nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

[2]  Khí hóa chất thải rắn đô thị để sản xuất điện ở Brazil, đánh giá các công nghệ sẵn có và lợi ích môi trường của chúng.Nghiên cứu cho thấy Brazil có tiềm năng hấp dẫn về năng lượng

không ít những khó khăn khi lượng chất thải rắn phát sinh ngày càng nhiều về lượng và đa dạng về loại Bên cạnh đó, việc tìm kiếm một nguồn năng lượng thay thế cho nguồn năng lượng hóa thạch đang là một vấn đề quan tâm ở mức toàn cầu

Theo nghiên cứu, chất thải rắn là một loại vật liệu có thể sử dụng để khí hóa tạo ra khí tổng hợp Vì thế, đồ án này tập trung nghiên cứu, xây dựng mô hình khí hóa chất thải rắn hữu cơ với nhiều yếu tố ảnh hưởng khác nhau như: lưu lượng cấp khí, độ ẩm vật liệu

và nhiệt độ khí cấp đầu vào Qua đó cho thấy sự ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đến chất lượng khí hóa thông qua việc đánh giá thành phần khí tổng hợp và các thông số liên quan để tìm ra được thông số tối ưu nhất cho quá trình

Chất thải rắn dùng để khí hóa là chất thải rắn hữu cơ Lượng chất thải răn này sẽ được khí hóa trong hệ thống khí hóa ngược chiều tầng có định Updraft Khí tổng hợp sinh ra được thu và đo thành phần thông qua dụng cụ đo và phân tích khí TESTO 350XL

Luận văn này đề cập ảnh hưởng của 3 thông số vừa nêu trên tới chất lượng khí đầu

ra Nghiên cứu sử dụng phần mềm Minitab cùng với việc lập quy hoạch thực nghiệm Taguchi L9 với 3 thông số và 3 mức gồm 9 thí nghiệm Ảnh hưởng của mỗi thông số được đánh giá dựa trên tỷ số tín hiệu nhiễu SN, đồ thị Means và phân tích phương sai ANOVA Thành phần khí đầu ra sẽ được phân tích và đánh giá theo tiêu chí lớn hơn tốt hơn

Kết quả thực nghiệm cho thấy việc ứng dụng phương pháp Taguchi cho phép xác định được chế độ công nghệ hợp lý với số thí nghiệm ít nhất Sau quá trình phân tích kết quả thực nghiệm dựa vào tỷ lệ SN cho thấy: Độ ẩm vật liệu có ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình khí hóa Xếp thứ 2 là lưu lượng cấp khí và cuối cùng là yếu tố nhiệt độ khí cấp vào Kết quả sau qúa trình nghiên cứu được dùng để định hướng cho các nhà công nghệ quan tâm đến quá trình khí hóa chất thải rắn hữu cơ Kết quả này có thể giúp cho các nhà công nghệ xác định được yếu tố nào có ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình khí hóa, qua đó

có thể kiểm soát các mức thông số phù hợp để quá trình khí hóa diễn ra tốt nhất và chất lượng khí đầu ra đạt cao nhất

TÓM TẮT ii

DANH MỤC BẢNG BIỂU vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Một vài nghiên cứu điển hình 2

3 Đối tượng nghiên cứu 3

4 Mục tiêu nghiên cứu, nội dung nghiên cứu, phạm vi và giới hạn của đề tài 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1.Tổng quan về tình hình chất thải rắn hiện nay 4

1.1.1 Khái niệm chất thải rắn 4

1.1.2 Trên cả nước 4

1.1.3 Tại Tp Hồ Chí Minh 5

1.1.4 Thành phần chất thải rắn 6

1.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần và khối lượng của chất thải rắn 7

1.1.6 Nguồn phát sinh và tác động của chất thải rắn 9

1.2 Các phương pháp xử lý chất thải rắn hiện nay 12

1.2.1 Chôn lấp 12

1.2.2 Phương pháp ủ sinh học 13

1.2.3 Phương pháp tái chế chất thải rắn 15

1.2.4 Phương pháp đốt 16

1.2.5 Nhiệt phân 19

1.2.6 Khí hóa 20

1.3 Tình hình ứng dụng công nghệ khí hóa 26

2.1 Khái niệm về quá trình khí hóa 28

2.2 Cơ chế của quá trình khí hóa 28

2.3 Các tác nhân khí hóa 30

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khí hóa 30

2.5 Thành phần và phần trăm các khí ra trong nguyên liệu 32

2.6 Phương pháp quy hoạch thực nhiệm Taguchi 33

CHƯƠNG 3 : PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 35

3.1 Mô tả hệ thống và thiết bị 35

3.2 Vật liệu nghiên cứu 37

3.3 Phương pháp thực nghiệm 39

3.3.1 Dụng cụ đo 39

3.3.2 Lấy mẫu 42

3.3.3 Quy trình thực nghiệm 42

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 44

4.1 Các kết quả thí nghiệm khảo sát sơ bộ 44

4.1.1 Khảo sát để chọn thành phần vật liệu 44

4.1.2 Khảo sát độ ẩm vật liệu 45

4.1.3 Khảo sát sự ảnh hưởng của lưu lượng với tác nhân không khí 47

4.2 Tối ưu hóa thông số công nghệ 48

4.2.1 Đánh giá kết quả theo tỷ số SN 48

4.2.2 Đánh giá kết quả theo đồ thị Means 50

4.2.3 Phương pháp phân tích phương sai ANOVA 51

4.2.4 Phân tích hồi quy 52 4.3 Một vài đồ thị về sự thay đổi của thành phần khí sinh ra và nhiệt độ theo từng điều

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59

5.1 Kết luận 59

5.2 Kiến nghị 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

PHỤ LỤC 64

Bảng 1 2 Thành phần chất thải rắn phát sinh năm 2010 7

Bảng 2 1 Thành phần hóa học trong nguyên liệu 32

Bảng 2 2 Thành phần % các khí sinh ra trong nguyên liệu sau khi khí hóa 33

Bảng 3 1 Bảng mô tả số lần thí nghiệm 42

Bảng 3 2 Quy trình thí nghiệm 43

Bảng 4 1 Bảng thành phần chọn theo 1000gr vật liệu 44

Bảng 4 2 Bảng thành phần chọn theo 1200gr vật liệu 45

Bảng 4 3 Bảng khảo sát khối lượng vật liệu sau quá trình sấy 45

Bảng 4 4 Bảng khảo sát sự ảnh hưởng theo lưu lượng 47

Bảng 4 5 Bảng đánh giá và xếp hạng các thông số công nghệ theo tỷ lệ SN 49

Bảng 4 6 Bảng đánh giá và xếp hạng các thông số công nghệ theo đồ thị Means 50

Bảng 4 7 Bảng phân tích ANOVA đối với khí CO và H2 52

Bảng 5 1 Thành phần của tar hình thành theo nhiệt độ 68

Hình 1 2 Chất thải rắn hữu cơ được ủ theo từng luống 14

Hình 1 3 Sơ đồ công nghệ đốt chất thải rắn để phát điện 17

Hình 1 4 Thiết bị khí hóa dạng lôi cuốn 21

Hình 1 5 Thiết bị khí hóa dạng tầng sôi 22

Hình 1 6 Thiết bị khí hóa tầng cố định 22

Hình 1 7 Thiết bị khí hóa dạng Downdraft 23

Hình 1 8 Thiết bị khí hóa dạng Updraft 24

Hình 1 9 Thiết bị khí hóa kiểu Crossdraft 25

Hình 2 1 Cơ chế của quá trình khí hóa 28

Hình 3 1 Thiết bị khí hóa tầng cố định ngược chiều Updraft 35

Hình 3 2 Máy nén dùng để cấp khí đầu vào 36

Hình 3 3 Sơ đồ nguyên lý thiết bị khí hóa dạng Updraft 37

Hình 3 4 Vật liệu giấy 38

Hình 3 5 Vật liệu Carton 38

Hình 3 6 Vật liệu vải 39

Hình 3 7 Vật liệu nilong 39

Hình 3 8 Vật liệu gỗ 39

Hình 3 9 Vật liệu cao su 39

Hình 3 10 Can nhiệt loại K 40

Hình 3 11 Tủ điện hiển thị nhiệt độ 40

Hình 3 12 Thiết bị TESTO 350XL 40

Hình 3 13 Lưu lượng kế 41

Hình 3 14 Thiết bị dùng để giai nhiệt khí cấp đầu vào 41

Hình 4 1 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ CO và H2 theo lưu lượng 48

Hình 4 5 Đồ thị so sánh mô hình hồi quy tuyến tính với kết quả thực nghiệm cho H2 54

Hình 4 6 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của CO và H2 theo thời gian ở lưu lượng 3.5m3/h, độ ẩm 15% và nhiệt độ 4270C 55

Hình 4 7 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của CO và H2 theo thời gian ở lưu lượng 4.5m3/h, độ ẩm 10% và nhiệt độ 4270C 56

Hình 4 8 Sự thay đổi của nhiệt độ theo thời gian ở lưu lượng 2.5m3/h, độ ẩm 20% và nhiệt độ 4270C 57

Hình 4 9 Sự thay đổi của nhiệt độ theo thời gian ở lưu lượng 3.5m3/h, độ ẩm 10% và nhiệt độ 2270C 58

Hình 5 1 Kết quả được ghi nhận ở điều kiện lưu lượng 2.5m3/h, nhiệt độ 270C và độ ẩm 10% 64

Hình 5 2 Kết quả được ghi nhận ở điều kiện lưu lượng 3.5m3/h, nhiệt độ 4270C và độ ẩm 15% 64

Hình 5 3 Kết quả được ghi nhận ở điều kiện lưu lượng 3.5m3/h, nhiệt độ 2270C và độ ẩm 10% 65

Hình 5 4 Kết quả được ghi nhận ở điều kiện lưu lượng 4.5m3/h, nhiệt độ 4270C và độ ẩm 20% 65

Hình 5 5 Quá trình hình thành Tar theo từng nhiệt độ 66

Hình 5 6 Hiệu suất tạo Tar theo nhiệt độ 67

Hình 5 7 Sự hình thành và phân hủy Tar theo nhiệt độ 69

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Cùng với sự phát triển kinh tế, gia tăng dân số và sự lãng phí tài nguyên trong thói quen sinh hoạt của con người, lượng rác thải ngày một tăng, thành phần ngày càng phức tạp và tiềm ẩn ngày càng nhiều nguy cơ độc hại với môi trường và sức khỏe con người

Ở Việt Nam, tốc độ phát sinh rác thải tùy thuộc vào từng loại đô thị và dao động từ 0.35 ÷ 0.8 kg/người.ngày Rác thải là sản phẩm tất yếu của cuộc sống được thải ra từ các hoạt động sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc các hoạt động khác như khám chữa bệnh, vui chơi giải trí của con người

Thực tế việc quản lý và xử lý rác thải mặc dù đã có nhiều tiến bộ, cố gắng nhưng chưa ngang tầm với nhu cầu đòi hỏi Hiện nay, ở khu vực đô thị mới chỉ thu gom đưa đến bãi chôn lấp tập trung đạt khoảng 60 ÷ 65%, còn lại rác thải xuống ao hồ, sông ngòi, bên đường Còn ở khu vực nông thôn, rác thải hầu như không được thu gom, những điểm vứt rác tràn ngập khắp nơi Ở khu vực khám chữa bệnh, mặc dù đã có nhiều bệnh viện đạt được những tiến bộ đáng kể trong việc cải thiện điều kiện môi trường theo hướng xanh, sạch, đẹp cùng với những thiết bị hiện đại để phục vụ tốt cho việc khám chữa bệnh của nhân dân, song vẫn còn những bất cập trong việc thu gom và tiêu huỷ rác thải, nhất là chất thải có các thành phần nguy hại Đây cũng chính là nguy cơ tiềm ẩn đối với môi trường và con người. [1]

Bên cạnh đó, sự phát triển về kinh tế và xã hội luôn đi kèm với nhu cầu tiêu thụ năng lượng ngày một gia tăng Hiện nay, khoảng trên 80% năng lượng đó được cung cấp bởi nhiên liệu hóa thạch Tuy nhiên, lượng nhiên liệu hóa thạch cần một khoảng thời gian rất dài để hình thành và tái tạo, vì thế việc năng lượng hóa thạch đang ngày một cạn kiệt dần

là một vấn đề được quan tâm ở mức toàn cầu

Tại Việt Nam, với sự phát triển của nền kinh tế thì tiêu chuẩn sống của con người cũng tăng lên, vì thế năng lượng cũng được tiêu thụ ngày một gia tăng Yêu cầu về năng lượng được ước tính hằng năm tăng khoảng 3.9% tương đương với 38 triệu tấn dầu trong năm 2008 và 109 triệu tấn dầu trong năn 2030 Bên cạnh đó, cùng với sự phát triển của kinh tế và xã hội thì lượng chất thải rắn phát sinh cũng ngày một gia tăng Tuy nhiên, việc quản lý chất thải rắn hiện nay còn nhiều khó khăn trong khâu thu gom và xử lý Hiện nay

đa phần chất thải rắn được chôn lắp ở các bãi rác tập trung Tuy nhiên, đây chỉ là một giải pháp tạm thời, không mang tính bền vững

Công nghệ khí hóa chất thải rắn là một công nghệ đầy tiềm năng để tận dùng nguồn chất thải rắn này tạo ra một nguồn năng lượng có thể phục vụ cho nhu cầu của cuộc sống thay vì đem chôn lắp hay vứt bỏ tràn lan

2 Một vài nghiên cứu điển hình

 Trên thế giới:

 Khí hóa để biến 200,000 tấn chất thải rắn đô thị thành nhiên liệu máy bay ở Nevada: Dự án dự kiến bắt đầu vào quý III năm 2017 Quá trình này sẽ bắt đầu với việc khí hóa vật liệu hữu cơ để sinh ra một loại khí tổng hợp chủ yếu gồm Carbon monoxide, Hydrogen và Carbon dioxide Loại khí tổng hợp được tinh chế và xử lý thông qua quá trình Fischer-Tropsch để tạo ra một sản phẩm syncrude, sau đó được nâng cấp thành nhiên liệu máy bay hoặc diesel Khí sinh ra cũng được xử lý thông qua một hệ thống amin để thu giữ và loại bỏ lưu huỳnh và Carbon dioxide [2]

 Khí hóa chất thải rắn đô thị để sản xuất điện ở Brazil, đánh giá các công nghệ sẵn

có và lợi ích môi trường của chúng.Nghiên cứu cho thấy Brazil có tiềm năng hấp dẫn về năng lượng từ rác thải đô thị, thu gom gần 80%, tức 243,707 tấn/ngày, xem xét hiệu quả quá trình trong các tài liệu và nhà sản xuất, năng lượng tiềm năng từ quá trình khí hoá của MSW là khoảng 180 MWt/ngày [3]

 Ở Việt Nam:

 Công nghệ điện rác - WTE lần đầu tiên ở Việt Nam được thực nghiệm tại Nhà máy

Cơ khí Chế tạo thiết bị môi trường của công ty TNHH Thủy lực - Máy (HMC) ở Khu công nghiệp Đồng Văn I, huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam Theo công nghệ điện rác WTE, rác thải rắn sẽ được xử lý bằng phương pháp khí hóa thiếu oxy tạo

ra khí gas tổng hợp (syngas) để phát điện Theo báo cáo của công ty HMC, trong đợt chạy khảo nghiệm từ ngày 21/9 đến 25/10/2016, nhà máy này đã tiếp nhận và

xử lý sạch 208 tấn rác thải rắn không phân loại do công ty Môi trường đô thị Hà Nam cung cấp Phần khí gas tổng hợp thu được đã được dùng để chạy ba tổ máy phát điện công suất 550 KVA, 680 KVA, thắp sáng cho toàn bộ hệ thống chiếu sáng hàng rào của nhà máy liên tục trong 12 tiếng/ngày (trong 10 ngày) Từ ngày 17/10/2016, nhà máy đã chính thức đấu điện chiếu sáng cho khu công nghiệp Đồng Văn I từ 17h30 đến 6h sáng ngày hôm sau, trong 7 ngày liên tục. [4]

 Dự án nhà máy nhiệt điện đốt trấu công suất 2 MW (giai đoạn 1) và 3,7 MW (giai đoạn 2) tại khu công nghiệp Trà Nóc 2 - TP Cần Thơ do Công ty Cổ phần Nhiệt điện Đình Hải đầu tư Tỉnh An Giang có 2 dự án nhiệt điện đốt trấu gồm 1 nhà máy tại khu công nghiệp Hòa An - huyện Chợ Mới với công suất 10 MW, tổng vốn đầu tư trên 10 triệu USD và nhà máy thứ hai có công suất 10 MW, đặt tại xã Vọng Đông - huyện Thoại Sơn, vốn đầu tư khoảng 15 triệu USD, hai nhà máy này tiêu thụ khoảng 240,000 tấn trấu. [5]

 Dự án khí hóa rác thải sản xuất ra điện năng được sử dụng công nghệ hồ quang (hay còn gọi là khí hóa plasma), khí hóa rác thải để sản xuất điện và các sản phẩm khác, tiến tới loại bỏ hoàn toàn các bãi chôn rác Ứng dụng công nghệ plasma là thực hiện quá trình sử dụng điện để tạo ra cung hồ quang ở 7000 – 90000C nhằm biến các hoạt chất thải thành khí phân tử, nguyên tố (khí tổng hợp), hơi nước và chất xỉ bằng các thiết bị đặc biệt, gọi là thiết bị chuyển đổi plasma [6]

3 Đối tượng nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp tập trung nghiên cứu, xây dựng mô hình khí hóa chất thải rắn hữu

cơ được thu gom tại các hộ gia đình

4 Mục tiêu nghiên cứu, nội dung nghiên cứu, phạm vi và giới hạn của đề tài

Mục đích chính của đồ án tốt nghiệp tập trung nghiên cứu, xây dựng mô hình khí hóa chất thải rắn Xác định thành phần khí tổng hợp đầu ra để tối ưu hóa các biến đầu vào Nội dung nghiên cứu của đồ án được chia thành các phần như sau:

 Nghiên cứu thành phần chất thải rắn đầu vào

 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đến chất lượng khí hóa

 Thực hiện khí hóa trên chất thải rắn thu gom tại các hộ gia đình

 Các kết quả đạt được

Cấu trúc của đố án tốt nghiệp bao gồm:

o Chương 1: Tổng quan

o Chương 2: Cơ sở lý thuyết

o Chương 3: Phương pháp thực nghiệm

o Chương 4: Kết quả thực nghiệm

o Chương 5: Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan về tình hình chất thải rắn hiện nay

1.1.1 Khái niệm chất thải rắn

Chất thải rắn được hiểu là tất cả các chất thải phát sinh do các hoạt động của con người và động vật tồn tại ở dạng rắn, được thải bỏ khi không còn hữu dụng hay khi không muốn dùng nữa

Chất thải rắn có từ khi con người có mặt trên trái đất Con người và động vật đã khai thác và sử dụng các nguồn tài nguyên trên trái đất để phục vụ cho đời sống của mình và thải ra các chất thải rắn Khi ấy, sự thải bỏ các chất thải từ hoạt động của con người không gây ra vấn đề ô nhiễm môi trường trầm trọng bởi vì mật độ dân cư còn thấp Bên cạnh đó diện tích đất còn rộng nên khả năng đồng hoá các chất thải rắn rất lớn, do đó đã không làm tổn hại đến môi trường

1.1.2 Trên cả nước

Việt Nam đang bước vào giai đoạn Công nghiệp hóa, Hiện đại hóa đất nước, cùng với sự gia tăng dân số một cách nhanh chóng là những nguyên nhân chính dẫn tới lượng chất thải sinh ra ngày một gia tăng Do tốc tộ phát triển kinh tế-xã hội và khả năng đầu tư

có hạn, việc quản lý chưa chặt chẽ cho nên công tác quản lý tại các khu đô thị, các nơi tập trung dân số đông, các khu công nghiệp, mức độ ô nhiễm do chất thải rắn gây ra ngày một nghiêm trọng hơn

Lượng chất thải rắn tại các đô thị ở nước ta đang có xu hướng ngày một gia tăng, tính trung bình mỗi năm tăng khoảng 10% Theo kết quả điều ta mới đây cho thấy, lượng chất thải rắn đô thị chủ yếu phát sinh mạnh ở hai thành phố lớn là Hà Nội và Tp Hồ Chí Minh Chỉ tính riêng lượng chất thải rắn phát sinh ở hai thành phố này, lượng chất thải rắn phát sinh hằng ngày lên tới 8,000 tấn/ngày (tương đương 2,920,000 tấn/năm) Nó chiếm hơn 45% tổng lượng chất thải rắn phát sinh từ tất cả các đô thị

Tính theo vùng kinh tế-xã hội thì các đô thị nằm trong vùng Đông Nam Bộ có lượng chất thải rắn phát sinh lớn nhất tới 2,450,245 tấn/năm (chiếm tới 37.94%) Tiếp theo là các

đô thị nằm trong vùng Đồng bằng Sông Hồng có lượng chất thải rắn phát sinh hằng năm

là 1,622,060 tấn/năm (chiếm 25.12%) Tiếp đến là các đô thị nằm trong vùng núi Tây Nguyên có lượng phát sinh 237,350 tấn/năm (chiếm 3.68%) và vùng núi Tây Bắc Bộ 69,350 tấn/năm (chiếm 1.07%). [7]

Bảng 1 1 Lượng chất thải rắn phát sinh từ năm 2009-2015 và dự kiến đến năm 2025

Dân số đô thị (triệu người) 25.50 26.22 35.00 44.00 52.00

% dân số đô thị so với cả

Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường Tp.HCM, Báo cáo cơ sở dữ liệu quản lý chất thải rắn 2015

Với kết quả thống kê trên cho thấy lượng chất thải rắn phát sinh ở nước ta ngày một tăng qua các năm Dự báo đến năm 2020 khoảng gần 22 triệu tấn/năm Để quản lý tốt lượng chất thải rắn sinh ra ngày một tăng như thế, đòi hỏi cơ quan hiện hữu đặc biệt quan tâm hơn nữa đến các khâu giảm thiểu tại nguồn, tăng cường tái chế, tái sử dụng, đâu tư công nghệ xử lý nhằm xử lý hiệu quả hoặc giảm thiểu lượng chất thải rắn sinh ra

1.1.3 Tại Tp Hồ Chí Minh

Là một đô thị phát triển nhanh, quy mô dân số hơn 9 triệu người (kể cả người nhập

cư, vãng lai) Thành phố Hồ Chí Minh đang hằng ngày, hằng giờ gánh nhiệm vụ xử lý trên dưới 7,000 tấn chất thải rắn sinh hoạt Tuy nhiên, trên thực tế những bất cập từ khâu thu gom, vận chuyển đến xử lý rác là một vấn đề đau đầu của các nhà quản lý tại đây suốt nhiều năm chưa được tháo gỡ

Với kế hoạch tăng trưởng kinh tế, Tp.HCM đang phấn đấu trở thành trung tâm công nghiệp, dịch vụ và khoa học công nghệ, đi trước và về trước trong công cuộc xây dựng đổi mới đất nước

Bên cạnh nhiều lợi ích về kinh tế và xã hội do phát triển kinh tế mang lại, cùng với chất lượng cuộc sống đô thị ngày càng được nâng cao, Tp.HCM đang phải đối đầu với vấn

đề về lượng rác thải phát sinh ngày càng nhiều đang là mối nguy cơ gây ô nhiễm môi trường làm mất vẽ mỹ quan của Thành phố

Với hơn 9 triệu dân, hàng trăm ngàn cơ sở dịch vụ, văn phòng, trường học và hơn 8,000 cơ sở công nghiệp lớn, vừa và nhỏ, mỗi ngày Tp.HCM đổ ra khoảng 6,000 ÷ 6,500 tấn chất thải rắn đô thị, trong đó thu gom được khoảng 4,900 ÷ 5,200 tấn/ngày, tái chế, tái sinh khoảng 700 ÷ 900 tấn/ngày, khối lượng còn lại bị thải vào hệ thống kênh rạch và môi trường xung quanh. [8]

 Trong đó:

- Chất thải rắn sinh hoạt khoảng 5,500 tấn/ngày

- Chất thải rắn công nghiệp khoảng 500 tấn/ngày (bao gồm cả 50 tấn chất thải rắn nguy hại)

- Chất thải rắn bệnh viện khoảng 20 tấn/ngày

- Ước tính lượng chất thải rắn này sẽ tăng trung bình 10% qua các năm

- Thành phần chủ yếu trong chất thải rắn đô thị là chất hữu cơ (rác thực phẩm), chiếm

tỷ lệ khá cao từ 60 ÷ 75% trong tổng khối lượng chất thải

Bảng 1 2 Thành phần chất thải rắn phát sinh năm 2010

21 Chất thải nguy hại (giẻ lau dính

dầu, bóng đèn huỳnh quang)

0.10 ÷ 0.20 0.10 ÷ 0.20

23 VS (% theo khối lượng khô) 81.70 ÷ 82.40 81.70 ÷ 82.40

Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường Tp.HCM, Báo cáo cơ sở dữ liệu quản lý chất thải rắn 2010

1.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần và khối lượng của chất thải rắn 1.1.5.1 Ảnh hưởng các hoạt động tái sinh và giảm thiểu khối lượng chất thải rắn tại nguồn

Trong sản xuất, giảm thiểu chất thải rắn được thực hiện xuyên suốt từ khâu thiết kế, sản xuất và đóng gói sản phẩm nhằm giảm đến mức tối thiểu việc sử dụng hoá chất độc hại, nguyên nhiên liệu đầu vào và tạo ra sản phẩm có thời gian sử dụng lâu hơn Giảm thiểu chất thải rắn tại nguồn có thể thực hiện bằng cách thiết kế, sản xuất và đóng gói các sản

phẩm bằng các loại vật liệu hay bao bì với thể tích nhỏ nhất, hàm lượng độc tố thấp nhất, hay sử dụng các loại vật liệu có thời gian sử dụng lâu dài hơn [9]

Giảm thiểu tại nguồn có thể thực hiện tại các hộ gia đình, khu thương mại hay khu công nghiệp (through selective buying patterns and the resue of products and materials) Giảm thiểu tại nguồn đóng vai trò vô cùng quan trọng trong quản lý chất thải rắn bởi

vì giảm thiểu tại nguồn đồng nghĩa với giảm thiểu một lượng đáng kể chất thải rắn

Sau đây là một vài cách có thể áp dụng nhằm mục đích làm giảm chất thải tại nguồn:

- Giảm phần bao bì không cần thiết hay thừa

- Phát triển và sử dụng các sản phẩm bền và có khả năng sửa chữa

- Thay thế các sản phẩm chỉ sử dụng một lần bằng các sản phẩm có thể tái sử dụng (ví dụ các loại dao, nĩa, dĩa có thể tái sử dụng, các loại thùng chứa có thể sử dụng lại…)

- Sử dụng tiết kiệm nguyên liệu (ví dụ: giấy photocopy 2 mặt)

- Gia tăng các sản phẩm sử dụng vật liệu tái sinh các vật liệu tái sinh chứa trong các sản phẩm

- Phát triển các chính sách khuyến khích các nhà sản xuất giảm thiểu chất thải

- Chương trình tái chế thích hợp, hiệu quả cho phép giảm đáng kể lượng chất thải cần phải chôn lấp

1.1.5.2 Ảnh hưởng của luật pháp và thái độ của cộng đồng

Thái độ, quan điểm của quần chúng: khối lượng chất thải rắn phát sinh ra sẽ giảm đáng kể nếu người dân bằng lòng và sẵn sàng thay đổi ý muốn cá nhân, tập quán và cách sống của họ để duy trì và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên đồng thời giảm gánh nặng kinh tế, điều này có ý nghĩa quan trọng trong công tác có liên quan đến vấn đề quản lý chất thải rắn Chương trình giáo dục thường xuyên là cơ sở để dẫn đến sự thay đổi thay độ của công chúng

Luật pháp: yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự phát sinh và khối lượng chất thải rắn là sự ban hành các luật lệ, qui định có liên quan đến việc sử dụng các vật liệu và đồ bỏ phế thải,…Ví dụ như: qui định về các loại vật liệu làm thùng chứa và bao bì,…Chính những qui định này nó khuyến khích việc mua và sử dụng lại các loại chai, lọ chứa… [9]

1.1.5.3 Ảnh hưởng của các yếu tố địa lý và tự nhiên

Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến chất thải rắn bao gồm:

- Vị trí địa lý: Vị trí địa lý ảnh hưởng đến cả khối lượng chất thải phát sinh cũng như thời gian phát sinh chất thải Ví dụ: tốc độ phát sinh rác vườn thường khác nhau ở những vùng có khí hậu khác nhau Miền nam nước ta có khí hậu ấm áp và mùa nắng (growing season) dài hơn so với miền bắc, khối lượng và thời gian phát sinh rác vườn thường nhiều hơn

- Thời tiết: Khối lượng phát sinh chất thải rắn phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết Ví dụ: vào mùa nắng chất thải rắn là thực phẩm thừa chứa nhiều rau và trái cây

- Tần xuất thu gom chất thải: Càng có nhiều dịch vụ thu gom, càng nhiều chất thải rắn được thu gom, nhưng không biểu hiện được rằng tốc độ phát sinh chất thải rắn cũng tăng theo

- Đặc điểm của khu vực phục vụ: Tính đặc thù của khu vực phục vụ ảnh hưởng nhiều đến tốc độ phát sinh chất thải trong khu vực Ví dụ: tốc độ phát sinh chất thải tính theo đầu người ở khu vực người giàu thường nhiều hơn so với khu vực người nghèo Những nhân

tố khác ảnh hưởng đến rác vườn bao gồm: diện tích đất, tần suất sữa chữa (the frequency

of yard maintenance), cảnh quang khu vực (the degree of landscaping) [9]

1.1.6 Nguồn phát sinh và tác động của chất thải rắn

1.1.6.1 Nguồn phát sinh

Nguồn gốc phát sinh, thành phần và tốc độ phát sinh của chất thải rắn là cơ sở quan trọng trong thiết kế, lựa chọn công nghệ xử lý và đề xuất các chương trình quản lý chất thải rắn thích hợp. [8]

Chất thải rắn phát sinh chủ yếu từ các nguồn sau:

Từ khu dân cư: Bao gồm các khu dân cư tập trung, những hộ dân cư tách rời Nguồn

rác thải chủ yếu là: thực phẩm dư thừa, thuỷ tinh, gỗ, nhựa, cao su còn có một số chất thải nguy hại

Từ các động thương mại: Quầy hàng, nhà hàng, chợ, văn phòng cơ quan, khách

sạn Các nguồn thải có thành phần tương tự như đối với các khu dân cư (thực phẩm, giấy, catton )

Các cơ quan, công sở: Trường học, bệnh viện, các cơ quan hành chính: lượng rác

thải tương tự như đối với rác thải dân cư và các hoạt động thương mại nhưng khối lượng ít hơn

Từ xây dựng: Xây dựng mới nhà cửa, cầu cống, sửa chữa đường xá, dỡ bỏ các công

trình cũ Chất thải mang đặc trưng riêng trong xây dựng: sắt thép vụn, gạch vỡ, cát sỏi, bê tông, các vôi vữa, xi măng, các đồ dùng cũ không dùng nữa

Dịch vụ công cộng của các đô thị: Vệ sinh đường xá, phát quan, chỉnh tu các công

viên, bãi biển và các hoạt động khác Rác thải bao gồm cỏ rác, rác thải từ việc trang trí đường phố

Các quá trình xử lý nước thải: Từ quá trình xử lý nước thải, nước rác, các quá trình

xử lý trong công nghiệp Nguồn thải là bùn, làm phân compost

Từ các hoạt động sản xuất công nghiệp: Bao gồm chất thải phát sinh từ các hoạt

động sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công, quá trình đốt nhiên liệu, bao bì đóng gói sản phẩm Nguồn chất thải bao gồm một phần từ sinh hoạt của nhân viên làm việc

Từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp: Nguồn chất thải chủ yếu từ các cánh đồng

sau mùa vụ, các trang trại, các vườn cây Rác thải chủ yếu thực phẩm dư thừa, phân gia súc, rác nông nghiệp, các chất thải ra từ trồng trọt, từ quá trình thu hoạch sản phẩm, chế biến các sản phẩm nông nghiệp

Chất thải đô thị có thể xem như chất thải công cộng, ngoại trừ các chất thải từ quá trình chế biến tại các khu công nghiệp và chất thải nông nghiệp

Chất thải rắn phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, căn cứ vào đặc điểm chất thải có thể phân chia thành 3 nhóm lớn: Chất thải đô thị, công nghiệp và chất thải nguy hại Nguồn thải của rác thải đô thị rất khó quản lý tại các nơi đất trống (open area), bởi vì tại các vị trí này sự phát sinh các nguồn chất thải là một quá trình phát tán

1.1.6.2 Tác động của chất thải rắn

 Tác động đến môi trường

Việc phát sinh chất thải rắn ngày một gia tăng, nếu không có biện pháp xử lý hiệu quả thì nó sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nước, đất và không khí xung quanh Đặc biệt hơn, nếu lượng nước rỉ rác bị rò rỉ đến mực nước ngầm nó sẽ làm ô nhiễm đến mực nước ngầm Đây là một bài toán khó cho các nhà quản lý về việc đưa ra những

phương án hữu hiệu nhất để giảm thiểu và ngăn chặn tác động của chất thải rắn đến môi trường xung quanh [10]

 Tác động đến sức khỏe người dân

Việc quản lý và xử lý chất thải rắn không hợp lý không những gây ô nhiễm môi trường

mà còn ảnh hưởng rất lớn tới sức khoẻ con người, đặc biệt đối với người dân sống gần khu vực làng nghề, khu công nghiệp, bãi chôn lấp chất thải Người dân sống gần bãi rác không hợp vệ sinh có tỷ lệ mắc các bệnh da liễu, viêm phế quản, đau xương khớp cao hơn hẳn những nơi khác.[11]

 Tác động đối với kinh tế - xã hội

Chi phí xử lý chất thải rắn ngày càng lớn Trong 5 năm qua, lượng chất thải rắn của

cả nước nói chung và thành phố Hồ Chí Minh nói riêng ngày càng gia tăng Chi phí thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn vì thế cũng tăng lên, chưa kể đến chi phí xử lý ô nhiễm môi trường liên quan đến chất thải rắn Các chuyên gia về kinh tế cho rằng, với điều kiện kinh tế hiện nay thì mức phí xử lý rác là 17 ÷ 18 USD/tấn chất thải rắn dựa trên các tính toán cơ bản về tổng vốn đầu tư, chi phí vận hành, chi phí quản lý, khấu hao, lạm phát.Chi phí xử lý chất thải rắn tuỳ thuộc vào công nghệ xử lý: Mức chi phí xử lý cho công nghệ hợp vệ sinh là 115,000đ/tấn ÷ 142,000đ/tấn và chi phí chôn lấp hợp vệ sinh có tính đến thu hồi vốn đầu tư 219,000 ÷ 286,000đ/tấn Thành phố Hồ Chí Minh có tổng chi phí hàng năm cho thu gom, vận chuyển, xử lý chất thải rắn sinh hoạt khoảng 1,200 ÷ 1,500 tỷ VNĐ Chi phí xử lý đối với công nghệ xử lý rác thành phân vi sinh khoảng 150,000đ/tấn

÷ 290,000đ/ tấn, tại Thành phố Hồ Chí Minh là 240,000đ/tấn, Chi phí đối với công nghệ chế biến rác thành viên đốt được ước tính khoảng 230,000đ/tấn ÷ 270,000đ/tấn

Thành phố Hồ Chí Minh đang chịu nặng gánh chi phí xử lý rác Theo tính toán chi phí xây dựng, vận hành ở bãi rác Phước Hiệp (đã đóng cửa) thì giá thành xử lý mỗi tấn rác khoảng 20 USD Trong đó, chi phí xây dựng khoảng 160,000 đồng ÷ 180,000 đồng/tấn, chi phí xử lý nước rỉ rác khoảng 90,000 đồng/m³, chi phí phủ đỉnh khoảng 140,000 đồng/tấn, chi phí giám sát chất lượng môi trường khoảng 10,000 đồng/ tấn, chi phí bảo trì khoảng 30,000 đồng/ tấn (ước tổng kinh phí là 430,000 đồng/tấn, tương đương 20 USD/tấn) Như vậy, chỉ tính riêng ở Phước Hiệp, mỗi ngày thành phố đã phải tốn đến 60,000 USD tiền xử lý rác Tại Đa Phước, khoảng 48,000 USD Đây thực sự là một gánh nặng cho thành phố trong bối cảnh khủng hoảng kinh tế. [10]

1.2 Các phương pháp xử lý chất thải rắn hiện nay

Mục đích của việc xử lý chất thải rắn nhằm:

– Chuyển chất thải sang một dạng ít độc hại hơn, dể kiểm soát hơn

– Chuyển chất thải thành chất khác có thể sử dụng có ích

– Làm giảm thể tích hoặc khối lượng chất thải nhằm lưu giữ được nhiều hơn

– Lưu giữ tạm thời để chờ đợi công nghệ phù hợp

1.2.1 Chôn lấp

Là một phương pháp đơn giản và phổ biến nhất Phương pháp này đã được áp dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới Về thực chất, chôn lắp là phương pháp lưu giữ chất thải trong một khu vực và có phủ đất lên trên

Phương pháp này thường được áp dụng cho đối tượng chất thải rắn là rác thải đô thị không được sử dụng để tái chế, tro xỉ của các lò đốt, chất thải công nghiệp Phương pháp chôn lấp cũng thường được dùng để chôn lấp chất thải nguy hại, chất thải phóng xạ ở các bãi chôn lắp có thiết kế đặc biệt cho chất thải nguy hại

Chôn lấp hợp vệ sinh là một phương pháp kiểm soát sự phân hủy của các chất rắn khi chúng được chôn nén và phủ lấp bề mặt Chất thải rắn trong bể chôn lấp sẽ bị tan rữa nhờ quá trình phân hủy sinh học bên trong để tạo ra sản phẩm cuối cùng là các chất giàu dinh dưỡng như axit hữu cơ, nitơ, các hợp chất amon và một số khí như CO2 và CH4. [12]

 Cơ chế hình thành các khí trong bãi chôn lấp:

 Giai đoạn phân hủy hiếu khí: Giai đoạn này có thể kéo dài vài ngày đến vài

tháng, phụ thuộc vào tốc độ phân hủy Trong giai đoạn này, các thành phần hữu cơ phân hủy với điều kiện hiếu khí bởi một lượng không khí bị giữ lại trong bãi rác trong quá trình chôn lắp

 Giai đoạn phân hủy kị khí: Trong giai đoạn này, Nitrate và Sunfate thường bị

khử thành khí N2 và H2S Trong giai đoạn này, pH của nước rò rỉ sẽ giảm xuống

do sự hình thành các acid hữu cơ và ảnh hưởng của sự tăng nồng độ CO2 trong bãi rác

 Giai đoạn lên men acid: Khí được sinh ra trong giai đoạn này là CO2, và một lượng nhỏ H2 và H2S

 Giai đoạn lên men Methane (CH 4 ): Vi sinh vật hoạt động trong giai đoạn này

chủ yếu là vi sinh vật kị khí Ở đây, sự hình thành Methane và acid diễn ra đồng thời mặc dù sự hình thành acid giảm đáng kể

 Giai đoạn ổn định: Giai đoạn ổn định xảy ra khi các vật liệu hữu cơ dễ phân hủy

sinh học được chuyển hóa thành CH4 và CO2

Hình 1 1 Bãi chôn lắp chấp thải rắn

– Phát sinh ô nhiễm cho mạch nước ngầm và không khí xung quanh

– Chi phí xử lý ô nhiễm phát sinh cao

1.2.2 Phương pháp ủ sinh học

Quá trình ủ sinh học áp dụng đối với chất hữu cơ không độc hại, lúc đầu là khử nước, sau là xử lý cho tới khi nó thành xốp và ẩm Độ ẩm và nhiệt độ được kiểm soát để giữ cho vật liệu luôn ở trạng thái hiếu khí trong suốt thời gian ủ Quá trình tự tạo ra nhiệt riêng nhờ

quá trình ôxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân huỷ là

CO2, nước và các hợp chất hữu cơ bền vững như lignin, xenlulo, sợi…

Đối với quy mô nhỏ, rác hữu cơ có thể áp dụng công nghệ ủ sinh học theo đống Đối với quy mô lớn có thể áp dụng công nghệ ủ sinh học theo qui mô công nghiệp Nhiệt độ,

độ ẩm và độ thông khí được kiểm soát chặt chẽ để quá trình ủ được tối ưu nhất. [12]

Hình 1 2 Chất thải rắn hữu cơ được ủ theo từng luống

 Ưu điểm:

– Giảm diện tích đất chôn lắp chất thải, tăng khả năng chống ô nhiễm môi trường

– Phân loại được các loại rác thải để có thể tái sử dụng

– Tạo ra phân sinh học

1.2.3 Phương pháp tái chế chất thải rắn

Tái chế là hoạt động thu hồi lại từ chất thải các thành phần có thể sử dụng để chế biến thành các sản phẩm mới sử dụng cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất

Tái chế vật liệu: bao gồm các hoạt động thu gom vật liệu có thể tái chế từ dòng rác,

xử lý trung gian và sử dụng vật liệu này để tái sản xuất các sản phẩm, mới hoặc sản phẩm khác

Tái chế nhiệt: bao gồm các hoạt động khôi phục năng lượng từ rác thải

Hoạt động tái chế đã có từ lâu ở Việt Nam Các loại chất thải có thể tái chế như kim loại, đồ nhựa và giấy được các hộ gia đình bán cho những người thu mua đồng nát, sau đó chuyển về các làng nghề để phục vụ cho việc tái chế chất thải Công nghệ tái chế chất thải tại các làng nghề hầu hết là cũ và lạc hậu, cơ sở hạ tầng yếu kém, quy mô sản xuất nhỏ dẫn tới tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng ở một số nơi Nhìn chung, hoạt động tái chế ở Việt Nam không được quản lý một cách có hệ thống mà chủ yếu là do các cơ sở tư nhân thực hiện một cách tự phát. [12]

Tái chế nhựa là một ngành tiềm năng ở nước ta Hiện nay, Việt Nam có hơn 2,200 doanh nghiệp sản xuất các sản phẩm nhựa, khoảng 80 đến 90% nguồn nguyên liệu đều phải nhập khẩu trong khi tốc độ phát triển của ngành này là 15 đến 20 % mỗi năm Tuy nhiên, hiện nay việc tái chế nhựa ở quy mô công nghiệp chưa được thực sự quan tâm

Ngoài ra, giấy cũng là một loại vật liệu tái chế đầy tiềm năng nhưng ở Việt Nam, tỷ

lệ giấy đã sử dụng thu hồi được so với tổng lượng giấy tiêu dụng chỉ ở mức 25%, rất thấp

so với các nước trong khu vực vì nhiều lý do như: Công nghệ, chi phí…

Công nghiệp thu hồi có 3 cấp được chia làm 6 nhóm nghề [9]:

 Cấp thứ nhất (người đồng nát và người nhặt rác)

 Cấp thứ hai (gồm những người thu mua đồng nát và người thu mua phế liệu

từ người thu nhặt tại bãi rác, người đồng nát và người nhặt rác trên vỉa hè trong toàn thành phố)

 Cấp thư ba, gồm những người buôn bán hoạt động kinh doanh với quy mô lớn hơn ở nhiều địa điểm cố định và các đại lý thu mua

Việc chế biến lại chất thải để lấy lại một vật liệu thô sơ khai trước đây gọi là sự tận dụng lại phế thải (salvage) và hiện nay được gọi là tái sinh Ở mức thấp nhất của nó và

phần lớn cách tiếp cận công nghệ, các vật liệu thải đòi hỏi phải được phân loại ngay tại nguồn bởi chính người tiêu thụ Đây là mức tiếp cận lớn nhất bởi vì nó đòi hỏi phí tổn năng lượng nhỏ nhất Với các yêu cầu nghiêm ngặt đối với việc tái sinh, các đô thị cần phải xem xét chi tiết các giải pháp tái sinh

 Ưu điểm:

– Tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên

– Tiết kiệm chi phí xử lý rác thải

– Có thể thu được lợi nhuận từ hoạt động tái chế

– Khắc phục được tình trạng ô nhiễm hiện nay

 Nhược điểm:

– Chưa phổ biến, rộng rãi

– Chỉ tập trung tái chế rác hữu cơ

Đây là phương pháp phổ biến để xử lý chất thải rắn hiện nay trên thế giới Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp thiêu đốt có ý nghĩa quan trọng là làm giảm bớt tới mức nhỏ nhất chất thất thải cho khâu xử lý cuối cùng là chôn lắp tro, xỉ Mặt khác, năng lượng sinh

ra trong quá trình thiêu đốt có thể tận dụng cho các lò hơi, lò sưởi hoặc các ngành công nghiệp cần nhiệt và phát điện [12]

Thiêu đốt là quá trình xử lý chất thải ở nhiệt độ cao, thường thì từ 850 đến 11000C Thiêu đốt ở nhiệt độ cao chất thải được xử lý triệt để, đảm bảo loại trừ các độc tính, có thể giảm thiểu thể tích rác đến 90 ÷ 95% và tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn gây bệnh Phương pháp này đáp ứng tất cả các tiêu chí về tiêu hủy an toàn ngoại trừ việc phát thải ra các khí thải cần được xử lý nên đây có thể coi là phương pháp xử lý triệt để nhất so với các phương pháp xử lý chất thải rắn khác

Do chất thải được ôxy hóa ở nhiệt độ cao với sự có mặt của ôxy trong không khí nên các thành phần rác độc hại được chuyển hóa thành khí thải và các thành phần không cháy được tạo thành tro, xỉ

 Các điều kiện để tiến hành phương pháp đốt chất thải rắn:

– Nhiệt độ đủ cao để thực hiện các phản ứng (9000C)

– Thời gian lưu: Các chất tham gia phản ứng được tiếp xúc tốt trong buồng đốt thứ cấp với thời gian đủ để tiến hành phản ứng (từ 1 đến vài giây) ở nhiệt độ cao

– Chế độ chảy rối: Cần thiết để đảm bảo độ xáo trộn giữa các chất tham gia phản ứng và sự đồng đều nhiệt độ trong buồng đốt

Hình 1 3 Sơ đồ công nghệ đốt chất thải rắn để phát điện

Mô tả công nghệ đốt :

Các loại chất thải cần đốt sẽ được đưa vào lò đốt theo từng mẻ, nhiên liệu sử dụng để đốt là dầu DO Tại lò đốt sơ cấp nhiên liệu sẽ được phun vào lò đốt qua béc đốt để đốt cháy các chất thải và luôn duy trì nhiệt độ trong lò đốt ở nhiệt độ (550 ÷ 6500C)

Khí sinh ra sau khi đốt từ lò đốt sơ cấp sẽ được dẫn qua lò đốt thứ cấp nhằm đốt cháy các thành phần còn lại trong khí thải ở nhiệt độ cao hơn (khoảng 1000 ÷ 12000C) Tương

tự như lò đốt sơ cấp, trong lò thứ cấp nhiên liệu dầu DO cũng được phun vào nhằm duy trì nhiệt độ trong lò đốt Khí sinh ra từ lò đốt chất thải sẽ được dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt nhằm giảm nhiệt độ xuống dưới 3000C để tránh sự hình thành các độc chất Dòng khí sau khi hạ nhiệt độ sẽ được dẫn qua thiết bị hấp thụ, bên trong có các lớp đệm vòng sứ Nhờ quá trình tiếp xúc giữa pha khí và pha lỏng (dung dịch NaOH) các thành phần khí acid như: HCl, HF, COx, SOx, NOx, bụi sẽ được loại bỏ ra khỏi khí thải trước khi xả thải ra môi trường qua ống khói cao 20m Phần dung dịch hấp thụ được tuần hoàn lại và được bổ sung NaOH thường xuyên nhằm đảm bảo đúng nồng độ Theo định kỳ phần dung dịch sẽ được

xả thải vào hệ thống xử lý nước thải và thay thế bằng dung dịch mới Nhiệt lượng sinh ra

từ quá trình xử lý được tận dụng để sấy khô các loại chất thải và bùn thải nhằm hạn chế việc phát thải nhiệt ra ngoài môi trường và cặn tro sinh ra từ quá trình đốt sẽ được tiến hành hóa rắn trước khi chôn lấp an toàn

Hầu hết các phương pháp xử lý, lưu trữ và loại bỏ điều liên quan đến công nghệ đốt– tức việc đốt cháy các chất một cách có kiểm soát ở trong một miền kín – như một phương tiện xử lý và thải loại chất thải nguy hại Là một phương thức quản lý chất thải nguy hại, công nghệ đốt có một số đặc thù [9]:

Thứ nhất, nếu được tiến hành đang theo qui cách, nó có khả năng phân hủy toàn bộ các độc chất hữu cơ trong chất thải nguy hại bằng cách phân hủy các mối liên kết hóa học của chúng và đưa chúng trở lại dạng các nguyên tố hợp thành ban đầu, qua đó làm giảm thiểu hoặc loại bỏ hoàn tòan các độc tính của chúng

Thứ hai, nó hạn chế thể tích của chất thải nguy hại cần phải được thải loại bỏ vào môi trường đất bằng cách biến đổi các chất rắn và lỏng thành dạng tro So với việc loại thải bỏ chất thải nguy hại không qua xử lý, việc thải bỏ loại tro vào môi trường đất an toàn và hiệu quả gấp nhiều lần

Công nghệ đốt là một quá trình xử lý khá phức tạp Trong quá trình cháy, các chất hữu cơ dạng rắn hoặc lỏng sẽ bị chuyển đổi sang pha khí Các khí này qua các lưới đốt sẽ tiếp tục bị làm nóng lên, đến một nhiệt độ nào đó các hợp chất hữu cơ của chúng sẽ bị phân hủy thành các nguyên tử thành phần Các nguyên tử này kết hợp với oxy và tạo nên các chất khí bền vững, các khí này sau khi qua các thiết bị kiểm soát ô nhiễm sẽ được thải vào bầu khí quyển

Thành phần của các chất khí bền vững phát sinh từ việc đốt các hợp chất hữu cơ chủ yếu là CO2 và hơi nước Tuy nhiên, tùy thuộc vào thành phần của chất thải rắn, một lượng nhỏ CO, NOx, HCl và các khí khác có thể sẽ được hình thành Các chất khí này là nguyên nhân tiềm ẩn khả năng gây nguy hại cho sức khỏe con người và môi trường

 Ưu điểm:

– Xử lý gần như toàn bộ, tiết kiệm diện tích

– Xử lý triệt để các thành phần độc hại, giảm tối đa thể tích

– Tận dụng được nhiệt cho lò hơi, lò sưởi, máy phát điện

– Chất thải rắn có thể được biến thành những chất trung gian có giá trị, có thể tái chế hoặc thu hồi năng lượng

 Nhược điểm:

– Chi phí đầu tư và bảo trì cao hơn so với các phương pháp khác

– Rác thải cần có nhiệt trị cao

– Khí thải và tro cần được xử lý sau khi đốt

1.2.5 Nhiệt phân

Nhiệt phân là quá trình phân hủy hay biến đổi hóa học chất thải rắn xảy ra do nung nóng trong điều kiện không có sự tham gia của oxy và tạo ra sản phẩm cuối cùng của quá trình biến đổi chất thải rắn là các chất dưới dạng rắn, lỏng và khí

Song song với quá trình cháy và khí hóa, quá trình nhiệt phân thuộc nhóm các quy trình chuyển đổi nhiệt - hóa Những quy trình này rất khác nhau về lượng oxy trong phản ứng Ngược lại với quá trình cháy và khí hóa, quá trình nhiệt phân được dùng để mở ra các công nghệ mới lạ dựa vào việc phân tách các vật thể hữu cơ qua nhiệt không có mặt môi trường ôxy hóa

Trong thực tiễn công nghệ, quy trình này thường được phân tách ra ba loại tùy theo nhiệt độ sử dụng: Các quy trình nhiệt độ thấp (<500°C), quy trình nhiệt độ trung bình (500

÷ 800°C), quy trình nhiệt độ cao (>800°C) Trong quá trình phân ly nhiệt, sự ổn định của các vật chất phân tử cao bị giảm sút dẫn đến sự phân đoạn và các vật chất phân tử thấp được giải phóng Trong tiến trình phân ly nhiệt, các chất liệu bay hơi cháy và đã tách ra khỏi phế phẩm chất liệu rắn

Nguyên lý của vận hành quá trình nhiệt phân gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn 1 là quá trình khí hóa, chất thải được gia nhiệt để tách các thành phần dễ bay hơi như khí cháy, hơi

nước ra khỏi thành phần cháy không hóa hơi và tro Giai đoạn 2 là quá trình đốt các thành phần bay hơi ở điều kiện phù hợp để tiêu hủy hết các cấu tử nguy hại [9]

 Ưu điểm:

– Quá trình nhiệt phân xảy ra ở nhiệt độ thấp do đó làm tăng tuổi thọ thiết bị

– Giảm thiểu được lượng bụi phát sinh do không cần đòi hỏi sự xáo trộn

– Chất thải rắn hoặc lỏng bị đồng thể hoá chuyển vào dòng khí có nhiệt lượng cao nhờ quá trình nhiệt phân có kiểm soát

– Thể tích chất thải giảm một cách đáng kể

– Các chất bay hơi có giá trị kinh tế có thể được ngưng tụ để thu hồi

– Kiểm soát được chế độ nhiệt phân sẽ tiết kiệm được nhiên liệu

– Vận hành và bảo trì phù hợp với điều kiện Việt Nam

– Các chất hữu cơ và các chất độc hại như Dioxin, Furans cháy hoàn toàn

 Nhược điểm:

– Thời gian đốt tương đối lâu

– Một số thành phần có thể bị giữ lại nên tro phải được chôn lấp an toàn

– Hiệu suất cao, thích hợp với nhiều loại vật liệu

– Tạo ra khí Syngas để phục vụ cho một quá trình khác

– Giảm nhu cầu diện tích đất chôn lắp

 Nhược điểm:

– Thiết kế và hoạt động phức tạp

– Cần giảm kích thước nguyên liệu đầu vào

1.2.6.2 Phân loại thiết bị khí hóa

Thiết bị khí hóa đa phần phân theo cách mà nguyên liệu và tác nhân khí hóa gặp nhau:

 Dạng lôi cuốn (Entrained Bed):

Thường được dùng trong trường hợp nguyên liệu mịn Loại thiết bị này thường được dùng trong quy mô lớn (trên 100MW) và thường dùng cho nguyên liệu hóa thạch Nhiệt

độ khí cao, áp suất lớn (có thể lên đến 35 bar). [14]

Hình 1 4 Thiết bị khí hóa dạng lôi cuốn

 Dạng tầng sôi (Fluidized Bed):

Trong thiết bị khí hóa dạng tầng sôi, cả nguyên liệu và tác nhân khí hóa được hòa trộn trong thiết bị Gồm 2 loại là: dạng sôi bọt (Bubbling Fluidized Bed) và dạng tuần hoàn (Criculating Fluidized bed) Nhiệt độ trong thiết bị có thể đạt 8000C đến 10000C Thiết bị tầng sôi không bị ảnh hưởng nhiều bởi kích thước và chất lượng nguyên liệu do đó công nghệ này phù hợp với nhiều loại vật liệu, kể cả chất thải rắn Nguyên liệu trong thiết bị ở dạng tầng sôi nên quá trình truyền nhiệt và truyền khối rất hiệu quả, đồng thời nhiệt trị của sản phẩm khí cũng được tăng lên Loại thiết bị này phù hợp với hệ thông có công suất lớn (trên 100MW) Tuy nhiên, do nhiệt độ thấp hơn so với thiết bị dạng lôi cuốn nên tar (được

mô tả trong phụ lục) trong sản phẩm không được chuyển đổi hoàn toàn. [14]

Hình 1 5 Thiết bị khí hóa dạng tầng sôi

 Dạng tầng cố định (Fix Bed hay Moving Bed):

Về công nghệ khí hóa dạng này, xét về nguyên lý vận hành có 3 dạng lò là: Thiết bị khí hóa tầng cố định xuôi chiều (Downdraft), thiết bị khí hóa tầng cố định ngược chiều (Updraft) và thiết bị khí hóa tầng cố định chéo chiều (Crossdraft). [14]

Hình 1 6 Thiết bị khí hóa tầng cố định

 Ưu nhược điểm và nguyên lý hoạt động của các loại thiết bị khí hóa tầng cố định:

 Thiết bị khí hóa tầng cố định xuôi chiều (Downdraft): Dòng nguyên liệu và

không khí đều di chuyển từ phía trên xuống, dòng khí tổng hợp di chuyển từ bên dưới thiết bị ra ngoài, vì thế dòng nguyên liệu và dòng sản phẩm khí ra di chuyển cùng chiều Dưới cùng là vùng xỉ, trên vùng xỉ là vùng khử (vùng tạo ra sản phẩm khí hóa), giữa lò là vùng cháy, trên vùng cháy là vùng bán cốc tiếp đó là vùng

sấy và trên cùng là tầng không đỉnh lò Do có sự phân bố các vùng phản ứng như

vậy nên vùng cháy có nhiệt độ cao nhất, tiếp đó là vùng khử có nhiệt độ thấp hơn

do có các phản ứng thu nhiệt, vùng bán cốc có nhiệt độ thấp hơn nữa và tiếp đó

là vùng sấy có nhiệt độ càng thấp hơn nữa do phải tiêu tốn nhiệt vào quá trình bốc hơi nước Ưu điểm của thiết bị này là dòng khí sinh ra ít chứa cặn, có thể dùng cho các thiết bị công nghiệp Nhược điểm của thiết bị này là cấu tạo phức tạp, tạo ra một lượng than và khí chứa nhiều bụi, nhiệt độ khí ra khỏi thiết bị cao, dẫn đến hiệu quả khí hóa thấp, độ ẩm của nhiên liệu phải thấp hơn 25%. [15]

Hình 1 7 Thiết bị khí hóa dạng Downdraft

 Thiết bị khí hóa tầng cố định ngược chiều (Updraft): Nguyên liệu được đưa

từ trên xuống, không khí được thổi từ dưới lên, khí tổng hợp sinh ra được di chuyển từ dưới thiết bị đi lên Dưới cùng là vùng xỉ, tiếp đó là vùng cháy, vùng khử (vùng tạo ra sản phẩm khí hóa), vùng bán cốc, vùng sấy và trên cùng là tầng

không đỉnh lò Do có sự phân bố các vùng phản ứng như vậy nên nếu đi từ dưới

lên thì vùng cháy có nhiệt độ cao nhất, tiếp đó là vùng khử có nhiệt độ thấp hơn

do có các phản ứng thu nhiệt, vùng bán cốc có nhiệt độ thấp hơn nữa và tiếp đó

là vùng sấy có nhiệt độ càng thấp hơn nữa do phải tiêu tốn nhiệt vào quá trình bốc hơi nước Ưu điểm của thiết bị này là cấu tạo đơn giản, tạo ra lượng than lớn

và có hiệu suất khí hóa cao, có thể dùng được cho vật liệu có độ ẩm cao Bên cạnh đó, khuyết điểm lớn nhất của thiết bị này là tạo ra một lượng lớn cặn và sản phẩm nhiệt phân, bởi vì các khí nhiệt phân này không cháy được, khí tổng hợp

có thể dùng để cung cấp nhiệt bằng cách đốt cháy trực tiếp. [15]

Hình 1 8 Thiết bị khí hóa dạng Updraft

 Thiết bị khí hóa tầng cố định chéo chiều (Crossdraft): Nguyên liệu được đưa

từ trên xuống, không khí thổi từ bên thành thiết bị vào, dòng khí tổng hợp được đưa ra ngoài qua cửa Dưới cùng là vùng xỉ, các vùng khác đều tập trung tại thân

lò, trọng tâm thân lò là vùng cháy, tiếp đến là vùng khử tạo sản phẩm khí hóa, phía ngoài là vùng bán cốc, phía trên vùng sấy và trên cùng là tầng không đỉnh

lò Do có sự phân bố các vùng phản ứng như vậy nên vùng cháy có nhiệt độ cao

nhất, tiếp đó là vùng khử có nhiệt độ thấp hơn do có các phản ứng thu nhiệt, vùng bán cốc có nhiệt độ thấp hơn nữa và tiếp đó là vùng sấy có nhiệt độ càng thấp hơn nữa do phải tiêu tốn nhiệt vào quá trình bốc hơi nước Loại thiết bị này có ưu điểm là chiều cao thiết bị tương đối thấp nên việc khí hóa linh động hơn, năng

suất lớn Nhược điểm là độ giảm áp suất khí lớn, tạo ra nhiều xỉ trong quá trình khí hóa. [15]

Hình 1 9 Thiết bị khí hóa kiểu Crossdraft

 Phương pháp khí hóa kiểu Plasma:

Plasma được tạo thành từ chất khí bị ion hóa bao gồm các thành phần như: ion dương, ion âm, điện tử và các phân tử hay nguyên tử trung tính Plasma được xem là trạng thái thứ tư của vật chất Mức độ ion hóa chất khí có thể thay đổi từ 100% (ion hóa hoàn toàn) đến giá trị rất thấp chỉ vài phần trăm (ion hóa một phần) Phụ thuộc vào hiệu suất trao đổi năng lượng giữa các thành phần của plasma, plasma được phân thành plasma lạnh và plasma nhiệt Đối với plasma nhiệt, nhiệt độ của điện tử (Te) bằng với nhiệt độ của ion (Ti)

và nhiệt độ của chất khí (Tg) Đối với plasma lạnh, Te đạt giá trị rất lớn trong khi Ti và Tg

có nhiệt độ xấp xỉ môi trường Plasma lạnh được tạo ra trong môi trường chân không, trong khi plasma nhiệt được tạo ra tại áp suất bình thường Hệ thống tạo plasma nhiệt thông thường thường sử dụng nguồn tạo plasma từ nguồn điện xoay chiều hoặc một chiều. [16]

Nhiệt độ cao của plasma nhiệt có khả năng phân hủy triệt để bất kỳ chất hữu cơ nào Với khả năng này, plasma nhiệt được sử dụng để xử lý các chất thải hữu cơ độc hại như cao su hay nhựa tổng hợp Chất rắn vô cơ thu hồi sau cùng là xỉ ở dạng pha thủy tinh Năng lượng có thể được tạo ra từ quá trình khí hóa các loại rác thải Từ năm 2002, nhà máy khí hóa plasma tại Utashinai (Nhật) có thể xử lý 300 tấn/ngày các loại rác thải rắn đô thị và

các loại sản phẩm thải ra từ quá trình xử lý các loại ôtô cũ Nhà máy đã sản xuất được 7.9 MWh/ngày và trung bình phát lên lưới điện khoảng 4.3 MWh/ngày. [16]

Khí hóa plasma sinh khối tạo ra loại khí đốt với tỷ lệ cao của CO và H2 còn CO2 và tar chỉ chiếm tỷ lệ thấp, có nhiệt trị cao, có khả năng xử lý sinh khối có độ ẩm vừa phải, không bị ảnh hưởng bởi kích cở và cấu trúc của sinh khối Bên cạnh những lợi ích trên, phương pháp này cũng có nhược điểm riêng Phương pháp đòi hỏi phải sử dụng nhiều năng lượng, phí đầu tư cao và hiệu quả xử lý hiện nay còn tương đối thấp

1.3 Tình hình ứng dụng công nghệ khí hóa

1.3.1 Trên thế giới

Lịch sử của quá trình khí hóa bắt đầu bằng những thí nghiệm của Thomas Shirley với Methane năm 1659 Từ đầu thế kỷ 17 đến thế kỷ 19, việc khí hóa được sử dụng chủ yếu vào việc thấp sáng nhà cửa, đường phố Sau đó, một loạt các phát minh mới trong các lĩnh vực khác nhau đã mở rộng việc sử dụng khí nhiên liệu trong nhiều ngành như: nhiên liệu cho động cơ hơi nước, nhiên liệu trong sản xuất hóa chất và nhiên liệu cho xe máy Trong thời gian này, một vài công nghệ khí hóa đã được thương mại hóa như: Công nghệ khí hóa tầng sôi của Winkler năm 1926; Khí hóa sử dụng áp lực di chuyển đệm của Lurgis năm

1931 và cuối cùng là công nghệ khí hóa lôi cuốn dòng chảy được phát triển trong Thế chiến thứ II của Koppers-Totzek

 Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu công nghệ khí hóa để thu hồi năng lượng được phát triển rất mạnh mẽ và được đưa dần vào sử dụng như:

 Công nghệ khí hóa tầng sôi ở nhà máy CHP, Skive, Đan Mạch với công suất

28 MW [17]

Nguyên liệu cho quá trình khí hóa là gỗ vụn, với công suất 110 tbp bột gỗ/ngày Sản phẩm của quá trình khí hóa gồm các khí CO, H2, CH4, CO2, tar, hơi nước và một số Hydrocarbon nhẹ sẽ được nâng cấp và làm sạch ở hệ thống Downstream Dòng khí đã được nâng cấp dùng để đốt hai nồi hơi sản xuất điện Một trong những lợi thế của công nghệ này

là sản xuất một lượng khí sản phẩm với tỷ lệ tar thấp do sự đảo trộn mạnh ở đáy thiết bị, tốc độ dòng khí thấp giúp tăng thời gian lưu của tar trong thiết bị

 Công nghệ Cortus WoodRoll Gasification [18]

Công nghệ này được Cortus AB sáng lập năm 2006 dựa trên công nghệ khí hóa ba giai đoạn gián tiếp: phân tách ẩm, nhiệt phân và khí hóa Quy trình sử dụng hơi nước làm tác nhân khí hóa, nhiệt độ khí hóa đạt trên 11000C Công nghệ này được sử dụng với quy

mô pilot 500kW, sau đó thương mại hóa trên quy mô 5MW nở Nordkalk, Koping, Thụy Điển để sản xuất thay thế cho nhiên liệu hóa thạch sử dụng trong các lò đá vôi

 Nhà máy Gussing plant [19]

Nhà máy CHP ở Gussing, Úc dựa trên công nghệ khí hóa tầng sôi tuần hoàn được xây dựng năm 2001 Nhà máy sử dụng gỗ làm nhiên liệu với công suất 8 MW Ngày nay,

có nhiều nhà máy ở Úc đang ứng dụng công nghệ của Gussing như Oberwart, GoBiGas, Sweden

1.3.2 Ở Việt Nam

Hiện nay, trong nước có rất nhiều nghiên cứu về công nghệ khí hóa Có 2 hướng mà các doanh nghiệp đang cố gắn ứng dụng công nghệ khí hóa là [20]:

 Ứng dụng vào các bếp nhỏ quy mô hộ gia đình

 Bếp trấu hóa gas của GS Trần Bình (Vinasilic)

Ứng dụng ở quy mô công nghiệp:

 Công ty TNHH Tân Mai (Sa Đéc) đã nhập từ Ấn Độ một hệ thống tạo gas từ trấu

có công suất từ 80 đến 100 kg trấu/giờ từ giữa năm 2010

 Nhà máy nhiệt điện đốt trấu tại Khu công nghiệp Trà Nóc 2 (Tp Cần Thơ) do Công ty Cổ phần Nhiệt điện Đình Hải đầu tư đã hoàn thành đưa vào hoạt động gia đoạn 1 với công suất 20 tấn hơi/giờ Giai đoạn 2 đầu tư turbine 3.7 MW cấp điện lưới quốc gia

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái niệm về quá trình khí hóa

Khí hoá là quá trình phân huỷ nhiệt kèm theo ôxy hoá C rắn trong chất thải thành sản phẩm khí với sự cung cấp một tác nhân khí hóa (O2)

Sản phẩm của quá trình đốt cháy thường chứa N2, H2O, CO2 và SO2 Tuy nhiên, trong quá trình khí hóa, nơi có dư nhiên liệu rắn (quá trình cháy không hoàn toàn) thì khí cháy bao gồm Carbon monoxide (CO), Hydrogen (H2) và lượng nhỏ Methane (CH4) cùng với cặn (Tar) Sự hình thành các khí này là bởi phản ứng giữa hơi nước và CO2 tạo nên [21]

Hình 2 1 Cơ chế của quá trình khí hóa

2.2 Cơ chế của quá trình khí hóa

Có 4 quá trình khác nhau xảy ra trong thiết bị khí hóa, bao gồm :

 Quá trình sấy - tách ẩm khổi vật liệu

 Nhiệt phân - cặn và chất bay hơi được tách khỏi vật liệu

hóa

 Phản ứng cháy (The Combustion Reaction) [22] :

hạn chế để đốt không hoàn toàn nhiên liệu rắn Khí tổng hợp được là khí nhiên liệu dễ cháy gồm khí H2, CO, CH4, CO2, nitơ, lưu huỳnh (lượng nhỏ, phụ thuộc nguyên liệu vào), các hợp chất kiềm, hắc ín là nguồn nhiên liệu nhiệt trị cao Vị trí cấp khí, nhiệt độ, tỷ lệ cấp khí sơ và thứ cấp ảnh hưởng đến thành phần khí tổng hợp Khi có phản ứng khử CO và nước cần đốt/cấp nhiệt thứ cấp Nồng độ CO2, CO, H2 và CH4 tăng theo nồng độ O2 của dòng khí cấp vào và cách duy trì dòng khí Thành phần khí tổng hợp khác nhau khi tỉ lệ dòng khí thứ cấp thay đổi

– Sử dụng tác nhân O2 là một cách hiệu quả để nâng cao chất lượng khí tổng hợp với nhiệt trị khí xấp xỉ 12 MJ/Nm3 Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi một nguồn cấp O2 làm tăng chi phí trong việc vận hành thiết bị, đó là nhược điểm chính khiến phương pháp này không được phổ biến

– Sử dụng tác nhân khí hóa là hơi nước, ta cần một nguồn nhiệt độc lập để vận hành

hệ thống Cung cấp hơi nước sẽ làm tăng chất lượng khí tổng hợp như tăng lượng

H2 sinh ra và nhiệt trị khí lớn Nhiệt độ hơi nước cao cũng giúp tăng tốc độ của quá trình nhiệt phân tạo khí Hơi nước cung cấp cũng phản ứng với CO tạo H2 và

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khí hóa

Quá trình khí hóa là quá trình chi ̣u sự ảnh hưởng từ nhiều yếu tố như tính chất đô ̣ ẩm của chất thải rắn, áp suất, lưu lượng tác nhân oxy hóa, cũng như nhiê ̣t đô ̣ của phản ứng Dựa trên mô hình đã cho ̣n và số liê ̣u từ các nghiên cứu đã công bố trước đây để xây dựng

mô hình khí hóa ở quy mô thí nghiê ̣m và có thể vâ ̣n hành ở các điều kiê ̣n làm viê ̣c khác nhau. [23]

 Ảnh hưởng của áp suất:

Quá trình khí hóa xảy ra ở áp suất nhất định Thực tế thì để quá trình hóa khí hoạt động thì áp suất tối thiểu phải là 10 bar và có thể đạt đến 100 bar Ở áp suất quá cao thì kích thước thiết bị sẽ lớn cũng như việc lựa chọn vật liệu làm lò khí hóa trở nên khó khăn dẫn đến chi phí kinh tế sẽ rất cao Mỗi giá trị áp suất nhất định thì thành phần khí tổng hợp

sẽ thay đổi khác nhau Như vậy, tùy thuộc vào sản phẩm khí ra theo yêu cầu cần sử dụng

mà ta chọn một giá trị áp suất nhất định tương ứng với mỗi kiểu công nghệ hóa khí sinh khối thích hợp

 Ảnh hưởng của nhiệt độ:

Nhiệt độ của quá trình hóa khí nhìn chung được lựa chọn trên cơ sở của trạng thái tro (trạng thái dưới điểm mềm của tro và trên điểm nóng chảy của xỉ) Đối với sinh khối điểm nóng chảy của tro rất cao, đó là sự thuận lợi để thêm chất khí hóa vào sinh khối để giảm nhiệt độ nóng chảy của tro xuống Khí hóa ở nhiệt độ cao sẽ làm tăng lượng ôxy tiêu thụ của quá trình và sẽ giảm toàn diện hiệu suất của quá trình hóa khí Vì vậy trong quá trình hóa khí ta luôn đảm bảo nhiệt độ trong lò không được vượt quá giá trị cho phép Các quá trình hóa khí hiện đại đều hoạt động ở áp suất 30 bar và nhiệt độ trên 1300˚C

 Ảnh hưởng của kích thước hạt sinh khối:

Kích thước nguyên liệu có vai trò đáng kể trong quá trình khí hóa Ta biết rằng nếu kích thước các hạt nhỏ thì tổng diện tích tiếp xúc của các hạt với tác nhân khí hóa tăng lên

do đó độ hoạt tính tăng lên, tốc độ phản ứng trong quá trình khí hóa tăng Tuy nhiên nếu kích thước hạt quá nhỏ thì sức cản thủy lực tăng, dễ gây tắc lò làm cản trở quá trình khí hóa Vì vậy, việc tạo ra kích thước hợp lý để cho quá trình khí hóa tiến hành thuận lợi cũng

có ý nghĩa quyết định Chính vì vậy cần xử lý nguyên liệu đầu vào bằng quá trình ép viên nguyên liệu

 Ảnh hưởng của tro:

Tro được tách ra trong quá trình khí hóa được chuyển xuống phần dưới của lò Tại vùng này tro có thể nóng lên vì nhiệt độ mà nó tiếp xúc khá cao Nếu nhiệt độ chảy của tro

xỉ thấp, nó sẽ kết thành tảng xỉ lớn cản trở quá trình khí hóa và lò bị bịt kín một phần hay