Tiểu luận môn kỹ thuật xử lí chất thải tái chế nhựa bằng năng lượng điện

Một phần chất thải nhựa được chôn lấp cùng với chất thải rắn sinh hoạt, một phần khác được tái chế nhưng chủ yếu với công nghệ thô sơ, lạc hậu do đó phát sinh nhiều vấn đề về môi trường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN

********

Báo cáo môn học

Chuyên đề:

TÁI CHẾ NHỰA BẰNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN

Thành viên nhóm 6:

1 Đỗ Minh Quân - 14163216

2 Nguyễn Thị Ánh Việt - 14163319

3 Nguyễn Thị Khánh Vân - 14163313

4 Nguyễn Quốc Phú - 14163204

5 Vũ Thị Mai - 14163143

6 Lê Thị Tuyết Phụng - 14163205

7 Lương Thị Vân - 14163312

8 Nguyễn Thị Phương Thảo - 14163249

GVBM: ThS Lê Tấn Thanh Lâm

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Tình hình tái chế nhựa ở thành phố Hồ Chí Minh 2

3 Mục tiêu đề tài 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

CHƯƠNG II: TÁI CHẾ NHỰA TRONG THỰC TẾ 3

1 Các khái niệm 3

1.1 Nhựa 3

1.2 Hạt nhựa 3

1.3 Tái chế 3

2 Các loại nhựa thông dụng 3

2.1 Nhựa PET (PETE) 3

2.2 Nhựa HDPE(High density polyethylene) 4

2.3 Nhựa PVC (Polyvinylchloride) 5

2.4 Nhựa LDPE 5

2.5 Nhựa PP 6

2.6 Nhựa PS 7

2.7 Các loại nhựa khác 7

3 Quy trình tái chế nhựa trong thực tế 8

3.1 Cách phân biệt các loại nhựa: 8

3.2 Công đoạn bằm, cắt , nghiền: 9

3.3 Công đoạn rửa ( làm sạch ): 10

3.4 Công đoạn phơi: 11

3.5 Công đoạn tạo hạt nhựa: 11

4 Máy móc thiết bị 13

4.1 Máy xay nhựa thô 13

4.2 Máy rửa nhựa 14

4.3 Hệ thống đùn 15

4.4 Máng làm mát 16

4.5 Buồng cắt 16

5 Tác động của việc tái chế nhựa 17

5.1 Lợi ích 17

5.2 Hạn chế 18

CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH TÁI CHẾ NHỰA 19

1 Các dụng cụ , thiết bị để xây dựng mô hình 19

2 Thiết kế về mô hình 19

2.1 Cơ sở lý thuyết của mô hình 19

2.2 Cách lắp đặt, mắc điện của mô hình 19

2.3 Nguyên tắc hoạt động của mô hình 19

3 Kết quả thực nghiệm 21

3.1 Hạt nhựa tái sinh PET 21

3.2 Hạt nhựa tái sinh HDPE 21

3.3 Hạt nhựa tái sinh PVC 22

3.4 Hạt nhựa tái sinh LDPE 22

3.5 Hạt nhựa tái sinh PP 23

3.6 Hạt nhựa tái sinh PS 23

3.7 Hạt nhựa tái sinh PC 24

CHƯƠNG 4: KIẾN LUẬN – KIẾN NGHỊ 24

1 Kết luận 24

2 Kiến nghị 24

Hình 11: Máy tạo hạt nhựa

Hình 12: Máy xay nhựa thô

Hình 13: Dao băm nhựa

Hình 14: Máy rửa nhựa

Hình 15: Máy đùn nhựa

Hình 16: Lỗ trục đùn nhựa

Hình 17: Buồng cắt hạt nhựa

Hình 18: Một số loại dao cắt

Hình 19: Mô hình tái chế nhựa

Bảng 1: Đặc tính của 1 số loại nhựa có khải năng tái chế

Bảng 2: Nguồn gốc sử dụng của 1 số loại nhựa

Bảng 3: Xử lý số liệu thực nghiệm

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1 Tính cấp thiết của đề tài

- Cùng với sự phát triển của dân số và kinh tế, lượng chất thải nhựa phát sinh trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh ngày càng tăng Một phần chất thải nhựa được chôn lấp cùng với chất thải rắn sinh hoạt, một phần khác được tái chế nhưng chủ yếu với công nghệ thô sơ, lạc hậu do đó phát sinh nhiều vấn đề về môi trường

và chất lượng sản phẩm tái chế không cao Đến nay, trước những yêu cầu bức thiết

về nguồn nguyên liệu cho sản xuất nhựa, các dự án tái chế nhựa quy mô lớn ra đời nhưng lại gặp khó khăn về nguồn nguyên liệu phế liệu nhựa

- Thành phố Hồ Chí Minh hiện chịu nhiều áp lực từ các vấn đề liên quan đến chất thải rắn đô thị với lượng phát sinh trung bình hơn 7.000 tấn mỗi ngày Chiếm thành phần lớn thứ hai trong chất thải rắn sinh hoạt đồng thời với bản chất khó phân hủy, chất thải nhựa ngày càng đóng vai trò không nhỏ trong các vấn đề liên quan đến chất thải rắn đô thị

- Một trong các biện pháp giảm thiểu chất thải là việc tuần hoàn - tái chế và tái

sử dụng hợp lý chất thải, trong đó quan trọng nhất là đối với chất thải nhựa Công tác này giúp mang lại lợi ích kinh tế thông qua việc tiết kiệm nguyên vật liệu cho ngành sản xuất sản phẩm nhựa

- Trước tình hình đó, việc nghiên cứu và đề xuất các biện pháp kỹ thuật tái chế, tái sử dụng và tuần hoàn chất thải rắn cho thành phố Hồ Chí Minh là một nhu cầu bức thiết nhằm giảm bớt các sức ép đối với các bãi chôn lấp rác và cũng nhằm góp phần ngăn chặn các thảm họa ô nhiễm môi trường do chất thải rắn gây ra.Việc lựa chọn công nghệ xử lý nào cho phù hợp với nét đặc thù của từng loại chất thải rắn tại thành phố Hồ Chí Minh, quy mô và hình thức đầu tư nào là phù hợp,địa điểm lựa chọn ở đâu để xây dựng nhà máy xử lý cùng với việc xem xét,đánh giá các tác động môi trường kèm theo là những công việc bức thiết của thành phố Hồ Chí Minh nói riêng và cả nước nói chung hiện nay

- Xuất phát từ những lý do trên, nhóm 6 tiến hành nghiên cứu đề tài: “Tái chế nhựa bằng năng lượng điện” để ngành tái chế nhựa phát triển mạnh như một ngành sản xuất công nghiệp nhằm không chỉ sử dụng hiệu quả tài nguyên, đạt hiệu quả kinh tế mà còn giảm thiểu các vấn đề môi trường liên quan thì việc đánh giá chính xác về hiện trạng hoạt động tái chế nhựa nói riêng ở thành phố Hồ Chí Minh là rất cần thiết Từ đó định hướng phát triển ngành tái chế nhựa cũng như xây dựng chính sách hỗ trợ sự phát triển của ngành tái chế nhựa tại thành phố

2 Tình hình tái chế nhựa ở thành phố Hồ Chí Minh

- Địa bàn thành phố Hồ Chí Minh nói riêng và cả nước nói chung không có nhiều các nhà máy xí nghiệp áp dụng các công nghệ tái chế, tái sử dụng, giảm thiểu chất thải mặc dù lợi ích của chúng mang lại rất lớn Thực tế cho thấy hầu hết các loại chất thải rắn nhất là nhựa đều được chôn lấp tại bãi chôn lấp chính của thành phố là bãi chôn lấp Đông Thạnh và Gò Cát Hoạt động này đã và đang ảnh hưởng nghiêm trọng và gây sức ép lớn đến chất lượng môi trường thành phố Hồ Chí Minh Hơn nữa, sức chứa của các bãi chôn lấp cũng hạn chế

- Thành phố Hồ Chí Minh là đô thị lớn nhất cả nước và cũng là nơi rất nhiều cơ

sở sản xuất gia công tổ chức thu mua phế liệu, phế phẩm công nghiệp liên quan để làm nguyên liệu cho công nghệ tái chế

- Hiện nay thành phố Hồ Chí Minh có khoảng 20 cơ sở tái chế có vốn đầu tư lớn hơn 1 tỷ VNĐ, khoảng 50-100 cơ sở có quy mô trung bình, vốn đầu tư từ 0,5-1 tỷ VNĐ và còn nhiều cơ sở tái chế nhỏ có vốn đầu tư từ 100-300 triệu

- Thực tế, hoạt động tái chế nhựa tại thành phố Hồ Chí Minh đã có từ lâu đời nhưng với công nghệ tái chế lạc hậu, gây ô nhiễm môi trường và chất lượng sản phẩm tái chế thấp Trong khi đó, các dự án tái chế nhựa quy mô lớn lại gặp khó khăn về vấn đề nguồn nguyên liệu Hệ thống thu mua phế liệu nhựa hiện nay không đủ đáp ứng nhu cầu của các dự án tái chế nhựa quy mô lớn cả về chất và lượng

3 Mục tiêu đề tài

- Dựa vào kiến thức đã học về nhựa và tái chế nhựa, cũng như kiến thức cơ bản

về điện để thiết kế mô hình tái chế nhựa thành hạt nhựa bằng năng lượng điện

- Trên cơ sở lý thuyết, phân loại được 7 loại nhựa thông dụng

- Hướng tới phát triển mô hình tái chế nhựa bằng năng lượng điện trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết: nhóm tổng hợp tài liệu từ sách báo và các nguồn internet để xây dựng thành một hệ thống khái niệm khoa học

- Phương pháp thực nghiệm: trên cơ sở lý thuyết đã tổng hợp, nhóm đã nghiên cứu và thiết kế mô hình tái chế nhựa bằng năng lượng điện tại Khoa Môi trường và Tài nguyên Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh

CHƯƠNG II: TÁI CHẾ NHỰA TRONG THỰC TẾ

1 Các khái niệm

1.1 Nhựa

Nhựa là nguồn nguyên liệu nhân tạo được chế tạo từ dầu và khí tự nhiên Nhựa bao gồm nhiều đại phân tử, trọng lượng phân tử của nhựa có thể thay đổi từ 20.000 đến 100.000.000 (trong khi trọng lượng của nước, muối ăn và đường lần lượt là 18;

58, 8 và 342) Nhựa gồm các chuỗi dài các đơn phân tử như ethylene, propylene, styrene và vinyl chloride Chúng liên kết với nhau thành một chuỗi, gọi là hợp chất cao phân tử như là polyethylene, polypropylene, polystyrene và polyvinyl chloride

1.2 Hạt nhựa

- Hạt nhựa (hay hạt nhựa tái sinh) là một thuật ngữ chung dùng cho nguyên liệu hữu cơ tổng hợp rắn vô định hình được tái chế từ các sản phẩm nhựa đã qua sử dụng thành hạt

- Điển hình là các polyme khối lượng phân tử cao, có thể được pha với một số phần tử khác để tăng khối lượng,trọng lượng, đặc tính sử dụng hoặc giảm chi phí

1.3 Tái chế

- Tái chếlà việc sử dụng rác thải, vật liệu thải làm nguyên liệu sản xuất ra các vật chất, các sản phẩm mới có ích, nhằm giảm việc tiêu thụ những vật liệu thô mới, giảm sử dụng năng lượng, giảm ô nhiễm không khí (do đốt chúng) và ô nhiễm nước (do chôn lấp)

- Hoặc ta có thể định nghĩa: “Tái chế là hoạt động tái sử dụng phế liệu,chất thải trở thành nguyên liệu thô hoặc sản phẩm.”

2 Các loại nhựa thông dụng

Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu về các giải pháp công nghệ tái chế các loại nhựa thông dụng nên trong quá trình tìm hiểu và nghiên cứu tài liệu thì nhóm có tìm

ra tính chất và cách thức sử dụng cũng như khả năng tái chế 7 loại nhựa thông dụng

được sử dụng phổ biến hiện nay như sau:

2.1 Nhựa PET (PETE)

Hình 1: PET(Polyethylene terephthalate)

- PET hoặc PETE là một loại bao bì thực phẩm quan trọng có chể tạo màng hoặc tạo dạng chai lọ Do tính chống thấm rất cao nên PET được dùng làm chai, bình đựng nước tinh khiết, nước giải khát có gas…

- Hầu hết các chai soda và chai nước khoáng… đều thuộc loại đồ nhựa số 1 Loại nhựa này nói chung là an toàn, tuy nhiên, không nên tái sử dụng để chứa đựng nước uống hay thức ăn Lý do với bề mặt có rất nhiều lỗ rỗng, xốp có thể cho phép vi khuẩn và mùi vị tích tụ, rất khó rửa sạch Loại nhựa này được xem là loại

đồ nhựa chỉ nên sử dụng một lần và rất dễ tái chế

- Chống thấm khí O2 và CO2 tốt hơn các loại nhựa khác

- Khi đươc gia nhiệt đến 200oC hoặc làm lạnh ở – 90o

C, cấu trúc hóa học của mạch PET vẫn được giữ nguyên, tính chống thấm khí hơi vẫn không thay đổi khi nhiệt độ khoảng 100o

C

2.2 Nhựa HDPE(High density polyethylene)

Hình 2: HDPE (High density polyethylene):

- Polyethylene cao phân tử (HDPE) là một nhựa nhiệt dẻo làm từ dầu mỏ thường được sử dụng trong sản xuất chai nhựa, đường ống chống ăn mòn, màng chống thấm, và gỗ nhựa trong công nghiệp thực phẩm Loại tốt nhất của nhựa để

sử dụng trong bảo quản thực phẩm lâu dài là polyethylene mật độ cao (HDPE), được chỉ định bởi các “2” biểu tượng HDPE là một trong những hình thức ổn định nhất và nhựa, và tất cả các thùng nhựa được bán riêng cho bảo quản thực phẩm sẽ được làm từ chất liệu này

- Hầu hết các bình đựng sữa cho trẻ em, chai đựng sữa, nước trái cây, hoặc bình chứa các loại nước tẩy rửa, dầu gội đầu, nước rửa chén, sữa tắm … đều là loại nhựa số 2 Tuy có màu đục nhưng loại nhựa này được xem là an toàn vì vi khuẩn khó tích tụ do bề mặt khá trơn láng Nhựa số 2 cũng được xem là dễ tái chế

- Kháng hóa chất tuyệt vời

- Hệ số ma sát thấp, cách điện tốt, Khả năng chống bức xạ năng lượng cao

- Trong PVC có chất vinylchoride, thường được gọi là VCM có khả năng gây ung thư (phát hiện 1970) Sử dụng làm nhãn màng co các loại chai, bình bằng nhựa hoặc màng co bao bọc các loại thực phẩm bảo quản , lưu hành trong thời gian ngắn như thịt sống, rau quả tươi… Ngoài ra, PVC được sử dụng để làm nhiều vật gia dụng cũng như các lọai sản phẩm thuộc các ngành khác

- Chống thấm hơi, nước kém hơn các loại PE, PP

- Có tính dòn, không mềm dẻo như PE hoặc PP để chế tạo PVC mềm dẻo dùng làm bao bì thì phải dùng thêm chất phụ gia Loại PVC đã đươc dẻo hóa bởi phụ gia sẽ bị biến tính cứng dòn sau một khoảng thời gian

- Mặc dù đã khống chế được dư lượng VCM thấp hơn 1ppm là mưc an toàn cho phép, nhưng ở Châu Âu, PVC vẫn không được dùng làm bao bì thực phẩm dù giá thành rẻ hơn bao bì nhựa khác

2.4 Nhựa LDPE

Hình 4: Nhựa LDPE

LDPE (Low-density polyethylene)

- Đây là loại nhựa polyethylene tỉ trọng thấp (LDPE) Nó thường được sử dụng

để làm các loại bao bì, túi nhựa đựng hàng tạp hóa, giấy gói thực phẩm… Loại nhựa này được xem là khá an toàn và dễ tái chế

- Được tìm thấy trong: các loại chai có thể bóp; bánh mì, thực phẩm đông lạnh, giặt khô và túi mua sắm, túi tote, quần áo, đồ nội thất, thảm

- Dùng làm bao bì một lớp chứa đựng bảo quản thực phẩm , không yêu cầu chống oxy hóa một cách nghiêm nghặt Tạo thành sợi, dệt thành bao bì đựng lương thực, ngũ cốc có số lượng lớn

- PP cũng được sản xuất dạng màng phủ ngoài đối với màng nhiều lớp để tăng tính chống thấm khí, hơi nước, tạo khả năng in ấn cao, và dễ xé rách để mở bao bì (do có tạo sẵn một vết đứt) và tạo độ bóng cao cho bao bì

Tính chất:

- Tính bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt), khá cứng vững, không mềm dẻo như PE, không bị kéo giãn dài do đó được chế tạo thành sợi.Đặc biệt khả năng bị

xé rách dễ dàng khi có một vết cắt hoặc một vết thủng

- Trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ

- Chịu được nhiệt độ cao hơn 100oC tuy nhiên nhiệt độ hàn dán mí (thân) bao bì

PP (140oC) cao so với PE – có thể gây chảy hư hỏng màng ghép cấu trúc bên ngoài, nên thường ít dùng PP làm lớp trong cùng

- Có tính chất chống thấm O2, hơi nước, dầu mỡ và các khí khác

- Hầu như không có bất cứ loại đồ nhựa gia dụng nào mang nhãn số 7 Loại nhựa này đa phần chỉ được sử dụng trong công nghiệp, từ vỏ máy điện thoại, máy tính… Rất khó để tái chế

PC(Polycarbonat): Với khả năng chịu được nhiệt độ cao nên PC được dùng làm

bình, chai, nắp chứa thực phẩm cần tiệt trùng Màng PC có tính chống thấm khí, hơi kém, giá thành PC cao gấp ba lần PP, PET, PP nên ít được sử dụng

- Tính chống thấm khí, hơi cao hon các loại PE, PVC nhưng thấp hơn PP, PET

- Trong suốt, tính bền cơ và độ cứng vững rất cao, khả năng chống mài mòn và không bị tác động bởi các thành phần của thực phẩm

- Chịu nhiệt cao (trên 100o

C )

3 Quy trình tái chế nhựa trong thực tế

Sơ đồ tái chế nhựa phế liệụ

Nhựa phế liệu sau khi phân loại chúng ta có 2 loại : Nhựa không tái chế và nhựa tái chế Sau đó ta đem nhựa có thể tái chế phân loại về đi vào quy trình tái chế nhựa

3.1 Cách phân biệt các loại nhựa:

- Trong hoạt động tái chế nhựa, điều quan trọng là phải phân biệt chính xác từ loại nhựa

- Nếu không không biệt 1 cách chính xác có thể gây ra các hậu quả như :

 Sản phẩm tạo ra xấu, kém chất lượng, tính chất cơ học, vật lý thay đổi

Nhựa phế liệu

Phân loại

Nhựa không thể tái chế

Ép viên nhiên liệu

Lò đốt chất thải nguy hại

Nhựa có thế tái chế

Làm sạch Bằm, cắt nghiền

Gia nhiệt kéo sợi

Giải nhiệt Tạo hạt nhựa

Đóng gói, lưu kho

 Ảnh hưởng trong quá trình tái chế, vì nhiệt độ nóng chảy của các loại nhựa khác nhau

Bảng 1: Đặc tính của 1 số loại nhựa có khải năng tái chế

Bảng 2: Nguồn gốc sử dụng của 1 số loại nhựa Vật liệu Ký hiệu Nguồn sử dụng

Polyethylene

terephathlate

PETE Chai nước giải khát, bao bì

thực phẩm High density

polyethylene

HDPE Chai sữa, bình đựng xà

phòng, túi xách Polyvinyl chloride PVC Hộp dựng thức ăn trong gia

đình, ống dẫn Low density

polyethylene

LDPE Bao bì nilong, tấm trải bằng

nhựa Polyprolene PP Thùng, sọt, rỗ, hộp

Các loại nhựa khác 7-PC Tất cả các sản phẩm nhựa

khác

3.2 Công đoạn bằm, cắt , nghiền:

- Việc bằm nhỏ nguyên liệu nhựa phế liệu nhằm tăng thêm số nguyên liệu tái chế, thuận lợi cho việc di chuyển và dễ dàng đi vào thiết bị máy móc…

- Nhựa thô sau khi phơi khô sẽ đưa vào máy bằm , lưỡi cắt xoay đều và cắt thành nhiều mảnh nhỏ Sau đó chúng sẽ qua 1 vỉa lọc và rớt xuống thùng chứa đặt ở phía dưới

125 – 135

Hình 8: Máy bằm nhựa

- Các lưỡi cắt quay đều nhờ gắn với motor điện Motor điện gắn với động cơ sau đó khởi động làm quay dây curoa làm cho các lưỡi cắt di chuyển

và cắt đều các nhưa phế liệu Mặt khác 2 bên cũng có 2 lưỡi cắt để cắt nhựa

- Phía trên máy bằm có phễu và có nặp đậy để tránh nhựa phế liệu văng

ra Các nhựa phế liệu sau khi cắt sẽ qua 1 màng lọc rồi rơi xuống thùng chứa nhựa

- Nhựa sau khi nghiền có thể đem đi bảo quản hay cho vào máy đùn

Hình 9: Nhựa sau khi nghiền

3.3 Công đoạn rửa ( làm sạch ):

- Công đoạn này quan trọng, nếu nhựa tái chế được làm sạch , chất lượng của nhựa sau khi thái chế có chất lượng cao hơn, tránh các tạp chất trong hạt nhựa

- Nhựa phế liệu có thể rửa bằng tay hoặc rửa bằng máy