Tiểu luận môn quản lý chất thải rắn và nguy hại một số phương pháp xử lý chất thải nguy hại

7.1.3 Nguyên lý hoạt động của lò đốt chất thải nguy hại Có 2 quá trình chính diễn ra trong lò đốt: quá trình nhiệt phânthiếu oxi, quá trình oxi hóa oxi dư.Quá trình oxi hóa để giảm nồng

1 Lê Công Thiện 14163262

3 Lê Thị Trúc Giang 14163072

4 Nguyễn Thị Thanh Hằng14163084

5 Trần Thị Thanh Hằng 14163085

6 Nguyễn Thị Bé Ngân 14163157

7 Võ Thị Huỳnh Như 14163197

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

QUẢN LÍ CHẤT THẢI RẮN VÀ NGUY HẠI

CHƯƠNG 7: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP

XỬ LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI

GVHD:Ths Lê Tấn Thanh Lâm

Danh sách NHÓM 7

TP.HCM, 2017

8 Nguyễn Ngọc Thảo 14163245

9 Nguyễn Trung Nhân 14163185

10 Đoàn Tấn Phước 14163212

12 Lâm Ngọc Thu Thảo 14163243 13.Nguyễn Minh Toàn 14163289

MỤC LỤ

7.1 PHƯƠNG PHÁP ĐỐT 4

7.1.1 Đối Tượng 4

a CTNH không nên đốt 4

b CTNH không được đốt 4

c CTNH nên đốt 4

7.1.2 Văn bản pháp luật 4

7.1.3 Nguyên lý hoạt động của lò đốt chất thải nguy hại 5

7.1.4 Phân loại công nghệ đốt CTNH 5

a Lò đốt thùng quay 5

b Lò đốt gỉ/vỉ cố đinh 6

c Lò xi măng 6

d Lò đốt tầng sôi 7

7.1.5 Các yếu tố cần quan tâm trong quá trình đốt 8

a Nhiệt độ 8

b Độ xáo trộn 8

c Thời gian 8

d Nhiên liệu trong quá trình đốt 8

e Lượng khí dư 8

7.2 PHƯƠNG PHÁP ỔN ĐỊNH HÓA RẮN 9

7.2.1 Cơ chế của quá trình ổn định hóa rắn: 9

a Bao viên kích thước lớn 9

b Bao viên kích thước nhỏ 9

c Hấp thụ và hấp phụ 9

d Kết tủa và khử độc 9

7.2.2 Công nghệ ổn định hóa rắn CTNH 10

7.2.3 Các chất phụ gia để ổn định hóa rắn chất thải nguy hại 10

a Xi măng: 10

b Pozzolan 11

c Silic dễ tan 11

d Các polymer hữu cơ 12

e Nhiệt dẻo 12

7.2.4 Yêu cầu kĩ thuật 12

7.3 PHƯƠNG PHÁP CHÔN LẤP 12

7.3.1 Đối tượng áp dụng 12

7.3.2 Văn bản pháp luật 13

7.3.3 Tiêu chuẩn thiết kế bãi chôn lấp CTNH: 13

a Phân loại bãi chôn lấp: 13

b Lựa chọn vị trí bãi chôn lắp: 13

c Các công trình bãi chôn lấp: 14

d Thiết kế bãi chôn lấp CTNH: 14

7.4 TÀI LIỆU THAM KHẢO 19

7.1 PHƯƠNG PHÁP ĐỐT

7.1.1 Đối Tượng

a CTNH không nên đốt

Các sản phẩm tiêu dùng chứa các thành phần hoá chất độc hại như pin, ắc quy

b CTNH không được đốt

Các chất thải có tính ôxy hoá mạnh, ăn mòn, dễ gây nổ như: bình đựng ôxy, CO2, bình ga, bình khí dung, dung dịch HCl, HNO3,amiăng

Chất thải có chứa thành phần các kim loại nặng như: thủy ngân (từ nhiệt kế, huyết

áp kế thủy ngân bị vỡ, chất thải từ hoạt động nha khoa), cadimi (Cd) (từ pin, ắc quy), chì (từ tấm gỗ bọc chì hoặc vật liệu tráng chì sử dụng trong ngăn tia xạ từ các khoa chẩn đoán hình ảnh, xạ trị)

Các chất thải có thành phần phóng xạ phát sinh từ các hoạt động chẩn đoán, điều trị tại các bệnh viện, từ các cơ sở nghiên cứu khoa học và từ các nhà máy, khu công nghiệp

c CTNH nên đốt

Chất thải y tế nguy hại như: Dược phẩm quá hạn, kém phẩm chất không còn khả năng sử dụng, các mô, cơ quan, bộ phận cơ thể người, bào thai và xác động vật thí nghiệm, bơm kim tiêm, đầu sắc nhọn của dây truyền, dụng cụ đựng, dính bệnh phẩm Chất thải nguy hại hữu cơ bao gồm các thành phần hydrocarbon, dầu thải, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật có nguồn gốc hữu cơ, dung môi đã qua sử dụng, sơn thải và dung môi

Bùn cặn từ công nghiệp lọc dầu, hóa chất, sản xuất giấy, từ xưởng in, từ quá trình

xử lý nước thải, đất nhiễm bẩn

Nhựa đường chua, đất sét, than hoạt tính đã qua sử dụng

Chất thải nhiễm khuẩn hoặc các loại hóa chất độc hại

Chất thải có chứa halogen như: dầu máy biến thế nhiễm, CFC, clorophenol

7.1.2 Văn bản pháp luật

QCVN 30:2012/BTNMT:Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về lò đốt chất thải công nghiệp

QCVN 02:2012/BTNMT:Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về lò đốt chất thải rắn y tế

QCVN 41:2011/BTNMT:Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về đồng xử lý chất thải nguy hại trong lò nung xi măng

7.1.3 Nguyên lý hoạt động của lò đốt chất thải nguy hại

Có 2 quá trình chính diễn ra trong lò đốt: quá trình nhiệt phân(thiếu oxi), quá trình oxi hóa (oxi dư).Quá trình oxi hóa để giảm nồng độ các chất ô nhiễm có trong khí thải ra Các loại lò đốt:

và quá trình nhiệt phân

 Lò có bộ phận điều khiển không khí

 Lò đốt thùng quay thì chỉ có quá trình nhiệt phân

Đối với các lò đốt 2 buồng đốt thường được thiết kế trong giai đoạn đầu nhiệt phân để làm giảm tốc độ khí, và giảm lượng các vật chất nhỏ bị cuốn theo

Lượng không khí dư sẽ được sử dụng để oxi hóa không khí trong cả buồng sơ cấp và buồng thứ cấp Lò đốt 2 buồng được dùng phổ biến trong đốt chất thải nguy hại

+ Buồng đốt sơ cấp: Nhiệt độ trong buồng đốt sơ cấp khoảng 705 – 815 0C Trong buồng đốt này thì một phần các chất thải hữu cơ dễ bay hơi sẽ bị bay hơi Các chất thải khó phân hủy ở nhiệt độ tại buồng đốt sơ cấp sẽ chuyển sang buồng đốt thứ cấp

+ Buồng đốt thứ cấp: buồng đốt thứ cấp rất cần thiết cho quá trình đốt chất thải

nguy hại vì trong buồng đốt sơ cấp chất vẫn chưa cung cấp đủ thời gian, nhiệt độ và sự xáo trộn để phá hủy các hợp chất hữu cơ khó phân hủy Nhiệt độ trong buồng đốt này thường là 1300 – 15000C Tại buồng đốt này cung cấp nhiệt độ để các chất thải hữu cơ bay hơi mà tại nhiệt độ đó thì hoàn thành quá trình oxi hóa Quá trình oxi hóa diễn ra tại nhiệt độ từ 980 – 12000C

7.1.4 Phân loại công nghệ đốt CTNH

a Lò đốt thùng quay

 Nguyên lý hoạt động:

Lò đốt thùng quay là một trong những dạng lò đốt thông dụng nhất thường dùng

để đốt chất thải rắn, bùn, khí và lỏng

Lò quay bao gồm một buồng đốt hình trụ, bên trong có lót gạch chịu lửa Nhiệt

độ đốt 14000C vì vậy có thể phân hủy được chất hữu cơ khó phân hủy

Kích thước lò: Đường kính từ 1,5- 3,6 m, chiều dài 3 – 9 m Lò đốt thùng quay được cấu tạo từ hai bộ phận gồm:

+ Buồng đốt sơ cấp: Quay với tốc độ điều chỉnh được, có nhiệm vụ đảo trộn chất thải rắn trong quá trình cháy Phần đầu của lò có lắp một béc phun dầu hoặc gas kèm quạt cung cấp nhiên liệu nhằm cung cấp cho quá trình đốt nóng lò đốt Khi nhiệt độ lò đạt 800oC thì chất thải rắn được đưa vào để đốt Từ 800-900oC nếu chất thải cháy tạo

đủ năng lượng để giữ nhiệt thì bộ đồt phun dầu/gas tự động ngắt Nếu hạ thấp hơn

800oC thì tự động làm việc trở lại Sản phẩm sau cùng được đưa tới buồng đốt thứ cấp + Buồng đốt thứ cấp: là một buồng đốt tĩnh, nhằm để đốt các sản phẩm bay hơi

và khí hóa do quá trình nhiệt phân từ buồng sơ cấp Nhiệt độ ở đây thường từ

950oC– 11000C Thời gian lưu của khí thải qua buồng thứ cấp từ 1,5 - 2 giây Hàm lượng oxy dư tối thiểu cho quá trình cháy là 6% Buồng đốt thứ cấp thường gắn liền với hệ thống tái sử dụng năng lượng như nồi hơi Nồi hơi sản xuất hơi cao áp chạy máy phát điện hoặc sản xuất nước nóng

 Ưu và nhược điểm:

+ Ưu Điểm

- Không bị nghẹt (vỉ lò) do quá trình nấu chảy

- Chất thải có thể nạp ở dạng thùng hoặc dạng khối

- Kiểm soát thời gian lưu chất thải trong thiết bị

- Có thể nạp chất thải trực tiếp mà không cấn xử lý gia nhiệt chất thải

+ Nhược điểm

- Chi phí cao

- Vận hành phức tạp

- Thành phần tro trong khí thải cao

b Lò đốt gỉ/vỉ cố đinh

Cơ cấu giống với lò đốt thùng quay nhưng không có phần di động Trong buồng thứ cấp lượng khí cung cấp từ 50-80% lượng khí yêu cầu vì cho hai quá trình nhiệt

phân và cháy xảy ra đồng thời Trong buồng thứ cấp, sản phẩm của quá trình nhiệt phân và chất hữu cơ bay hơi được tiếp tục đốt.Lượng khí cần thiết ở buồng thứ cấp đạt

từ 100-200% so với lý thuyết

c Lò xi măng

 Nguyên lý hoạt động

Về nguyên tắc đây là lò đốt thùng quay Tuy nhiên trong lò này chất thải được sử dụng trong quá trình nuôi Clanhken

d Lò đốt tầng sôi

 Nguyên lý hoạt động

Được sử dụng để xử lý chất thải lỏng, bùn, chất thải khí nguy hại

Chất thải được đưa vào loại vật liệu là cát, hạt nhôm, cacbonat canxi.Lớp cát trong vật liệu dày từ 40 -50cm nhằm: Nhận và giữ nhiệt cho lò đốt, bổ sung nhiệt cho rác ướt Quá trình oxi hóa nhiệt phân xảy ra trong lớp vật liệu này

Nhiệt độ vận hành từ 760o-870oC và lượng khí cấp sẽ dư từ 25-150% so với lý thuyết

Quá trình đốt: Gió thổi mạnh vào dưới lớp vỉ đỡ có lỗ nên gió sẽ phân bố đều dưới đáy tháp làm lớp đêm cát, các phế liệu rắn, nhão đều được thổi tơi tạo điều kiện cháy triệt để Trên vỉ phân bố gió là khu vực cháy sơ cấp nhiệt độ từ 850o-920oC, còn khoang trên là khu vực cháy thứ cấp nhiệt độ từ 990o-1100oC để đốt cháy hoàn toàn chất thải Khí thải sau đó được làm nguội và qua hệ thống xử lý trước khi ra môi trường

 Ưu và nhược điểm:

+ Ưu điểm:

- Có thể đốt được ba dạng chất thải rắn lỏng và khí

- Thiết kế đơn giản và hiệu quả cao

- Nhiệt độ khí thải thấp, lượng khí dư yêu cầu nhỏ

- Hiệu quả đốt cao do diện tích tiếp xúc lớn

- Lượng nhập liệu không cần cố định

+ Nhược điểm:

- Khó tách phần không cháy được

- Lớp dịch chuyển phải tu sửa và bảo trì

- Nhiệt độ đốt phải khống chế ở 815oC nếu cao hơn sẽ phá vỡ lớp đệm

- Chưa được sử dụng nhiều trong xử lý chất thải nguy hại

7.1.5 Các yếu tố cần quan tâm trong quá trình đốt

a Nhiệt độ

Nhiệt độ cần phải đảm bảo để phản ứng xảy ra nhanh và hoàn toàn, không tạo Đioxin, đạt hiệu quả xử lý tối đa ( trên 1100oC)

Nếu nhiệt quá cao, lưu lượng khí sinh ra quá lớn sẽ ảnh hưởng đến thời gian lưu khí trong buồng thứ cấp Điều này sẽ làm giảm sự tiếp xúc giữa không khí và khí gas, khói thải ra có màu đen, nồng độ các chất ô nhiễm như CO trong khí thải cao Nếu nhiệt độ không đủ cao, phản ứng sẽ xảy ra không hoàn toàn và khí thải ra cũng có màu đen Vì vậy, nếu nhiệt độ quá cao cũng như quá thấp sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả cháy

b Độ xáo trộn

Để tăng hiệu quả tiếp xúc giữa chất thải nguy hại cần đốt và chất oxy hóa, có thể đặt các tấm chắn trong buồng đốt hoặc tại góc nghiêng thích hợp giữa dòng khí với béc phun để tăng khả năng xáo trộn

c Thời gian

Thời gian cháy đủ lâu để phản ứng xảy ra hoàn toàn Đối với lò đốt nhiệt phân, đảm bảo thời gian lưu cháy thích hợp sẽ kiểm soát được chế độ nhiệt phân tại buồng đốt sơ cấp để cấp khí gas lên buồng đốt thứ cấp, quyết định hiệu quả xử lý của lò đốt Thời gian lưu cần thiết để đảm bảo đốt cháy hoàn toàn của mỗi chất khác nhau phụ thuộc vào bản chất của chất bị nhiệt độ đốt

d Nhiên liệu trong quá trình đốt

Chất thải hữu cơ thường có nhiệt độ cháy rất cao, nhưng nó cũng dùng một lượng nhiên liệu bổ sung để mồi cho quá trình cháy Một số chất thải nguy hại, khi lượng nhiệt cung cấp cho chất thải không đủ vì vậy cần bổ sung một số loại nhiên liệu để gia tăng nhiệt độ cháy

Mặt khác, ta có thể dùng chất thải nguy hại làm nhiên liệu Đây là phương pháp tiêu hủy chất thải bằng cách đốt cùng với nhiên liệu nhằm tận dụng nhiệt cho các thiết

bị tiêu thụ nhiệt Lượng chất thải bổ sung vào lò đốt có thể chiếm 10 – 25% tổng khối lượng nhiên liệu

e Lượng khí dư

Khi chất thải cháy thì chúng cần một lượng không khí nhất định, khi sản phẩm còn lại sau khi cháy không còn khí oxi thì đây gọi là quá trình cháy hoàn toàn nhưng điều này không thể xảy ra trong quá trình cháy Lò đốt luôn duy trì một lượng không khí dư để đạt được quá trình cháy

7.2 PHƯƠNG PHÁP ỔN ĐỊNH HÓA RẮN

Ổn định và hóa rắn là quá trình làm thay đổi tính chất của chất thải bằng việc sử dụng các chất phụ gia nhằm làm giảm khả năng phát tán vào môi trường cũng như làm giảm tính độc hại của chất ô nhiễm

7.2.1 Cơ chế của quá trình ổn định hóa rắn:

Có nhiều cơ chế khác nhau xảy ra trong quá trình ổn định chất thải như:

a Bao viên kích thước lớn

Là cơ chế trong đó các thành phần nguy hại bị bao bọc vật lý trong 1 khuôn khổ

có kích thước nhất định và thành phần nguy hại nằm trong vật liệu đóng rắn ở dạng không liên tục Các thành phần đã bị đóng rắn theo cơ chế bao viên ở mức có kích thước lớn có thể bị phân tán ra ngoài nếu như tính toàn thể của nó bị phá vỡ

b Bao viên kích thước nhỏ

Các thành phần nguy hại được bao ở cấu trúc tinh thể ở quy mô rất nhỏ Nếu như chất đã được đóng rắn bị vỡ ở dạng các hạt tương đối nhỏ thì đa số các chất nguy hại

đó vẫn giữ nguyên ở thể bị bao bọc, tốc độ phân tán tăng khi kích thước hạt giảm

c Hấp thụ và hấp phụ

Hấp thụ: là quá trình đưa chất thải nguy hại ở dạng lỏng vào bên trong chất hấp thụ nhằm làm giảm khả năng phân tán của chất thải nguy hại Các chất hấp thụ được

sử dụng là: đất, xỉ than, bụi lò nung xi măng, bụi lò nung vôi, mùn cưa, cỏ khô, và rơm khô

Hấp phụ: là quá trình giữ chất thải nguy hại trên bề mặt của chất hấp phụ để chúng không phát tán vào môi trường Khi thực hiện các cơ chế này, khối chất rắn khi

bị vỡ ra chất thải nguy hại có thể thoát ra ngoài Đất sét biến tính thường được sử dụng

để đóng rắn các chất thải hữu cơ

d Kết tủa và khử độc

Kết tủa: là quá trình hóa rắn sẽ làm kết tủa các thành phần nguy hại trong chất

thải thành dạng ổn định hơn rất nhiều Các chất kết tủa là các thành phần của chất để hóa rắn như: hydroxit, sulfua, silica, cacbonnate, phosphate Quá trình được sử dụng

để đóng rắn các chất thải nguy hại vô cơ như: bùn hydroxit kim loại

Khử độc: Là các chuyển hóa hóa học xảy ra trong quá trình ổn định hóa rắn, quá

trình này sẽ giúp chuyển chất độc hại thành chất không độc hại quá trình khử độc xảy

ra là do kết quả của các phản ứng hóa học với các thành phần của chất kết dính, như khử độc chuyển Cr từ hóa trị VI thành Cr hóa trị III khi hóa rắn chất thải nguy hại chứa croom bằng xi măng hay chất kết dính có nguồn gốc từ xi măng

7.2.2 Công nghệ ổn định hóa rắn CTNH

7.2.3 Các chất phụ gia để ổn định hóa rắn chất thải nguy hại

a Xi măng:

Là loại phụ gia được sử dụng nhiều nhất để đóng rắn chất thải nguy hại, loại xi măng thông dụng nhất là xi măng portland được sản xuất bằng cách nung hỗn hợp đá vôi với thạch cao trong lò nung nhiệt độ cao Thành phần chính là các silicat canxi (3CaO.SiO2 và 2CaO.SiO2) Quá trình hóa rắn chất thải nguy hại bằng xi măng được

thực hiện bằng cách trộn thẳng chất thải vào xi măng, sau đó cho nước vào để thực hiện quá trình hydrat hóa trong trường hợp chất thải không đủ nước Quá trình hydrat hóa xi măng tạo thành một cấu trúc tinh thể được tạo thành từ canxi- nhôm-silicat, kết quả là nó tạo thành khối giống như quặng và cứng

Các phản ứng phụ khác xảy ra trong quá trình hydrate hóa của xi măng portland còn tạo ra các gel silicat, các phản ứng này xảy ra rất chậm

Quá trình đóng rắn trên cơ sở xi măng được xem như là thích hợp nhất với các chất thải vô cơ, đặc biệt là các chất thải có chứa kim loại nặng Vì xi măng có độ pH cao nên các kim loại nặng được giữ dưới dạng các hydroxyt hoặc muối carbonate Chất hữu cơ can thiệp vào quá trình thủy phân xi măng dẫn tới độ bền của hỗn hợp giảm và khó đóng rắn, nếu sử dụng xi măng để ổn định chất thải nguy hại hữu cơ cần phải thêm chất phụ trợ để giảm sự can thiệp của chất hữu cơ vào quá trình thủy phân xi măng và làm tăng tính ổn định của hỗn hợp Các chất phụ gia này có thể là đất sét tự nhiên, thủy tinh lỏng,…

Ưu điểm : giá rẻ, thiết bị nhào trộn đơn giản, thiết bị khuôn đúc đơn giản và có

thể trung hóa các chất có tính axit do đặc tính kiềm cao của xi măng

Nhược điểm: một số thành phần trong chất thải có thể gây ảnh hưởng đến quá

trình hydrate hóa và lúa trình lắng đọng và đông cứng của xi măng làm cho cấu trúc kém bền

b Pozzolan

Là chất có thể phản ứng với vôi có trong nước để tạo thành vật liệu có tính chất

xi măng

Các vật liệu pozzolan bao gồm xỉ than, xỉ lò và bụi lò xi măng Trong đó xỉ than

là loại pozzolan hay được dùng nhất Ngoài ra còn có carbon cháy chưa hết, hàm lượng của nó phụ thuộc vào lò đốt

Pozzolan được dùng để hóa rắn các chất vô cơ Môi trường pH cao rất thích hợp cho các chất thải chứa kim loại nặng Ngoài ra, xỉ than còn có tác dụng để đóng rắn cả chất thải hữu cơ

c Silic dễ tan

Các thành phần silicat bị axit hóa thành các dung dịch monosilic và mang các thành phần kim loại trong chất thải vào dung dịch Thủy tinh lỏng cùng với xi măng