Đồ án thiết kế trạm xử lý chất thải rắn

1. Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý chất thải rắn theo các số liệu dưới đây: Dân số: 254016 (người) Tiêu chuẩn thải rác: 0,5 (kgngườingày đêm) Tỷ suất thu gom: 80% Thành phần khối lượng chất thải rắn: Thành phần % khối lượng Chất hữu cơ 60 Cao su, nhựa 12 Giấy carton, giấy vụn 10 Kim loại 8 Thủy tinh gốm sứ 4 Gạch vụn, đất đỏ… 6 Độ ẩm: 60% Độ tro: 5% Tỷ trọng chất thải rắn….. 2. Thể hiện nội dung nói trên vào: Thuyết minh tính toán công nghệ xử lý chất thải rắn Bản vẽ sơ đồ công nghệ xử lý chất thải rắn Bản vẽ tổng mặt bằng khu xử lý chất thải rắn.

PHẦN III

ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRINH CHÍNH

TRONG MỘT HỆ THỐNG XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN.

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI

TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI

NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ

NỘI

CỘNG HOA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

1 Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống

xử lý chất thải rắn theo các số liệu dưới đây:

- Dân số: 254016 (người)

- Tiêu chuẩn thải rác: 0,5 (kg/người/ngày đêm)

- Tỷ suất thu gom: 80%

- Thành phần khối lượng chất thải rắn:

Thành phần % khối lượng

Giấy carton, giấy vụn 10

2 Thể hiện nội dung nói trên vào:

- Thuyết minh tính toán công nghệ xử lý chất thải rắn

- Bản vẽ sơ đồ công nghệ xử lý chất thải rắn

- Bản vẽ tổng mặt bằng khu xử lý chất thải rắn

CHƯƠNG I: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

Khó phân hủy

Tiêu hủy

Tái chế

Nhà máy tái chế

Vận chuyển Thu gom Nguồn phát sinh

Ủ sinh học

Sản xuất Phân Compost

Sàng Phân loại

Ủ tinh

Dễ phân hủy

Xử lý nước rỉ rác

Rác có kích thước lớn

Tiêu thụ

Nước rò rỉ

Rác thải được phát sinh từ các khu dân cư sẽ được thu gom và vận chuyển đến các khutập kêt rác

- Rác thải từ sân tập kết rác sẽ được phân làm 3 loại: rác dễ phân hủy, rác khó phân hủy

và rác có khả năng tái chế

+ Các loại rác có khả năng tái chế như: kim loại, cao su, nhựa, giấy vụn, giấycacton được chuyển đến nhà máy tái chế với mục đích giảm nhu cầu sử dụng tài nguyên

và giảm đáng kể khối lượng chất thải rắn phải chôn lấp

+ Rác dễ phân hủy: Thực hiên quá trình chế biến chất thải nhờ các quá trình hóa, lý,sinh học các chất dễ phân hủy sinh học sẽ được đem đi ủ phân theo con đường hiếu khí

để chuyển hóa các chất hữu cơ không chứa các mầm bệnh, không lôi cuốn côn trùng, cóthể lưu trữ an toàn và có lợi cho sự phát triển của cây trồng Trong thời gian ủ phân sẽ cónước rò rỉ ra bên ngoài và chúng được chuyển đến trạm xử lý nước thải Trong khi sangphân loại đế sản xuất phân compost sẽ có 1 lượng rác to khó phân hủy sẽ được đưa đénbãi chôn lấp hợp vệ sinh

+ Rác khó phân hủy: Đối với chất thải rắn không có khả năng tái chế hoặc những phầncòn lại sau khi tái chế như; gạch vụn, đất đá, phần thải từ quá trình ủ compost và táichế…được chuyển trực tiếp đến khu vực bãi chôn lấp và trong quá trình chôn lấp sẽ cónước rò rỉ và được đưa đén trạm xử lý nước rác để đảm bảo vệ sinh

 Việc lựa chọn phương án xử lý chất thải rắn bằng công nghệ này: vừa tái chế vừa

ủ phân compost nên tận dụng được nguồn tài nguyên trong rác thải, tạo điều kiệnviệc làm cho người dân trong khu vực và giải quyết được vấn đề rác thải

Phương án 2:

Nơi tập kết CTR sinh hoạt

Chất rắn khó phân hủy

Bãi chon lấp hợp

vệ sinh

Vận chuyển Nguồn phát sinh

Chất hữu cơ, vô cơ có

khả năg đốt

Thiêu đốt

Phân loại Thu gom

 Thuyết minh sơ đố công nghệ:

Rác thải được phát sinh từ các khu dân cư sẽ được thu gom và vận chuyển đến các khutập kêt rác

-Rác thải từ sân tập kết rác sẽ được phân làm 2 loại: chất hữu cơ có khả năng đốt vàrác thải khó phân hủy

+ Chất hữu cơ có khả năng đốt sẽ được đưa đến khu đốt, tro đốt sau đó sẽ được đưađến bãi chon lấp hợp vệ sinh

+ rác thải khó phân hủy sẽ được đưa trực tiếp đến bãi chôn lấp hợp vệ sinh

 Từ 2 phương án trên thấy rằng phương án 1 hiệu quả hơn Chọn phương án 1

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN LƯỢNG CTR VÀ TỐC ĐỘ GIA TĂNG DÂN SỐ

I Dự báo dân số sau 10 năm

Chọn tỷ lệ gia tăng dân số 5 năm đầu là 1% - 5 năm sau là 1,2%

N*i+1= Ni + r × Ni

(Theo Nguyễn Văn Phước – Quản lý & xử lý chất thải rắn – trang 37)Trong đó:

N*i+1: số dân sau 1 năm (người)

Ni: số dân năm trước ( người)

r: tốc độ tăng trưởng (%/năm)

Bảng1: dự báo dân số đến năm 2026

STT Năm tăng dân sốTỷ lệ gia Dân số

I.1 Dự báo lượng chất thải rắn và chất thải hữu cơ phát sinh đến năm 2026

Căn cứ vào dự báo dân số tới năm 2026, ta dự tính lượng chất thải rắn và chất thải hữu cơ phát sinh đến năm 2026 của khu vực:

- Tiêu chuẩn thải rác: 0,5 (kg/người.ngày đêm)

- Tỷ trọng rác: 390 (kg/m3)

- Số dân: 254016 (người)

- Lượng rác phát sinh trong 1 ngày là:

Mngày=N × tiêu chuẩn thải rác ( kg/người.ngày đêm)

- Tổng lượng rác phát sinh trong năm là:

Mnăm =M ngày

1000 ×365 (tấn/năm)

- Khối lượng chất thải rác thu gom:

+ tỷ lệ thu gom chất thải rắm của khu dân cư qua các năm không thay đổi là 80%

Mthu gom= Mnăm × 80% ( kg/năm)

Bảng 2: Dự báo chất thải rắn phát sinh đến năm 2026

STT Năm Tỷ lệ

giatăngdân

số %

Dân số(người) Tiêu chuẩnthải rác

(kg/người/ngà

y đêm)

Lượngrác phátsnhtrong 1ngày

Lượngrác phátsinhtrong 1năm (tấn/

năm)

Tỷlệthugom80%

Lượngchất tahrirắn thugom (tấn/năm)

2665737

133286

I.2 Tính toán thành phần khối lượng chất thải rắn.

- Tính toán thành phần khối lượng chất thải rắn năm 2017:

Mchất hữu cơ = Mthu gom 2017 x 60% = 22252(tấn/năm)

Mcao su, nhựa = Mthu gom 2017 x 12% = 4450(tấn/năm)

Mgiấy, carton, giấy vụn = Mthu gom 2017 x 10% = 3709( tấn/năm)

Mkim loại = Mthu gom 2017 x 8% = 2967(tấn/năm)

Mthủy tinh, gốm sứ = Mthu gom 2017 x 4% = 1483(tấn/năm)

Mgạch vụn, đất đá, = Mthu gom 201 x 6% = 2225 (tấn/năm)

Tương tự ta tính cho các năm tiếp theo và kết quả thu được theo bảng dưới đây:

KhốilượngCTR thugomtrong 1năm (tấn/

năm)

Phân loại theo khối lượng (tấn/năm)

Chấthữu cơ

Cao su,nhựa

Giấycarton,giấy vụn

Kim loại

Thủytinh,gốmsứ

Gạchvụn,đấtđá

- Tính toán lượng rác đem đi tái chế:

Thành phần chất thải rắn đem đi tái chế: cao su, nhựa, giấy vụn, giấy carton, kim loại:

Mtái chế = Mthành phần× tỷ lệ tái chế (tấn)Thành phần Khối lượng Tái chế (

%)

Lượng CTR táichế (tấn)

Tổng khối lượng CTR đem đi tái chế trong 10 năm 97965

- Tính toán lượng rác đem đi ủ:

Thành phần chất thải rắn đem đi ủ: chất hữu cơ

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH THEO SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

I Tính toán thiết kế khu tiếp nhận rác

Khối lượng rác thu gom thực tế trong năm thứ 10 là: Mthu gom = 43524 (tấn)

Trong đó thành phần chất hữu cơ chiếm 60% khối lượng rác là:

Mchc = 43524 × 60% = 26114 (tấn)Khối lượng rác được chuyển đến bãi tập kết rác hàng ngày là:

M ngày=M chc

365=

26114

365 =71,6(tấn/ngày.đêm)Tổng lượng thành phần tái chế chiếm 30% khối lượng rác là:

Mtái chế = 43524 × 30% = 13057 (tấn)Khối lượng rác được chuyển đến bãi tập kết rác hàng ngày là:

M ngày=M táichế

365 =

13057

365 =35,8 ( tấn/ ngày đêm)Vậy tổng lượng chôn lấp là:

Mchôn lấp = Mthu gom – (Mchc + Mtái chế )

= 43524– (26114 + 13057) = 4353(tấn)Khối lượng rác được chuyển đến bãi tập kết rác hàng ngày là:

M ngày=M chôn lấp

365 =

4353

365 =11,9(tấn/ngày đêm)Nhà tập kết rác phải có kích thước đủ lớn để có thể chứa dược lượng rác lớn nhất trongngày đêm Nhà tập kết rác phải có hệ thống thu nước rác xung quanh và cần có mái chenhưng không cần tường bao Chiều cao tối thiểu của nhà tập kết khoảng 6m để xe có thểvào và làm việc được

Thể tích rác được chuyển đến nhà tập kết rác hàng ngày là:

V = ∑M ngày

γ = 71,6+35,8+11,9

390 ×10−3 = 305,90 (m3/ngày.đêm)Trong đó V: Thể tích rác được chuyển đến nhà máy (m3/ngày.đêm)

∑M ngày = (Mchc + Mtái chế + Mchôn lấp ) (tấn/ngày.đêm)

γ: Tỷ trọng chất thải rắn (γ = 390×10-3 (tấn/m3)

Vậy diện tích sàn cần tối thiểu của nhà tập kết là:

S = V H = 305,906 = 51 (m2)(H là chiều cao nhà tập kết, H = 6m)

 Chọn kích thước nhà tập kết rác là: L × B × H = 9m × 6m × 6m

II Nhà phân loại rác

Tại đây rác sẽ được loại bỏ những vật có kích cỡ lớn chiếm từ 20 – 25% tổng lượngchất thải rắn

Sau khi phân loại chỉ còn hoàn toàn rác hữu cơ sẽ được mang đến nhà ủ

 Chọn kích thước nhà phân loại rác: L × B × H = 9m × 6m × 6m

III Nhà ủ thô

- Lượng rác sau khi được phân loại sẽ được đưa vào nhà ủ thô

- Thiết kế nhà ủ thô đến năm thứ 10 vói lượng rác là Mchc = 26114 (tấn)

- Khối lượng rác đem đi ủ trong 1 ngày là: 26114365 =71,5(tấn)=71545(kg)

III.1 Xác định công thức của rác đem đi ủ:

Độ ẩm của rác 60%

Khối lượng khô của rác là: Mkhô= 0,4 × 71,5 = 38,6 (tấn) = 28600 (kg)

Tỷ lệ % khối lượng các nguyên tố của mẫu CTR

- Khối lượng khô của các nguyên tố:

mx = %mx × mRK

trong đó: + mx : khối lượng khô của nguyên tố x

+ %mx: phần trăm theo khối lượng khô

+ mRK: khối lượng khô của rác mRK = 28600kg

- Khối lượng từ nước: mH2O = m rác đem đi ủ - mRK =71545 – 28600= 42945 (kg)

+ mo = m h2 o

18 × 16 (kg)+ mH = m h2 o

18 × 2 × 1 (kg)

Bảng 3 Khối lượng của các nguyên tố

Thànhphầnnguyêntố

Phần trămtheo khốilượng khô(%)

Khốilượng khô(kg)

Khốilượng từnước(kg)

Tổng khốilượngnguyên tố(kg)

-(Phần tram theo khối lượng lấy theo bảng 2.11 trang 46 – sách xử lý chất thải rắn)

Công thức phân tử của mẫu CTR:

= 22 :124 :58 :1

Vậy công thức phân tử của nguyên liệu làm compost: C22H124O58N

IV Tính toán thiết kế nhà tiếp nhận rác hữu cơ:

Để đảm bảo lúc nào nhà máy cũng có nguyên liệu để hoạt động hay những lúc gặp sự

cố nhà máy ngưng hoạt động trong một thời gian, nhất là các khoảng thời gian cần choviệc duy tu và sửa chữa máy móc thiết bị làm lượng chất thải rắn vận chuyển về sẽ tồnđọng lại Vì vậy, khi tiếp nhận được thiết kế có thể lưu rác trong 2 ngày, do đó công suấtcủa khu tiếp nhận:

Q = 71545 × 2 = 143090 (kg)Với khối lượng riêng của rác thải hữu cơ là 390 kg/m3 thể tích khu tiếp nhận:

V = 143090390 = 366,9 (m3)

Chọn chiều cao rác có thể đạt được trong khu tiếp nhận tối đa là 2,5m, vậy diện tíchcần thiết của khu tiếp nhận là:

Stiếp nhận = 366,92,5 = 146,76 (m2)Kích thước khu tiếp nhận được thiết kế: L × B = 15 x 10

Khu tiếp nhận được xây dựng có mái che bằng tôn trên có gắn các quạt thông gió tựnhiên, có tường bao xung quanh Ngoài ra, tại đây có thêm các hệ thống thu, dẫn nước rò

rỉ từ chất thải rắn đến bể chứa trung tâm của trạm xử lý cũng như việc phun chế phẩmkhử mùi và diệt côn trùng được thực hiện liên tục trong suốt quá trình hoạt động

 Hàm lượng N của CTR khô chiếm 52,822 = 2,4 % khối lượng khô

- Từ kết quả này không thể tiến hành ủ compost ngay mà phải tiến hành phối trộnvới các thành phần khác để đạt kết quả tối ưu có tỷ lệ C/N = 30/1 (trang 242-[1])

và độ ẩm từ 50 ¿ 60% Lựa chọn vật liệu phối trộn là lá cây tưoi Tính chất của

lá cây tươi sử dụng phối trộn lấy theo bảng 7.11 – [1]:

+ Hàm lượng N có trong lá cây tươi: NLC = 0,7×1,0% = 7.10-3 (kg)

+ Hàm lượng C có lá cây tươi: CLC = 7.10-3 ×40= 0,28 (kg)

+ Hàm lượng N có trong CTR khô: NCTR = 0,3×2,4% = 7,2.10-3 (kg)

+ Hàm lượng C có trong 1kg CTR hữu cơ: CCTR = 7,2.10-3 × 22 = 0,1584 (kg)

+ a,b: lần lượt là khối lượng của lá cây tươi và CTR khô đem đi ủ, chọn b=1 kg

=> a = 0,82 (kg)

- Kiểm tra độ ẩm: 1× 0,7+0,82 ×0,31+0,82 = 52% => Thỏa mãn độ ẩm

 Vậy cứ 1kg CTR khô thì cần 0,82kg lá cây tưoi

- Vậy tổng khối lượng lá cây tươi cần dùng cho 1 ngày:

- Diện tích khu phối trộn:

Sphối trộn = Stiếp nhận ¿ 1,5 = 146,76 ¿ 1,5 = 220,14 (m2)

- Chọn kích thước khu phối trộn L × B = 17 × 13 (m)

VI Tính toán thiết kế hầm ủ thô

- Tổng khối lượng chất thải cần vận chuyển về các hầm ủ mỗi ngày:

- Thời gian ủ nguyên liệu tại mỗi hầm theo quy định là 20 ngày nên cẩn 80 hầm ủ.

- Khối lượng nguyên liệu cung cấp cho 1 hầm là M ủ

số hầm= 520524 = 13013 (kg)

- Vậy, ta có các thông số cho 1 hầm ủ:

+ Chiều dài: 6m +1m lối đi lại 2 hầm ủ

+ Chiều rộng: 3m +0,5m lối đi lại

+ Chiều cao: 2m

- Thiết kế thành 4 dãy lớn, mỗi dãy có 2 dãy nhỏ cách nhau 5m theo chiều ngang của hầm, mỗi dãy nhỏ lại chứa 10 hầm nằm sát nhau, ở giữa các dãy nhỏ theo chiều dọc hầm có ngăn chứa thiết bị cấp khí và mỗi dãy cách nhau 3,5m Bề dày của tường nhà ủ là 200mm Hầm được xây dựng bằng bê tông cốt thép bố trí trongnhà có mái che Dưới đáy hầm có hệ thống cung cấp khí và hệ thống thu nước rò rỉsinh ra trong quá trình phân hủy CTR Sàn hầm có độ dốc i = 3% nghiêng về phía quạt cấp khí

- Nước rò rỉ được thu và dẫn về bể tập trung của trung tâm xử lý nước thải tại khu liên hợp xử lý chất thải rắn

4.1 Hệ thống cấp khí:

- Khối lượng nguyên liệu cung cấp cho 1 hầm ủ là: 13868,4 (kg)

- Lượng không khí (oxy) cần thiết cho quá trình phân hủy được tính toán dựa vào

phương trình phản ứng giữa oxy và công thức phân tử của nguyên liệu làm compost

20 = 388 (kgO2/ngđ)

- Vì oxy chiếm 0,21% không khí nên lượng khí cần cung cấp cho hầm ủ mỗi ngày:388

độ 2 giờ thổi 1 lần, tức là 1 ngày được 6 lần thổi khí

- Vậy lượng khí cần cung cấp cho 5 ngày đầu là:

+n2_là số lần thổi khí trong ngày

- Tổng lưu lượng của máy quạt là : L = 2742,9 (m3/ngđ) = 114,3 ((m3/h)

- Rãnh phân phối khí tại các hầm ủ được thiết kế đặt song song theo chiều dàicủa hầm ủ Mỗi hầm ủ có 3 rãnh cấp khí.Khí được dẫn về hầm ủ được chiathành 3 nhánh ở hầm ủ và phân phối vào các rãnh trong hầm ủ Trên ống có lắpđĩa thổi khí, đường kính ống cấp khí nhánh là d = 50mm Chọn khoảng cáchmỗi tâm đĩa trên 1 ống cấp khí là 500mm => số đĩa trên 1 ống là 9 đĩa.

- Mặt trên của rãnh được che bởi khung sắt có các song chắn để hạn chế tối đarác làm tắc nghẽn đường ống cấp khí

VI.1 Hệ thống tuần hòa nước rỉ rác

Chọn chiều dài rãnh thu nước rác bằng với chiều dài của hầm ủ

Rãnh thu nước rỉ rác nằm phía dưới sàn bể Nước rác từ rãnh thu nước rác được đưalên hố thu nước rác Khi hố thu nước rác đầy thì phải bơm hút đi Rãnh thu nước rỉhình chữ nhật có kích thước là : 5 × 0,15 × 0,2 (m) Rãnh thu nước chung của các rãnhcon có chiều sâu là 0,3m

Bố trí 2 dãy nhà ủ 1 bể thu nước rỉ rác đồng thời dùng để bổ sung nước cho các đống

ủ Kích thước bể thu nước rỉ rác là: L×B×H = 4×3×2 (m)

Khi hố thu đầy thì bơm nước rác tuần hoàn lại bể ủ Hệ thống tuần hoàn nước cho bể ủđược bơm ngược trở lại bể ủ từ hố gas thu nước Hệ thống tuần hoàn nước rác được bốtrí phía trên với mỗi bể gồm 4 ống có D = 50mm, mỗi ống có lắp đặt vòi phun, các vòiphun này được sắp xếp có khoảng cách đều nhau,chọn tâm các vòi phun cách nhau1,25m, ống cấp nước được chế tạo bằng thép tráng kẽm để chống ăn mòn Các vòiphun được đặt ở độ cao 4m so với mặt sàn

Chọn đường kính ống cấp nước là d = 100mm, đường kính ống nhánh cấp nước là d =50mm

VII Nhà ủ chín

Rác sau chu kỳ ủ thô (20 ngày) thì tiến hành cho vào nhà ủ chín

Thể tích chất hữu cơ vào nhà ủ chín trong 1 ngày là:

Vủ chín = Vngày ×70% = 195,4 × 70% = 136,8 (m3)(Còn thừa 30% bã hữu cơ đưa đi chôn lấp hợp vệ sinh)

Chọn thời gian ủ chín t2 = 5 (ngày), số luống ủ chín trong 1 ngày là 2 luống Vậy cần thiết

kế 10 luống ủ chín hoạt động luân phiên

Thể tích 1 luống ủ chín là:

Vluống = V ủ chín

2 = 136,82 = 68,4 (m3)Chiều cao luống ủ chín H2 = 2 – 2,5m (chọn H2 = 2m) – Sách giáo trình quản lý và xử lýchất thải rắn của trường ĐH Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội (trang 252)

Diện tích của 1 luống ủ chín là:

 Diện tích toàn bộ khu ủ chín bao gồm:

Chiều rộng nhà ủ: ( số dãy × L) + (số đường đi × chiều dài đường đi các dãy) = (2 ×

7) + (3 × 3) = 23 (m)

Chiều dài nhà ủ: (B × số luống) + ( số đường đi × chiều rộng đường đi các luống) =(5× 5) + (6 × 1) = 31 (m)

Vậy tổng diện tích toàn bộ khu ủ chín là: 31 × 23 = 713 (m2)

Nhà sản xuất phân compost có mái che Đặt một máy tinh chế có quạt trong thùng kín đểphân chia mùn tinh nhẹ làm phân bón, phần thô còn lại được sử dụng để cải tạo đất canhtác

Mùn sau khi đã được phân loại sẽ được pha thêm N, P, K và một số vi lượng cần thiết sau

đó sẽ được đóng bao và chuyển về kho

 Chọn kích thước nhà sản xuất và đóng bao được thiết kế có kích thước : L × B ×

H = 50m × 30m × 6m

Khu vực dùng để tiếp nhận lượng bùn sau khi qua giai đoạn ủ lên men tại các hầm ủ Mùn sau khi chuyển qua khu vực này sẽ được lưu lại trong vòng 20 ngày trước khi chuyển qua giai đoạn tinh chế thành phân compost Khu vực được thiết kế có mái che,không phân thành từng ngăn như hầm ủ, xung quanh trống không có tường

Vì phải đáp ứng một lượng nguyên liệu tương đương với lượng nguyên liệu mà khu vực ủ phân compost tiếp nhận nên diện tích khu vực ủ chín cũng được thiết kế bằng 70% diện tích của khu ủ phân compost là:

Sủ chín = 0,7×Stiếp nhận = 0,7 × 146,76= 102,73 (m2)