia nhiệt, quá trình bay hơi (nhiệt phân) diễn ra Nhiệt độtrong buồng đốt sơ cấp có thể lên khoảng 8000C

Tại buồng đốt thứ cấp: bao gồm hai buồng đốt (buồng trộn và buồng đốt cuốicùng) Trong buồng đốt thứ cấp, chủ yếu là quá trình đốt cháy hoàn toàn buồng khí tạothành từ buồng đốt sơ cấp Lượng cacbon còn lại sẽ được đốt cháy hoàn toàn khi đi vàobuồng trộn Sau đó, khí thoát khỏi buồng trộn, qua cửa có buồng chắn và vào buồng đốtcuối cùng Nhiệt độ trong buồng đốt thứ cấp là 11000C

Ống khói được đặt trực tiếp phía trên lò, điều khiển hiệu quả luồng khí thoát ra

- Ưu điểm:

+ Giảm thể tích rác thải+ Xử lý triệt để các chỉ tiêu ô nhiễm của chất thải đô thị+ Công nghệ này cho phép xử lý được toàn bộ chất thải đô thị mà khôngcần nhiều diện tích đất sử dụng làm bãi chôn lấp rác

+ Xử lý được chất thải nguy hiểm có thể đốt+ Thu hồi năng lượng

- Nhược điểm:

+ Vận hành dây chuyền phức tạp, đòi hỏi năng lực kỹ thuật và tay nghề cao+ Giá thành đầu tư lớn, chi phí tiêu hao năng lượng và chi phí xử lý cao.+ Đốt chất thải là quá trình oxy hóa chất thải bằng oxy của không khí (đủhoặc dư) ở nhiệt độ cao

1.2.3 Phương pháp sinh học

Nguyên tắc của phương pháp này là nhờ hoạt động của vi sinh vật thực hiện phânhủy các hợp chất hữu cơ trong rác thải Các vi sinh vật này lấy chất hữu cơ làm nguồndinh dưỡng để thực hiện trao đổi chất, tổng hợp tế bào, sinh sản, phát triển và cuối cùng

là tạo ra các sản phẩm như phân vi sinh và khí sinh học

Có hai phương pháp là phương pháp làm phân vi sinh và phương pháp biogas

- Phương pháp ủ sinh học

Ủ sinh học (compost) có thể được coi như là quá trình ổn định sinh hóa các chấthữu cơ để tạo thành các chất mùn, với thao tác sản xuất và kiểm soát một cách khoa họctạo môi trường tối ưu đối với quá trình

Tại thành phố đông dân khi mức đô thị hóa tăng cao và mức sống ngày càng nângcao thì lượng rác thải sinh hoạt ngày càng tăng do vậy việc tìm các bãi rác đổ mới ngàycàng trở nên khó, chi phí vận chuyển tăng nên việc tìm phương pháp xử lý hợp vệ sinh lạigiảm được lượng chất thải cần chôn lấp là cần thiết

Việt Nam là nước nông nghiệp với 80% dân số sống bằng nghề nông, công nghiệpchưa phát triển do đó rác sinh hoạt của đô thị Việt Nam chứa nhiều thành phần hữu cơ dễphân hủy bằng vi sinh vì vậy phương pháp xử lý chất thải rắn làm bằng phân hữu cơ rấtthích hợp

Làm phân hữu cơ là quá trình sinh học trong đó vi sinh vật hoạt động chuyển hóarác thải hữu cơ thành chất mùn có độ dinh dưỡng cao có thể dùng cải tạo đất và làm phânbón cho cây trồng

- Ưu điểm:

+ Rác tái chế thành phân hữu cơ phục vụ cho nông nghiệp+ Thay thế một phần sử dụng phân hóa học và không gây tổn hại cho câytrồng

+ Cải tạo đồng ruộng về mặt vật lý (giữ nước, không khí và phân bón)+ Sử dụng dễ dàng và an toàn

+ Giảm lượng chất thải cần chôn lấp

- Nhược điểm:

+ Gặp khó khăn trong tiếp thị sản phẩm+ Dạng sản phẩm chưa ổn định

+ Diện tích đất để xây dựng nhà xưởng khá lớn

- Phương pháp tạo khí sinh học biogas

Đây là phương pháp sử dụng quá trình phân hủy yếm khí rác thải nhằm loại trừcác thành phần ô nhiễm môi trường, các chất vô cơ, hữu cơ, thu khí sinh học Rác thảisau khi được phân loại sơ bộ các chất hữu cơ sẽ được đưa vào ủ với điều kiện yếm khíhoàn toàn Rác hữu cơ được các vi sinh vật yếm khí phân giải thành các sản phẩm khíchủ yếu là CH4 Khí biogas được sử dụng cho việc đun nấu và sản xuất điện Sản phẩmcuối cùng của quá trình là một loại phân hữu cơ dùng cho nông nghiệp

Nhược điểm chính của phương pháp này là vận hành khó khăn do phải dùng điềukiện yếm khí nghiêm ngặt

1.2.4 Phương pháp chôn lấp

Chôn lấp hợp vệ sinh là một phương pháp kiểm soát sự phân hủy của chất thải rắnkhi chúng được chôn nén và phủ lấp bề mặt Chất thải rắn trong bãi chôn lấp sẽ bị tan rữanhờ quá trình phân hủy sinh học bên trong để tạo ra sản phẩm cuối cùng là các chất giàudinh dưỡng như axit hữu cơ, nitơ, các hợp chất amon và một số khí như CO2, CH4 Nhưvậy về thực chất chôn lấp hợp vệ sinh CTR đô thị vừa là phương pháp tiêu hủy sinh học,vừa là biện pháp kiểm soát các thông số chất lượng môi trường trong quá trình phân hủychất thải khi chôn lấp

Việc chôn lấp được thực hiện bằng cách dùng xe chuyên dùng chở rác tới các bãi

đã xây dựng trước Sau khi rác được đổ xuống, xe ủi sẽ san bằng, đầm nén trên bể mặt và

đổ lên một lớp đất Hàng ngày phun thuốc diệt ruồi và rắc vôi bột,… Theo thời gian, sựphân hủy vi sinh vật làm cho rác trở nên tươi xốp và thể tích của bãi rác giảm xuống.Việc đổ rác lại tiếp tục cho đến khi bãi đầy thì chuyển sang bãi mới Hiện nay việc chôn

lấp rác thải sinh hoạt và rác thải hữu cơ vẫn được sử dụng ở các nước đang phát triểnnhưng phải tuân thủ các qui định về bảo vệ môi trường một cách nghiêm ngặt.

Phương pháp này được áp dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới

+ Việc tìm kiếm xây dựng một bãi chôn lấp mới là khó khăn

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

2.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ

Xuất phát từ những ưu, nhược điểm của các phương pháp ủ hiếu khí có thể nóirằng phương pháp ủ hiếu khí đống tĩnh có thổi khí cưỡng bức là một phương pháp sảnxuất phân vi sinh rất phù hợp với Việt Nam cả về mặt kỹ thuật cũng như chi phí: ít tốndiện tích, ít ô nhiễm, chi phí đầu tư và vận hành không quá cao, thời gian xử lý nhanh,đơn giản dễ vận hành Đây cũng là một phương pháp mà hầu hết các cơ sở xử lý rác ởViệt Nam đang sử dụng

Thành phần của rác thải:

Thành phần (%KL)

Từ bảng trên cho thấy tính chất của rác thải sinh hoạt là chưa được phân loại tại nguồn

mà được thu gom chung lẫn lộn với nhau Nên trước khi tiến hành làm phân Compost thìphải tiến hành phân loại để tách các tạp chất gây ảnh hưởng đến chất lượng của sảnphẩm, gây ăn mòn thiết bị và có thể thu hồi tái chế và tái sử dụng những thành phần cóthể có thể tái chế

2.2 Sơ đồ công nghệ

Thổi

khí

Chất trơ Chất tái chế: Kim loại, giấy, chai lọ, vỏ đồ hộp…

2.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Rác thải sau khi thu gom được tập trung tại nhà tập kết rác của nhà máy Sau đóđược đưa vào dây chuyền phân loại nhằm loại bỏ các chất trơ và tách các thành phần cóthể tái chế được như kim loại, thủy tinh, chai lọ nhựa Phần rác hữu cơ còn lại được đưavào máy nghiền để nghiền đến kích thước thích hợp cho quá trình ủ Sau đó rác được trộnthêm với chế phẩm EM rồi cho vào bể ủ Cần phải đảm bảo độ ẩm, nhiệt độ, tỷ lệ C/Ntrước khi cho vào bể ủ Thời gian ủ dài hay ngắn tùy thuộc vào điều kiện thời tiết Sauthời gian ủ hiếu khí chuyển sang ủ chín rồi sau đó đưa sang tinh chế, sàng lọc thu lấymùn hữu cơ và loại bỏ các thành phần chất trơ còn sót lại trong khâu tuyển lựa Sau đómùn được phối trộn thêm với hàm lượng N, P, K sau đó tiêu thụ trên thị trường.

Dây chuyền công nghệ trên bao gồm 6 công đoạn:

2.3.1 Công đoạn phân loại

Đây là giai đoạn rất quan trọng để có được phân Compost chất lượng cao vì rácthải có thành phần phức tạp, chưa được phân loại tại nguồn Việc phân loại rác thải nhằmcung cấp rác nguyên liệu trước khi đi vào ủ lên men có tỷ lệ hữu cơ cao lẫn ít tạp chất,tăng khả năng phân hủy rác tận thu triệt để thành phần hữu cơ đó, cải thiện chất lượngsản phẩm và làm giảm hao mòn cho các thiết bị Ngoài ra còn có thể thu hồi được các vậtchất có khả năng tái chế Để quá trình phân loại đạt hiệu quả cao thì công đoạn phân loạicần phải chia thành các giai đoạn sau:

- Giai đoạn sơ tuyển tại phòng tập kết: Rác thải sau khi thu gom được đưa đến nhà

máy xử lý, qua cân điện tử xác định khối lượng và được để ở khu sân nạp liệu Tại sântập kết rác thải được dàn mỏng ra để đảm bảo quá trình sơ tuyển đạt hiệu quả, phun chếphẩm EM nhằm khử mùi, ruồi muỗi ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân Sau đó côngnhân dùng cào móc lớp rác nhằm tách các vật có kích thước cỡ to, các vật trơ như: mũcứng các loại, đá, sắt, nhôm, kim loại,… Các loại rác vô cơ sau khi phân loại được thugom và vận chuyển qua bãi rác chôn lấp cùng các thành phần có thể tái chế được đưa đi

xử lý Đồng thời phân loại các loại rác hữu cơ lớn như cành cây, gỗ,

- Giai đoạn qua tang quay phân loại: Sau khi phân loại tại sân tập kết rác thải

được đưa vào tang quay phân loại qua băng tải vận chuyển Tại đây rác có kích thước lớnhơn 50 mm thì được giữ lại qua dây chuyền phân loại bằng tay do công nhân đảm nhiệm.Còn rác có kích thước nhỏ hơn 50 mm thì lọt qua mắc lưới và được đưa đi phối trộn

- Giai đoạn phân loại trên băng tải bởi những người công nhân: Rác qua tang

quay phân loại qua dây chuyền phân loại bằng tay Hai bên băng tải có các thùng và côngnhân đứng hai bên để lấy các loại rác vô cơ như: thủy tinh, plastic, … cho vào các thùng

ở hai bên Còn rác hữu cơ có kích thước lớn thì được đưa đi nghiền

2.3.2 Công đoạn phối trộn

Rác sau khi qua công đoạn phân loại được đưa đi phối trộn với nhau Trong quátrình này cần phải bổ sung một lượng nước nhất định nếu độ ẩm không đảm bảo (40 –

60%), và tỷ lệ C/N (25/1 – 30/1) [9] nếu không đảm bảo thì cần phải bổ sung thêm.

Ngoài ra cần phải bổ sung một lượng vi sinh vật nhất định để quá trình phân hủy đượcdiễn ra tốt hơn

2.3.3 Công đoạn ủ hiếu khí:

Công đoạn này nhằm phân hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp, ngoài ra còn khửmùi hôi thối, tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh trong đống rác Thời gian ủ trong bể hiếu

khí từ 20 – 24 ngày [7] tùy thuộc vào thành phần rác và khí hậu Khí được cấp vào bể ủ

thông qua quạt gió lấp ở đầu bể ủ rồi qua đường ống vào các rãnh thoáng đặt ngầm dướisàn các bể ủ, các rãnh này được đặt trên hệ thống ghi rãnh Điều kiện để cung cấp gió làphải đảm bảo nhiệt độ 40 -550C Nếu hỗn hợp rác thải được trộn đều thì lượng khí sẽphân bố đều, tỷ lệ khối khí sẽ phản ánh sự hoạt động của vi sinh vật và lượng rác đã bịphân hủy trong bể

2.3.4 Công đoạn ủ chín

Khi hoạt động của bể ủ hiếu khí kết thúc phân sẽ được dỡ ra và đưa vào nhà ủchín, bổ sung thêm nước và vi sinh vật cố định đạm Quá trình ủ chín nhằm phân hủynhững chất hữu cơ còn lại và ổn định phân Trong giai đoạn này nhiệt độ của đống ủ tănghơn nên có thể tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh Thời gian ủ kéo dài 28 ngày

2.3.5 Công đoạn tinh chế sản phẩm

Công đoạn này dùng sàng quay để phân loại sản phẩm Mùn nhỏ hơn 10 mm thìđược băng tải chuyển đến sàng rung để đánh tơi, còn mùn có kích thước lớn hơn 10mmthì được đập tải sau đó quay trở lại sàng rung Sau đó qua thiết bị Cyclon để tách các tạpchất, mùn đi từ dưới lên còn khí đi từ trên xuống Qua Cyclon các loại tạp chất có kíchthước nặng được đưa đi cải tạo đất Có thể bổ sung thêm N, K, P để cho phân có nhiềuchất dinh dưỡng hơn

2.3.6 Công đoạn đóng bao

Sau khi qua công đoạn tinh chế sản phẩm thì mùn được cho qua cân tỷ trọng đểđóng bao Gồm có hai loại bao với các kích cỡ khác nhau ( loại 1: 20 kg, loại 2: 50 kg) vàmột khối lượng mùn khác được để rời tiêu thụ trên thị trường

2.4 Quy mô của nhà máy

Công nghệ sử lý CTR làm phân compost du nhập vào Việt Nam ngày càng được phổbiến, thành phố và nhiều tỉnh lẻ đã thiết kế nhiều dây truyền có nhiều ưu điểm để sử lýmột lượng CTR lớn mà trong địa bàn đã thải ra hàng ngày.

Với lượng rác thải 70 tấn/ngày, rác thải chưa được phân loại tại nguồn Nhà máy đượcxây dựng gồm các hạng mục chính như sau:

8) Nhà để xe của cán bộ công nhân viên trong nhà máy

9) Nhà kho, nhà sữa chữa

Ngoài ra còn có các hạng mục thiết bị sau:

CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ MỘT SỐ THIẾT BỊ

CHÍNH CỦA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

5.1 Lựa chọn vị trí xây dựng và công suất thiết kế nhà máy

5.1.1.Vị trí đặt nhà máy

Các yêu cầu để lựa chọn vị trí đặt khu chế biến phân Compost là:

+ Địa địa lý

+ Mật độ dân số

+ Các ngành công nghiệp xung quanh

+ Diện tích khu đất có khả năng quy hoạch về sau

+ Độ dốc khu đất nhỏ

+ Thuận lợi về vấn đề giao thông vận tải, điện, nước và thông tin liên lạc

+ Không nằm trong khu vực có khả năng lũ lụt

Xuất phát từ các yêu cầu trên, chọn vị trí đặt nhà máy xử lý rác thải tại xã Văn Tiến

- huyện Trấn Yên – tỉnh Yên Bái Vị trí này cách trung tâm thành phố Yên Bái 12 km,cách trung tâm huyện Yên Bình 15 km và huyện Trấn Yên 24 km Khi đi vào hoạt động,nhà máy sẽ xử lý rác thải cho thành phố Yên Bái và 2 huyện Yên Bình, Trấn Yên Đây làkhu liên hợp gồm 3 hạng mục chính là Nhà máy chế biến phân Compost, Khu tái chế rác

và Khu chôn lấp Tổng diện tích khu liên hợp là 35 ha Vị trí này có những thuận lợi nhưsau:

- Đây là vị trí cách xa khu dân cư, Nhà máy nằm ở phía Tây thành phố Yên Bái, lạinằm ở cuối hướng gió nên không ảnh hưởng đến khu vực dân cư xung quanh Khu vựcnhà máy có đặc điểm khí hậu và thời tiết như của thành phố (đã nêu ở phần trước)

- Nhà máy mằm cách tuyến đường đã được rải nhựa và đá cấp phối, giao thôngthuận lợi

- Không ảnh hưởng nguồn nước sinh hoạt và mạch nước ngầm

- Diện tích xây dựng phù hợp để xây dựng 1 nhà máy xử lý rác hiện đại

- Phù hợp với quy hoạch, không ảnh hưởng tới môi trường thành phố Yên Bái vàcác huyện lân cận

- Địa điểm xây dựng nhà máy là một khu đồi thấp, thuận lợi cho việc san gạt thànhmặt phẳng để bố trí nhà máy

- Khu đất xây dựng nhà máy là một khu đất đã bị bạc màu, đa phần là đất trống, chi phí cho công tác giải phóng mặt bằng thấp.

5.1.2 Công suất thiết kế

Dựa vào kết quả khảo sát của dự án xây dựng nhà máy xử lý rác cho thành phố YênBái thì tiêu chuẩn xả rác tính theo người dân trong vùng dự án như sau:

Bảng 5.1.Tiêu chuẩn xả rác tính theo người dân trong vùng dự án

Giai đoạn 2015-2020

Giai đoạn 2020-2025

Giai đoạn 2025-2030

và 2 huyện Yên Bình và Trấn Yên theo công thức : Ni = N.(1+q)i (V-1)

Trong đó: N: Số dân của năm i=0

q: Tốc độ tăng dân số

I : Năm thứ i

Bảng 5.2 Dự báo dân số ở một số đô thị Yên Bái

Như vậy, lượng rác thải thu gom dự báo tới năm 2020 là 180 tấn/ngày Tuy nhiên,

để đảm bảo cho nhà máy hoạt động đúng công suất thì công suất thiết kế là 100 tấn/ngày.Mỗi ngày nhà máy hoạt động 8h, vậy công suất tương ứng là 12,5 tấn/h

5.2 Tính toán cân bằng vật chất cho một số công đoạn chính 5.2.1.Công đoạn phân loại

Từ vào số liệu thành phần rác sinh hoạt đô thị tỉnh Yên Bái (bảng 2.1) và thành

phần rác thải làm phân (bảng 3.1 và 3.2), lập bảng thành phần rác trước và sau phân loạinhư sau:

Bảng 5.4 Thành phần rác thải sinh hoạt Yên Bái trước và sau khi phân loại

TT Thành phần cơ

bản

Tỷ lệ(%)

Khối lượngtrướcphân loại(tấn/ngày)

Khốilượng chất

vô cơ(tấn/ngày)

Khốilượngsauphân loại(tấn/ngày

Độẩm(%)

Khối lượngrác thải khô(tấn/ngày)

( Cứ 1 tấn rác cần phun 1 lít dung dịch khử mùi EMtc [4])

GL : Khối lượng rác thải ra (tấn)

5.2.2.Công đoạn phối trộn

GV2 : Lượng rác thải vào công đoạn phối trộn GV2 = GR1 = 65 (tấn)

GN : Lượng nước cần bổ sung vào công đoạn phối trộn (tấn)

GPG : Khối lượng các chất phụ gia cần bổ sung, thông thường bao gồm phân xímáy và vi sinh vật (tấn)

GPG = GPXM + GVSV

GPXM : Khối lượng phân xí máy (tấn)

GVSV : Khối lượng vi sinh vật cần bổ sung (tấn)

GR2 : Lượng rác ra khỏi công đoạn phối trộn (tấn)

 Tính G PG

Theo số liệu thực tế từ nhà máy chế biến phế thải Cầu Diễn- Hà Nội, thông thườngdùng khoảng 0,15 m3 phân xí máy cho một tấn rác thải đưa vào phối trộn Khối lượngriêng phân xí máy ρ = 1330 kg/m3 = 1,330 tấn/m3

Vậy lượng phân xí máy cần thiết để phối trộn cùng tấn rác là:

GPXM = 0,15 x 1,33 x 65 = 13 (tấn)

Trên thực tế, để xử lý 210 tấn rác nhà máy Cầu Diễn sử dụng 30 kg (30 lít) chếphẩm EMTC Vậy với khối lượng rác là GV2 = 65 tấn thì lượng chế phẩm sử dụng tươngứng sẽ là:

Phối trộn

Ga : Khối lượng ẩm của rác thải (tấn)

Ga = ∑ Gi×xi = Tổng khối lượng – Khối lượng khô

Ta nhận thấy độ ẩm của rác sau khi phối trộn tương đối lớn nên cần giảm độ ẩmxuống bằng cách giảm lượng phân xí máy xuống còn 8 tấn/ngày Khi đó độ ẩm của rácsau phối trộn là  = 65 %

GV3 : Khối lượng rác thải đi vào bể ủ (tấn)

GV3 = GR2 = 73 (tấn)

GKKV : Lượng không khí đi vào một bể ủ (tấn)

GBS : Lượng nước cần bổ sung vào bể ủ (tấn)

GR3 : Lượng rác thải đi ra khỏi bể (tấn)

GKKR : Lượng không khí ra khỏi bể (tấn)

GBH : Lượng nước bay hơi từ bể ủ (tấn)

Ủ hiếu khí

Để xác định các giá trị ở trên, trước tiên cần xác định được công thức hóa học củarác thải hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học.

 Xác định công thức hóa học của rác hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học

Thành phần rác thải chủ yếu có khả năng phân hủy sinh học gồm : chất thải thựcphẩm, giấy, lá cây, cỏ, gỗ, giẻ vụn Thành phần hóa học của các hợp chất này được thểhiện trong bảng sau:

Bảng 5.5 Thành phần hóa học của các hợp phần cháy được của một số

mAi : Khối lượng của nguyên tố A trong thành phần thứ i (kg)

A% : Phần trăm theo khối lượng khô của nguyên tố A

di : Khối lượng khô của thành phần thứ i (bảng 5.1)

Vậy khối lượng khô và khối lượng nguyên tố của từng thành phần được thể hiệnqua bảng sau:

Bảng 5.6 Khối lượng khô và khối lượng nguyên tố của thành phần các nguyên tố hóa học có trong rác thải

lượngkhô (tấn)

Khối lượng nguyên tố (kg)

 Tính lượng không khí cần cung cấp

Phương trình phản ứng phân hủy chất hữu cơ tổng quát như sau:

16 H+ + Q (V-10)

Từ phương trình (V-10) ta có:

Cứ 8529,81kg C353,6H565,25O215,71N14S thì cần 13648,96kg O2 đồng thời sinh ra15558,4 kg CO2 và 1797,48 kg H2O

Lượng rác đưa vào ủ là 73 tấn với độ ẩm là 65%, ta tính được khối lượng khô củarác là: G = 73.(1-0,67) = 24 (tấn)

Trong quá trình ủ hiếu khí sẽ phân hủy được khoảng 40% lượng chất hữu cơ cótrong rác thải, 20% lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học còn lại sẽ đượcphân hủy trong quá trình ủ chín Do đó, lượng rác hữu cơ phân hủy trong giai đoạn ủ hiếukhí là: G = 24.0,4 = 9,6 (tấn)

ρ0 : Khối lượng riêng của O

2 ở điều kiện tiêu chuẩn (OoC, 1at)

ρ0 = M/22,4 = 1,429 kg/m3 ,

T,T0 : Nhiệt độ thường và nhiệt độ tuyệt đối của khí, oK

P,P0 : Áp suất khí ở điều kiện thường và điều kiện chuẩn, at

ρ=1,429. 273.1

( 273+25).1 = 1,31 kg/m3 Vậy thể tích O2 cần cung cấp cho bể ủ là :

VO

2= 15,36.1000 1,31 = 11725 m3

Vì O2 chiếm 21% thể tích không khí nên thể tích không khí cần cung cấp cho bể ủ là:

V kk=11725.100

21 =55833 m3

Khối lượng riêng của không khí ở 25oC là ρkk =1,185 kg/m3 [10]

Do đó lượng không khí cần cung cấp cho bể ủ là:

QV3QNVQKKV

QR3QKKRQMMQBH

QV3 + QNV + QKKV + QPU = QR3 + QKKR + QMM + QBH (V-12)

Trong đó:

QV3 : Lượng nhiệt do chất thải mang vào (kcal)

QNV : Lượng nhiệt do nước mang vào (kcal)

QKKV : Lượng nhiệt do không khí mang vào (kcal)

QPU : Lượng nhiệt do phản ứng sinh ra (kcal)

QR3 : Lượng nhiệt do chất thải mang ra (kcal)

QKKR : Lượng nhiệt do không khí mang ra (kcal)

QMM : Lượng nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh (kcal)

QBH : Lượng nhiệt do hơi nước mang ra (kcal)

 Lượng nhiệt do không khí mang vào:

QKKV = GKKV.I1 (V-13) Trong đó:

GKKV : Khối lượng không khí vào bể ủ (kg)

I1 : Nhiệt lượng riêng của không khí vào (kJ/kg KKK)

I1=t v+(2493+1,97t v).x [11]

Với x là hàm ẩm của không khí (kg/kgKKK)

tv nhiệt độ không khí vào (0C), tv =250C

ở nhiệt độ tv =250C thì Pbh = 0,0323 at và ϕ=86%

x=0 , 622 ϕ P bh

1−ϕ P bh=0 , 622

0,86 0 , 0323 1−0 , 86 0, 0323=0 , 0178 (kg/kgKKK) [11]

⇒ I1= 70 kJ/kgKKK = 16,75 (kcal/kg KKK)

Vậy QKKV = 16,75.99240=1,66.106 kcal

 Lượng nhiệt sinh ra do phản ứng trong bể ủ:

QPU = ∑ GI.QI (kcal) [12] (V-14)Trong đó:

GI : Khối lượng chất thải rắn bị phân huỷ hoàn toàn (kg)

QI : Nhiệt lượng toả ra khi phân huỷ 1 kg chất thải rắn (kcal/kg)

Lượng rác có khả năng phân hủy tính theo khối lượng khô trong giai bể ủ hiếu khí

là 9,6 tấn Dựa vào bảng 5.6 ta có thể tính được phần trăm các chất trong tổng lượng rác

có khả năng phân hủy trong giai đoạn này: chất thải thực phẩm chiếm 82,6%; gỗ, giẻ vụn12,5%; giấy 4,5% trong tổng khối lượng khô Khi lượng này phân hủy hoàn toàn ta cóbảng tính nhiệt lượng như sau:

Bảng 5.8 Bảng tính nhiệt lượng sinh ra khi phân hủy các chất hữu cơ chứa trong rác thải [2]

Chất thải Khối lượng (kg)

(khối lượng khô)

QI(Btu/lb)

Nhiệt lượng (kcal)

CCT : Nhiệt dung riêng của chất thải (kcal/kg.độ)

Xem xenluloza và nước là thành phần chính của rác thải sinh hoạt thì nhiệt dungriêng của rác thải được tính như sau:

XX, XN : phần trăm khối lượng của xenluloza và nước

Lượng rác đưa vào bể ủ với độ ẩm đạt 65%, như vậy rác chiếm 33%, nước chiếm65% tổng khối lượng rác

Vậy QV3 = 73000 x 0,73 x 25 = 1,3.106 (kcal).

 Lượng nhiệt mất mát trong quá trình ủ

Theo thực tế sản xuất lượng nhiệt mất mát trong quá trình ủ khoảng 5% lượngnhiệt sinh ra do phản ứng phân hủy

Khi đó, lượng nhiệt mất mát là:

QMM = 5% x QPU = 5% x 38,08.106 = 1,9.106 kcal

 Lượng nhiệt do không khí mang ra

QKKR = GKKR.I2 [12] (V-16) Trong đó:

GKKR : khối lượng không khí ra khỏi bể ủ (kg)

⇒ I2 = 167,278 kJ/kg KKK = 40 kcal/kgKKK

Vậy: QKKR = 40 101380=4 106 kcal

 Lượng nhiệt do nước bay hơi

QBH = GBH.r = 568,5GBH (kcal) [12] (V-17)