AN TOÀN SINH học xử lí CHẤT THẢI NGUY hại

Tuỳ theo cách nhìn nhận mà có thể phân thành các nguồn thải khác nhau, nhìn chung có thể chia các nguồn phát sinh chất thải nguy hại thành 4 nguồn chính như sau: - Từ các hoạt động công

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học

GVDH : VÕ THỊ THÚY HUỆ Sinh viên thực hiện :

Ngô Thị Nga 10172033

Châu Minh Hoàng 11172076

Huỳnh Thị Điêp 11172235

Huỳnh Minh Phong 11172138

Tháng 4 -2013

MỤC LỤC

Đặt vấn đề

I. Khái niệm

II. Nguần gốc, phân loại chất thải nguy hại

1. Nguồn gốc phát sinh nguồn thải

2. Phân loại chất thải nguy hại

III. Biện pháp xử lí chất thải nguy hại

1. Biện pháp háo học , hóa lí

1.1 Hấp thụ khí

1.2 Chưng cất

1.3 Xử lí bằng trích ly bay hơi

1.4 Hấp phụ

1.5 Oxy hóa học

2. Phương pháp sinh học

2.1 Khái niệm

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh học

2.3 Các loại hệ thống xử lí

3. Phương pháp nhiệt

3.1 Lò đốt chất lỏng

3.2 Lò đốt thùng quay

4. Xử lí bằng phương pháp oornr định hóa rắn

5. Chon lấp

5.1 Khái niệm

5.2 Nguyên tắc khi lựa chọn, thiết kế và vận hành bãi chôn lấp chất thải nguy hại

IV. Kết luận – kiến nghị

TÀI LIỆU THAM KHẢO

ĐẶT VẤN ĐỀ

Môi trườglà một trong những yếu tố vô cùng quan trọng và cần thiết đối với mỗi con người và mỗi quốc gia Nó là nền tảng của sự phát triển và bền vững của xã hội, bất cứ

hoạt động gì của con người cũng diễn ra trong môi trường và vì thế nó có những tác động nhất định tới môi trường Hiện nay với sự bùng nổ dân số trên toàn cầu và tốc độ công nghiệp hóa và đô thị hóa đã gây ra những tổn thất to lớn cho môi trường Tổn thất này đang là mối đe dọa cho toàn nhân loại Chính vì vậy một trong những vấn đề mang tính toàn cầu hiện nay là những biện pháp hiệu quả nhất bảo vệ môi trường trái đất Ở Việt Nam vấn đề quản lý chất thải nguy hại là một vấn đề bức thiết, đòi hỏi chúng ta phải có biện pháp giải quyết Cùng với sự phát triển kinh tế thì mức sống của người dân ngày càng được nâng cao thì hàm lượng chất thải nguy hại cũng tăng nhanh gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng môi trường và sức khỏe con người Tất cả thế giới đều nhận thức được rằng : Nếu không có biện pháp xử lý chất thải nguy hại một cách hiệu quả đúng đắn thì những hậu quả không thể lường trước được của nó khiến chúng ta và cả thế

hệ mai sau phải gánh chịu

I. Khái niệm chất thải nguy hại

Chất thải nguy hại là các chất thải có chứa các chất hoặc hợp chất có một trong các đặc tính gây nguy hại trực tiếp (dễ cháy, dễ nổ, làm ngộ độc, dễ ăn mòn, dễ lây nhiễm và các đặc tính nguy hại khác), hoặc tương tác chất với chất khác gây nguy hại đến môi trường

và sức khỏe con người

II. Nguồn gốc, phân loại chất thải nguy hại

1. Nguồn phát sinh chất thải nguy hại

Do tính đa dạng của các loại hình công nghiệp, các hoạt động thương mại tiêu dùng trong cuộc sống hay các hoạt động công nghiệp mà chất thải nguy hại có thể phát sinh từ nhiều nguồn thải khác nhau Việc phát thải có thể do bản chất của công nghệ, hay do trình độ dân trí dẫn đến việc thải chất thải có thể là vô tình hay cố ý Tuỳ theo cách nhìn nhận mà

có thể phân thành các nguồn thải khác nhau, nhìn chung có thể chia các nguồn phát sinh chất thải nguy hại thành 4 nguồn chính như sau:

- Từ các hoạt động công nghiệp (ví dụ khi sản xuất thuốc kháng sinh sử dụng dung môi methyl chloride, xi mạ sử dụng cyanide, sản xuất thuốc trừ sâu sử dụng dung môi là toluene hay xylene…)

- Từ hoạt động nông nghiệp (ví dụ sử dụng các loại thuốc bảo vệthực vật độc hại)

- Thương mại (quá trình nhập-xuất các hàng độc hại không đạt yêu cầu cho sản xuất hay hàng quá date…)

- Từ việc tiêu dùng trong dân dụng (ví dụviệc sửdụng pin, hoạt động nghiên cứu khoa học, …)

Trong các nguồn thải nêu trên thì hoạt động công nghiệp là nguồn phát sinh chất thải nguy hại lớn nhất và phụ thuộc rất nhiều vào loại ngành công nghiệp

2. Phân loại chất thải nguy hại

Phân loại theo 2 cách: theo đặc tính nguy hại, theo nguồn thải

2.1 Phân loại theo tính chất nguy hại chính :

- Dễ nổ: Các chất thải ở thể rắn hoặc lỏng mà bản thân chúng có thể nổ do kết quả của phản ứng hoá học (tiếp xúc với ngọn lửa, bị va đập hoặc ma sát), tạo ra các loại khí ở nhiệt độ, áp suất và tốc độ gây thiệt hại cho môi trường xung quanh

- Dễ cháy : Bao gồm:

+ Chất thải lỏng dễ cháy: là các chất lỏng, hỗn hợp chất lỏng hoặc chất lỏng chứa chất rắn hoà tan hoặc lơ lửng có nhiệt độ chớp cháy không quá 550C

+ Chất thải rắn dễ cháy: là các chất rắn có khả năng sẵn sàng bốc cháy hoặc phát lửa do

bị ma sát trong các điều kiện vận chuyển

+ Chất thải có khả năng tự bốc cháy: là chất rắn hoặc lỏng có thể tự nóng lên trong điều kiện vận chuyển bình thường, hoặc tự nóng lên do tiếp xúc với không khí và có khả năng bắt lửa

+ Chất thải tự bốc cháy :

- Ăn mòn: Các chất thải, thông qua phản ứng hoá học, sẽ gây tổn thương nghiêm trọng các mô sống khi tiếp xúc, hoặc trong trường hợp rò rỉ sẽ phá huỷ các loại vật liệu, hàng hoá và phương tiện vận chuyển Thông thường đó là các chất hoặc hỗn hợp các chất có tính axit mạnh (pH nhỏ hơn hoặc bằng 2), hoặc kiềm mạnh (pH lớn hơn hoặc bằng 12,5)

- Oxi hoá : Các chất thải có khả năng nhanh chóng thực hiện phản ứng oxy hoá toả nhiệt mạnh khi tiếp xúc với các chất khác, có thể gây ra hoặc góp phần đốt cháy các chất đó

- Dễ lây nhiễm : Các chất thải chứa các vi sinh vật hoặc độc tố được cho là gây bệnh cho con người và động vật

- Có độc tính: Bao gồm:

+ Độc tính cấp: Các chất thải có thể gây tử vong, tổn thương nghiêm trọng hoặc có hại cho sức khoẻ qua đường ăn uống, hô hấp hoặc qua da

+ Độc tính từ từ hoặc mãn tính: Các chất thải có thể gây ra các ảnh hưởng từ từ hoặc mãn tính, kể cả gây ung thư, do ăn phải, hít thở phải hoặc ngấm qua da

- Có độc tính sinh thái: Các chất thải có thể gây ra các tác hại ngay lập tức hoặc từ từ đối với môi trường, thông qua tích luỹ sinh học và/ hoặc tác hại đến các hệ sinh vật

2.2 Phân loại theo nguồn :

• Chất thải từ ngành thăm dò, khai thác, chế biến khoáng sản, dầu khí và than

• Chất thải từ ngành sản xuất hoá chất vô cơ

• Chất thải từ ngành sản xuất hoá chất hữu cơ

• Chất thải từ ngành nhiệt điện và các quá trình nhiệt khác

• Chất thải từ ngành luyện kim

• Chất thải từ ngành sản xuất vật liệu xây dựng và thuỷ tinh

• Chất thải từ quá trình xử lý, che phủ bề mặt, tạo hình kim loại và các vật liệu khác

• Chất thải từ quá trình sản xuất, điều chế, cung ứng, sử dụng các sản phẩm che phủ (sơn, véc ni, men thuỷ tinh), chất kết dính, chất bịt kín và mực in

• Chất thải từ ngành chế biến gỗ, sản xuất các sản phẩm gỗ, giấy và bột giấy

• Chất thải từ ngành chế biến da, lông và dệt nhuộm

• Chất thải xây dựng và phá dỡ (kể cả đất đào từ các khu vực bị ô nhiễm)

• Chất thải từ các cơ sở tái chế, xử lý, tiêu huỷ chất thải, xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp

• Chất thải từ ngành y tế và thú y (trừ chất thải sinh hoạt từ ngành này)

• Chất thải từ ngành nông nghiệp, lâm nghiệp và thuỷ sản

• Thiết bị, phương tiện giao thông vận tải đã hết hạn sử dụng và chất thải từ hoạt động phá dỡ, bảo dưỡng thiết bị, phương tiện giao thông vận tải

• Chất thải hộ gia đình và chất thải sinh hoạt từ các nguồn khác

• Dầu thải, chất thải từ nhiên liệu lỏng, chất thải dung môi hữu cơ, môi chất lạnh và chất đẩy (propellant)

• Các loại chất thải bao bì, chất hấp thụ, giẻ lau, vật liệu lọc và vải bảo vệ

• Các loại chất thải khác

III. Biện pháp xử lí chất thải nguy hại

• Phương pháp hóa học và hóa lí

• Phương pháp sinh học

• Phương pháp nhiệt

• Phương pháp ổn định hóa rắn

• Chôn lấp chất thải nguy hại

1. Phương pháp hóa học và hóa lý

Khái niệm : các kỹ thuật sử dụng để tái sinh, cô đặc và xử lý chất thải nguy hại đồng thời cũng được dùng để xử lý nước ngầm hay đất bị ô nhiễm bởi chất thải nguy hại

Các kỹ thuật bao gồm:

• Hấp thu khí

• Chưng cất

• Xử lý đất bằng trích ly bay hơi

• Hấp phụ

• Oxy hóa hóa học

1.1 Hấp thụ khí

Là kỹ thuật hay được dùng để xử lý nước ngầm bị ô nhiễm bởi chất hữu cơ bay hơi với nồng độ thấp < 200 mg/l Không thích hợp với chất ô nhiễm kém bay hơi Các thiết bị sử dụng: tháp đệm, tháp mâm, hệ thống phun, khuếch tán khí hay thông khí cơ học Trong các thiết bịnày thì tháp đệm là thiết bị hay được sử dụng nhất

1.2 Chưng cất

Kỹ thuật được dùng để loại chất hữu cơ bay hơi và bán bay hơi trong nước thải và

nước ngầm Quá trình này được áp dụng khi nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải

hay nước ngầm cao và có khả năng giảm nồng độ xuống rất thấp Thiết bị sử dụng: tháp mâm chóp, tháp mâm xuyên lỗ, tháp đệm Quá trình này và quá trình hấp thụ khí đều dựa trên cơ sở sự truyền khối giữa hai pha Tuy nhiên có một số khác biệt như

1.3 Xử lý đất bằng trích ly bay hơi

Xử lý đất bằng trích ly bay hơi kỹthuật dùng để xử lý

đất bị ô nhiễm chất hữu cơ bay hơi (VOC) Kỹ thuật được áp dụng đối với tầng đất chưa bão hòa (nằm trên tầng nước ngầm) hoặc đối với đất bị ô nhiễm đã được đào lên 1.4 Hấp phụ

Là quá trình tách chất ô nhiễm trong khí, nước bằng chất hấp phụ Trong kỹ thuật xử lý chất thải nguy hại, chất hấp phụ thường được dùng là than hoạt tính để loại bỏ các thành phần chất hữu cơ độc hại trong nước ngầm và nước thải công nghiệp Nó có thể được dùng một mình hoặc kết hợp với quá trình xử lý sinh học

1.5 Oxy hóa hóa học

Đây là phương pháp sử dụng tác nhân oxy hóa để oxy hóa chất hữu cơ trong chất thải với mục đích chuyển đổi dạng hoặc thành phần chất thải là mất đi hoặc giảm độc tính của nó

2. Phương pháp sinh học

2.1 Khái niệm: Là phương pháp sử dụng sinh vật để phân hủy và biến đổi chất hữu cơ trong chất thải nhằm giảm các nguy cơ của nó đối với môi trường Trong quản lý chất thải nguy hại, việc xử lý chất hữu cơ nguy hại có thể thực hiện được nếu sử dụng đúng loài vi sinh vật và kiểm soát quá trình hợp lý

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh học bao gồm:

- Nguồn năng lượng và nguồn cơ chất: nguồn năng lượng có thể là ánh sáng, phản

ứng oxy hóa khử của chất vô cơ và chất hữu cơ Còn nguồn carbon (cơchất) có

thể là CO2 và chất hữu cơ

- Quá trình enzyme

- Tính có thể phân hủy sinh học của cơ chất

- Tính ức chế và độc tính của cơ chất đối với vi sinh vật

- Cộng đồng vi sinh vật

Trong xử lý sinh học việc kiểm soát và duy trì lượng vi sinh vật là rất quan trọng, có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả xử lý Các yếu tố kỹ thuật ảnh hưởng đến qúa trình cần phải kiểm soát bao gồm: Chất nhận điện tử , độ ẩm, nhiệt độ, pH, tổng chất rắn hòa tan (< 40.000 mg/L), chất dinh dưỡng …

2.3 Các loại hệ thống xử lý

Các hệ thống xử lý chất thải nguy hại bằng phương pháp sinh học có thể chia thành các loại sau

- Các hệ thống thông thường: bùn lơ lửng, hiếu khí, kỵ khí

- Xử lý tại nguồn: dùng xử lý nước ngầm và đất ô nhiễm

- Xử lý bùn lỏng: dùng xử lý bùn với hàm lượng cặn từ 5-50%

- Xử lý dạng rắn: xử lý bùn và chất rắn có độ ẩm thấp

3 PHƯƠNG PHÁP NHIỆT

Đây là kỹ thuật xử lý chất thải nguy hại có nhiều ưu điểm hơn các kỹ thuật xử lý khác được sử dụng để xử lý chất thải nguy hại không thể chôn lấp mà có khả năng cháy

Phương pháp này được áp dụng cho tất cả các dạng chất thải rắn, lỏng, khí Trong

phương pháp này, nhờ sự oxy hóa và phân hủy nhiệt, các chất hữu cơ sẽ được khử độc tính và phá vỡ cấu trúc Tùy theo thành phần của chất thải mà khí sinh ra từ quá trình đốt

có thành phần khác nhau Nhìn chung, thành phần khí thải cũng có các thành phần như sản phẩm cháy thông thường (bụi, CO2, CO, SOX, NOX) Tuy nhiên trong thành phần khí thải còn có các thành phần khác như HCl, HF, P2O5, Cl2…Bên cạnh các ưu điểm là phân hủy gần như hoàn toàn chất hữu cơ(hiệu quả đến 99,9999%), thời gian xử lý nhanh, diện tích công trình nhỏ gọn, xử lý chất thải nguy hại bằng phương pháp nhiệt cũng có một nhược điểm là có thể sinh ra khí độc hại (dioxin và furan) khi đốt chất hữu cơ chứa clo trong điều kiện sử dụng lò đốt không đảm bảo về mặt kỹthuật hay chế độ vận hành không được kiểm soát chặt chẽ Để giảm khả năng hình thành dioxin (hay furan), người ta

thường kiểm soát nhiệt độ của khí sau đốt một cách chặt chẽ Thông thường, để hạn chế

sự hình thành dioxin (furan), người ta khống chế nhiệt độ trong lò đốt hai cấp Nhiệt độ trong buồng thứ cấp được duy trì trên 1200oC, sau đó khí thải lò đốt (sản phẩm cháy) sẽ được giảm nhiệt động ngay lập tức xuống dưới 200oC trước khi đưa qua hệ thống xử lý khí thải Hiện nay các thiết bị lò đốt sau thường được sử dụng:

- Lò đốt chất lỏng

- Lò đốt thùng quay

- Lò đốt gi cố định

- Lò đốt tầng sôi

- Lò xi măng

- Lò hơi

3.1 Lò đốt chất lỏng

Lò đốt chất lỏng : được sử dụng để đốt các chất thải nguy hại hữu cơ có thể bơm được, ngoài ra còn kết hợp để đốt chất thải nguy hại dạng khí Chất lỏng sẽ được phun vào lò đốt dưới dạng sương bụi với kích thước giọt lỏng từ 1mm trở lên Loại thiết bị này thường có dạng hình trụ nằm ngang, tuy nhiên trong trường hợp chất thải lỏng có hàm lượng chất vô cơ cao thì thiết bị có dạng thẳng đứng Sơ đồ một thiết bị đốt chất lỏng được minh họa trong hình sau

Thiết bị này có những ưu và nhược điểm sau

Ưu điểm:

- Đốt được nhiều loại chất thải lỏng nguy hại

- Không yêu cầu lấy tro thường xuyên

- Thay đổi nhiệt độnhanh chóng theo tốc độ nhập liệu

- Chi phí bảo trì thấp

Nhược điểm

- Chỉ áp dụng được đối với các chất lỏng có thể nguyên tử hóa

- Cần cung cấp đểquá trình cháy được hòan tất và tránh ngọn lửa tác động lên gạch chịu lửa

- Dễ bị nghẹt béc phun khi chất thải lỏng có cặn

Sơ đồ lò đốt chất lỏng

3.2 Lò đốt thùng quay

Lò đốt thùng quay: thường được sử dụng để đốt chất thải rắn, bùn, khí và chất lỏng Thiết

bị thường có dạng hình trụ có thể đặt nằm ngang, hay nghiêng một góc so với mặt ngang hoặc thẳng đứng Thùng thường quay với vận tốc 0,5-1 vòng/phút, thời gian lưu của chất thải rắn trong lò từ 0,5-1,5 giờ với lượng chất thải rắn nạp vào lò chiếm khoảng 20% thể tích lò Thiết bị lò đốt dạng này có nhiệt độ trong lò có thể lên đến trên 1400oC, vì vậy có thể phân hủy được các chất hữu cơ khó phân hủy nhiệt lò đốt thùng quay thường có kích thước cơ bản như sau đường kính trong khoảng 1,5 – 3,6 m với chiều dài từ 3 đến 9m Tỷ

lệ đường kính theo chiều dài nên theo tỷ lệ 4:1

Một số ưu và nhược điểm của lò đốt thùng quay như sau

Ưu điểm

- Phù hợp với nhiều quy mô (nhỏ, vừa, lớn)

- Áp dụng cho cả chất thải rắn và lỏng

- Có thể đốt riêng chất lỏng và chất rắn hoặc kết hợp đốt cả chất rắn và chất lỏng

- Không bịn ghẹt gi(vỉ lò) do có quá trình nấu chảy

- Có thể nạp chất thải ở dạng thùng hoặc khối

- Linh động trong cơ cấu nạp liệu

- Cung cấp khả năng xáo trộn chất thải và không khí cao

- Quá trình lấy tro liên tục mà không ảnh hưởng đến quá trình cháy

- Kiểm soát được thời gian lưu của chất thải trong thiết bị

- Có thểnạp chất thải trực tiếp mà không cần phải xử lý sơ bộ gia nhiệt chất thải

- Có thể vận hành ở nhiệt độ trên 14000C

Nhược điểm

- Chi phí đầu tư cao

- Vận hành phức tạp

- Yêu cầu lượng khí dưlớn do thất thoát qua các khớp nối

- Thành phần tro trong khí thải ra cao

Hệ thống lò đốt thùng quay

Hệ thống bao gồm các bộ phận: cấp liệu, lò sơ cấp (lò quay), lò thứ cấp (lò tĩnh) và bộ phận tháo tro Lò đốt thùng quay có buồng sơ cấp là một trống quay với tốc độ điều chỉnh được, có nhiệm vụ đảo trộn chất thải rắn trong quá trình cháy Lò đốt được đặt dốc với độ với độ nghiêng 1- 5% ,nhằm tăng thời gian cháy của chất thải và vận chuyển tự động rác

từ khi vào cho đến khi thành tro ra khỏi buồng đốt Các quá trình sấy,

hóa hơi (nhiệt phân), đốt cháy carbon và tháo tro diễn ra trong trống quay này theo trình

tự từ khi nạp rác vào buồng đốt đến khi thành tro Sản phẩm khí từ buồng sơ cấp tiếp tục được đốt trong buồng thứ cấp có bổ sung nhiệt lượng để đốt cháy hoàn toàn các chất hữu

cơ trong khí thải Các quá trình sấy, nhiệt phân và đốt cháy cặn carbon xảy ra độc lập trên mỗi đoạn chiều dài của trống quay và nhờ có sự xáo trộn tốt nên tốc độ khí hóa của lò đốt thùng quay cao hơn lò đốt tĩnh 2-3 lần (trong lò đốt tĩnh các quá trình sấy, nhiệt phân và đốt cháy cặn cac bon xảy ra tại một vị trí và xảy ra đồng thời).khi đốt chất thải rắn ,lò đốt