Nghiên cứu đề xuất các biện pháp bảo vệ môi trường cho nhà máy xử lý chất thải nguy hại huy thịnh 45

Sự phát triển công nghiệp nhanh chóng trên địa bànhuyện Tân Thành trong thời gian vừa qua đã gây ra nhiều vấn đề môi trường đáng longại, trong đó nổi cộm là sự phát sinh các loại chất th

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT II

DANH MỤC CÁC BẢNG III

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, CÁC ĐỒ THỊ, CÁC BẢN VẼ IV

MỞ ĐẦU 1

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2

3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

6 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2

GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH HOẠT ĐỘNG 4

1.1 CHỦ ĐẦU TƯ 4

1.2 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ NHÀ MÁY 4

1.3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TẠI NHÀ MÁY Ở GIAI ĐOẠN 1 5

1.4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ DỰ KIẾN ĐẦU TƯ TẠI NHÀ MÁY Ở GIAI ĐOẠN 2 9

1.4.1 Công nghệ xử lý dầu thải 9

1.4.2 Công nghệ súc rửa thùng phuy thải 10

1.5 CÁC NHU CẦU PHỤC VỤ HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT CỦA NHÀ MÁY 11

1.5.1 Danh mục các loại chất thải nguy hại được phép xử lý tại Nhà máy 11

1.5.2 Nhu cầu về nguyên nhiên liệu, hoá chất, điện nước 13

1.5.3 Nhu cầu về nhân lực 14

1.5.4 Chế độ làm việc 15

CHƯƠNG 2 15

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐỐT CHẤT THẢI NGUY HẠI 15

2.1 NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH ĐỐT CHẤT THẢI NGUY HẠI 15

2.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH ĐỐT CHÁY CHẤT THẢI 16

2.3 CÁC LOẠI LÒ ĐỐT CÓ KHẢ NĂNG XỬ LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI PHỔ BIẾN HIỆN NAY 17

2.3.1 Lò đốt thùng quay 17

2.3.2 Lò đốt tầng sôi 17

2.3.4 Lò đốt tĩnh 19

CHƯƠNG 3 20

ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI VỀ CÔNG NGHỆ ÁP DỤNG 20

3.1 ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI VỀ CÔNG NGHỆ ÁP DỤNG 20

3.1.1 Đánh giá ưu nhược điểm về công nghệ của các loại lò đốt 20

3.1.2 Tính toán kiểm tra thông số kỹ thuật lò đốt lựa chọn tại Nhà máy 22

3.2 ĐÁNH GIÁ VỀ HIỆU QUẢ XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ ĐỐT 36

CHƯƠNG 4 39

ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP CẢI TIẾN KỸ THUẬT 39

VÀ PHÒNG NGỪA SỰ CỐ MÔI TRƯỜNG 39

4.1 ĐỀ XUẤT MỘT SỐ BIỆN PHÁP CẢI TIẾN KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH LÒ ĐỐT 40

4.1.1 Thực hiện đúng quy trình vận hành lò đốt 40

4.1.2 Biện pháp cải tiến kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả vận hành lò đốt 41

4.2 CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG NGỪA SỰ CỐ MÔI TRƯỜNG 42

4.2.1 Biện pháp phòng chống sự cố cháy nổ 42

4.2.2 Biện pháp phòng chống sự cố trục trặc kỹ thuật, máy móc, thiết bị vận hành lò đốt 43

4.2.3 Biện pháp phòng chống sự cố bùng phát dịch bệnh 44

CHƯƠNG 5 45

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 45

5.1 KẾT LUẬN 45

5.2 KIẾN NGHỊ 45

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

 BTNMT

 CNNH

 CCN

 CTNH

 CTR

: Bộ Tài nguyên và Môi trường : Công nghiệp nguy hại

: Cụm công nghiệp : Chất thải nguy hại : Chất thải rắn

 KCN

 KT – XH

 TCVN

 QCVN

 TNHH

 Tp.HCM

 WHO

: Khu công nghiệp : Kinh tế – xã hội : Tiêu chuẩn Việt Nam : Quy chuẩn Việt Nam : Trách nhiệm hữu hạn : Thành phố Hồ Chí Minh : Tổ chức Y tế thế giới

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG 1

Bảng 1 1: Tọa độ vị trí địa lý Nhà máy 4

Bảng 1 2: Thông số kỹ thuật các hạng mục của lò đốt chất thải nguy hại 8

Bảng 1 3: Danh mục chất thải công nghiệp nguy hại dự kiến xử lý tại dự án 11

Bảng 1 4: Nhu cầu nguyên liệu cho hoạt động sản xuất 13

Bảng 1 5: Nhu cầu về lao động của dự án 14

DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG 3 Bảng 3 1: So sánh ưu nhược điểm của các lò đốt CTNH 20

Bảng 3 2: Thành phần khí thải khi đốt 1 kg gỗ 24

Bảng 3 3: Thành phần khí thải khi đốt cháy phần hữu cơ trong 1 kg CTNH 25

Bảng 3 5: Cân bằng vật chất cho quá trình đốt 1 kg CTNH 25

Bảng 3 6: Cân bằng vật chất cho quá trình đốt 300 kg CTNH 26

Bảng 3 7: Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg CTNH 27

Bảng 3 8: Thành phần khí thải khi đốt 1 kg dầu DO 28

Bảng 3 9: Lượng khí cần cung cấp và sản phẩm khi đốt 13,661 kg dầu DO 29

Bảng 3 10: Cân bằng vật chất cho toàn bộ quá trình đốt công suất 300 kg/giờ 29

Bảng 3 11: Nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình đốt 300 kg CTNH/giờ một cách tổng quát 30

Bảng 3 12: Các thông số đầu vào của buồng thứ cấp 30

Bảng 3 13: Lập cân bằng vật chất tại buồng đốt thứ cấp 32

Bảng 3 14: So sánh giữa thông số kỹ thuật lò đốt lỹ thuyết và thực tế 35

Bảng 3 15: Tải lượng các chất ô nhiễm trong khí thải khi đốt dầu DO 36

Bảng 3 16: Tải lượng các chất ô nhiễm trong khí thải khi đốt CTNH 36

Bảng 3 17: Tải lượng các chất ô nhiễm trong khí thải lò đốt CTNH 37

Bảng 3 18: Nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải lò đốt CTNH 37

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, CÁC ĐỒ THỊ, CÁC BẢN VẼ DANH MỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG 1 Hình 1 1: Sơ đồ công nghệ lò đốt 5

Hình 1 2: Sơ đồ cấu tạo Lò đốt 7

DANH MỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG 2 Hình 2 1: Cấu tạo lò đốt tầng sôi 18

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn Đề tài

Bà Rịa – Vũng Tàu là một trong những tỉnh, thành nằm trong vùng kinh tế

trọng điểm phía Nam và có nền công nghiệp tương đối phát triển Trong đó phải kểđến huyện Tân Thành, giáp với tỉnh Đồng Nai, nơi hiện đang tập trung 5 KCN trêntổng số 12 KCN của toàn tỉnh Sự phát triển công nghiệp nhanh chóng trên địa bànhuyện Tân Thành trong thời gian vừa qua đã gây ra nhiều vấn đề môi trường đáng longại, trong đó nổi cộm là sự phát sinh các loại chất thải rắn công nghiệp nguy hại.Thực tế là cho đến nay chưa có một đơn vị dịch vụ có chức năng làm nhiệm vụ thugom, xử lý các loại chất thải rắn công nghiệp nguy hại phát sinh trên địa bàn Cácnhà máy sản xuất trong và ngoài các KCN trên địa bàn hiện phải thuê các đơn vị dịch

vụ thu gom đưa về Tp.HCM, Bình Dương và Đồng Nai xử lý với chi phí cao

Trước yêu cầu thực tế đang đặt ra và để chủ động giải quyết vấn đề xử lý chấtthải cho địa phương, Công ty TNHH Thương mại Huy Thịnh, hoạt động theo Giấychứng nhận đăng ký kinh doanh số số 4102043713 do Sở Kế hoạch và Đầu tư Tp.HCM cấp ngày 10/10/2006, đầu tư xây dựng Nhà máy xử lý chất thải rắn công

nghiệp nguy hại tại KCN Mỹ Xuân A2, xã Mỹ Xuân, huyện Tân Thành, tỉnh Bà RịaVũng Tàu Công ty đã được Ban Quản lý cc KCN tỉnh B Rịa – Vũng Tu bằng việcđồng ý thỏa thuận địa điểm cho dự án tại KCN Mỹ Xuân A2 theo công văn số

255/BQL-ĐT ngày 19/03/2009 của Trưởng Ban quản lý cc KCN tỉnh và Bộ Tàinguyên và Môi trường phê duyệt báo cáo đánh giá tác động môi trường theo Quyếtđịnh số 2135/QĐ-BTNMT ngày 05/11/2009 Theo đó, Công ty được phép đầu tư xâydựng nhà máy xử lý tiu hủy chất thải cơng nghiệp; Chưng cất, tái chế dung môi hữu

cơ đ qua sử dụng, ti chế dầu nhớt thải v xử lý dung dịch mực in thải; Ti chế phục hồithng phuy thải, ti chế nhựa phế liệu v phn loại kim loại tại địa điểm trên Việc đầu tưđược chia làm 02 giai đoạn, giai đoạn 1 chủ yếu là thu gom, xử lý chất thải nguy hạihữu cơ để xử lý bằng phương pháp đốt; giai đoạn 2, tuỳ theo nhu cầu của thị trường,

sẽ từng bước đầu tư thêm các quy trình công nghệ xử lý còn lại

Với mong muốn có được những đóng góp nhất định trong công tác bảo vệ

môi trường tại Nhà máy ở giai đoạn 1, Đồ án tốt nghiệp :“Nghiên cứu đề xuất các

biện pháp bảo vệ môi trường cho Nhà máy xử lý chất thải nguy hại Huy Thịnh tại KCN Mỹ Xuân A2, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu” được lựa chọn thực hiện.

2 Đối tượng nghiên cứu

Các loại chất thải rắn công nghiệp nguy hại có khả năng xử lý bằng phươngpháp đốt

3 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm do khí thải lò đốt chất thảinguy hại tại Nhà máy ở giai đoạn 1

4 Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu chính của Đồ án bao gồm:

- Thu thập số liệu về quy trình xử lý chất thải rắn nguy hại có khả năng xử lýbằng phương pháp đốt tại nhà máy;

-máy;

-Đánh giá tính khả thi về công nghệ áp dụng và hiệu quả xử lý ô nhiễm tại nhà

Tính toán thiết kế công nghệ xử lý khí thải cho lò đốt chất thải nguy hại tạinhà máy

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

1) Thu thập, phân tích số liệu về tình hình phát sinh chất thải rắn công nghiệp nguyhại trong phạm vi hoạt động của tại Nhà máy;

2) Kế thừa kinh nghiệm xử lý chất thải rắn công nghiệp nguy hại có khả năng xử lýbằng phương pháp đốt ở trong và ngoài nước, đánh giá so sánh với công nghệ ápdụng tại Nhà máy

3) Đánh giá nhanh nhằm tính toán, dự báo các nguồn ô nhiễm phát sinh làm cơ sở đềxuất các biện pháp bảo vệ môi trường phù hợp, khả thi trong quá trình hoạt động củaNhà máy

4) Phương pháp chuyên gia nhằm lựa chọn những giải pháp tối ưu trong các đề xuấtcủa Đồ án

6 Phạm vi nghiên cứu

Đồ án tập trung nghiên cứu giải quyết vấn đề ô nhiễm chính của Nhà máy ởgiai đoạn 1 (từ nay đến năm 2015) là các nguồn ô nhiễm không khí phát sinh do hoạt

động của lò đốt chất thải rắn công nghiệp nguy hại Ngoài ra, đồ án cũng đề xuất bổsung một số biện pháp quản lý môi trường nhằm vận hành an toàn hiệu quả trongsuốt quá trình hoạt động về sau.

Điểm Độ vĩ Bắc (N) Độ kinh Đông (E)

A 10 37 59,85 N 0 ’ ” 107 01 52,00 E 0 ’ ”

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH HOẠT ĐỘNG

CỦA NHÀ MÁY XỬ LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI HUY THỊNH

-CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI HUY THỊNH

Địa chỉ: Số 04-Lô B, 750/1Bis Nguyễn Kiệm, phường 4, Q.Phú Nhuận,

1.2 Vị trí địa lý Nhà máy

Nhà máy nằm trong Khu công nghiệp Mỹ Xuân A2, xã Mỹ Xuân, huyện TânThành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu KCN Mỹ Xuân A2 có hệ thống hạ tầng kỹ thuật(giao thông, cấp nước, cấp điện, thông tin liên lạc, thoát nước, xử lý nước thải và vệsinh môi trường) hoàn thiện Các ngành nghề thu hút đầu tư vào KCN như: côngnghiệp nhẹ, công nghiệp lắp ráp, sản xuất hàng tiêu dùng, vật liệu xây dựng, cơ khíchế tạo, điện tử, sửa chữa, công nghiệp điện tử viễn thông và các ngành công nghiệpkhác, không bố trí công nghiệp gây ô nhiễm nặng, hiện nay tỷ lệ lấp đầy của KCNkhoảng 90%

Tọa độ vị trí địa lý Nhà máy được đưa ra trong bảng 1.1 như sau:

Bảng 1 1: Tọa độ vị trí địa lý Nhà máy

Ngu ồn: Dự án đầu tư xây dựng Nhà máy xử lý chất thải nguy hại Huy Thịnh

1.3 Quy trình công nghệ tại Nhà máy ở giai đoạn 1

Theo Báo cáo đánh giá tác động môi trường đã được Bộ Tài nguyên và Môitrường phê duyệt, việc đầu tư xây dựng Nhà máy sẽ chia làm 02 giai đoạn Giai đoạn

1 dự kiến cho đến hết năm 2015, Công ty chỉ đầu tư công nghệ xử lý chất thải rắnnguy hại bằng phương pháp đốt nhằm cơ bản đáp ứng nhu cầu xử lý chất thải của các

cơ sở sản xuất trong khu vực (Theo số liệu điều tra của Chủ đầu tư thì các loại chấtthải hữu cơ có khả năng xử lý bằng phương pháp đốt như giẻ lau, giấy lau dính dầu

mỡ hoặc hoá chất, mực in, cặn mực in, xốp của hộp mực in, cặn sơn, bavia, bảnmạch điện tử, cao su, cặn dầu thải, tụ điện, than hoạt tính, sáp màu, bút màu thải,giấy nến, giấy tráng nilon, băng dính, keo dính, quần áo bảo hộ lao động phát sinhtrong khu vực hiện đang chiếm tỷ lệ khá cao lên đến 70-80% trên tổng lượng phátthải) Các quy trình công nghệ còn lại sẽ được từ bước đầu tư theo nhu cầu của thịtrường

Chính vì thế, quy trình công nghệ xử lý chất thải bằng phương pháp đốt sẽ

được quan tâm nghiên cứu trong Đồ án này

Giới thi ệ u về Lò đố t ch ấ t th ả i nguy h ạ i t ạ i Nhà máy:

Để đáp ứng nhu cầu xử lý chất thải của Nhà máy ở giai đoạn 1, Công ty sẽ đặthàng nhập khẩu từ Đài Loan 01 thiết bị lò đốt công suất 300 kg/h

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Lò đốt được đưa ra như hình 1.1 dưới đây:

CTR

CNNH

Buồngđốt sơcấp

Buồngđốt thứcấp

Tháp hấpthụ hấp phụBuồng khóiỐng

Hình 1 1: Sơ đồ công nghệ lò đốt

Mô t ả công ngh ệ Lò đốt tạ i Nhà máy :

(a) Phần thân lò

độ 1000 12000C, thời gian lưu khí 2 3 giây.

Sơ đồ cấu tạo Lò đốt chất thải nguy hại được đưa ra như hình 2.1 dưới đây:

Pep đốt 2

Buồng sơ cấp

Buồng thứ cấpChất thải

thụ khí thải

PépẢđốt 1

Ngăn chứa tro

Hình 1 2: Sơ đồ cấu tạo Lò đốt

(b) Hệ thống xử lý khí thải

Hệ thống xử lý khí thải (sau đốt) bao gồm 01 tháp hấp thụ, 01 hấp phụ, hệ

thống cấp nước giải nhiệt, hệ thống chứa cấp/hồi lưu dung dịch hấp thụ và tạo sươngdung dịch kiềm

- Tháp hấp thụ: thể tích 2m3 Khí thải có chứa chủ yếu là bụi, các oxít axít với nhiệt

độ 1000 12000C sinh ra từ buồng thứ được dẫn vào tháp theo chiều từ dưới lên,dung dịch kiềm loãng được phun theo chiều từ trên xuống vừa làm nhiệm vụ giảinhiệt, dập bụi vừa trung hoà các oxít axít Khí thải sau khi qua tháp hấp thụ sẽ cònchứa các chất hữu cơ mang mùi sẽ được đưa qua tháp hấp phụ than hoạt tính

- Tháp hấp phụ: thể tích 2m3, Lớp than hoạt tính (300 mm) trong tháp có tác dụng hấp

phụ các chất hữu cơ còn lại trong khí thải Sau khi qua tháp hấp phụ, khí thải có nhiệt

độ <200 0C được phát tán qua ống khói nhờ quạt hút

- Hệ thống cấp nước giải nhiệt: Nước sạch được bơm từ bể chứa nước vào vỏ tháp xử

lý khí thải qua hệ thống đường ống

- Hệ thống cấp/hồi lưu dung dịch hấp thụ: Dung dịch kiềm loãng trong bể được bơm

vào tháp xử lý dưới dạng sương mù Dung dịch hấp thụ sau xử lý, trao đổi nhiệt vớikhí thải sẽ hồi lưu về bể chứa thông qua hệ thống ống, van xả dung dịch

(c) Hệ thống quạt gió, ống khói

01 quạt hút được lắp đặt ở chân ống khói để đảm bảo tạo áp suất âm trong cácbuồng đốt, sao cho khí sinh ra trong quá trình đốt luôn tuân theo một hướng chuyểnđộng duy nhất từ buồng sơ cấp, thứ cấp, hệ thống xử lý khí thải ra ống khói Ốngkhói sử dụng với đường kính 500 mm, chiều

cao 15 m, vật liệu

Inox,

(d) Hệ thống dầu và điện điều khiển

Để bảo đảm an toàn khi vận hành lò đốt, hệ thống điều khiển quá trình đốt vàđiện được các chuyên gia thiết kế theo yêu cầu của nhà sản xuất

+) Hệ thống dầu: Lò được trang bị một hệ thống cung cấp dầu DO phục vụ quá trìnhđốt gồm có: hệ thống thùng cao vị chứa dầu, hệ đường ống dẫn dầu đảm bảo mọi yêucầu về chất lượng và an toàn

+) Hệ thống điện, thiết bị phụ trợ: Điện cung cấp cho hệ thiết bị là điện 3 pha, 380 V;

hệ thống điện bao gồm: Quạt cung cấp không khí vào lò là loại quạt cao áp; Quạt

STT Hạng mục Thông số kỹ thuật Nguồn gốc

1 Đầu đốt dầu sơ cấp Tốc độ phun: 10 – 20 kg/h Đài Loan

Công suất: 1,5 kW Model: OM-3N Vật liệu: Thép không gỉ Điện áp: 1 pha, 220 v

3

Thể tích buồng đốt: 3,5 m

2 Đầu đốt dầu thứ cấp Tốc độ phun: 50 – 60 kg/h

Đài Loan Công suất: 1,5 kW

Model: OM-3N Vật liệu: Thép không gỉ Điện áp: 1 pha, 220 v

3

Thể tích buồng đốt: 6 m

3 Quạt thổi cấp khí Lưu lượng: 3000 m /h 3 Đài Loan

Công suất: 1,5 kW Model: IZ Vật liệu: Thép không gỉ Điện áp: 1 pha, 220 v

4 Quạt hút khí Lưu lượng: 38.400m /h 3 Đài Loan

Công suất: 22,5 kW

hút khí thải là loại quạt chịu nhiệt, cao áp; Bơm để phun dung dịch xử lý khí thảithành sương mù; Bơm cấp nước làm mát vỏ tháp xử lý khí thải

+) Mô tả thiết bị điều khiển chính của tủ điều khiển: Tủ được thiết kế với tiêu chí tối

ưu hoá quá trình đốt, làm giảm thiểu công việc cho người vận hành, giảm tối đanhững sai sót do việc vận hành thủ công Việc cấp nước, thoát nước, chế độ đốt và

xử lý tình huống được cài tự động Trong những tình huống phải có người để xử lý,

hệ thống báo động sẽ làm việc Tủ được trang bị 7 hệ thống đồng hồ báo nhiệt độ, tựđộng điều chỉnh quá trình đốt theo chế độ cài đặt trước

Thông s ố k ỹ thu ậ t c ủ a Lò đốt

Bảng 1 2: Thông số kỹ thuật các hạng mục của lò đốt chất thải nguy hại

Model: IZ Vật liệu: Thép không gỉ Điện áp: 3 pha, 380 v

5 Bơm nước cao áp

3

Lưu lượng: 30 m /h Đài Loan Công suất: 7,5 kW

Điện áp: 3 pha, 380 v Vật liệu: Thép chống ăn mòn

2

Cột áp: 120 kg/cm

6 Khung, vỏ lò Vật liệu: Inox Đài Loan

7 Vật liệu chịu lửa

Samốt Vật liệu: Gạch chịu nhiệt

Đài Loan

8 Vật liệu cách nhiệt

Diatomit Vật liệu: Gạch cách nhiệt

Đài Loan

9 Ghi lò Vật liệu: Gang chịu nhiệt Đài Loan

10 Ống dẫn khí Chiều dài: 10m Đài Loan

Đường kính : 0.35m Vật liệu: Inox

11 Cửa lò cách nhiệt Vật liệu: Inox Đài Loan

12 Bảng Điện điều khiển,

sensor nhiệt

Kích thước: 0.4 x 0.8 x 0.3 m Nhật

Bản/Hàn Quốc

Vật liệu: Thép sơn tĩnh điện Linh kiện: Nhật Bản + Hàn Quốc

Ngu ồn: Dự án đầu tư xây dựng Nhà máy xử lý chất thải nguy hại Huy Thịnh

1.4 Quy trình công nghệ dự kiến đầu tư tại Nhà máy ở giai đoạn 2

Các công nghệ xử lý chất thải nguy hại dự kiến đầu tư ở giai đoạn 2 (khôngthuộc phạm vi nghiên cứu của Đồ án) bao gồm:

1.4.1 Công nghệ xử lý dầu thải

Để đáp ứng nhu cầu xử lý dầu thải ở giai đoạn 2 (từ năm 2015 trở đi), Công ty

dự kiến sẽ đầu tư 01 dây chuyền xử lý dầu thải của Đài Loan với công suất xử lý 400lít/h, kích thước 2m x 2.5m, trọng lượng 1.000kg

Nguyên tắc xử lý là dầu thải được bổ sung hoá chất, gia nhiệt bằng hơi quá áp(1210C

)

trong thiết bị phản ứng kín để phá nhũ, để nguội làm phân pha tách nước

Sau đó được tách lọc loại cặn nhờ hệ lọc ép khung bản được bố trí phía dưới thiết bịphản ứng; cặn đem đốt trong lò đốt Thiết bị phản ứng được làm bằng thép không gỉ,

có nắp kín roăng amiang chống bay hơi dung môi Thiết bị phản ứng được trang bịmáy khuấy, đồng hồ đo nhiệt độ, áp suất và lắp kính thuỷ tinh để quan sát Dầu sau

xử lý được kiểm tra, bổ sung chất phụ gia tái sử dụng

Nhậ n đị nh về vấ n đề ô nhi ễ m phát sinh :

Nghiên cứu quy trình công nghệ xử lý dầu thải ở giai đoạn 2 cho thấy: vấn đề

ô nhiễm chính của khu vực này là khí thải nguồn đốt nhiên liệu gia nhiệt và cặn dầu.Cặn dầu sẽ được thiêu đốt trong Lò đốt của Nhà máy Như vậy, các biện pháp bảo vệmôi trường đề xuất cho xưởng xử lý dầu thải chủ yếu (chương 4) là kiểm soát khíthải lò hơi, quản lý nội vi, an toàn lao động phòng chống cháy nổ

1.4.2 Công nghệ súc rửa thùng phuy thải

Để đáp ứng nhu cầu xử lý thùng phuy thải ở giai đoạn 2 (từ năm 2015 trở đi),Công ty dự kiến sẽ đầu tư 01 dây chuyền súc rửa thùng phuy thải của Đài Loan vớicông suất 18 phuy/giờ Thiết bị súc rửa bao gồm: Khung đỡ và dàn quay bằng thép;

Mô tơ 5HP; Các nút vặn, điều chỉnh cố định thùng phuy vào khung quay; Hệ thốngđường ống bơm dung dịch súc rửa vào thùng phuy; Hệ thống thu gom dung dịch súcrửa

Quá trình súc rửa sẽ sử dụng hỗn hợp dung môi hữu cơ như Aceton, Xylen,Butylacetat… để súc rửa các loại thùng phuy bị dính hoá chất, dầu mỡ Các thùngphuy thải sau khi cho dung dịch rửa vào, đậy kín nắp sẽ được đưa vào hệ thống súcrửa ly tâm Dung môi bẩn để lắng, gặn, cất lại để tái sử dụng; cặn được đốt ở Lò đốt.Thùng phuy đã súc rửa sạch được đưa qua máy thổi ở điều kiện áp suất khácnhau từ 4 – 6 kg hơi để làm tròn lỗi biến dạng Trong quá trình thổi, phuy được đậykín nắp, giữ trên thiết bị nâng để phuy không bị văng ra ngoài Sau khi thổi, phuyđược cán lại hai vành viền và sơn để tái sử dụng lại

Nhậ n đị nh về vấ n đề ô nhi ễ m phát sinh :

Nghiên cứu quy trình công nghệ súc rửa thùng phuy ở giai đoạn 2 cho thấy:vấn đề ô nhiễm chính của khu vực này là hơi dung môi, cặn bã hữu cơ, nước thảinhiễm dầu Cặn bã hữu cơ sẽ được thiêu đốt trong Lò đốt của Nhà máy Nước thải sẽđược thu gom xử lý cục bộ và tập trung trong KCN Như vậy, các biện pháp bảo vệmôi trường đề xuất cho xưởng súc rửa thùng phuy chủ yếu (chương 4) là hệ thống xử

lý nước thải nhiễm dầu, an toàn lao động

1.5 Các nhu cầu phục vụ hoạt động sản xuất của Nhà máy

1.5.1 Danh mục các loại chất thải nguy hại được phép xử lý tại Nhà máy

Theo Báo cáo đánh giá tác động môi trường Nhà máy đã được Bộ Tài nguyên

và môi trường phê duyệt, danh mục các chất thải nguy hại được phép xử lý tại Nhàmáy được trình bày trong bảng 1.3 như sau:

Bảng 1 3: Danh mục chất thải công nghiệp nguy hại dự kiến xử lý tại dự án

DẦU THẢI, CHẤT THẢI TỪ

NHIÊN LIỆU LỎNG, CHẤT THẢI

DUNG MÔI HỮU CƠ, MÔI

CHẤT LẠNH VÀ CHẤT ĐẨY

(propellant)

Chất thải từ nhiên liệu lỏng

17 06 Dầu nhiên liệu và dầu

17 08 Các loại dung môi và hỗn

TT Tên nguyên liệu Đơn vị Định mức/tháng

1 Chất thải rắn công nghiệp nguy hại tấn 124,8

2 Thùng phuy thải chiếc 7.488

4

Các hóa chất dùng cho quá trình xử lý

nước thải, khí thải (NaOH, CaCO 3 , Chất

đông keo tụ, Clo, than hoạt tính)

18 01 Bao bì thải (kể cả chất thải bao bì

phát sinh từ đô thị đã được phân

Tẩy rửa,làm sạch,phục hồithùngphuy

19 07 Chất thải từ quá trình vệ sinh thùng,

bồn chứa và bể lưu động

01

1.5.2 Nhu cầu về nguyên nhiên liệu, hoá chất, điện nước

a) Nhu cầu về nguyên liệu

Nhu cầu về nguyên liệu cho hoạt động xử lý chất thải nguy hại tại Nhà máyđược trình bày trong bảng 1.4 như sau:

Bảng 1 4: Nhu cầu nguyên liệu cho hoạt động sản xuất

Ngu ồn: Dự án đầu tư xây dựng Nhà máy xử lý chất thải nguy hại Huy Thịnh

TT Chuyên ngành Số lượng (người)

1 Quản lý và kỹ thuật môi trường 02

3 Cử nhân ngành quản trị kinh doanh 02

4 Cử nhân kinh tế ngành kế toán 02

5 Cử nhân ngành quản lý kinh doanh 01

6 Cử nhân ngành ngoại ngữ 01

b) Nhu cầu về nhiên liệu

Nhiên liệu dùng cho lò đốt chất thải công nghiệp nguy hại tại Nhà máy là dầu

DO hiện đang bán trên thị trường, nhu cầu về dầu DO dự kiến khoảng 28,34

tấn/tháng

c) Nhu cầu về điện năng

- Tổng công suất điện lắp đặt cho toàn bộ dây chuyền sản xuất Nhà máy: 90 kw

- Công suất điện cho chiếu sáng nhà xưởng, thiết bị phụ trợ, máy văn phòng tínhbằng 10% lượng điện cho sản xuất: 9 kw

Như vậy tổng nhu cầu điện năng tại Nhà máy: (90 + 9) = 99 kwh

Nguồn cung cấp điện cho Nhà máy là trạm biến áp 110/22KV-63MVA củaKCN Mỹ Xuân A2

d) Nhu cầu về nước

Theo Công ty TNHH Thương mại Huy Thịnh, nhu cầu nước dùng cho hoạtđộng sản xuất tại Nhà máy là 35 m3/ngày; Nước cấp cho sinh hoạt của cán bộ, côngnhân viên là 6 m3/ngày; lượng nước dùng cho tưới cây, cứu hỏa, rửa đường khoảng 4m3/ngày Như vậy tổng nhu cầu sử dụng nước cho hoạt động sản xuất hằng ngày củaNhà máy là 45 m3/ngày Nguồn nước cung cấp cho Nhà máy được lấy từ hệ thốngnước sạch của KCN mỹ Xuân A2

1.5.3 Nhu cầu về nhân lực

Theo Công ty TNHH Thương mại Huy Thịnh, nhu cầu về nhân lực cho hoạtđộng xử lý chất thải nguy hại tại Nhà máy được đưa ra trong bảng 1.5 như sau:

Bảng 1 5: Nhu cầu về lao động của dự án

- Chế độ làm việc: 02 ca/ngày, thời gian làm việc một ca: 8giờ/ca

- Thời gian làm việc trong ngày: 16 giờ/ngày

- Số ngày làm việc trong tháng: 26 ngày/tháng

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐỐT CHẤT THẢI NGUY HẠI

2.1 Nguyên lý cơ bản của quá trình đốt chất thải nguy hại

Đốt là quá trình oxy hóa chất thải ở nhiệt độ cao với sự có mặt của oxy Chấtthải sẽ được chuyển hóa thành khí và tro xỉ Các chất khí sẽ được xử lý đạt tiêuchuẩn trước khi thải ra ngoài môi trường, còn tro xỉ được hoá rắn, rồi đem đi chônlấp ở các bãi chôn lấp an toàn

Quá trình cháy phải tuân thủ theo nguyên tắc “3T” bao gồm: Nhiệt độ

(temperature); Thời gian (time); Độ xáo trộn (turbulence) cùng điều kiện thứ tư cóvai trò không kém phần quan trọng đó là sự có mặt của Oxy

- Nhiệt độ càng cao thì phản ứng càng hoàn thiện và hạn chế được sự hình thành cácsản phẩm hữu cơ độc hại Tuy nhiên, người ta vẫn cần phải giới hạn nhiệt độ tối đacung cấp cho lò đốt Trong buồng đốt sơ cấp, nếu nhiệt độ càng cao thì khả năng bayhơi của các kim loại nặng theo khí thải càng cao Điều này gây khó khăn trong việc

xử lý khí thải Ngoài ra nếu nhiệt độ quá cao còn gây ra quá trình kết xỉ trong lò gâycản trở quá trình vận hành, làm giảm hiệu quả sử dụng

- Chất thải được giữ ở nhiệt độ cao càng lâu thì hiệu quả tiêu hủy càng lớn, khả nănghình thành các sản phẩm hữu cơ độc hại càng nhỏ Các chất thải rắn có thể cần từ 30phút đến vài giờ để đốt cháy hoàn toàn, phụ thuộc vào loại chất thải và loại lò đốt.Các tiêu chuẩn về lò đốt quy định thời gian lưu trong buồng thứ cấp, thường thì 1giây trong khoảng nhiệt độ được duy trì từ 871 – 1.1000C Khi đốt chất thải nguy hại,

để hạn chế sản sinh ra Dioxins, Furans,… thì nhiệt độ buồng thứ cấp phải lớn hơn1.1000C, thời gian lưu cháy lớn hơn 2 giây

- Độ xáo trộn là khả năng hòa trộn giữa chất thải và Oxy trong sự biến thiên nhiệt độtrong lò đốt Mức độ xáo trộn càng lớn thì quá trình càng dễ điều khiển, không khíđược cung cấp tốt hơn và mức độ tiêu hủy hoàn thiện hơn Độ xáo trộn bao gồm cảmức độ xáo trộn của chất thải trong buồng đốt sơ cấp và mức độ xáo trộn của dòngkhí trong buồng thứ cấp

- Sự có mặt của Oxy là yếu tố quan trọng để xác định mức độ tiêu hủy chất thải vàkhả năng hình thành các sản phẩm hữu cơ

Cả bốn yếu tố trên đều mang ý nghĩa quyết định Đặc biệt là nếu cung cấp thiếuOxy sẽ sinh ra nhiều chất ô nhiễm thứ cấp độc hại Do đó trong quá trình vận hànhphải tính đến hệ số dư thừa không khí cung cấp cho phản ứng cháy

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đốt cháy chất thải

Ngoài các yếu tố như nhiệt độ, độ xáo trộn, thời gian lưu và lượng Oxy cungcấp thì các yếu tố sau đây cũng ảnh hưởng đến quá trình cháy

- Thành phần và tính chât của chất thải: thành phần của chất thải có ảnh hưởng đếnquá trình nhiệt phân và quá trình đốt chất thải Dựa vào thành phần hóa học của chấtthải để tính nhiệt trị của chất thải và tính toán lượng Oxy cần thiết để đốt cháy hoàntoàn chất thải cũng như lượng khí thải hình thành, yếu tố này có liên quan tới việctính toán thời gian lưu khi đốt chất thải

- Nhiệt trị: nhiệt trị của chất thải là lượng sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg chấtthải (Kcal/kg) Nhiệt trị thấp của nhiên liệu rắn được tính theo công thức Mendeleep:

Q = 81C + 300H + 26(O – S) -6(9A = W), (Kcal /kg)

Trong đó C, H, O, S, A, W là hàm lượng phần trăm của các nguyên tố

Carbon, Hydro, Oxy, Lưu huỳnh, độ tro, độ ẩm trong chất thải

Hoặc có thể được tính theo công thức xấp xỉ Dulông:

Q = 14.544x%C + 62.028x(%H – 0,125x%O) – 4.050x%S, (Btu/lb)

Trong đó %C, %H, %O, %S là thành phần phần trăm của Carbon, Hydro,

Oxy, Lưu huỳnh có trong chất hữu cơ

Nhiệt trị trung bình của một số loại chất thải rắn như giấy, carton, plastic, cao

su, vải, da dao động trong khoảng 4000-5500 Kcal /kg

2.3 Các loại lò đốt có khả năng xử lý chất thải nguy hại phổ biến hiện nay

2.3.1 Lò đốt thùng quay

Sử dụng để đốt chất thải rắn, bùn, khí và chất lỏng Thiết bị có dạng hình trụ,

có thể nằm ngang, hay nghiêng một góc so với phương ngang hoặc thẳng đứng

Thùng được quay với vận tốc 0,5 - 1 vòng/phút, thời gian lưu của chất thải trong lò

từ 0,5 - 1,5 giờ với lượng chất thải được nạp vào lò chiếm khoảng 20% thể tích lò.Nhiệt độ trong lò có thể lên đến 1400oC, vì vậy có thể phân hủy được các hợp chấthữu cơ khó phân hủy nhiệt Kích thước cơ bản của lò đốt thùng quay: đường kínhtrong 1,5 - 3,6 m với chiều dài từ 3 - 9 m

 Ưu điểm: Áp dụng cho cả chất thải rắn và lỏng; Linh động trong cơ cấu nạp

liệu; Khả năng xáo trộn chất thải và không khí cao; Quá trình lấy tro liên tục

mà không ảnh hưởng đến quá trình cháy; Kiểm soát được thời gian lưu cháycủa chất thả trong thiết bị; Có thể vận hành ở nhiệt độ trên 1400oC

 Nhược điểm: Chi phí đầu tư cao; Vận hành phức tạp; Lượng khí dư lớn do

thất thoát qua các khớp nối; Thành phần tro trong khí thải ra cao

 Ưu điểm: Có thể đốt được ba dạng chất thải rắn, lỏng và khí; Nhiệt độ khí thải

thấp và lượng khí dư yêu cầu nhỏ; Hiệu quả đốt cao do diện tích bề mặt tiếpxúc lớn; Lượng nhập liệu không cần cố định

 Nhược điểm: Khó tách phần không cháy được; Có khả năng phá vở lớp đệm;

Nhiệt độ đốt bị khống chế bởi nếu cao hơn 815oC có khả năng phá vở lớp

đệm; Chưa sử dụng nhiều trong xử lý chất thải nguy hại

Hình 2 1: Cấu tạo lò đốt tầng sôi

2.3.3 Lò nung ximăng

Việc sử dụng lò nung Clinker trong công nghệ sản xuất ximăng được ứng

dụng ở nhiều nước Châu Âu để xử lý CTRCN và CTNH Hiệu quả xử lý của lò nungrất cao, đồng thời lại có khả năng xử lý khối lượng lớn chất thải

Theo lý thuyết thì tất cả các loại chất thải hữu cơ ở dạng rắn hoặc lỏng điều

được thiêu hủy an toàn trong lò nung clinker (1600-18000C) Các chất ô nhiễm hữu

cơ sẽ bị thiêu hủy hoàn toàn (các khí hơi sinh ra có thời gian lưu dài 4-6 giây) để trởthành các chất vô cơ không độc hại như CO2, H2O, SO42-, NO3-, trong đó một số chấtdạng khí sẽ theo ống khói ra ngoài, các thành phần khác sẽ tham gia vào quá trìnhhình thành ximăng

Một số các chất thải là vô cơ có chứa kim loại nặng, axít, bazơ vô cơ cũng cóthể xử lý được trong lò xi măng mà không hề làm ảnh hưởng đến chất lượng của

ximăng Các chất thải vô cơ này khi gặp nhiệt độ cao sẽ tham gia phản ứng nhiệt

phân, trở thành các muối kép và oxít bền vững không độc hại trong ximăng

Hiện nay rất nhiều tỉnh thành đang có nhà máy ximăng hoạt động, do vậy tiềmnăng ứng dụng chúng để xử lý CTRCN và CTNH là rất lớn Về mặt kinh tế, tính toáncho thấy xử lý chất thải bằng lò ximăng cho phép giảm tiêu hao nhiên liệu rất nhiều,trung bình đốt 50.000 tấn chất thải có thể tiết kiệm 30.000 tấn nhiên liệu.

Hiện tại, Nhà máy xi măng Holcim (Kiên Giang) đang tiếp nhận và xử lý rấtnhiều loại CTRCN và CTNH Quy trình xử lý được thực hiện như sau: Chất thảinguy hại tập kết đến nhà máy được xử lý sơ bộ (cao su, nhựa, được băm nhỏ), sơn,keo dán, vecni, hoá chất BVTV được phối trộn theo tỷ lệ thích hợp với nguyên liệu

xi măng, rồi đưa vào buồng đốt Tại lò nung clinke, các chất thải độc hại sẽ bị phânhủy hoàn toàn

2.3.4 Lò đốt tĩnh

Hiện nay trên thế giới người ta chế tạo 02 loại lò đốt : lò đốt 01 cấp và lò đốt

02 cấp Loại lò đốt gồm 01 cấp (chỉ có 01 buồng đốt) ít được sử dụng hơn, bởi vì lò

có nhược điểm cơ bản là rất khó đạt được nhiệt độ yêu cầu (1000 – 12000C) khi hàmlượng ẩm trong chất thải cao Ngoài ra, yếu tố thời gian lưu cháy của khí hơi sinh racũng khó đạt được như yêu cầu

Khắc phục nhược điểm này, loại lò đốt 02 cấp được chế tạo và đã tỏ ra hiệuquả hơn Lò đốt chất thải 02 cấp là loại lò được thiết kế gồm 2 buồng đốt riêng rẽ:buồng đốt sơ cấp và buồng đốt thứ cấp Nhiên liệu đốt có thể là dầu, gas hoặc điệntùy thuộc vào yêu cầu của nhà đầu tư Thường thì các loại lò đốt dùng gas hoặc điệnlàm nhiên liệu sẽ có chi phí đầu tư và vận hành cao hơn loại lò đốt bằng dầu, còn vềhiệu quả đốt thì như nhau

Tại buồng đốt sơ cấp các chất thải cháy tạo thành hỗn hợp khí bao gồm bụi,hơi H2O, CO2 , N2, SO2 và chất hữu cơ chưa cháy hết Chúng được chuyển sangbuồng đốt thứ cấp để đốt lần thứ 2 Tại buồng đốt thứ cấp, nhiệt độ đạt được từ 1000– 12000C sẽ tiếp tục phân hủy các chất hữu cơ còn lại thành các khí vô cơ không độchại Phần tro còn lại sẽ được lấy định kỳ đem đi chôn lấp Khí thải trước khi theo ốngkhói ra môi trường sẽ được xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường

STT Tên lò đốt Ưu điểm Nhược điểm

1 Lò thùng quay - Áp dụng cho cả chất thải

rắn và lỏng;

- Chi phí đầu tư cao;

- Vận hành phức tạp;

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI VỀ CÔNG NGHỆ ÁP DỤNG

VÀ HIỆU QUẢ XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ ĐỐT CHẤT THẢI NGUY HẠI 3.1 Đánh giá tính khả thi về công nghệ áp dụng

3.1.1 Đánh giá ưu nhược điểm về công nghệ của các loại lò đốt

Theo mục 2.3, chương 2 đã trình bày tổng quan về lò đốt chất thải nguy hại,

để đành giá tính khả thi về công nghệ đốt chất thải nguy hại ưu nhược điểm của cácloại lò đốt được đánh giá, so sánh trong bảng 3.1 như sau:

Bảng 3 1: So sánh ưu nhược điểm của các lò đốt CTNH

- Linh động trong cơ cấu nạp liệu;

- Khả năng xáo trộn chất thải và không khí cao;

- Quá trình lấy tro liên tục mà không ảnh hưởng đến quá trình cháy;

- Kiểm soát được thời gian lưu cháy của chất thả trong thiết bị;

- Có thể vận hành ở nhiệt

o

độ trên 1400 C.

- Lượng khí dư lớn do thất thoát qua các khớp nối;

- Thành phần tro trong khí thải ra cao.

2 Lò tần sôi - Có thể đốt được ba dạng

chất thải rắn, lỏng và khí;

- Nhiệt độ khí thải thấp và lượng khí dư yêu cầu nhỏ;

- Hiệu quả đốt cao do diện tích bề mặt tiếp xúc lớn;

- Lượng nhập liệu không cần cố định.

- Khó tách phần không cháy được;

- Có khả năng phá vở lớp đệm;

- Nhiệt độ đốt bị khống chế bởi nếu cao hơn

0

815 C có khả năng phá

vở lớp đệm;

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

3 Lò nung ximăng - Áp dụng cho cả chất thải

rắn và lỏng;

- Phân huỷ hoàn toàn cấu trúc bền vững của CTNH (do nhiệt độ đốt

0

1600 – 1800 C, thời gian lưu 4 – 6 giây);

- Tiết kiệm nhiên liệu;

- Không phổ biến;

- Thời gian xử lý kéo dài;

- Phải xử lý sơ bộ CTNH trước khi đưa vào lò;

- Khó khăn trong việc kiểm soát một số chất như K 2 O, Na 2 O, SO 3 ,

Cl 2 , F, TiO 2 , P 2 O 5 để

- Giảm thiểu tro xỉ phát sinh do quá trình đốt;

- Xử lý hiệu quả khí thải sinh ra.

không làm ảnh hưởng đến chất lượng ximăng;

- Kinh phí xử lý CTNH cao.

4 Lò đốt tĩnh (lò đốt

2 cấp)

- Áp dụng cho cả chất thải rắn và lỏng;

- Đốt cháy hoàn toàn CTNH nhờ 2 buồng đốt

sơ cấp và thứ cấp;

- Phổ biến và vận hành đơn giản;

- Chi phí xử lý CTNH không cao.

- Phải xử lý lượng tro xỉ phát sinh sau khi đốt CTNH;

- Nhiệt độ khí thải sau khi qua buồng thứ cấp lớn;

- Có khả năng hình thành các chất độc hại dioxin, furan.

Nhậ n xét

Với việc đánh giá những ưu nhược điểm của các loại lò đốt phổ biến có khảnăng áp dụng để xử lý chất thải nguy hại hiện nay và dựa vào nhu cầu xử lý thực tếtại Nhà máy, Công ty đã lựa chọn đầu tư lò đốt 02 cấp để xử lý chất thải (áp dụngphù hợp cho các loại chất thải nguy hại có nguồn gốc hữu cơ trong khu vực, đảm bảoquy mô xử lý với chi phí đầu tư ban đầu hợp lý) Chính vì thế nhiệm vụ tiếp theo của

Đồ án là nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý và môi trường của lò đốt, từ đó có cơ sở

đề xuất các biện pháp xử lý môi trường bổ sung phù hợp cho Nhà máy

3.1.2 Tính toán kiểm tra thông số kỹ thuật lò đốt lựa chọn tại Nhà máy

a) Các giả thiết tính toán

Để tính toán thông số kỹ thuật của lò đốt CTNH, các giả thiết sau được lựachọn:

- Các chất hữu cơ trong chất thải công nghiệp nguy hại chứa nhiều thành phần phứctạp khó xác định, nên để đơn giản trong tính toán sẽ quy phần chất hữu cơ này cóthành phần phân tử tương đương với gỗ (củi) với công thức phân tử gần đúng làC6H10O5 và hệ số chuyến đổi lựa chọn là 1,3 để đảm bảo quá trình cháy xảy ra hoàntoàn

- Trong quá trình tính toán coi độ ẩm của CTNH là 10% và thành phần chất khô là90%.

- Phần tro xỉ của quá trình sau đốt là các tạp chất trơ, chiếm 30%

- Lượng nhiệt thất thoát dự kiến 15% so với lượng nhiệt đầu vào

b) Các thông số thiết kế đầu vào

Các thông số thiết kế đầu vào của lò đốt CTNH được lựa chọn như sau:

(1) Thành phần, khối lượng chất thải nguy hại:

(3) Thời gian lưu: 2- 3 giây

(4) Công suất lò đốt: 300 kg/ giờ

(5) Nhiên liệu sử dụng: Dầu DO

c) Tính toán định mức sản phẩm khi đốt 1 kg chất thải nguy hại

(1) Tính nhiệt lượng riêng của 1 kg CTNH

Lượng nhiệt phát sinh khi đốt CTNH (Kcal/kg) là do quá trình cháy chất hữu cơ

có trong CTNH và được tính theo công thức xấp xỉ Dulông sau:

- Tính nhiệt lượng riêng của 1 kg gỗ

Với thành phần nguyên tố 44,4%C, 6,2%H, 49%O trong C6H10 O5, áp dụngcông thức (3.1) ta tính được nhiệt lượng riêng C6H10O5 là 6473,04 (Btu/lb) hay3596,42 (kcal/ kg gỗ)

- Tính nhiệt lượng riêng của 1 kg CTNH

STT Thành phần Khối lượng

(kg/ kg gỗ) Ghi chú

1 CO 2 sản phẩm cháy 1,629 Theo phương trình (3.1)

2 H 2 O sản phẩm cháy 0,556 Theo phương trình (3.1)

3 N 2 không khí 9,049 Không khí dư 130%

4 O 2 dư từ không khí 1,541 Không khí dư 130%

T 1 Tổng lượng khí thải 12,775 1+2 + 3 + 4

T 2 Tổng lượng không khí cần 11,775 3 + 4 + O 2 cháy

Từ nhiệt lượng riêng của 1 kg gỗ tính được nhiệt lượng riêng của 1 kg CTNHnhư sau: 78% x 3596,42 Kcal/ kg = 2805,208 Kcal/ kg CTNH

(2) Tính toán nhu cầu không khí cung cấp khi đốt 1 kg CTNH

Tính toán nhu cầu không khí cần cấp dựa vào phản ứng khi đốt 1 kg gỗ

6 CO26x441,629

+ 5 H2O5x180,556

(3.1)

Theo phản ứng cháy, lượng Oxy cần thiết để đốt cháy 1 kg gỗ là 1,185 kg

Tuy nhiên để phẩn ứng cháy diễn ra hoàn toàn thì cần phải cung cấp một lượng Oxy

dư Đối với chất thải rắn lượng Oxy dư thường trong khoảng 75 – 200% so với lượngOxy cần thiết để đảm bảo sự cháy Ở đây lựa chọn lượng Oxy dư là 130%, Như vậylượng Oxy dư cần cung cấp khi đốt cháy 1 kg gỗ là 1,541 kg Do đó tổng lượng Oxycần cung cấp để đốt cháy 1kg gỗ: 1,185kg + 1,541kg = 2,726 kg

Trong không khí, tỷ lệ khối lượng N2 so với O2 là 3,3197/1, nên khối lượngN2 có mặt trong không khí cung cấp

Ở đây, bỏ qua các thành phần khí khác trong không khí vì lượng này nhỏ

Hàm lượng khí thải khi đốt 1 kg gỗ được trình bày trong bảng 3.2 như sau:Bảng 3 2: Thành phần khí thải khi đốt 1 kg gỗ

Khi đốt cháy thành phần hữu cơ trong 1 kg CTNH các thành phần khí thải

sinh ra được trình bày trong bảng 3.3 như sau:

STT Thông số tính toán Khối lượng

(kg/ kg CTNH) Ghi chú

1 CO 2 1,271 Đốt chất hưu cơ trong CTNH

2 H 2 O 0,434 Đốt chất hưu cơ trong CTNH

3 H 2 O 0,1 Độ ẩm của CTNH

4 N 2 7,058 Đốt chất hưu cơ trong CTNH

5 O 2 1,202 Đốt chất hưu cơ trong CTNH

6 Tro xỉ 0,3 Tạp chất trơ của CTNH

7 Tổng lương khí thải 10,065 Đốt chất thải nguy hại

8 Không khí cung cấp 9,185 Đốt chất hưu cơ

STT Thành phần Khối lượng

(kg/ kg gỗ) Ghi chú

1 CO 2 sản phẩm cháy 1,271 Theo phương trình (3.1)

2 H 2 O sản phẩm cháy 0,434 Theo phương trình (3.1)

3 N 2 không khí 7,058 Không khí dư 130%

4 O 2 dư từ không khí 1,202 Không khí dư 130%

T 1 Tổng lượng khí thải 9,965 1+2 + 3 + 4

T 2 Tổng lượng không khí cần 9,185 3 + 4 + O 2 cháy

Bảng 3 3: Thành phần khí thải khi đốt cháy phần hữu cơ trong 1 kg CTNH

Tổng hơp các thành phần trong khí thải phát sinh khi đốt 1 kg CTNH đượctrình bày trong bảng 3.4 dưới đây:

Bảng 3 4: Tổng hợp các thành phần sinh ra khi đốt 1 kg CTNH

(3) Lập cân bằng vật chất cho quá trình đốt CTNH

- Cân bằng vật chất cho quá trình đốt 1 kg CTNH:

Bảng 3 5: Cân bằng vật chất cho quá trình đốt 1 kg CTNH

Đầu vào Giá trị (kg/ kg

CTNH )

Đầu ra Giá trị (kg/ kgCTNH ) Ghi chú

Đầu vào Giá trị

(kg/giờ) Đầu ra

Giá trị (kg/giờ) Ghi chúChất hữu cơ 234 CO 2 381,3 Đốt chất hữu cơ

Tạp chất trơ 90 H 2 O 130,2 Đốt chất hữu cơ

Độ ẩm của rác 30 H 2 O 30 Độ ẩm của rác

Không khí cung

Trong không khí dư

O 2 360,6 Trong không khí

dư Tro xỉ 90

Tổng 3109,5 tổng 3109,5

Tổng lượng khí thải 2929,5

Chất hữu cơ 0,78 CO 2 1,271 Đốt chất hữu cơ

Tạp chất trơ 0,3 H 2 O 0,434 Đốt chất hữu cơ

Tổng 10,365 tổng 10,365

- Cân bằng vật chất cho quá trình đốt 300 kg CTNH trong 1 giờ

Bảng 3 6: Cân bằng vật chất cho quá trình đốt 300 kg CTNH

(4) Tính toán nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg CTNH

Để tính toán nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg CTNH ta cần tính toán một sốđại lượng như:

+) Nhi ệ t dung riêng

 M: khối lượng mol của hợp chất

 C: nhiệt dung riêng của hợp chất J/ kg

 n1, n2: số nguyên tử của các nguyên tố trong hợp chất

 c1, c2: nhiệt dung nguyên tử của các nguyên tố tương ứng, J/kg

Ap dụng công thức (2) thay các giá trị ta được:

6(7500) +10(9630) + 5(16800)Cp(chất hữu cơ) = - = 1390.74 J/kg

Thay giá trị T = 300C vào công thức (3) ta được C = 0,182 Kcal/kg

Thay giá trị T = 8000C vào công thức (3) ta được C = 0,268 Kcal/kg

+) Entanpy

Entanpy của hơi nước được tính theo công thức sau:

ihơi nước = (2493 + 1,97x t), KJ/kg

Trong đó CK là nhiệt dung riêng của không khí khô: CK = 1.005 KJ/kg

Thay giá trị t = 8000C vào công thức (5) ta được ikhí khô = 804 KJ/kg hay192.06 kcal/kg

Với các giá trị đã tính toán ở trên, nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg CTNHđược tính toán và trình bày trong bảng 3.7 như sau:

Bảng 3 7: Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg CTNH

STT 0

Đầu vào (T 1 =30 C) Cách tính Giá trị (Kcal)

1 Nhiệt lượng đốt chất hữu cơ m Rác thải x2805,208 Kcal/kg 2805,208

1 Hàm nhiệt khí khô (m CO2 x m O2 x m N2 )x i khí khô 2070,945

2 Hàm nhiệt hơi nước m hơi nước x i hơi nước 527,823

3 Hàm nhiệt tạp chất m Tạp chất x C Tạp chất x800 64,32

4 Nhiệt thất thoát 15% nhiệt đầu vào 422,642

Tổng nhiệt lượng đầu ra (Q ra ) 3085,73

STT Thành phần Khối lượng

(kg/kgdầu) Ghi chú

1 CO 2 sản phẩm cháy 3,17 Theo phương trình (3.2)

2 SO 2 sản phẩm cháy 0,02 Theo phương trình (3.2)

3 H 2 O sản phẩm cháy 1,129 Theo phương trình (3.2)

d) Tính toán nhu cầu không khí khi đốt 1 kg dầu DO

Thành phần hóa học của dầu DO là 86,46%C; 12,54%H; 1%S từ đó ta xácđịnh được công thức hóa học của dầu DO là C230,56H401,28S

Phương trình phản ứng cháy khi đốt dầu DO như sau:

C230,56H401,28S +

331,88 O2

230,56 CO2 + 200,64 H2O + SO2

1,129

640,02

Nhiệt lượng của dầu DO tính theo công thức Dulông (1): Qdầu = 9057,976Kcal/kg

Sản phẩm của quá trình đốt cháy 1 kg dầu DO với không khí dư chọn 30%như trong bảng 3.8 như sau:

Bảng 3 8: Thành phần khí thải khi đốt 1 kg dầu DO

Đầu vào Giá trị (kg/giờ) Đầu ra Giá trị (kg/giờ)

4 N 2 không khí 14,323 Không khí dư 30%

5 O 2 dư từ không khí 0,996 Không khí dư 30%

T 1 Tổng lượng khí thải 19,638 1+2 + 3 + 4+ 5

T 2 Tổng lượng không khí cần 18,638 4 + 5 + O 2 cháy

e) Tính nhiệt lượng cho lò đốt CTNH công suất 300 kg/giờ

Nhiệt lượng nhiên liệu cần cung cấp cho lò đốt như sau:

Qnhiên liệu = (Qra-Qvào)x300 = (3085,73 – 2817,615) x 300 = 80434,5 Kcal/giờTrong quá trình gia nhiệt đến nhiệt độ của lò đốt (8000C), một phần nhiệt

lượng từ nhiên liệu sẽ bị tổn thất qua thành lò, khí thải Theo thực tế thì lượng nhiệtthất thoát thường chiếm khoảng 35% Do đó nhiệt lượng của dầu DO lúc này là:

QdầuSC = [9057.976 – (9057.976 x 0.35)]= 5887,684 Kcal/kg

Qua đó, ta tính toán được lượng dầu cần cung cấp cho lò đốt CTNH tại Nhà

máy với công suất 300 kg/giờ để đạt nhiệt độ 8000C tại buồng sơ cấp như sau:

mnhiên liệu = Qnhiên liệu/ Qdầu SC = 80434,5 / 5887,684 = 13,661 kg/giờ hay 16,3lít/giờ (Khối lượng riêng của dầu DO là 0,84 kg/l)

Căn cứ vào bảng 3.8 ta tính được lượng không khí cần cung cấp và sản phẩm

cháy khi đốt 13,661 kg dầu DO trong bảng 3.9 như sau:

Bảng 3 9: Lượng không khí cần cung cấp và sản phẩm khi đốt 13,661 kg dầu DO

Cân bằng vật chất cho toàn bộ quá trình đốt CTNH với công suất 300 kg/giờ

được trình bày trong bảng 3.10 như sau:

Bảng 3 10: Cân bằng vật chất cho toàn bộ quá trình đốt công suất 300 kg/giờ

Đầu vào Giá trị (kg/giờ) Đầu ra Giá trị (kg/giờ)

STT Thông số tính toán Giá trị (Kcal/giờ)

1 Hàm nhiệt phát sinh trong rác 925719,000

2 Hàm nhiệt không khí khô của DO 31476,082

3 Hàm nhiệt hơi nước của DO 14991,927

4 Tổng nhiệt lượng phát sinh(Q buồng đốt ) 972187,009

5 Tổng nhiệt lượng của khí thải 779630,4

Nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình đốt CTNH được tính toán và trình bày trongbảng 3.11 như sau:

Bảng 3 11: Nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình đốt 300 kg CTNH/giờ một cách tổngquát

f) Cân bằng vật chất buồng đốt thứ cấp công suất 300 kg/giờ

Thành phần khí thải và nhiệt lượng khí thải tại buồng đốt sơ cấp theo các kếtquả tính toán ở trên lấy làm cơ sở để tính toán cho buồng thứ cấp

(1) Các thông số đầu vào

Các thông số đầu vào của buồng đốt thứ cấp được đưa ra trong bảng 3.12 nhưsau:

Bảng 3 12: Các thông số đầu vào của buồng thứ cấp

Thông số tính

toán Giá trị (kg/giờ) (Kcal/giờ)Giá trị Giá trị (0C)

Nhiệt lượng khí thải tại buồng đốt( Q KTbuồng đốt ) 779630,4

Nhiệt độ khí thải tại buồng đốt 800

(2) Các thông số đầu ra

Nhiệt độ tại buồng thứ cấp: 12000C

Để nâng nhiệt độ khí thải từ buồng đốt sơ cấp lên 12000C, trong buồng đốt thứcấp cần phải cung cấp thêm nhiệt lượng Giá trị này được tính toán thông qua hàmnhiệt của khí thải ở 12000C và nhiệt lượng khí thải từ buồng đốt sơ cấp

Hàm nhiệt khí thải ở 12000C = Hàm nhiệt khí khô + Hàm nhiệt hơi nước =(mCO2 + mSO2 + mN2 + mO2)x ikhí khô ở 12000C

+ mhơi nước x ihơi nước ở 12000C

ikhí khô = CK x t = 1,005 x 1200 = 1206 KJ/kg hay 288.09 kcal/kg

Thay các giá trị vừa tính toán vào công thức (6) ta được hàm nhiệt khí thải ở12000

C

là 1100349,966 Kcal/giờ

Nhiệt lượng cần cung cấp cho buồng đốt thứ cấp:

Qnhiệt lượngTC = 1100349,966 – 779630,4 = 320719,566 Kcal/giờ

Nhiệt lượng của dầu Qdầu = 9057,976 Kcal/kg (theo công thức Dulông)

Khi đốt nhiên liệu, sản phẩm của quá trình đốt cũng cần phải được gia nhiệtđến nhiệt độ của lò đốt 12000C nên một phần nhiệt lượng của nhiên liệu mất đi, ởđây coi lượng nhiệt thất thoát là 35% Do đó nhiệt lượng của dầu lúc này là:

 54.473kg / h

Đầu vào Giá trị (kg/giờ) Đầu ra Giá trị (kg/giờ)

Bảng 3 13: Lập cân bằng vật chất tại buồng đốt thứ cấp

g) Tính lưu lượng khí thải phát sinh trong lò đốt sơ cấp

(1) Lưu lượng khí thải sinh ra khi đốt 300 kg CTNH ở 8000C

Ơ điều kiện 00C, áp suất 1atm thì 1 phân tử khí tương đương với 22.4l

M 28 m

M 44 m

*22.4 0.534*1000*22.4

M 18

- Tổng thể tích khí cung cấp: VN2 + VO2= 5,646 + 0,841 = 6,487 m3/h

- Tổng thể tích khí sinh ra: VCO2 + VH2O = 0,647 + 0,665 = 1,312 m3/h

Tính lưu lượng khí sinh ra tại buồng đốt sơ cấp theo công thức sau:

M 28 m

M 44 m

*22.4 0.02*1000*22.4

M 64 m

h) Lưu lượng khí thải phát sinh trong buồng đốt thứ cấp

(1) Lưu lượng khí thải sinh ra khi đốt 54,473 kg dầu tại buồng thứ cấp ở 12000CTương tự cách tính ở trên, ta tính được lưu lượng khí thải khi đốt 54,473 kgdầu DO ở 12000C tại buồng đốt thứ cấp là:

Tổng lưu lượng khí thải tại buồng thứ cấp:

-QCS: lưu lượng khí thải ra ở buồng sơ cấp; QSC = 1,167 m3/s

t: thời gian lưu khí, chọn t = 3 giây

Thay các giá trị vào công thức (9) ta được:

VSC = 1,167 * 3 = 3.5 m3

Chọn kích thước buồng đốt sơ cấp như sau: Dài x Rộng x Cao = 1,75 x 1,0 x 2

= 3,5 m3 Vậy thể tích buồng đốt sơ cấp là 3,5 m3 và phù hợp với thông số kỹ thuậtcủa buồng đốt sơ cấp như được đưa ra trong bảng 1.2, chương 1

+ B: lượng rác đốt trong 1 giờ (300 kg)

+ b: cường độ cháy của ghi, ghi đốt CTNH lấy b = 200 – 500 kg/m2.giờ, chọn b =

400 kg/m2.giờ

Thay các giá trị vào công thức (10) ta được F = 300/400 = 0,75 m2

Diện tích của mắt gió trên ghi chọn bằng 30% tổng diện tích của ghi nên diệntích của ghi sẽ là F = 0,75 x 1.3 = 0,98 m2

STT Thông số kỹ thuật Tính lý thuyết Lò nhập về

Buồng đốt sơ cấp

1 Mức tiêu thụ DO 13,661 kg/h 10 – 20 kg/h

(3) Chiều dày của lớp rác trên ghi

Chiều dày của lớp rác trên ghi được tính theo công thức sau:

- B: công suất đốt rác trong 1 giờ (300 kg/h)

- F: diện tích bề mặt của ghi (0,98 m2)

Thay các giá trị vào công thức (11) ta được h = 300/0,98x750 = 0,41 m

j) Tính toán kích thước buồng đốt thứ cấp

Tương tự như buồng đốt sơ cấp thể tích buồng đốt thứ cấp được tính theocông thức như sau:

Các thông số kỹ thuật của lò đốt theo tính toàn lý thuyết và theo thực tế lònhập về được so sánh trong bảng 3.14 như sau:

Bảng 3 14: So sánh giữa thông số kỹ thuật lò đốt lỹ thuyết và thực tế

3.2 Đánh giá về hiệu quả xử lý khí thải lò đốt

Theo tính toán và trình bày trong mục 3.1.2, định mức tiêu thụ nhiên liệu DOcủa lò đốt CTNH nhập về là 68,134 kg/h (buồng sơ cấp 13,661 kg/h và buồng thứcấp 54,473 kg/h), khi đốt cháy dầu DO sẽ làm phát sinh khí thải chứa các thành phần

ô nhiễm như: Bụi, CO2, CO, SO2, NO2

Dựa vào hệ số ô nhiễm của Tổ chức Y tế thế giới có thể tính toán được tải

lượng các chất ô nhiễm phát sinh khi đốt dầu DO trong lò đốt CTNH của Nhà máytrong bảng 3.15 như sau:

Bảng 3 15: Tải lượng các chất ô nhiễm trong khí thải khi đốt dầu DO

Ngu ồn : Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) - 1993

Ghi chú : Tính cho trường hợp hàm lượng lưu huỳnh trong dầu DO là 1%.

Ngoài các thành phần khí thải phát sinh khi đốt cháy dầu DO, trong quá trìnhđốt CTNH còn phát sinh khí thải do CTNH bị đốt cháy trong lò đốt Cũng theo hệ số

ô nhiễm của Tổ chức Y tế thế giới có thể tính toán được tải lượng các chất ô nhiễmphát sinh khi đốt cháy CTNH (công suất 300 kg/h) như được tính toán và trình bàytrong bảng 3.16 như sau:

Bảng 3 16: Tải lượng các chất ô nhiễm trong khí thải khi đốt CTNH