Kiểm soát ô nhiễm không khí từ các lò đốt rác thải rắn đô thị

Giới thiệu về MSWI trong hệ thống quản lý chất thải rắn đô thị Đốt là một quá trình cháy ở nhiệt độ cao, cho phép thực hiện quá trình oxy hóa hoàn toàn chất thải rắn, chất lỏng hoặc chất

Kiểm soát ô nhiễm không khí từ các lò đốt rác thải rắn

đô thị

Nhóm 1:

Hà Huy Hiếu

Trần Ngọc Hiểu

Nguyễn Minh Hoàng

Nguyễn Trung Hoàng

Hồ Hoàng Vinh Quang

Hoàng Vinh

GVHD: Ts Tô Thị Hiền

MSWI (Municipal solid waste incinerators)

WtE (Waste-to-energy)

APC (Air Pollution Control)

LCA (Life Cycle Assessment)

Phương pháp thay thế

thiêu đốt tái chế vật liệu Kỵ khí tiêu huỷ hoặc ủ

phân

1 Giới thiệu về MSWI trong hệ thống quản lý chất thải rắn đô thị

Đốt là một quá trình cháy ở nhiệt độ cao, cho phép thực hiện quá trình oxy hóa hoàn toàn chất thải rắn, chất lỏng hoặc chất khí Hệ thống đốt có thể rất phức tạp có liên quan đồng thời giữa sự truyền nhiệt và chuyển đổi khối lượng; phản ứng hóa học và các dòng chất lỏng.

2.1 Sản phẩm của các quá trình nhiệt phân, khí hóa, đốt có không khí.

2 Tỉ trọngcủa MSWI trong hệ thống quản lý chất thải rắn hiện đại

Ưu điểm Nhược điểm

- Không cần tiền xử lý chất thải

- Làm giảm nhu cầu chôn lấp cho MSW

- Giảm khối lượng chất thải bằng 90%

- Giảm trọng lượng chất thải 70%

- Khả năng thu hồi năng lượng (điện hoặc nhiệt)

- Nếu được quản lý tốt, ô nhiễm không khí thấp sau xử lý

- Tiêu diệt các mầm bệnh tiềm tàng và độc hữu cơ chất gây ô nhiễm

- Có thể được đặt gần trung tâm của nguốn phát thải MSW lớn

- Giảm chi phí vận chuyển chất thải

- Đòi hỏi đất tối thiểu

- Khí thải trong xử lý không có mùi

- Giảm vật liệu hữu cơ chủ yếu tới CO2 thay vì CH4 và VOC khác

-Tạo nguồn chất thải nguy hại (APC dư lượng), đòi hỏi phải xử

lý an toàn

- Tạo nguồn xỉ (tro dưới)

- Tạo nguồn từ lượng lớn khí thải

- Đầu tư cao và chi phí vận hành

- Chi phí bảo dưỡng cao

- Yêu cầu nhân viên có tay nghề cao

- Yêu cầu thành phần thích hợp chothiêu đốt tự động

- Nhận thức tiêu cực từ cộng đồng (cho đến nay) 

2.2 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp MSWI

2.3 Thành phần của MSW ở mỗi nước

2.4.Tỉ trọng của các bãi chôn lấp, đốt, ủ phân và tái chế trong EU-27 nước thành viên

2.5 So sánh quản lý MSW thực tiễn ở một số nước, trong các bãi chôn lấp, thiêu đốt, ủ phân và tái chế

Quốc gia Số lượng MSW Lượng Mt/năm Quốc gia Số lượng MSW Lượng

Mt/năm

Tiếp nhận và xử lý chất thải ( lưu trữ, trên cơ sở tiền xử lý tại chỗ)

Buồng đốt ( chất thải nhiên liệu và hệ thống cung cấp không khí )

Thu hồi năng lượng ( nồi hơi, tiết kiệm, vv)

Các cơ sở phát thải khí sạch

Các cơ sở xử lý hoặc lưu trữ chất thải và nước thải, tại chỗ

Thiết bị và hệ thống kiểm soát hoạt động đốt, ghi hình và giám sát điều kiện đốt

3.1 Mô tả toàn bộ nhà máy đốt

3 Lò đốt chất thải rắn đô thị và công nghệ kiểm soát ô nhiễm không khí

17 - ống khói

18 - APC dư lượng băng tải

3.2 Các quá trình xử lý MSW

3.3 Đầu vào và đầu ra chính của lò đốt MSW

3.4 hỗn hợp khí đầu ra

- Tro bay

- Acid và các chất tiền acid SO2, NO, HCl

- Dioxin, furans và các chất tương tự

3.5 Mục tiêu xử lý

Chất ô nhiễm Nồng độ khí thô từ lò hơi

(mg/Nm3)

Nồng độ tối đa có thể chấp nhận tại ống khói (mg/Nm3)

Hiệu quả xử lý (%)

3.6 thiết bị xử lý khí thải

Dioxin& furan Than hoạt tính + lọc bụi tay áo  50 – 99,9

3.7 tách lượng tro bay và than hoạt tính

- Than hoạt tính dạng bột được sử dụng để hấp phụ các chất ÔN hữu cơ như

Dioxin, furans

- Bụi than được thu hồi với tro bay bằng cyclone, ESP, túi vải.

Cơ chất Lấy mẫu không liên tục Giá trị ½ giờ Giá trị hàng ngày Ghi chú

ống tay áo

HCl    1 – 50  1 – 8 Nên dùng các quy trình xử lý ướt

NOx    1 – 150  1 – 40 Nên dùng các quy trình xử lý ướt

NOx với SCR    30 – 250  120 – 180 Ở mức khí NOx cao, NH3 cần được tính toán, nên

dùng các phương pháp kết hợp với quy trình xử lý ướt

TOC    1 – 20  1 – 10 Yêu cầu điều kiện đốt cháy tối ưu

CO    5 – 100  5 – 30 điều kiện đốt cháy tối ưu

Hg  <0,05  0.001 – 0,03  0,001 – 0,02 Kiểm soát đầu vào, quy trình hấp phụ cacbon

PCDD/PCDF

(ng ITEQ/Nm3)

 0,01 – 0,1     Điều kiện đốt cháy tối ưu,

kiểm soát nhiệt độ để giảmquá trình tổng hợp quy trình, hấp phụ carcarbon

3.8 hiệu quả loại tro bay

Thiết bị Hiệu quả điển

hình với tro bay

Hiệu quả điển hình với AC

Phạm vi áp lực điển hình

Nhiệt độ tối đa cho phép

Phạm vi kích thước bụi

với quạt thổi

Thiết bị Hiệu quả điển

hình với tro bay

Hiệu quả điển hình với AC

Phạm vi áp lực điển hình

Nhiệt độ tối đa cho phép

Phạm vi kích thước bụi

với quạt thổi

3.10 giảm thiểu NO

- 2 CN được áp dụng là SNCR và SCR

SNCR

SCR

So sánh SNCR và SCR

Ít bị ăn mòn

Hiệu quả cao

Cần áp suất cao Cần lượng dư O2

Thường 30 – 60%

Đến 85%

Thường 50 – 80%

3.11 nước ngưng tụ trong thiết bị

- độ ẩm gây ăn mòn thiết bị, làm bụi bám vào thiết bị gây tắc…

- Giải pháp:

- Trao đổi nhiệt với khí thải nóng: trong trường hợp này hai dòng được lưu giữ tách biệt

và hạn chế duy nhất là tăng áp lực thất thoát qua bộ trao đổi nhiệt và chi phí đầu tư cao hơn.

- Tiêm một lượng hạn chế khí thải nóng tăng dòng trong dòng chính : điều này rất

hiệu quả với hệ thống đốt lại, nhưng điểm bất lợi là nó làm cho khí thải nóng từ lò hơi bị ô nhiễm hơn , và hiệu quả làm sạch tổng thể bị giảm

- Ngay trước khi xả thải để tránh sự hình thành của bông gây ra bởi ngưng tụ trong làm mát bằng không khí lạnh

- Trước các bộ lọc vải ống để tránh tắc nghẽn bởi sự hình thành bùn trong các tường bên trong các bộ lọc

1 dầu nhũ tương trong scrubber

- Dioxin và PAH hòa tan kém trong nước nên khả năng loại bỏ bằng scrubber ướt kém hiệu quả Do tính

ưa mỡ của chúng nên dầu được sử dụng để hấp phụ Dioxin hay PAH

2 loại bỏ bụi và khả năng tích tụ hạt

- Các hạt nano cũng có thể gây hại cho sức khỏe con người

- Các nghiên cứu tích tụ hạt nano bằng polyme thành những hạt lớn hớn, dễ xử lý hơn

3.12 Công nghệ mới trong việc làm sạch khí thải

Các chất ô nhiễm chính

Các chất ô nhiễm chính

bụi Carbon monoxide

các hợp chất hữu cơ bay hơi

Acid clorua và florua

Sulphur dioxide Nitrous dioxides Thủy ngân

Bảng 9 Nồng độ phát thải khí trước , sau khi xử lý và giới hạn pháp lý.

Công thức tính

4.1 bụi

Trong quá trình đốt cháy, một phần của chất thải không

cháy và loại bỏ khỏi lò đốt chất thải rắn như chất thải

rắn, thường được gọi là tro đáy hoặc xỉ, phế liệu APC

và lượng rất thấp của các hạt còn lại trong khí thải

Hạt silicon

Hạt nhôm

4.2 Carbon monoxide

Không có đủ O2 trong quá trình oxi

hóa hoặc nhiệt độ không đủ dể đốt

toàn toàn thành CO2

Phát thải vào không khí

4.3 các hợp chất hữu cơ bay hơi

Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) là sản phẩm của quá trình đốt cháy không hoàn toàn và có thể bao gồm một loạt các

hợp chất, vì chúng có thể bao gồm các chuỗi carbon hoặc vòng có áp suất hơi cao

benzen toluen và xylen (BTX) ethylbenzene

VD:

hydrocarbons (PAH) polychlorinates biphenyls (PCB dioxin (PCDD / PCDF

4.4 Acid clorua và florua

Các nguồn chính

• Chlorine là chất dẻo như PVC, chất thải thực phẩm có muối và chlorine vô cơ khác

• Flourine có thể chuyển thành nhựa như PTFE, fluorinated sợi và Flourine vô cơ khác

• CL,F chủ yếu chuyễn thành HCl,HF

Xử lý : dùng NaOH, Ca(OH)2,CaCO3

Nồng độ khí thải khí nói chung trong khoảng 0,1 -6 mg/Nm3 với HCl và 0,01 -0,1 mg/Nm3 cho HF, và do đó dưới mức quy định

2 HCl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2 H2O

2 HF + Ca(OH)2 → CaF2 + 2 H2O

4.5 Sulphur dioxide

Sulphur dioxide là một sản phẩm phản ứng của hợp chất S có trong chất thải với oxy, và nồng độ của nó trong khói tỷ lệ thuận với lượng của nó trong chất thải, Bất kể trong dạng hữu cơ hay vô cơ mặc dù:

CxHyS + w O2 → CO2+ H2O + SO2 (13)

Ngưỡng quy định 50 mg/Nm3, hầu hết các thiết kế đều cho số liệu thấp hơn 20 mg/Nm3 khí thải

• Xử lý: dùng Ca(OH)2

SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3 + 1/2 H2O (14)

Các vấn đề:

• Chất ức chế hô hấp và co thắt phế quản ảnh hưởng người bị bệnh hen suyễn và viêm phế quản

• Sulphur dioxide cũng được biết đến như rất độc hại cho vi khuẩn Koch, nên , tỷ lệ mắc bệnh lao là thấp hơn trong các lĩnh vực phát thải SO2

4,6 Nitrous dioxides

Các Nitrogen oxides, NOx, cũng được biết đến là khí gây nóng lên toàn cầu và có tính axit

NOx nhiệt NOx nhiên liệu NOx thúc đẩy

giới hạn quy định 200 mg/Nm3

Xử lý: bộ chuyển đổi xúc tac SCR, SNCR với phun dung dịch ure lỏng

4.7 Thủy ngân

Thủy ngân đến nay là kim loại nhiệt điện động nhất, có độc tính cao , và ở 357ºC nó bay hơi hoàn toàn vào khí thải

Nguồn gốc: pin, thiết bị điện

quy định ngưỡng 0,05 mg/Nm3

Trạng thái ôxi hóa của Hg phụ thuộc chủ yếu vào các đặc tính của ống khói khí

Hg

HgCl2(Dể loại bỏ hơn pha khíHg)

Xử lý: bằng lưu huỳnh hoặc than hoạt tính

Số lượng Hg trong MSW là trong khoảng 0,5-5 g Hg / tấn MSW

4.8 Cadmiun và tallium

Cadmium là một yếu tố độc hại với môi trường có thể phát sinh trong khí thải của MSWI do động nhiệt của nó Cd chủ yếu là chuyển đổi thành CdCl2

Nồng độ trong khoảng 0,0002-,03 mg/Nm3 (11% O2) (BREF, 2006)

Nguồn gốc: các thiết bị điện tử (bao gồm ắc quy), sơn, Ni-Cd, pin, và nhựa cadmium ổn định

Số lượng tali trong chất thải rắn đô thị hầu như không tồn tại và rất thường xuyên dưới mức giới hạn phát hiện

4.9 Các kim loại nặng khác

4.10 Dioxin

Polychlorinated dibenzo- p-dioxins ( PCDD ) và dibenzofurans polyclo hóa ( PCDF ) thường được gọi là dioxin và là chất ô nhiễm bao gồm một tập hợp ba vòng thơm hữu cơ(POP)

Tỷ lệ hình thành tối đa dioxin trong khoảng 300-400 º C

có thể hình thành 75 loại dioxin và 135 loại furan đồng phân

hình 9 Cấu trúc chung của (a) - polychlorinated dibenzo-p-dioxin (PCDD), (b)-dibenzofurans polyclo hóa (PCDF)

Tăng hiệu quả quá trình đốt và giảm khả năng hình thành : trong quá trình đốt tăng nhiệt độ (>1000ºC) và tăng thời gian lưu

khoảng 2s

các giới hạn quy định là 0,1 ng I-TEQ/Nm

Ảnh hưởng :

• thay đổi chức năng gan và chuyển hóa lipid, những thay đổi trong hoạt động của các men gan khác nhau

• suy giảm hệ thống miễn dịch,các bất thường nội tiết và thần kinh hệ thống

• Nó có khả năng gây quái thai và gây độc cho bào thai động vật

• một rất thúc đẩy mạnh ung thư gan của chuột, và các quần thể tiếp xúc với dioxin đã tăng tỷ lệ mắc các ung thư mô mềm và ung thư hạch không Hodgkin

bảng 10 cho thấy nồng độ của bảy mươi đồng phân cần được đưa vào tính toán để biết độc tính tương đương (I- TEQ )

4.11 khí nhà kính

CO2 thường thấy ở MSWI là trong khoảng 0,1-1,7 tấn / tấn của MSW

CO2 CH4 N2O hydrofluorocarbons (HFC)

perfluorocarbons ( PFC) sulphur hexafluoride ( SF6 )

Cảm ơn cô và các bạn đã lắng nghe !!!