Đề tài Nghiên cứu đề xuất quy trình vận hành lò đốt đa năng các loại chất thải công nghiệp nguy hại trên lò nhiệt phân tĩnh

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH VẬN HÀNH LÒ ĐỐT ĐA NĂNG CÁC LOẠI CHẤT THẢI CÔNG NGHIỆP NGUY HẠI TRÊN LÒ NHIỆT PHÂN TĨNH Lời cảm ơn Đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Quốc Bình, người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tôi về mọi mặt, luôn theo sát và chỉ dẫn để tôi có thể hoàn thành được luận văn này, nhờ có thầy mà từ những kiến thức lý thuyết tôi có thể chuyển thành những kinh nghiệm thực tế trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài. Tôi cũng xin chân thành cám ơn các thầy cô trong khoa Môi trường đã tận tình hướng dẫn, bồi đắp kiến thức cho tôi suốt năm năm qua. Tôi xin chân thành cảm ơn các chú, các cô, các anh, các chị tại phòng Kiểm soát Ô nhiễm Không khí thuộc Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới và Bảo Vệ Môi Trường đã chỉ dẫn và đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong suốt quá trình tôi đi khảo sát thực tế cũng như trong quá trình thực tập tại viện. Xin cảm ơn tất cả các bạn đã cùng học và giúp đỡ tôi mọi điều. Trên hết tôi vô cùng biết ơn gia đình đã động viên ủng hộ tôi trong mọi chuyện, luôn giúp đỡ và là chỗ dựa vững chắc cho tôi. Do thời gian nghiên cứu và kiến thức còn nhiều hạn chế nên chắc chắn đề tài không tránh khỏi những sai sót. Tôi mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô, các anh chị và các bạn để luận văn của tôi được hoàn chỉnh hơn. Một lần nữa xin chân thành cảm ơn tất cả sự giúp đỡ của mọi người đối với tôi! TP.HCM, tháng 12 năm 2004 Sinh viên Danh mục chữ viết tắt trong luận án xi Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp. HCM DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN ASTM : Tiêu chuẩn của Mỹ CE : Hiệu quả đốt CTCN : Chất thải công nghiệp CTNH : Chất thải nguy hại DRE : Hiệu quả phân huỷ EPA : Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ KL : Khối lượng KLN : Kim loại nặng KCN : Khu công nghiệp KCX : Khu chế xuất TBVTV : Thuốc bảo vệ thực vật TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam THC : Tổng Hydrocarbon Tp.HCM: Thành phố Hồ Chí Minh Danh mục hình vi Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Lò đốt một cấp ...................................................................................... 22 Hình 2.2 Lò đốt nhiều cấp.................................................................................... 23 Hình 2. 3 Lò đốt thùng quay ................................................................................. 24 Hình 2.4 Hệ thống lò đốt thùng quay có hệ thống xử lý khí ................................. 25 Hình 2.5 Lò đốt tầng sôi ...................................................................................... 27 Hình 2.6 Lò đốt chất thải lỏng ............................................................................. 28 Hình 2.7 Lò đốt nhiệt phân tĩnh ........................................................................... 29 Hình 2.8 Hệ thống lò đốt nhiệt phân tĩnh có kiểm soát ô nhiễm ........................... 30 Hình 2.9 Lò đốt hồng ngoại ................................................................................. 32 Hình 3.1 Quá trình nhiệt phân ............................................................................. 35 Hình 3.2 Biến đổi sản phẩm cháy ........................................................................ 35 Hình 3.3 Đường biểu diễn liên quan giữa nhiệt độ và không khí dư ..................... 40 Hình 4.1 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của rác hỗn hợp .............. 54 Hình 4.2 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của giẻ lau ...................... 54 Hình 4.3 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của polyamid .................. 54 Hình 4.4 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của PE ............................ 54 Hình 4.5 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của gỗ củi ....................... 55 Hình 4.6 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của cao su ....................... 55 Hình 4.7 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của carton ....................... 55 Hình 4.8 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của nhựa PET ................. 55 Hình 4.9 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của nhựa photoresist ....... 55 Danh mục hình vii Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Hình 4.10 Độ giảm khối lượng theo nhiệt độ nhiệt phân của nhựa PP .................... 55 Hình 4.11 Mô hình lò nhiệt phân và đốt chất thải................................................... 58 Hình 4.12 Diễn biến nhiệt độ, CO, CO2, CxHy, O2 trong quá trình nhiệt phân ở 350 0 C,  = 20% ........................................................................................................ 64 Hình 4.13 Diễn biến nhiệt độ, CO, CO2, CxHy, O2 trong quá trình nhiệt phân ở 350 0 C,  = 40% ........................................................................................................ 64 Hình 4.14 Diễn biến nhiệt độ tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 350 0 C,  = 20, 40% .................................................................................................. 65 Hình 4.15 Diễn biến nồng độ oxy tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 350 0 C,  = 20, 40% .................................................................................................. 65 Hình 4.16 Diễn biến nồng độ khí gas theo oxy tự do tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 3500C,  = 20, 40% ...................................................................... 66 Hình 4.17 Diễn biến nhiệt độ, CO, CO2, CxHy, O2 trong quá trình nhiệt phân ở 450 0 C,  = 20% ........................................................................................................ 67 Hình 4.18 Diễn biến nhiệt độ, CO, CO2, CxHy, O2 trong quá trình nhiệt phân ở 450 0 C,  = 40% ........................................................................................................ 68 Hình 4.19 Diễn biến nhiệt độ tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 450 0 C,  = 20, 40% .................................................................................................. 68 Hình 4.20 Diễn biến nồng độ oxy tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 450 0 C,  = 20, 40% .................................................................................................. 69 Hình 4.21 Diễn biến nồng độ khí gas theo oxy tự do tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 4500C,  = 20, 40% ...................................................................... 69 Hình 4.22 Diễn biến nhiệt độ, CO, CO2, CxHy, O2 trong quá trình nhiệt phân ở 550 0 C,  = 20% ........................................................................................................ 71 Hình 4.23 Diễn biến nhiệt độ, CO, CO2, CxHy, O2 trong quá trình nhiệt phân ở 550 0 C,  = 40% ........................................................................................................ 71 Danh mục hình viii Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Hình 4.24 Diễn biến nhiệt độ tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 550 0 C,  = 20, 40% .................................................................................................. 72 Hình 4.25 Diễn biến nồng độ oxy tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 550 0 C,  = 20, 40% .................................................................................................. 72 Hình 4.26 Diễn biến nồng độ khí gas theo oxy tự do tại buồng sơ cấp trong quá trình nhiệt phân ở 5500C,  = 20, 40% ...................................................................... 73 Hình 4.27 Biến thiên nồng độ CO theo oxy trong buồng thứ cấp ........................... 79 Hình 4.28 Diễn biến của hiệu quả đốt CE theo nồng độ oxy trong buồng thứ cấp .............................................................................................................. 80 Hình 4.29 Biến thiên nồng độ CO trong khoảng dao động của oxy từ 7 -14% ....... 81 Hình 4.30 Diễn biến nhiệt độ buồng nhiệt phân trong lò đốt rác LRY - 500 ........... 87 Hình 4.31 Biến thiên nồng độ CO theo oxy trong buồng thứ cấp của lò LRY - 500 .............................................................................................................. 88 Hình 4.32 Diễn biến của nồng độ CxHy, O2 (%) theo thời gian trong buồng nhiệt phân ở nhiệt độ 4500C, chế độ cấp khí  = 20% ............................................... 89 Hình P 1.1 Diễn biến nồng độ CO theo oxy tự do trong buồng thứ cấp ................... 97 Hình P 1.2 Diễn biến hiệu quả đốt CE theo nồng độ oxy tự do trong buồng thứ cấp .............................................................................................................. 97 Danh mục bảng ix Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Lượng chất thải rắn nguy hại ở Tp. HCM và các vùng phụ cận ............... 6 Bảng 1.2 Khối lượng chất thải rắn bệnh viện ở Tp. HCM và các vùng phụ cận ...... 7 Bảng 1.3 Tổng hợp khối lượng thành phần rác từ các nhà máy đã điều tra ........... 10 Bảng 1.4 Khối lượng rác công nghiệp và CTNH ở Tp. HCM ............................... 13 Bảng 1.5 Mức độ áp dụng các phương pháp xử lý chất thải rắn tại một số nước ... 19 Bảng 2.1 Lượng chất thải nguy hại phát sinh trung bình hằng năm tại một số nước .............................................................................................................. 20 Bảng 3.1 Hiệu quả phân huỷ của một số chất hữu cơ 99,99% ............................... 38 Bảng 3.2 Thành phần hóa học trung bình của một số chất thải ............................. 39 Bảng 3.3 Nhu cầu cấp khí của một số chất thải .................................................... 40 Bảng 3.4 Nhiệt lượng của một số chất thải ........................................................... 41 Bảng 3.5 Chỉ số cháy của một số chất .................................................................. 46 Bảng 3.6 Tiêu chuẩn khí thải của một số nguồn thải của Việt Nam ...................... 47 Bảng 3.7 Tiêu chuẩn giới hạn khí thải cho lò đốt chất thải của một số nước ......... 48 Bảng 3.8 Tóm tắt các sản phẩm cháy và phương pháp xử lý trong công nghệ đốt chất thải .............................................................................................................. 51 Bảng 4.1 Chế độ nhiệt phân: 3500C – 20%Ôxy .................................................... 61 Bảng 4.2 Chế độ nhiệt phân: 3500C – 40%Ôxy .................................................... 61 Bảng 4.3 Chế độ nhiệt phân: 4500C – 20%Ôxy .................................................... 62 Bảng 4.4 Chế độ nhiệt phân: 4500C – 40%Ôxy .................................................... 62 Bảng 4.5 Chế độ nhiệt phân: 5500C – 20%Ôxy .................................................... 63 Bảng 4.6 Chế độ nhiệt phân: 5500C – 40%Ôxy .................................................... 63 Danh mục bảng x Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Bảng 4.7 Thí nghiệm 1 ......................................................................................... 76 Bảng 4.8 Thí nghiệm 2 ......................................................................................... 77 Bảng 4.9 Thí nghiệm 3 ......................................................................................... 77 Bảng 4.10 Thí nghiệm 4 ......................................................................................... 77 Bảng 4.11 Thí nghiệm 5 ......................................................................................... 77 Bảng 4.12 Thí nghiệm 6 ......................................................................................... 78 Bảng 4.13 Thí nghiệm 7 ......................................................................................... 78 Bảng 4.14 Thí nghiệm 8 ......................................................................................... 78 Bảng 4.15 Nồng độ khí thải sau khi đốt được 5 phút .............................................. 87 Bảng 4.16 Nồng độ khí thải sau khi đốt được 10 phút ............................................ 87 Bảng 4.17 Nồng độ khí thải sau khi đốt được 15 phút (giai đoạn nhiệt phân) ......... 88 Bảng 4.18 Nồng độ khí thải giai đoạn gần cuối mẻ đốt .......................................... 88 Bảng 4.19 Nồng độ các chất trong khí thải (rác từ nhà máy VIPESCO) ................. 90 Bảng 4.20 Nồng độ các chất trong khí thải (rác hữu cơ trơ thải ra từ nhà máy sản xuất phân vi sinh tỉnh BR – VT) ............................................................................... 90 Bảng P1.1 Thí nghiệm 1 – giai đoạn cháy ổn định .................................................. 96 Bảng P1.2 Thí nghiệm 2 – khi mới nhập liệu .......................................................... 96 Bảng P1.3 Thí nghiệm 3 – giai đoạn cuối của mẻ đốt ............................................. 96 Phụ lục 96 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM PHỤ LỤC 1 KẾT QUẢ ĐO KHÍ THẢI TẠI LÒ ĐỐT RÁC Y TẾ BÌNH HƯNG HOÀ Kết quả đo các chỉ tiêu khí thải sau buồng thứ cấp Bảng P1.1 Thí nghiệm 1 – giai đoạn cháy ổn định Thông Số Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 TB O2 (%) 11,3 10,9 10,8 11,1 11,2 11,1 CO2 (%) 6,6 6,7 6,5 6,7 6,5 6,6 CO (mg/m 3 ) 88 161 151 42 21 92,6 NOx (mg/m 3 ) 56 51 50 53 53 52,6 SO2 (mg/m 3 ) 25 31 23 17 15 22,2 CE (%) 99,88 99,79 99,80 99,95 99,97 99,88 Bảng P1.2 Thí nghiệm 2 – giai đoạn mới nhập liệu Thông Số Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 TB O2 (%) 4,3 4,1 4,5 3,7 4,9 4,3 CO2 (%) 11,2 11,2 11,2 11,6 10,6 11,2 CO (mg/m 3 ) 988 1256 588 360 764 791,2 NOx (mg/m 3 ) 294 228 179 158 145 200,8 SO2 (mg/m 3 ) 1017 444 253 393 143 450,0 CE (%) 99,24 99,03 99,54 99,73 99,37 99,38 Bảng P1.3 Thí nghiệm 3 – giai đoạn cuối mẻ đốt Thông Số Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 TB O2 (%) 13,7 9,2 8,7 7,5 8,6 9,5 CO2 (%) 8,6 8,2 8,2 9 8,2 8,4 CO (mg/m 3 ) 550 546 412 339 123 394,0 NOx (mg/m 3 ) 110 109 105 122 95 108,2 SO2 (mg/m 3 ) 108 103 65 74 39 77,8 CE (%) 99,44 99,42 99,56 99,67 99,87 99,59 Phụ lục 97 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 3,7 4,1 4,3 4,5 4,9 7,5 8,6 8,7 9,2 10,8 10,9 11,1 11,2 11,3 13,7 O2 (%) CO (m g/m 3 ) Hình P1.1 Diễn biến của nồng độ CO theo oxy tự do trong buồng thứ cấp 98,0 98,2 98,4 98,6 98,8 99, 99,2 99,4 99,6 99,8 100,0 3,7 4,1 4,3 4,5 4,9 7,5 8,6 8,7 9,2 10,8 10,9 11,1 11,2 11,3 13,7 O2 (%) CE (% ) Hình P1.2 Diễn biến của hiệu quả đốt CE theo nồng độ oxy tự do trong buồng thứ cấp Nhận xét: Từ hình P1.1 và hình P1.2 có thể rút ra nhận xét sau: lò hoạt động không hiệu quả, ở thí nghiệm 2 và 3, nồng độ khí CO sinh ra cao (trung bình 791.2 – 394mg/m3) Phụ lục 98 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM vượt quá tiêu chuẩn cho phép, hiệu quả đốt trung bình CE thấp (99.38 – 99.59%), đó là do: tại thí nghiệm 2 và 3 lò hoạt động không ổn định (giai đoạn mới nạp rác và giai đoạn đốt cặn carbon), còn ở thí nghiệm 1, khi điều kiện đốt ổn định, lượng chất bị khí hoá đã giảm dần, hiệu quả đốt cao hơn so với các giai đoạn khác, nồng độ CO giảm, nồng độ khí CO sinh ra trung bình đạt tiêu chuẩn (< 100 mg/m3), nhưng xét theo từng thời điểm thì có lúc nồng độ khí CO lại vượt quá tiêu chuẩn cho phép; hiệu quả đốt CE không cao 99,88%. Do đó có thể thấy rằng, dù là lò được nhập ngoại (lò HOVAL của Bỉ) nhưng nếu không có quy trình công nghệ vận hành phù hợp với điều kiện thực tế thì lò hoạt động hiệu quả cũng không cao. Theo Kết quả khảo sát các lò đốt rác y tế khu vực phía Nam [3] thì ngay cả các lò được chế tạo trong nước hay nhập ngoại thì vẫn có một số lò hoạt động chưa hiệu quả, nồng độ khí CO sinh ra sau buồng thứ cấp, lớn gấp nhiều lần tiêu chuẩn cho phép, thỉnh thoảng có khói đen xuất hiện, đặc biệt là khi nạp mẻ rác tiếp theo vào để đốt. Phụ lục 99 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM PHỤ LỤC 2 KẾT QUẢ ĐO NHIỆT ĐỘ TẠI BUỒNG NHIỆT PHÂN THEO THỜI GIAN CỦA LÒ ĐỐT RÁC LRY – 500 Thời gian (giây) Nhiệt độ (0C) Thời gian (giây) Nhiệt độ (0C) Thời gian (giây) Nhiệt độ (0C) Thời gian (giây) Nhiệt độ (0C) Thời gian (giây) Nhiệt độ (0C) 0 470 420 329 820 251 1320 320 1850 420 60 479 430 323 830 249 1350 323 1860 423 70 477 440 321 840 247 1380 322 1900 425 80 474 450 318 860 246 1390 319 1920 430 90 471 460 316 880 245 1410 317 1980 450 110 466 470 311 910 241 1440 309 2100 475 120 463 480 309 920 240 1460 307 2150 488 140 454 500 305 930 239 1480 300 2160 500 150 448 520 303 950 237 1500 295 2170 509 160 443 540 298 960 236 1560 288 2180 513 170 439 550 295 970 234 1570 324 2190 521 180 435 560 293 990 233 1590 339 2200 533 190 429 570 291 1010 232 1600 356 2210 534 200 425 580 288 1020 231 1620 379 2220 535 210 421 590 287 1030 229 1630 397 2240 528 220 417 600 284 1050 228 1640 414 2260 525 230 412 610 283 1070 227 1650 419 2280 522 240 407 620 281 1080 225 1680 425 2300 515 260 398 640 277 1100 222 1690 431 2340 509 270 385 650 276 1110 221 1700 433 2350 504 280 381 660 274 1120 220 1710 434 2360 500 310 368 700 266 1140 217 1720 433 2390 490 320 363 720 264 1170 216 1730 431 2400 478 330 358 730 263 1200 217 1740 429 2410 473 340 355 750 261 1220 240 1750 424 2430 469 350 352 760 260 1230 273 1760 420 2450 465 360 350 770 258 1250 284 1770 416 2460 456 390 342 790 255 1280 303 1800 412 2520 449 400 338 800 254 1290 310 1810 409 2560 447 410 332 810 252 1300 317 1830 410 2580 440 Phụ lục 100 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM PHỤ LỤC 3 KẾT QUẢ ĐO CÁC CHỈ TIÊU KHÍ THẢI TẠI BUỒNG SƠ CẤP CỦA CÔNG TY SÔNG XANH (BÀ RỊA – VŨNG TÀU) Thời gian (1) CxHy (2) O2 (3) 1 2 3 1 2 3 1 2 3 giây % 10 0,01 14,2 350 0,14 5,7 850 0,07 6,3 1310 0,21 12,5 20 0,08 9,6 360 0,13 5,9 860 0,09 6,9 1320 0,22 12,7 30 0,15 8,1 370 0,16 6,1 870 0,11 7,2 1330 0,22 12,7 40 0,14 11,3 380 0,15 6,3 890 0,09 7,4 1340 0,23 12,6 50 0,12 12,5 390 0,18 6,3 900 0,03 7,7 1350 0,2 12,9 60 0,11 12,6 400 0,17 6,3 910 0,05 7,9 1360 0,22 13,1 70 0,12 10,8 440 0,19 6 930 0,04 8,4 1370 0,23 12,9 80 0,12 6,5 450 0,16 6 940 0,06 8,3 1380 0,21 13,1 90 0,17 5,7 460 0,16 5,8 960 0,04 8,4 1390 0,23 13,2 100 0,13 5 470 0,18 5,7 970 0,05 8,5 1400 0,24 13,2 110 0,17 3,2 480 0,16 5,8 980 0,07 8,3 1410 0,25 13,2 130 0,11 3,7 500 0,18 6 1000 0,06 8,8 1430 0,25 13,4 140 0,24 0,8 510 0,2 6 1030 0,1 11,3 1440 0,26 13,4 150 0,93 22,7 520 0,17 6 1040 0,14 9,8 1450 0,26 13,3 160 0,61 1,8 530 0,16 5,7 1050 0,1 9,1 1460 0,24 13,5 170 0,27 1,7 540 0,19 5,6 1060 0,11 9,3 1470 0,27 13,6 180 0,15 1,8 550 0,18 5,6 1070 0,17 9,5 1480 0,28 13,5 190 0,04 2,1 560 0,18 5,8 1090 0,2 9,9 1490 0,25 13,7 200 0,02 2 570 0,19 5,6 1100 0,2 10 1500 0,27 13,8 210 0,09 2 580 0,21 5,7 1110 0,19 10,3 1510 0,27 13,9 220 0 2,2 590 0,21 5,8 1120 0,2 10,6 1520 0,28 13,7 230 0,2 2,8 600 0,22 5,8 1150 0,19 11 1530 0,24 13,9 250 0,45 3,3 620 0,19 6,2 1180 0,17 11,2 1550 0,27 14,1 260 0,43 4,6 630 0,19 9,1 1190 0,19 11,5 1560 0,28 14 270 0,37 5,4 650 0,12 4,3 1200 0,2 11,6 1570 0,23 14,2 280 0,26 4,4 660 0,26 23,1 1230 0,2 11,9 1580 0,26 14,3 290 0,28 4,6 670 0,32 25,1 1240 0,21 11,9 1590 0,26 14,3 300 0,24 5,1 680 0 26 1260 0,21 12,2 1600 0,26 15,1 310 0,24 4,6 690 0 26,7 1270 0,22 12,2 1610 0,2 15,1 320 0,26 4,6 700 0 26,2 1280 0,19 12,3 1620 0,22 15,7 330 0,22 5 830 0 5,2 1290 0,21 12,4 1630 0,21 15,7 340 0,19 5,2 840 0,01 5,8 1300 0,22 12,4 1640 0,22 14,6 Phụ lục 101 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Mục lục i Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM MỤC LỤC MỤC LỤC ................................................................................................................... i GIỚI THIỆU CHUNG .............................................................................................. 1 1 TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ...................................................................... 1 2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ................................................................................ 2 3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................... 2 4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................................... 3 5 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ..................................................... 3 6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN .......................................................... 4 7 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................... 4 CHƯƠNG MỘT: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN 1.1 TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN CÔNG NGHIỆP VÀ CHẤT THẢI NGUY HẠI TẠI VIỆT NAM ........................................... 5 1.1.1 Hiện trạng phát sinh CTCN và CTNH ............................................................... 5 1.1.2 Một số loại CTCNNH điển hình khu vực Tp.HCM ............................................. 7 1.1.2.1 Các loại chất thải nhiễm dầu ........................................................................... 7 1.1.2.2 Dung môi hữu cơ ............................................................................................. 8 1.1.2.3 Chất thải từ có nhiễm các chất nguy hại là TBVTV ......................................... 8 1.1.2.4 Chất thải có thành phần cao su, nhựa, da, sơn ................................................ 9 1.1.2.5 Chất thải của ngành dược phẩm thuốc lá ........................................................ 9 1.1.3 Kết quả khảo sát CTRCN và CTNH tại một số cơ sở sản xuất ............................ 9 1.1.4 Hoạt động quản lý, xử lý CTCN và CTNH tại Tp. HCM .................................. 11 1.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN.......................................... 14 1.2.1 Phƣơng pháp chôn lấp....................................................................................... 14 1.2.2 Phƣơng pháp chế biến vi sinh ........................................................................... 15 Mục lục ii Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM 1.2.2.1 Phương pháp Composting ............................................................................. 15 1.2.2.2 Phương pháp Metan hoá .............................................................................. 16 1.2.3 Phƣơng pháp tái chế.......................................................................................... 17 1.2.4 Phƣơng pháp đốt ............................................................................................... 17 CHƯƠNG HAI: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ CHẤT THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỐT ................................................................................ 19 2.1 TÌNH HÌNH ĐỐT CHẤT THẢI TRÊN THẾ GIỚI .......................................... 19 2.2 TÌNH HÌNH ĐỐT CHẤT THẢI TẠI VIỆT NAM ............................................ 19 2.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ ĐỐT CHẤT THẢI..................................................... 20 2.3.1 Đốt hở thủ công (Open burning) ....................................................................... 20 2.3.2 Lò đốt một cấp (Single – chamber incinerator) ................................................. 20 2.3.3 Lò đốt nhiều cấp (Multiple – Hearth Furnace) .................................................. 21 2.3.4 Lò đốt thùng quay (Rotary – Kiln Incineration) ................................................ 23 2.3.5 Lò đốt tầng sôi (tháp đốt tầng sôi / Fluid – Bed Furnace) ................................. 25 2.3.6 Lò đốt chất thải chất lỏng (Liquid – Waste Incineration):.................................. 26 2.3.7 Lò đốt nhiệt phân tĩnh ....................................................................................... 27 2.3.8 Một số loại lò đốt khác...................................................................................... 30 2.3.8.1 Hệ thống đốt hồng ngoại (Infrared – Furnace) .............................................. 30 2.3.8.2 Lò đốt sử dụng vỉ lò đốt - ống lăn và đốt rác bằng điện một chiều ................. 31 CHƯƠNG BA: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ ĐỐT CHẤT THẢI THEO NGUYÊN LÝ NHIỆT PHÂN ............................................... 34 3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH NHIỆT PHÂN ................................ 34 3.2 CÁC GIAI ĐOẠN CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH ĐỐT CHẤT THẢI TRONG LÒ NHIỆT PHÂN ....................................................................................... 35 3.2.1 Tại buồng sơ cấp ............................................................................................... 35 3.2.2 Tại buồng thứ cấp ............................................................................................. 36 3.2.3 Quá trình tạo tro xỉ ............................................................................................ 36 3.3 CÁC NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH CHÁY ............................. 36 Mục lục iii Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM 3.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG TỚI QUÁ TRÌNH CHÁY ................................ 38 3.4.1 Thành phần và tính chất chất thải ...................................................................... 39 3.4.2 Ảnh hƣởng của hệ số dƣ không khí ................................................................... 40 3.4.3 Nhiệt trị ............................................................................................................ 41 3.5 ỨNG DỤNG NGUYÊN LÝ NHIỆT PHÂN TRONG LÒ ĐỐT CHẤT THẢI ......................................................................................................................... 42 3.6 CÁC YÊU CẦU KHI ĐỐT CHẤT THẢI NGUY HẠI ..................................... 44 3.6.1 Hiệu quả phân huỷ DRE (Destruction and Removal Efficiency) ....................... 44 3.6.2 Chỉ số cháy I ..................................................................................................... 45 3.6.3 Hiệu quả đốt CE (Combustion Efficiency) ........................................................ 46 3.6.4 Hiệu chỉnh nồng độ các chất trong khí thải ....................................................... 46 3.6.5 Tiêu chuẩn thải quy định cho lò đốt và một số nguồn thải của Việt Nam và một số nƣớc .................................................................................................. 47 3.6.6 Các tính chất của chất thải cần quan tâm khi đốt ............................................... 48 3.7 VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG LIÊN QUAN TỚI QUÁ TRÌNH ĐỐT CHẤT THÁI ..................................................................................................... 49 3.7.1 Vấn đề ô nhiễm không khí ................................................................................ 49 3.7.2 Vấn đề nƣớc thải ............................................................................................... 52 3.7.3 Vấn đề tro xỉ ..................................................................................................... 52 CHƯƠNG BỐN: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CÔNG NGHỆ ĐỐT CHẤT THẢI RẮN THEO NGUYÊN LÝ NHIỆT PHÂN ..................................... 53 4.1 XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN NHIỆT PHÂN MỘT SỐ CHẤT THẢI ..................... 53 4.1.1 Mục đích ........................................................................................................... 53 4.1.2 Nguyên liệu ...................................................................................................... 53 4.1.3 Thiết bị ............................................................................................................. 54 4.1.4 Kết quả nghiên cứu ........................................................................................... 54 4.2 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN NHIỆT PHÂN CHẤT THẢI .................................................................................................. 58 4.2.1 Thiết bị, dụng cụ nghiên cứu ............................................................................. 58 4.2.1.1 Thiết bị đo khí thải ........................................................................................ 58 4.2.1.2 Mô hình thí nghiệm ....................................................................................... 58 Mục lục iv Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM 4.2.1.3 Cách đo mẫu ................................................................................................. 59 4.2.1.4 Phương pháp tiến hành thí nghiệm ................................................................ 59 4.2.2 Nguyên liệu ...................................................................................................... 60 4.2.3 Kết quả nghiên cứu ........................................................................................... 60 4.2.3.1 Nghiên cứu tại buồng sơ cấp .......................................................................... 60 4.2.3.2 Nghiên cứu quan hệ giữa oxy tự do với hiệu quả cháy (thông qua CO và CO2) tai buồng thứ cấp ................................................................................... 76 4.2.3.3 Kết luận ......................................................................................................... 83 4.3 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VẬN HÀNH LÒ ĐỐT CHẤT THẢI NGUY HẠI THEO CÔNG NGHỆ ĐỐT TRÊN LÒ NHIỆT PHÂN TĨNH ......................................................................................................................... 84 4.3.1 Căn cứ đề xuất .................................................................................................. 84 4.3.2 Đề xuất quy trình vận hành lò đốt ..................................................................... 84 4.4 ĐỐT THỬ NGHIỆM TRÊN LÒ ĐỐT TRONG THỰC TẾ .............................. 85 4.4.1 Nguyên liệu ...................................................................................................... 85 4.4.2 Lò đốt chất thải ................................................................................................. 86 4.4.3 Tiến hành đốt rác .............................................................................................. 86 4.4.4 Kết quả đo kiểm nghiệm ................................................................................... 86 4.4.4.1 Kết quả đo p tại Lò đốt rác LRY – 500 .......................................................... 86 4.4.4.2 Kết quả đo tại lò đốt rác công ty Sông Xanh (Bà Rịa – Vũng Tàu) ................ 89 4.4.4.3 Kết luận......................................................................................................... 91 KẾT LUẬN .............................................................................................................. 92 KIẾN NGHỊ ............................................................................................................. 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 94 PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ ĐO KHÍ THẢI TẠI LÒ ĐỐT RÁC Y TẾ BÌNH HƯNG HOÀ .................................................................................................. 96 Mục lục v Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ ĐO NHIỆT ĐỘ TẠI BUỒNG NHIỆT PHÂN THEO THỜI GIAN CỦA LÒ ĐỐT RÁC LRY – 500 ........................................... 99 PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ ĐO CÁC CHỈ TIÊU KHÍ THẢI TẠI BUỒNG SƠ CẤP CỦA CÔNG TY SÔNG XANH (BÀ RỊA – VŨNG TÀU) .................... 100 Tóm tắt nội dung luận văn Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Tóm tắt nội dung luận văn Luận văn tốt nghiệp được thực hiện với những nội dung chính như sau: 1. Khảo sát hiện trạng quản lý chất thải công nghiệp và chất thải nguy hại, các phương pháp xử lý chất thải rắn. 2. Nghiên cứu công nghệ xử lý chất thải bằng phương pháp đốt. 3. Nghiên cứu lý thuyết công nghệ đốt chất thải theo nguyên lý nhiệt phân: o Nghiên cứu bản chất của quá trình nhiệt phân và đốt chất thải. o Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhiệt phân và đốt chất thải. o Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện nhiệt phân đến hiệu quả xử lý chất thải. 4. Nghiên cứu thực nghiệm công nghệ đốt chất thải theo nguyên lý nhiệt phân: o Nghiên cứu xác định điều kiện nhiệt phân chất thải, chế độ cấp khí thích hợp. o Nghiên cứu xác định nhiệt độ nhiệt phân chất thải thích hợp, mối tương quan giữa nồng độ oxy và khí gas trong buồng nhiệt phân. o Nghiên cứu xây dựng mối quan hệ giữa oxy và CO trong buồng thứ cấp. Giới thiệu chung 1 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM GIỚI THIỆU CHUNG 1 TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Ngày nay quá trình đô thị hoá tăng nhanh cùng sự phát triển của sản xuất công nghiệp, dịch vụ khiến nhiều địa phương phải đối đầu với nhiều vấn đề phức tạp, trong đó ô nhiễm môi trường do CTCN và CTNH sẽ làm ảnh hưởng lâu dài và ở mức độ khó lường trước được. Vấn đề quản lý và xử lý CTCN-CTNH đã được Nhà nước cũng như chính quyền địa phương quan tâm một cách sâu sắc. Quản lý CTNH bao gồm các quá trình thu gom vận chuyển, phân loại, tái sử dụng, tiêu huỷ, đốt và chôn lấp. Đối với chất thải rắn có rất nhiều phương pháp xử lý, trong đó xử lý bằng phương pháp đốt có nhiều ưu điểm, và được nhiều nước trên thế giới quan tâm. Ở Việt Nam hiện nay nhiều lò đốt chất thải các loại (nhập ngoại và chế tạo trong nước) được đưa vào sử dụng đã xử lý một phần khối lượng chất thải. Tuy nhiên, theo các kết quả khảo sát thực tế cũng như trong quá trình tìm hiểu một số tài liệu [3] cho thấy các lò đốt hoạt động không ổn định, mà một trong những nguyên nhân là do quy trình vận hành chưa thích hợp. Vì mỗi chất thải sẽ cần một quy trình vận hành riêng và thành phần chất thải biến động rất lớn, cho nên đấy cũng là vấn đề thực sự khó khăn cho các cơ sở khi triển khai xử lý bằng phương pháp đốt chất thải nguy hại trong thực tế. Cũng chính vì lý do đó mà đề tài “nghiên cứu đề xuất quy trình vận hành lò đốt đa năng các loại chất thải công nghiệp nguy hại trên lò nhiệt phân tĩnh” theo công nghệ nhiệt phân được đề xuất. Tuy một số các kết quả nghiên cứu trước đó đã có kết quả khả quan, nhưng khi các chuyên gia rời khỏi cơ sở thì lò lại hoạt động không hiệu quả, là do thao tác vận hành của công nhân chưa cao, chưa nắm rõ được quy trình công nghệ. Giới thiệu chung 2 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Vì vậy đề tài thực hiện với mục đích: đưa ra được một quy trình vận hành cụ thể, phù hợp với điều kiện đốt chất thải trong thực tế, dễ điều khiển mà lò vẫn đạt hiệu quả cao và có thể đốt được chất thải có thành phần biến động lớn. 2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Đề tài tập trung nghiên cứu những mục tiêu chính sau: - Nghiên cứu quan hệ của nồng độ oxy trong quá trình đốt với buồng sơ cấp và thứ cấp. - Đề xuất quy trình công nghệ vận hành phù hợp đốt đa năng các loại chất thải một cách có hiệu quả. 3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Để đạt được mục đích trên, nội dung nghiên cứu cần thực hiện gồm: 1. Tổng quan các phương pháp xử lý chất thải rắn. 2. Khảo sát thực tế tình hình phát sinh CTNH. 3. Tổng quan về tình hình xử lý chất thải bằng phương pháp đốt. 4. Tổng quan lý thuyết công nghệ đốt chất thải theo nguyên lý nhiệt phân. 5. Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm công nghệ đốt chất thải theo nguyên lý nhiệt phân: - Tìm khoảng nhiệt độ thích hợp để nhiệt phân chất thải nguy hại có hiệu quả. - Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, hệ số cấp khí tới quá trình nhiệt phân. - Nghiên cứu quan hệ giữa oxy tự do với chế độ cấp khí tại buồng sơ cấp, và quan hệ giữa oxy với hiệu quả cháy (thông qua CO, CO2) tại buồng thứ cấp. - Xây dựng quy trình vận hành lò đốt các loại chất thải phù hợp thông qua việc theo dõi nồng độ oxy tự do. - Kiểm nghiệm quá trình vận hành đã đề xuất trên lò đốt trong thực tế. Giới thiệu chung 3 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM 4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU a. Phƣơng pháp điều tra thực tế Xem xét thu thập các thông tin tại hiện trường, nơi xây dựng lò đốt để có được những số liệu thực tế đáng tin cậy. b. Nghiên cứu lý thuyết Tổng hợp thông tin, số liệu từ các tài liệu sẵn có để nắm được tình hình ô nhiễm môi trường, nghiên cứu lý thuyết về các phương pháp quản lý, xử lý tại Việt Nam và trên thế giới. - Nghiên cứu bản chất của quá trình nhiệt phân và đốt chất thải. - Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình nhiệt phân và đốt chất thải như: nhiệt độ, chế độ cấp khí, thành phần và tính chất chất thải, độ xáo trộn, thời gian lưu. - Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện nhiệt phân đến hiệu quả xử lý chất thải. c. Nghiên cứu thực nghiệm Xác định nhiệt độ nhiệt phân thích hợp của chất thải. Xác định điều kiện nhiệt phân của chất thải. Nghiên cứu công nghệ nhiệt phân và đốt chất thải trên mô hình thí nghiệm. Nghiên cứu công nghệ nhiệt phân và đốt chất thải trên lò đốt thực tế. Sử dụng các thiết bị, phương pháp phân tích theo tiêu chuẩn Việt Nam cũng như một số tiêu chuẩn quốc tế, các phần mềm máy tính… để nghiên cứu và xử lý số liệu. 5 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu của đề tài là xây dựng được quy trình vận hành lò đốt đạt hiệu quả, thông qua nghiên cứu mối quan hệ giữa hiệu quả cháy và oxy tự do trong buồng sơ cấp và thứ cấp. Đề tài chỉ nghiên cứu trong phạm vi ứng dụng đốt một số chất thải công nghiệp nguy hại trên các lò nhiệt phân tĩnh. Giới thiệu chung 4 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM 6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN Xử lý chất thải bằng phương pháp đốt hiện nay đã phổ biến khá rộng rãi tại Việt Nam và trên thế giới, nhưng hiệu quả đốt chất thải chỉ cao khi có được quy trình công nghệ đốt thích hợp. Thực tế cho thấy thành phần chất thải đem đốt luôn thay đổi, do đó hiệu quả đốt của các lò được khảo sát không ổn định, vẫn còn nguy cơ gây ô nhiễm đến môi trường. Vì vậy kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở khoa học để cho những người nghiên cứu về công nghệ lò, những người đang vận hành lò và những người xử lý chất thải bằng phương pháp đốt tham khảo, vận hành trong thực tế đạt hiệu quả cao. Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng triển khai cho nhiều lò đốt tại nhiều nơi nhiều địa phương trong cả nước, mang lại hiệu quả kinh tế và lợi ích xã hội thiết thực do ngăn chặn được sự lây lan của các chất ô nhiễm, tạo được môi trường trong sạch. 7 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI Là đề tài đầu tiên xây dựng được quy trình công nghệ vận hành lò đốt đạt hiệu quả cao bằng cách kiểm soát oxy tại buồng sơ cấp và thứ cấp, từ đó có thể ứng dụng đốt các loại chất thải khác nhau (thành phần biến động lớn) mà ta không có điều kiện xác định thành phần hoá học của chúng, vì thực tế không phải lúc nào cũng có điều kiện phân tích. Chương 1: Tổng quan về tình hình quản lý và xử lý chất thải rắn 5 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM CHƢƠNG MỘT TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN 1.1 TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN CÔNG NGHIỆP VÀ CHẤT THẢI NGUY HẠI TẠI VIỆT NAM 1.1.1 Hiện trạng phát sinh CTCN và CTNH Các hoạt động thương mại và sinh hoạt trong cuộc sống, hay các hoạt động sản xuất công nghiệp và nông nghiệp mà chất thải nguy hại có thể phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau. Việc phát thải có thể do bản chất của công nghệ hay trình độ dân trí dẫn đến việc thải chất thải có thể là vô tình hay cố ý. Tuỳ theo cách nhìn nhận mà có thể phân thành các nguồn thải khác nhau, nhìn chung có thể chia các nguồn phát sinh chất thải nguy hại thành 4 nguồn chính sau đây: - Hoạt động công nghiệp (sản xuất hoá chất, TBVTV, dệt nhuộm, giấy, xi mạ, pin, accu, dầu khí). - Hoạt động nông nghiệp. - Hoạt động thương mại (nghiên cứu, thí nghiệm, rửa xe, sửa chữa cơ khí, quá trình nhập – xuất các loại hàng hoá không đạt yêu cầu cho sản xuất hay hàng quá hạn sử dụng…) - Từ rác thải sinh hoạt: thông thường chiếm 5 – 10% khối lượng rác sinh hoạt. Trong các nguồn thải nêu trên thì hoạt động công nghiệp là nguồn phát sinh chất thải nguy hại lớn nhất và phụ thuộc rất nhiều vào các loại ngành công nghiệp. So với các nguồn phát sinh khác, đây cũng là nguồn phát sinh mang tính thường xuyên và ổn định nhất. Các nguồn phát sinh từ dân dụng hay thương mại chủ yếu không nhiều, lượng chất thải tương đối nhỏ, mang tính sự cố hoặc do trình độ nhận thức và dân trí của người dân. Các nguồn thải từ các hoạt động nông nghiệp mang tính chất phát tán Chương 1: Tổng quan về tình hình quản lý và xử lý chất thải rắn 6 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM dạng rộng, đây là nguồn phát sinh chất thải nguy hại rất khó kiểm soát. Lượng chất thải nguy hại phát sinh từ hoạt động nông nghiệp phụ thuộc rất nhiều vào khả năng nhận thức cũng như trình độ dân trí của người dân trong khu vực. Bảng 1.1 Lƣợng chất thải rắn nguy hại ở Tp.HCM và các vùng lân cận Địa phƣơng Khối lƣợng chất thải rắn công nghiệp nguy hại (tấn/ngày) 7/1997 Dự báo tới năm 2010 Tp.HCM Đồng Nai Bà Rịa – Vũng Tàu Bình Dương Bình Phước Tây Ninh Long An 3.80 13.06 0.71 6.55 0.00 0.00 0.29 157.30 219.10 143.56 86.40 42.51 10.24 43.97 Tổng cộng 24.42 703.08 (Nguồn: tài liệu tham khảo [6]) Chương 1: Tổng quan về tình hình quản lý và xử lý chất thải rắn 7 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Ngoài rác sinh hoạt, chất thải rắn sinh ra do các hoạt động xã hội còn phải kể đến một loại quan trọng khác là rác y tế. Rác y tế là một trong những loại chất thải rắn nguy hiểm đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng. Tại các hầu hết cơ sở y tế trong khu vực Tp.HCM và các vùng lân cận, chất thải rắn y tế (bao gồm các bệnh phẩm, bông băng, kim tiêm…) chỉ được đốt lộ thiên hay thu gom cùng với rác thải đô thị mà chưa có biện pháp xử lý hợp vệ sinh nào. Chỉ riêng các bệnh viện trong nội thành Tp.HCM, rác y tế được thu gom bởi một đội dịch vụ chuyên nghiệp và đem đốt tại lò đốt rác y tế tập trung. Bảng 1.2 Khối lƣợng chất thải rắn bệnh viện ở Tp.HCM và các vùng phụ cận Địa phƣơng Tải lƣợng chất thải rắn bệnh viện (tấn/năm) Rác y tế Bệnh phẩm Tp.HCM Đồng Nai Bà Rịa – Vũng Tàu Bình Dương Bình Phước Tây Ninh Long An 2.562,74 487,50 130,65 149,25 59,76 199,20 339,12 366,52 65,00 17,42 19,90 7,47 24,90 42,39 Tổng cộng 3.928,22 543,60 (Nguồn: tài liệu tham khảo [6]) 1.1.2 Một số loại CTCNNH điển hình 1.1.2.1 Các loại chất thải nhiễm dầu Chất thải nhiễm dầu như giẻ lau, rác nhiễm dầu từ tàu thuyền và các dịch vụ sửa chữa tàu thuyền, các xưởng cơ khí, trạm sửa chữa ô tô, xe máy với khối lượng khá lớn, nhưng chưa có một nghiên cứu thống kê đầy đủ. Chất thải phát sinh ra từ quá trình vệ sinh súc rửa bồn chứa dầu trong thành phố. Một ví dụ nghiên cứu khảo sát điển hình tại tổng kho Nhà Bè thuộc Công ty Xăng dầu Khu vực II, nằm tại huyện Nhà Bè hằng Chương 1: Tổng quan về tình hình quản lý và xử lý chất thải rắn 8 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM năm có thể ước tính khoảng 120 tấn/năm. Trong số đó cặn dầu thải bỏ theo cách chôn lấp tại chỗ khoảng 10 tấn/năm [7]. Công ty dầu khí Tp.HCM (Sài Gòn Petro) có lượng dầu thải hàng năm vào khoảng 300 tấn, Công ty Hoá Dầu chi nhánh Sài Gòn cặn dầu thải ra là 800 lít/tháng. Nhớt thải: mỗi năm lượng nhớt thải ra tại khu vực Tp.HCM vào khoảng 30 nghìn khối. Các kết quả phân tích nhiều đợt cho thấy: nhớt thải có màu đen, cặn mịn phân tán, chất lỏng nhớt có thành phần trung bình: Dầu gốc  60%, nhựa đường lỏng (asphalt)  15%, dầu đốt  15%, nước  10% [7]. 1.1.2.2 Dung môi hữu cơ Từ các nhà máy sản xuất giày, sản xuất linh kiện điện tử, máy móc thiết bị … hàng tháng thải ra khoảng trên 20 tấn dung môi các loại như tricloetylen, axetôn, etylaxetat, butylaxetat, toluen ở dạng đơn chất hoặc hỗn hợp. Thành phần của chúng thường có chứa trung bình 20 – 40% là nước và một số chất khác như cặn sơn, và một số tạp cơ học khác. Các loại dung môi này có khả năng gây ô nhiễm môi trường, gây cháy nổ… Các chất thải loại này cần được thu gom sau đó đem chưng cất loại tạp chất để thu được các dung môi sạch có khả năng tái sử dụng cao. Các kết quả nghiên cứu cho thấy: lượng dung môi thu hồi đạt được thường là 60 – 70%. Một số dung môi như tricloetylen, axetôn thu hồi đạt tiêu chuẩn dung môi công nghiệp có thể bán cho các cơ sở sản xuất sử dụng lại. Hiện nay các loại dung môi công nghiệp nói trên đang được các cơ sở tư nhân hợp đồng trực tiếp từ các cơ sở sản xuất vận chuyển và xử lý theo hướng tái sử dụng. Phần cặn còn lại cần phải được đem đốt để tránh gây ô nhiễm môi trường. 1.1.2.3 Chất thải từ có nhiễm các chất nguy hại là TBVTV Gồm các loại bao bì, rác thải nhiễm TBVTV, bùn từ hệ thống xử lý nước thải sản xuất, TBVTV hỏng hoặc kém chất lượng từ các nhà máy sản xuất TBVTV. Ngoài ra Tp. cũng đang tồn kho khoảng 30 tấn TBVTV tịch thu từ các nguồn nhập lậu. Riêng các nhà máy sản xuất TBVTV trung bình từ 50 kg chất thải/ngày [7]. Chương 1: Tổng quan về tình hình quản lý và xử lý chất thải rắn 9 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM 1.1.2.4 Chất thải có thành phần cao su, nhựa, da, sơn Sinh ra từ các nguồn sản xuất và sinh hoạt nói chung, nhựa photoresist có chứa các thành phần nguy hại như các kim loại nặng… từ các ngành công nghiệp sản xuất các linh kiện điện tử, máy tính… ví dụ chỉ riêng công ty Fujitsu Việt Nam hằng năm đã thải ra hàng trăm tấn chất thải, xí nghiệp thuộc da Sài Gòn thải 1.0 tấn chất thải/tháng. Dệt Phước Long thải 150 tấn/năm… 1.1.2.5 Chất thải của ngành dược phẩm thuốc lá Gồm các sản phẩm quá hạn sử dụng, chất thải phát sinh từ quá trình sản xuất, hằng năm tại Tp.HCM cũng có nhu cầu xử lý một khối lượng lớn các chất thải nói trên. Hằng ngày các nhà máy thuốc lá trong khu vực Tp.HCM thải ra hàng chục tấn chất thải (không kể sản phẩm quá đát, kém chất lượng). Riêng nhà máy thuốc lá Khánh Hội hàng ngày đã thải ra 2.8 tấn bụi thuốc/ngày, nhà máy thuốc lá Sài Gòn thải 2.5 tấn/ngày, xí nghiệp giày xuất khẩu số 1 Gò Vấp thải 72 tấn/năm…; Công ty dược Sài Gòn (xưởng 2) thải 200kg chất thải rắn/ngày. 1.1.3 Kết quả khảo sát CTRCN và CTNH tại một số cơ sở sản xuất Kết quả khảo sát thành phần chất thải rắn tổng hợp từ 42 cơ sở sản xuất trong Tp.HCM của Công ty Môi trường Đô thị được trình bày như ở bảng 1.3 Thành phần chất thải trơ khó phân hủy (rìa cao su, da, simili, vải vụn…) khá cao, chủ yếu phát sinh từ các nhà máy xí nghiệp giày da, đây là nguồn rác có thể đốt được do không thể tái sử dụng (khối lượng là 5526 kg/ngày), chiếm khoảng 36.8% khối lượng rác thải hằng ngày từ các nhà máy. Chất thải có nguồn gốc từ chế biến sản phẩm động thực vật của các nhà máy chế biến nông hải sản cũng thải ra ngoài môi trường một lượng chất thải khá lớn, lượng chất thải này rất dễ phân hủy gây mùi hôi trong điều kiện đổ đống. Khối lượng 4321 kg/ngày, chiếm khoảng 28.8% khối lượng rác thải hằng ngày từ các nhà máy. Lượng chất thải tái sử dụng là: 5164 kg/ngày, chiếm khoảng 34.4% khối lượng rác thải hằng ngày từ các nhà máy. Chương 1: Tổng quan về tình hình quản lý và xử lý chất thải rắn 10 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Bảng 1.3 Tổng hợp khối lƣợng thành phần rác từ các nhà máy đã điều tra Thành phần Khối lƣợng (kg/ngày) Hiện trạng xử lý I. Chất thải cháy đƣợc 1.1 Rác thải từ các nhà máy 1. Giấy, bao bì giấy, thùng chứa bằng giấy… 1.917 Bán để tái sinh 2. Chất hữu cơ dư thừa từ quá trình chế biến thực phẩm (rau, củ, quả, rác có nguồn gốc động vật) 4.321 Đổ ngoài bãi rác 3. Rác quét dọn nhà vườn: lá cây, cành cây… 266 Đổ ngoài bãi rác 4. Plastic, bao bì nhựa, mủ vụn… 297 Bán để tái sinh 5. Cao su, rìa cao su, da, simili, mút xốp… 4.590 Đổ bỏ 6. Vải: bao bì vải, vải vụn, giẻ lau… 455 Đổ bỏ 7. Gỗ: các loại gỗ vụn, cây… 2.950 Bán, tận dụng đốt 8. Các hợp chất hữu cơ khác. 215 Đổ bỏ Tổng cộng 15011 1.2 Thành phần nguy hại khác Số lượng 1. Cặn dầu, dầu nhớt thải bỏ 2000 lít/6tháng 67 lít/tháng 10000 lít/năm 2. Bao bì chứa đựng sơn, keo dán, hoá chất: - 43 thùng chứa keo - 1 thùng chứa hoá chất - 2 thùng đựng màu loại - Hộp mực in đã sử dụng hết 15 kg/tháng 200 lít/ngày 15 kg/tháng 5 kg/năm 3. Sơn đóng rắn, màng sơn và các loại chất thải lỏng hữu cơ khác (dung môi, hoá chất hết hạn …) Các cơ sở không khai báo II. Thành phần không cháy đƣợc 1. Thủy tinh: thủy tinh vụn, chai lọ thủy tinh … 2. Ceramic: sành sứ 3. Kim loại: phế thải kim loại, thùng chứa bằng kim loại… 100 kg/tháng 4. Sét, đất đá, các loại trơ khác, xỉ than. 530 kg/tháng (Nguồn: tài liệu tham khảo [4]) Chương 1: Tổng quan về tình hình quản lý và xử lý chất thải rắn 11 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Hiện trạng xử lý chất thải rắn sản xuất của các nhà máy: Nhìn chung các nhà máy chưa có ý thức tốt trong công tác quản lý chất thải rắn của mình, chất thải đổ khá bừa bãi hoặc đổ không đúng nơi quy định. Các biện pháp xử lý thông thường của các cơ sở như: - Giấy, nylon nhựa mũ, thùng kim loại: tập trung và bán cho các tổ hợp sản xuất. - Bụi thuốc lá: bán. - Cặn dầu của các công ty, nhà máy: bán. - Dầu cặn, bùn dầu của Tổng kho xăng dầu Nhà Bè: chôn tại khuôn viên tổng kho. - Gỗ vụn: tận dụng đốt lò hơi, bán lấp mặt bằng. - Vải vụn, simili, da...: thuê người đến thu gom và đổ bỏ. - Bao bì nylon, nhựa mủ: tập trung bán. - Vụn mút xốp (của công ty Bình Tiên): bán để sản xuất tấm nhựa trải sàn. - Thùng sơn, hóa chất đã sử dụng: bán, đổ bỏ. Các loại phế thải động thực vật, rác quét dọn nhà xưởng: thuê công ty dịch vụ đô thị đến thu gom. Các thùng chứa, các bao bì sơn, keo dán, mực in đều được tận dụng lại với mục đích sinh hoạt. Hầu hết các chủ đầu tư đều rất quan tâm và có thái độ ủng hộ để Thành Phố có dự án xử lý chất thải, tuy nhiên các chủ đầu tư cũng quan tâm nhiều đến giá thành xử lý (có bao cấp không). 1.1.4 Hoạt động quản lý, xử lý CTCN và CTNH tại Tp.HCM Đối với chất thải y tế: đã tổ chức phân loại, tồn trữ, thu gom rác theo đúng quy cách cho gần 200 cơ sở y tế và bệnh viện, hiện nay chất thải được xử lý bằng phương pháp đốt với công suất 7000 tấn/ngày, có hệ thống xử lý khí thải đạt tiêu chuẩn, đặt Chương 1: Tổng quan về tình hình quản lý và xử lý chất thải rắn 12 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM dưới sự quản lý của Công ty Môi trường Đô thị. Lò đốt bằng gas, sử dụng nhiệt theo công nghệ hiệu ứng nhiệt phân. Đối với chất thải công nghiệp và chất thải công nghiệp nguy hại: Thành phố đang khuyến khích các hoạt động thu gom và tái chế, tái sử dụng các chất thải công nghiệp còn giá trị. Hiện nay trên địa bàn Thành phố có nhiều cơ sở tái chế chất thải công nghiệp ở quy mô nhỏ, tự phát. Một số công ty TNHH xử lý chất thải có đăng ký hoạt động ở quy mô nhỏ giới hạn trong lĩnh vực tái chế chất thải chủ yếu là các dung môi hữu cơ, hoá chất. Còn những phần chất thải không tái sử dụng được bị thải tiếp cùng rác thải sinh hoạt hoặc chôn lấp tự phát. Chính vì vậy, nguy cơ gây ô nhiễm môi trường còn rất nhiều. Nhằm quản lý chất thải nguy hại có hệ thống và hiệu quả Thành Phố đã triển khải một dự án qui hoạch tổng thể quản lý chất thải nguy hại cho khu vực vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, kinh phí do Na Uy tài trợ. Nội dung chính của chính sách chất thải nguy hại là: - Xây dựng và ban hành các tiêu chuẩn, quy phạm về quản lý chất thải nguy hại, tạo cơ sở pháp lý để quản lý chúng. - Tiến hành kiểm kê và đăng ký chất thải nguy hại đối với mọi ngành sản xuất có phát sinh chất thải nguy hại. - Chính sách cưỡng chế kết hợp với khuyến khích để giảm thiểu chất thải từ nguồn phát sinh. - Chính sách ưu tiên đầu tư trang thiết bị cho thu gom, vận chuyển, xử lý và thải bỏ chất thải nguy hại. - Thực hiện Công ước Basel; cấm xuất khẩu và nhập khẩu hoặc vận chuyển chất thải nguy hại qua biên giới theo đúng các điều khoản của công ước. - Tăng cường nhân lực, các thiết bị quan trắc, phân tích chất thải nguy hại đối với các cơ quan quản lý, các trung tâm hay viện nghiên cứu khoa học làm nhiệm vụ kiểm soát chất thải nguy hại. Chương 1: Tổng quan về tình hình quản lý và xử lý chất thải rắn 13 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM - Tăng cường công tác truyền thông và phổ cập thông tin đối với tất cả cán bộ quản lý môi trường, đối với tất cả những người sản xuất cũng như đối với quảng đại nhân dân về các hóa chất độc hại và chất thải nguy hại, phương pháp phòng tránh tác hại của chất thải nguy hại. Nâng cao nhận thức cho mọi người để thực hiện tốt pháp luật, các tiêu chuẩn và các quy chế quản lý chất thải nguy hại. - Trong chiến lược quản lý chất thải rắn tại các đô thị và khu công nghiệp Việt Nam đến năm 2020, dự kiến sẽ ưu tiên đầu tư hai trung tâm xử lý chất thải công nghiệp nguy hại tại hai khu khu vực phát triển kinh tế trọng điểm phía Nam và phía Bắc. Bảng 1.4 Khối lƣợng rác công nghiệp và CTNH ở Tp.HCM (ĐV: tấn) Nguồn Năm 1999 Dự báo đến năm 2010 Dự báo đến năm 2020 Khu công nghiệp, chế xuất 62.726,4 641.808 1.664.685 Nhà máy lớn ngoài khu CN 58.844,8 167.891 435.466 Cơ sở nhỏ, vừa ngoài khu CN 456.155,9 1.301.466 3.375.668 Bệnh viện 1.460,0 4.166 10.804 CTCN và CTNH trong rác sinh hoạt đô thị 79.512,0 226.857 588.409 Tổng cộng 668.597 2.370.428 6.148.280 (Nguồn: tài liệu tham khảo [2]) Năm 1999, lượng chất thải công nghiệp trên địa bàn Tp.HCM khoảng 2000 tấn/ngày, dự báo tới năm 2010 con số này lên tới gần 8000 tấn/ngày. Trong đó chỉ cần xử lý 30% lượng rác trên bằng phương pháp đốt (do không tái chế và chôn lấp được cùng rác sinh hoạt) thì nhu cầu đốt chất thải hiện nay là trên 600 tấn/ngày và tới năm 2010 sẽ là trên 2400 tấn/ngày. Theo số liệu thống kê của Công ty Môi trường Đô thị thì lượng rác y tế trong năm 2003 của Tp.HCM là khoảng 2250 tấn, còn trong quý 1 năm 2004 lượng rác y tế là 570 tấn; hầu hết lượng rác y tế của Thành phố đều được thu gom và đem đi đốt ở các lò đốt rác y tế tập trung. Chương 1: Tổng quan về tình hình quản lý và xử lý chất thải rắn 14 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM 1.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN 1.2.1 Phƣơng pháp chôn lấp Phương pháp chôn lấp là phương pháp lưu giữ chất thải trong một bãi và có phủ đất lên trên. Phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh là phương pháp kiểm soát sự phân huỷ của chất thải khi chúng được chôn nén và phủ lấp bề mặt. Chất thải sẽ bị tan rữa nhờ quá trình phân huỷ sinh học để tạo ra sản phẩm cuối cùng là các chất giàu dinh dưỡng như acid hữu cơ, nitơ, các hợp chất amon và một số khí: CO2, CH4… Điều kiện chôn lấp tại các bãi chôn lấp là tất cả các loại chất thải không nguy hại, chất thải có khả năng phân huỷ theo thời gian. Ưu điểm: Vốn đầu tư thấp, quản lý dễ. Khuyết điểm:  Tốn nhiều đất.  Có khả năng phát sinh ô nhiễm môi trường lớn (đất, nước mặt, nước ngầm, không khí…)  Phát sinh côn trùng và dịch bệnh.  Chi phí xử lý phát sinh ô nhiễm cao. Những bãi chốn lấp cải tiến và hợp vệ sinh ngoài việc cần đảm bảo chống thấm của nước rác còn phải có các công trình như: cầu cân, phân loại và xử lý rác độc hại, đầm lèn, che đậy khoan trung gian, hệ thống thoát nước mưa riêng và phủ đất các ô đạt độ cao. Để giảm mùi hôi còn phải có hàng rào cách ly và sử dụng các chế phẩm vi sinh. Cho đến nay, ở Việt Nam chưa có bãi chôn lấp nào thảo mãn các điều kiện nêu trên, hơn nữa phân sinh ra từ các bãi chôn lấp cũng không sử dụng được cho đồng ruộng nước ta. Thế nhưng ở nước ta, hầu hết phương pháp xử lý chất thải rắn là phương pháp này. Chương 1: Tổng quan về tình hình quản lý và xử lý chất thải rắn 15 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM 1.2.2 Phƣơng pháp chế biến vi sinh 1.2.2.1 Phương pháp Composting  Xử lý bằng phân huỷ hiếu khí Các chất hữu cơ trong rác được phân hủy dưới tác dụng của oxy và vi khuẩn hiếu khí theo phản ứng sau: Các chất dinh dưỡng vô cơ chủ yếu cần thiết gồm: nitrogen (N), phospho (P), Sulphur (S), potassium (K), magnesium (Mg), calcium (Ca) và sodium (Na). Những nhu cầu về nhiệt độ, độ ẩm, oxy, tỉ lệ C/N, pH và cấu trúc vi khuẩn phải được đảm bảo tối ưu.  Xử lý phân huỷ kị khí Rác không phân loại, được đánh đống có độ ẩm cần thiết, có màng mỏng bọc ngoài và ủ không đảo trộn. Đối với Việt Nam đã có nhiều thí nghiệm (Ninh Thuận, Tp. HCM) cho thấy thời gian ủ chỉ cần từ 28-34 ngày. Quá trình phân hủy kị khí được mô tả như sau: Sản phẩm cuối cùng là methan và phân bón. Các chất hữu cơ phân hủy được nghiền sàng chế biến thành phân bón, các chất hữu cơ đem đốt, khối lượng rác cần đốt lên đến 40 -45 %. Các quá trình phân hủy hiếu khí, kị khí có thể sử dụng vi sinh vật tự nhiên có sẵn trong rác, trong không khí, có thể sử dụng nguồn vi sinh vật của quá trình ủ trước để ủ cho những mẻ sau với tỉ lệ 10 – 15% hoặc có thể sử dụng chế phẩm vi sinh thuần khiết. Hiện nay, ở Việt Nam đã có rất nhiều công ty sản xuất các chế phẩm này. + Tế bào mới Chất hữu cơ O2 CO2 H2O NH3 SO2 + + + + Vi khuẩn hiếu khí + Tế bào mới Chất hữu cơ H2O CO2 NH3 H2S + + + + Vi khuẩn kị khí CH4 Chương 1: Tổng quan về tình hình quản lý và xử lý chất thải rắn 16 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Công nghệ Composting đã được sử dụng nhiều ở Việt Nam, tuy nhiên hiện nay chưa có một báo cáo nào tổng kết lại để tìm ra chỉ tiêu hợp lý nhất và một phương pháp tối ưu đồng thời khẳng định rằng phân bón sản xuất ra là phù hợp với đồng ruộng Việt Nam. Khuyết điểm của công nghệ composting: - Ô nhiễm không khí do không thu được khí - Phân bón ở dạng rời và khả năng giữ nước kém - Chi phí xử lý cao. 1.2.2.2 Phương pháp Metan hoá Sử dụng phương pháp này có thể khắc phục những nhược điểm của phương pháp Composting. Công nghệ Methanization gồm 2 giai đoạn chính: A – Giai đoạn xử lý sơ bộ giai đoạn xử lý sơ bộ gồm có 3 hướng - Phân huỷ hiếu khí trong các trống quay với thời gian phân huỷ 3 ngày. Rác không cần phân loại. Sau 3 ngày rác được sàn tuyển, phần hữu cơ nhận được chuyển sang giai đoạn xử lý chính. - Phân hủy hiếu khí cũng có thể tiến hành trong bể ủ như phân tích ở trên. - Không cần phân huỷ hiếu khí: rác được nghiền rồi đưa qua thiết bị nâng nhiệt và đưa vào công đoạn xử lý chính dưới dạng dung dịch. B – Giai đoạn xử lý chính: đây là giai đoạn phân hủy kị khí trong bể metan. Trọng lượng chất rắn trong dung dịch này trước đây chỉ đạt  10%. Khi đó, gas sinh ra có 50 – 70% khí metan với tỉ lệ 1.5 – 2.5 m3 biofas/m3bể.ngày. Chu kỳ phân huỷ là 20 – 30 ngày tuỳ thuộc vào nhiệt độ. Hiện nay có thể nâng chất rắn lên 25 – 30% theo trọng lượng và khí sản sinh lên đến 5 – 8 m3bể.ngày. Chương 1: Tổng quan về tình hình quản lý và xử lý chất thải rắn 17 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM 1.2.3 Phƣơng pháp tái chế Tái chế là hoạt động thu hồi lại chất thải từ các thành phần có thể sử dụng để chế biến thành các sản phẩm mới sử dụng lại cho hoạt động sản xuất. Ưu điểm: - Tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên bởi việc sử dụng vật liệu tái chế thay cho vật liệu gốc. - Giảm lượng rác thải thông qua giảm chi phí đổ bỏ, giảm tác động do môi trường đổ thải gây ra. 1.2.4 Phƣơng pháp đốt Phương pháp đốt là một kỹ thuật được áp dụng khi một lượng lớn chất thải nguy hại cần được tiêu huỷ. Phương pháp này bảo đảm khả năng phân huỷ chất thải có hiệu quả cao đối với hầu hết các chất thải hữu cơ và lượng khí thải sinh ra với lượng nhỏ có thể kiểm soát được. Ưu điểm:  Có thể xử lý chất thải trơ về mặt hoá học, khó phân hủy sinh học. Các chất ô nhiễm trong khí thải sinh ra từ quá trình đốt có thể được xử lý tới mức cần thiết để hạn chế tối đa các tác động tiêu cực tới môi trường.  Giảm thể tích rác thải ở mức nhỏ nhất, có khả năng giảm 90 – 95% trọng lượng chất thải hữu cơ trong chất thải, chuyển thành dạng khí trong thời gian ngắn, trong khi các phương pháp khác đòi hỏi thời gian xử lý lâu hơn.  Không cần tốn nhiều diện tích đất sử dụng. Trong nhiều trường hợp có thể xử lý tại chỗ mà không cần phải vận chuyển đi xa, tránh được các rủi ro khi vận chuyển.  Có thể tái sinh năng lượng.  Hiệu quả xử lý cao đối với các loại chất thải hữu cơ chứa vi trùng lây nhiễm (như chất thải y tế), cũng như các loại chất thải nguy hại khác (thuốc bảo vệ thực vật, dung môi hữu cơ, chất thải nhiễm dầu…) Chương 1: Tổng quan về tình hình quản lý và xử lý chất thải rắn 18 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Nhược điểm:  Vận hành dây chuyền phức tạp, đòi hỏi năng lực kỹ thuật và tay nghề cao, chế độ tập huấn tốt.  Giá thành đầu tư ban đầu cao hơn so với các phương pháp xử lý khác.  Những tiềm năng tác động đến con người và môi trường có thể xảy ra, do trong quá trình đốt chất thải có thể gây ô nhiễm môi trường nếu các biện pháp kiểm soát quá trình đốt, xử lý khí thải không đảm bảo.  Không xử lý được các loại chất thải có hàm lượng ẩm quá cao, các thành phần không cháy cao (chất thải vô cơ).  Phải chi phí nhiên liệu bổ sung cho quá trình đốt để đạt nhiệt độ đốt theo yêu cầu.  Lò hoạt động sau một thời gian phải ngừng để bảo dưỡng, sẽ làm gián đoạn quá trình xử lý. Hiện nay phương pháp đốt rác được sử dụng rộng rãi ở những nước như Bỉ, Đan Mạch, Nhật, Thụy Sĩ, Đức, Hà Lan… đó là những nước có số lượng đất cho các khu thải rác bị hạn chế. Xử lý rác thải bằng phương pháp đốt có ý nghĩa quan trọng là giảm tới mức nhỏ nhất chất thải cho khâu xử lý cuối cùng, nếu sử dụng công nghệ tiên tiến còn có ý nghĩa cao bảo vệ môi trường. ở Việt Nam xử lý rác bằng phương pháp đốt đang được quan tâm triển khai vào thực tế, ứng dụng nhiều cho các cơ sở sản xuất, bệnh viện với quy mô nhỏ, lẻ hoặc đốt tập trung… Chương 1: Tổng quan về tình hình quản lý và xử lý chất thải rắn 19 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Bảng 1.5 Mức độ áp dụng các phƣơng pháp xử lý chất thải rắn tại một số nƣớc Tên nƣớc Lƣợng rác (ngàn tấn/năm) Biện pháp xử lý (% trọng lƣợng rác đô thị) Đốt Chôn lấp Chế biến phân rác Tái chế Áo 2.800 11 65 18 6 Bỉ 3.500 54 43 0 3 Canada 16.000 8 80 2 10 Đan Mạch 2.600 48 29 4 19 Phần Lan 2.500 36 46 2 16 Pháp 20.000 42 54 10 3 Đức 25.000 36 46 2 16 Hy Lạp 3.150 0 100 0 0 Ai Len 1.100 0 97 0 3 Ý 17.500 16 74 7 3 Nhật 50.000 75 20 5 * Luxembure 180 75 22 1 2 Hà Lan 7.700 35 45 5 16 Na Uy 2.000 22 67 5 7 Bồ Đào Nha 3.650 0 85 15 0 Thuỵ Điển 3.200 47 34 3 16 Thuỵ Sĩ 3.700 59 12 7 22 Anh 30.000 8 90 0 2 Mỹ 177.500 16 67 2 15 Chương 2: Tổng quan về tình hình xử lý chất thải bằng phương pháp đốt 20 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM CHƯƠNG HAI TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ CHẤT THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỐT 2.1 TÌNH HÌNH ĐỐT CHẤT THẢI TRÊN THẾ GIỚI ÔÛ nhiều nước do quỹ đất hạn hẹp và cần bảo vệ tầng nước ngầm nghiệm ngặt nên lượng chất thải được xử lý bằng phương pháp đốt chiếm ưu thế: ở Đức trên 60% chất thải nguy hại được đốt, ở Đan Mạch chất thải nguy hại được đốt gần 100% (đốt có thu hồi năng lượng). ÔÛ Mỹ lượng chất thải đem đốt chỉ chiếm khoảng 20% tổng lượng chất thải nguy hại. Phần lớn chất thải được xử lý bằng phương pháp chôn lấp hoặc đưa xuống các giếng sâu. Tuy nhiên với tỷ lệ 20% (tương đương 4.000.000 tấn/năm) tổng lượng chất thải nguy hại ở Mỹ được đem đốt thì cũng đã lớn hơn nhiều so với nhiều nước Châu Âu cộng lại. Bảng 2.1 Lượng chất thải nguy hại phát sinh trung bình hằng năm tại một số nước STT Tên nước Lượng chất thải (tấn/năm) Dân số (người) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Áo Đan Mạch Phần Lan Pháp Hà Lan Na Uy Thụy Điển Mỹ Tây Đức 300.000 100.000 71.000 380.000 1.000.000 120.000 480.000 200.000.000 30.000.000 7.600.000 5.100.000 4.800.000 55.000.000 15.000.000 4.100.000 8.500.000 225.000.000 62.000.000 (Nguồn: tài liệu tham khảo [10]) Chương 2: Tổng quan về tình hình xử lý chất thải bằng phương pháp đốt 21 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM 2.2 TÌNH HÌNH ĐỐT CHẤT THẢI TẠI VIỆT NAM Việc xử lý chất thải bằng phương pháp đốt tại Việt Nam ngày càng được quan tâm và phổ biến hiện nay, đặc biệt là đối với rác thải y tế. Cả nước có 61 lò đốt chất thải nguy hại đặt tại 43 tỉnh, thành phố. Nếu sử dụng hết công suất thiết kế, 61 lò trên có khả năng xử lý 31 tấn chất thải rắn/ngày. Tp.Hồ Chí Minh đã đầu tư lò đốt rác y tế công suất lớn (7 tấn/ngày) sản xuất tại Bỉ. Hà Nội đầu tư lò đốt rác y tế công suất (2 tấn/ngày) chế tạo tại YÙ. Ngoài ra dự án 25 lò nhập của Bộ y tế cung cấp cho 25 bệnh viện trên toàn quốc đã được triển khai tại các tỉnh: Khánh Hoà, Đồng Tháp, Đồng Nai, An Giang, Cần Thơ, Quảng Ngãi, Vũng Tàu … Bên cạnh các lò ngoại nhập, tại khu vực phía Nam có trên 30 lò đốt rác y tế do các cơ quan trong nước chế tạo. [3] ÔÛ nước ta hiện nay có công ty Phú Mỹ, dự án xây dựng nhà máy xử lý chất thải bằng phương pháp đốt quy mô 200 tấn/ngày, với mức chi phí xử lý chất thải được yêu cầu là 10 USD/tấn chất thải. Các số liệu nêu trên chứng tỏ mức độ xử lý chất thải bằng phương pháp đốt ở nước ta dần dần đã được quan tâm và từng bước phát triển, phù hợp với xu hướng chung của thế giới. 2.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ ĐỐT CHẤT THẢI 2.3.1 Đốt hở thủ công (Open burning) Chất thải được đổ vun thành đống trên mặt đất rồi đốt mà không có các thiết bị hỗ trợ. Trong quá trình đốt, chất thải cháy không triệt để làm nồng độ khí thải trong môi trường cao. Công nghệ này tiện lợi cho đốt các chất nổ như thuốc nổ TNT, Dynamite. Để đốt các loại chất thải có năng lượng cháy nổ cao, người ta còn đốt trong các lò đốt hở nhưng lò được xây hoặc đào sâu xuống đất, lò có thêm các thiết bị phụ trợ để quá trình đốt được an toàn [10]. 2.3.2 Lò đốt một cấp (Single – chamber incinerator) Là một trong những kỹ thuật xử lý rác ra đời sớm, cấu tạo của lò đốt một cấp tương đối đơn giản, chủ yếu gồm buồng đốt để đốt hỗn hợp giữa rác thải và vật liệu cháy. Buồng đốt được chia làm 2 ngăn: ngăn trên chứa rác cần thiêu huỷ, ngăn dưới để Chương 2: Tổng quan về tình hình xử lý chất thải bằng phương pháp đốt 22 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM đốt vật liệu cháy nhằm cung cấp và duy trì nhiệt độ đốt, vách giữa 2 ngăn là ghi lò (không có béc đốt hoặc có bộ phận đốt hỗ trợ với béc đốt). Vật liệu xây lò thường là gạch đất nung nên tuổi thọ không cao. Quá trình đốt rác của lò thủ công được xem là quy trình hở: nhiệt độ, bụi, khí thải không được kiểm soát và được đưa trực tiếp vào không khí. Các công việc như: đưa rác vào lò, cung cấp nguyên liệu cháy, điều khiển quá trình cháy, thu hồi tro thải đều do công nhân đốt lò thực hiện. Nguồn nguyên liệu chủ yếu cung cấp nhiệt cho lò là củi gỗ, mùn cưa… Cấu tạo lò đốt một cấp được thể hiện trong hình 2.1 Hình 2.1 Lò đốt một cấp Do không xử lý tro bụi, khí thải mà lại trực tiếp đưa vào không khí nên loại lò này gây ô nhiễm cho môi trường, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ con người, làm thay đổi môi trường sống theo chiều hướng xấu đi. Nhược điểm của lò đốt một cấp là năng suất thấp, phụ thuộc nhiều vào thời tiết, cần nhiều nhân công cho một ca làm việc, điều kiện làm việc của công nhân rất nặng nhọc, độc hại, dễ bị các bệnh nghề nghiệp. Lò không vận hành liên tục, thời gian nghỉ giữa 2 mẻ đốt lớn. Hiệu quả quá trình đốt của lò thấp. Tuy vậy, thiết kế và xây dựng lò khá đơn giản, chi phí xây dựng lò thấp. Sử dụng lò đốt thủ công để xử lý rác sẽ không cần nhiều diện tích đất và thời gian như các phương pháp phân huỷ rác nhờ đất. 2.3.3 Lò đốt nhiều cấp (Multiple – Hearth Furnace) Chương 2: Tổng quan về tình hình xử lý chất thải bằng phương pháp đốt 23 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Là loại lò đốt chất thải dạng bùn đặc (Waste – Sludge Incineration) từ các nhà máy xử lý nước thải, được phát triển sớm từ những năm 1930. Có thể đốt triệt để chất thải và khí thải ra môi trường phải đạt tiêu chuẩn quy định. Cấu tạo lò đốt nhiều cấp được thể hiện trong hình 2.2 Hình 2.2 Lò đốt nhiều cấp Được thiết kế gồm những đơn nguyên liên tiếp vòng quanh, cái này ở trên cái kia. Thường có từ 5 – 9 đơn nguyên cho một kiểu lò điển hình. Với một trục thẳng đứng ở trung tâm của hệ thống. Mỗi đơn nguyên sẽ có một cánh khuấy được gắn vào trục trung tâm. Sự vận chuyển rác trong hệ thống do có 1 lỗ lớn hình vành khuyên giữa mỗi đơn nguyên và trục trung tâm và được gọi là in-hearths. Răng của các cánh khuấy sẽ cào bùn vào trong các in-hearth và hướng về phía tâm của buồng lò, nơi bùn sẽ rơi xuống các cạnh của lớp chịu nhiệt và đi xuống đơn nguyên tiếp theo, out-hearth. Out- hearth cho phép bùn thải cào ra tránh về phía tâm của buồng lò. Hệ thống cấp khí được thiết kế ở phía dưới của hệ thống. Nhiệt độ tối thiểu của lò là 1400 0F và thời gian lưu ít nhất là 0.5s để có thể phân huỷ phần lớn các hợp chất hữu cơ [10]. Chương 2: Tổng quan về tình hình xử lý chất thải bằng phương pháp đốt 24 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM 2.3.4 Lò đốt thùng quay (Rotary – Kiln Incineration) Cấu tạo lò đốt thùng quay được thể hiện trong hình 2.3 Hình 2. 3 Lò đốt thùng quay Đây là loại lò đốt được sử dụng khá phổ biến ở các nước tiên tiến hiện nay, lò đốt có nhiều ưu điểm bởi quá trình xáo trộn rác tốt, đạt hiệu quả cao. Lò đốt thùng quay được sử dụng để xử lý các loại chất thải nguy hại dạng rắn, cặn, bùn và cũng có thể ở dạng lỏng. Ở Mỹ lò đốt thùng quay chiếm tới 75% số lò đốt chất thải nguy hại, lò đốt tầng sôi chiếm 10%, còn lại 15% các loại lò khác (lò cố định nhiều cấp). Cấu tạo của lò đốt bao gồm: Buồng sơ cấp: Là một tang quay với tốc độ điều chỉnh được, có nhiệm vụ đảo trộn chất thải rắn trong quá trình cháy. Lò đốt được đặt hơi dốc với độ nghiêng từ (1 – 5)/100, nhằm tăng thời gian cháy của chất thải và vận chuyển tự động tro ra khỏi lò đốt. Phần đầu của lò đốt có lắp một béc phun dầu hoặc gas kèm quạt cung cấp cho quá trình đốt nhiên liệu nhằm đốt nóng cho hệ thống lò đốt. Khi nhiệt độ lò đạt trên 8000C thì chất thải rắn mới được đưa vào để đốt. Giai đoạn để đốt sơ cấp, nhiệt độ lò quay khống chế từ 800 – 9000C, nếu chất thải cháy tạo đủ năng lượng giữ được nhiệt độ này thì bộ điều Chương 2: Tổng quan về tình hình xử lý chất thải bằng phương pháp đốt 25 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM chỉnh bec-phun dầu/gas tự động ngắt. Khi nhiệt độ hạ thấp hơn 8000C thì bộ đốt tự động làm việc trở lại. Buồng đốt thứ cấp: Đây là buồng đốt tĩnh, nhằm để đốt các sản phẩm bay hơi, chưa cháy hết bay lên từ lò sơ cấp. Nhiệt độ ở đây thường từ 950 – 11000C. Thời gian lưu của khí thải qua buồng thứ cấp từ 1.5 – 2s. Hàm lượng ôxy dư tối thiểu cho quá trình cháy là 6%. Có các tấm hướng để khí thải vừa được thổi qua vùng lửa cháy của bộ phận đốt phun dầu vừa xáo trộn mãnh liệt để cháy triệt để. Khí thải sau đó được làm nguội rồi qua hệ thống xử lý khí trước khi qua ống khói thải ra môi trường [10]. Hình 2.4 Hệ thống lò đốt thùng quay có hệ thống xử lý khí Ưu điểm:  Có khả năng đốt nhiều loại rác thải và các trạng thái khác nhau của chất thải  Kiểm soát được thời gian lưu chất thải trong lò  Xáo trộn cao và tiếp xúc hiệu quả với không khí trong thùng quay  Giảm tối thiểu lượng rác thải Chương 2: Tổng quan về tình hình xử lý chất thải bằng phương pháp đốt 26 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM  Thải bỏ trực tiếp chất thải trong thùng kim loại Khuyết điểm:  Lôi cuốn các hạt, phân tử vào trong dòng khí gas.  Gia công lò khó  Tổn thất nhiệt đáng kể trong tro thải  Cách vận hành trong phương thức kết xỉ quá trình chất thải vô cơ hay thùng kim loại làm tăng điều kiện duy trì bảo quản thùng quay 2.3.5 Lò đốt tầng sôi (tháp đốt tầng sôi / Fluid – Bed Furnace) Lò đốt làm việc ở chế độ tĩnh. Đặc điểm của lò chứa một lớp cát dày 40 – 50cm nhằm: nhận nhiệt và giữ nhiệt cho lò đốt, bổ sung nhiệt cho rác ướt. Lớp cát được gió thổi xáo động làm chất thải rắn bị tơi ra, xáo động nên theo cháy dễ dàng. Chất thải lỏng khi bơm vào lò sẽ bám dính lên bề mặt các hạt cát nóng đang xáo động, nhờ vậy sẽ bị đốt cháy còn thành phần nước sẽ bay hơi hết. Quá trình đốt tầng sôi: Gió thổi mạnh vào dưới lớp vỉ đỡ có lỗ nên gió sẽ phân bố đều dưới đáy lò làm lớp đệm cát cùng các phế liệu rắn, lỏng được thổi tơi, tạo điều kiện cháy triệt để. Khoang phía dưới tháp (trên vỉ phân bố gió), là khu vực cháy sơ cấp nhiệt độ buồng đốt từ 850 – 9200C, còn khoang phía trên phình to hơn là khu vực cháy thứ cấp có nhiệt độ cháy cao hơn (990 – 11000C) nhằm đốt cháy hoàn toàn chất thải. Trong đó đốt tầng sôi cần duy trì một lượng cát nhất định tạo một lớp đệm giữ nhiệt ổn định và hỗ trợ cho quá trình sôi của lớp chất thải đưa vào đốt. Khí thải sau đó được làm nguội và cho qua hệ thống xử lý trước khi qua ống khói thải ra môi trường [10]. Lò đốt tầng sôi được thể hiện trong hình 2.5 Chương 2: Tổng quan về tình hình xử lý chất thải bằng phương pháp đốt 27 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Hình 2.5 Lò đốt tầng sôi 2.3.6 Lò đốt chất thải lỏng (Liquid – Waste Incineration): Chất thải nguy hại dạng lỏng được đốt trực tiếp trong lò đốt bằng cách phun vào vùng ngọn lửa hay vùng cháy của lò phụ thuộc vào nhiệt trị chất thải. Lò được duy trì nhiệt độ khoảng 10000C. Thời gian lưu của chất thải lỏng trong lò từ vài phần giây đến 2.5 giây. Dòng lòng được phun vào với áp lực cao, vận tốc lớn và sẽ phân thành những phần tử phun nhỏ. Hơi sẽ cấp nhiệt và có khuynh hướng làm giảm độ nhớt của chất lỏng. Khi độ nhớt giảm thì hiệu quả đốt sẽ tăng lên. Độ nhớt là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong lò đốt chất thải lỏng. Độ nhớt chất thải càng cao thì càng khó đốt. Điều kiện cấp khí: tại buồng sơ cấp thì cấp khí để đốt hơi chất lỏng hữu cơ. Tại buồng thứ cấp, cấp khí dư và luôn giữ ngọn lửa hướng về phía tường lò và phải giảm nhiệt độ chung cho toàn hệ thống khi cần thiết. Nhưng phải hạn chế sự va chạm của ngọn lửa vào tường lò vì sẽ tạo ra nguy cơ ăn mòn và thất thoát năng lượng. Do đó khi thiết kế lò phải lưu ý tránh sự va đập. Sự cấp khí sơ cấp không chỉ là cấp khí cháy mà Chương 2: Tổng quan về tình hình xử lý chất thải bằng phương pháp đốt 28 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM còn tạo sự xáo trộn bên trong lò, cung cấp dòng khí tương đối thấp lên bề mặt chịu nhiệt của lò, giữ cho nhiệt độ tại bề mặt chịu nhiệt luôn thấp hơn tại tâm lò đốt. Yêu cầu: cấp 5 – 30% khí dư (tổng 2 buồng lò) Loại, hình dáng, kích cỡ của lò đốt chất thải lỏng phụ thuộc vào tính chất của rác, thiết kế của béc phun, tường lò và điều kiện cấp khí. Cấu tạo của lò đốt chất thải lỏng như trong hình 2.6 Hình 2.6 Lò đốt chất thải lỏng 2.3.7 Lò đốt nhiệt phân tĩnh Nguyên lý hoạt động của lò chủ yếu dựa vào quá trình kiểm soát không khí cấp vào lò. Khi V (lượng không khí cấp tức thời) < V0 (lượng không khí tính toán trên lý thuyết) (vùng thiếu khí) thì nhiệt độ tăng khi lưu lượng khí tăng. Khi V > V0 (vùng dư khí) thì nhiệt độ sẽ giảm khi lưu lượng khí cấp vào lò tăng. Dựa vào quan hệ giữa lượng không khí được cấp cho quá trình đốt và nhiệt độ buồng đốt để kiểm soát quá trình đốt. Chương 2: Tổng quan về tình hình xử lý chất thải bằng phương pháp đốt 29 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Trong buồng đốt sơ cấp lượng không khí – V, chỉ được cấp bằng 20 – 70% nhu cầu cần thiết – V0. Nhiệt độ lò đốt sơ cấp được kiểm soát từ 400 – 950 0C. Khí bao gồm có hỗn hợp các khí cháy (khí gas) và hơi nước sẽ được dẫn lên buồng thứ cấp và khí gas sẽ được đốt tiếp trong buồng thứ cấp. Ở buồng thứ cấp lượng không khí cung cấp dư để đốt cháy hoàn toàn khí gas. Khí thải tiếp tục được làm sạch (khử bụi, khí acid …) bằng các thiết bị xử lý trước khi thải ra môi trường. Nhiệt độ làm việc ở buồng thứ cấp trên 10000C. Khi đốt chất thải nguy hại nhiệt độ phải đảm bảo trên 11000C trong thời gian lưu cháy 2 giây. Lò tĩnh rất kín, đặc biệt ở tại nơi nạp rác, điều này đảm bảo cho 1 quá trình nhiệt phân tốt nhất với 1 ít gió nạp vào buồng sơ cấp. Cấu tạo lò đốt nhiệt phân tĩnh được thể hiện trong hình 2.7 Hình 2.7 Lò đốt nhiệt phân tĩnh Chương 2: Tổng quan về tình hình xử lý chất thải bằng phương pháp đốt 30 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Hình 2.8 Hệ thống lò đốt nhiệt phân tĩnh có kiểm soát ô nhiễm Ưu điểm: - Các quá trình sấy, hoá khí, cháy, đốt cặn carbon xảy ra trong buồng nhiệt phân trong điều kiện thiếu khí, không cần sự xáo trộn rác cho nên sẽ giảm được lượng bụi phát sinh đáng kể. - Nếu kiểm soát được chế độ nhiệt phân thì buồng nhiệt phân chính là nguồn cung cấp năng lượng cho buồng thứ cấp, sẽ tiết kiệm được nhiên liệu. - Quá trình diễn ra ở nhiệt độ thấp (so với đốt) do vậy tăng tuổi thọ của vật liệu chịu lửa do đó giảm chi phí bảo trì. Việc bảo trì cũng dễ dàng hơn do lò không có bộ phận xoay nên ít bị mài mòn. Tuổi thọ của vật liệu chịu lửa cao vì các vật liệu này không bị hư hại bởi các mảnh cứng của rác lúc rơi xuống (trong lúc nạp). - Các cấu tử có thể thu hồi được tập trung trong bã rắn hoặc nhựa để thu hồi. - Vấn đề lắp đặt lò tĩnh thì chỉ cần 1 khoảng không gian nhỏ - Chi phí sử dụng điện thấp do không phải dùng động cơ điện để chuyển động lò. Chương 2: Tổng quan về tình hình xử lý chất thải bằng phương pháp đốt 31 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Nhược điểm: - Một số thành phần trong chất thải lúc nạp liệu để đốt có thể bị giữ lại bởi bã thải (do nhựa hắc ín), tro cũng cần được chôn lấp an toàn. - Chất thải có phản ứng thu nhiệt không nên đốt trong lò nhiệt phân. - Thời gian đốt lâu hơn so với công nghệ đốt lò quay. Công nghệ đốt theo nguyên lý nhiệt phân là một công nghệ tiên tiến bởi có nhiều ưu điểm hơn so với các công nghệ khác. Ở Mỹ, hiệu ứng nhiệt phân đã ứng dụng nhiều trong các quá trình công nghiệp, tuy nhiên mãi tới những năm 1960 mới dần được ứng dụng trong lĩnh vực đốt chất thải nhưng cũng chưa gặt hái được thành công nhiều so với một số nước Châu Âu. Ở Châu Âu có một số công ty hàng đầu về thiết kế chế tạo các loại lò đốt sử dụng hiệu ứng nhiệt phân như: công ty Thyssen của Đức với lò đốt tầng sôi, Del Monego của Ývới lò đốt thùng quay, HOVAL với lò nhiệt phân tĩnh, BIC của Bỉ … Trong đó lò HOVAL đã có mặt trong nhiều dự án đốt rác công nghiệp và rác y tế ở nước ta như: lò HOVAL tĩnh của công ty Novatis - sản xuất TBVTV; lò GG42-HOVAL của công ty Môi trường Đô thị Tp.HCM, đốt rác y tế tập trung. Tại khu vực phía Nam có khoảng 30 lò đốt chế tạo trong nước cũng theo nguyên lý nhiệt phân tĩnh. Xử lý chất thải bằng phương pháp đốt theo nguyên lý nhiệt phân không còn mới đối với thế giới, nhưng do mỗi loại chất thải có thành phần và tính chất khác nhau đòi hỏi phải có quy trình vận hành phù hợp, mới đạt hiệu quả đốt chất thải cũng như hiệu quả kinh tế cho việc xử lý. 2.3.8 Một số loại lò đốt khác 2.3.8.1 Hệ thống đốt hồng ngoại (Infrared – Furnace) Hệ thống cấp khí được thiết kế tại phần cuối của dây chuyền, lượng khí cấp dư từ 20 – 30%. Cung cấp nhiệt bởi hệ thống cấp nhiệt hồng ngoại bên trong lò đốt ở phía trên dây chuyền. Lò đốt hồng ngoại (dùng điện hay nhiệt bức xạ) có cấu tạo như hình 2.9 Chương 2: Tổng quan về tình hình xử lý chất thải bằng phương pháp đốt 32 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Hình 2.9 Lò đốt hồng ngoại 2.3.8.2 Lò đốt sử dụng vỉ lò đốt - ống lăn và đốt rác bằng điện một chiều Cấu tạo lò đốt gồm vỉ đốt - ống lăn, lò đốt rác, hệ thống khí thổi rác. Vỉ đốt - ống lăn là kỹ thuật đốt rác hiện đại đang được sử dụng tại hơn 200 nhà máy đốt rác trên thế giới. Để bảo đảm chắc chắn sự vận chuyển rác trong lò, hệ thống này được bố trí theo độ dốc 200. Rác nằm đọng giữa các ống lăn sẽ bị nhào trộn, do đó các quá trình sấy khô, bốc cháy và đốt rác sẽ xảy ra một cách triệt để. Rác bị đốt cháy dần dần trong khi nhào trộn và vận chuyển trên vỉ lò đốt ống lăn. Để lò đốt có nhiệt độ cao, lượng khí thổi phun vào để đốt rác phải không được dư thừa mà phải vừa đủ. Tùy theo tình trạng cháy trong lò, lượng khí nóng này luôn được tự động điều chỉnh. Hệ thống tự động điều chỉnh làm việc trên cơ sở liên tục nhận được đo hàm lượng khí thải ra khỏi lò. Nhiệt độ cao phía trên vỉ lò đốt đòi hỏi thành lò và vỉ đốt ống lăn phải có khả năng chịu nhiệt rất cao. Để giải quyết yên cầu này vỏ ống lăn được tạo thành do nhiều miếng lắp ghép lại. Khi ống lăn quay, phía trên ống lăn bị đốt nóng, trong khí đó phía dưới lại được làm nguội nhờ luồng khí thổi từ phía dưới phun vào. Tất cả những đặc Chương 2: Tổng quan về tình hình xử lý chất thải bằng phương pháp đốt 33 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM điểm kết cấu và vận hành này làm cho ống lăn bền bỉ chịu nhiệt và đơn giản lắp ráp, thay thế. Ngoài ra, còn sử dụng chất thải nguy hại làm nhiên liệu: đây là phương pháp tiêu huỷ chất thải bằng cách đốt cùng với nhiên liệu thông thường khác để tận dụng nhiệt cho các thiết bị thu hồi nhiệt: nồi hơi, lò nung, lò luyện kim, lò nấu thuỷ tinh. Lượng chất thải bổ sung vào lò đốt có thể chiếm 12 – 25% tổng lượng nhiên liệu. Chương 3: Tổng quan lý thuyết công nghệ đốt chất thải theo nguyên lý nhiệt phân 34 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM CHƢƠNG BA TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ ĐỐT CHẤT THẢI THEO NGUYÊN LÝ NHIỆT PHÂN 3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH NHIỆT PHÂN Nhiệt phân là quá trình phân huỷ chất thải ở nhiệt độ cao trong điều kiện thiếu oxy. Phản ứng quan trọng nhất trong quá trình nhiệt phân là bẻ gãy mạch liên kết C-C, không có xúc tác, chúng tạo thành những gốc tự do và có đặc tính chuỗi, nhiệt độ càng tăng sự cắt mạch càng sâu. Sản phẩm thu được gồm các chất ở dạng khí, lỏng và rắn. Ở nhiệt độ cao các sản phẩm dạng lỏng một mặt bị hoá hơi và mặt khác lại tiếp tục bị nhiệt phân cắt mạch tạo thành các sản phẩm đơn giản hơn. Chất rắn (cặn Carbon) hay sản phẩm cốc hoá thu được là do sự phân hoá hydrocarbon đến C tự do. Quá trình nhiệt phân là quá trình thu nhiệt, tốc độ nhiệt phân phụ thuộc vào nhiệt độ, thành phần, cấu trúc chất thải và chế độ cấp khí. Phản ứng nhiệt phân chất thải rắn được mô tả một cách tổng quát như sau: Chất thải  Các chất bay hơi hay khí gas + cặn rắn Trong đó: khí gas gồm: CxHy, H2, COx, NOx, SOx và hơi nước. Cặn rắn: carbon cố định + tro Quá trình nhiệt phân và biến đổi sản phẩm cháy thể hiện trong hình 3.1 và hình 3.2 Chương 3: Tổng quan lý thuyết công nghệ đốt chất thải theo nguyên lý nhiệt phân 35 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Hình 3.1. Quá trình nhiệt phân Hình 3.2. Biến đổi sản phẩm cháy Nhiệt độ bắt đầu quá trình nhiệt phân của một số chất: than non từ 300 – 4000C, gỗ từ 225 – 3250C, lignin từ 300 – 5000C. Nhiệt độ bắt đầu cháy khí gas từ 400 – 600 0 C. 3.2 CÁC GIAI ĐOẠN CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH ĐỐT CHẤT THẢI TRONG LÒ NHIỆT PHÂN 3.2.1 Tại buồng sơ cấp Đốt thiếu oxy, các quá trình xảy ra gồm:  Sấy khô (bốc hơi nước) chất thải: chất thải được đưa vào buồng đốt sẽ thu nhiệt từ không khí nóng của buồng đốt, nhiệt độ của chất thải đạt trên 1000C, quá trình thoát hơi ẩm xảy ra mãnh liệt, khi nhiệt độ tiếp tục tăng sẽ xảy ra quá trình nhiệt phân chất thải và tạo khí gas.  Quá trình phân huỷ nhiệt tạo khí gas và cặn carbon: chất thải bị phân huỷ nhiệt sinh ra khí gas, tức là các hợp chất hữu cơ phức tạp tạo thành các chất đơn giản như: CH4, CO, H2… Thực tế, với sự có mặt của oxy và khí gas trong buồng nhiệt phân ở nhiệt độ cao đã xảy ra quá trình cháy, nhiệt sinh ra lại tiếp tục cấp cho quá trình nhiệt phân, như vậy đã sinh ra quá trình “tự nhiệt phân và tự đốt sinh năng lượng” mà không cần đòi hỏi phải bổ sung năng lượng từ bên ngoài (không cần tiến hành cấp nhiệt qua béc đốt), do vậy đã tiết kiệm năng lượng. Thông qua quá trình kiểm soát chế độ cấp Khoảng thông gió Không khí sơ cấp Tro Ôxi hóa than Chuyển thành than Nhiệt phân Sấy khô Ghi đỡ CO + H2 + CxHy+ N2 + H2O Nhiên liệu Sản phẩm Không khí thứ cấp 15 21 0 15% O2 CO2 CO % t h ể tí ch Đo dọc theo đường khí đi (chiều dày lớp chất thải) Chương 3: Tổng quan lý thuyết công nghệ đốt chất thải theo nguyên lý nhiệt phân 36 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM khí và diễn biến nhiệt độ buồng sơ cấp sẽ đánh giá được giai đoạn: sấy, khí hoá và đốt cặn trong buồng nhiệt phân. Quá trình nhiệt phân chất thải rắn thường bắt đầu từ 2500C – 6500C, thực tế để nhiệt phân chất thải người ta thường tiến hành ở nhiệt độ từ 425 – 7600C. Khi quá trình nhiệt phân kết thúc, sẽ hình thành tro và cặn carbon, do vậy người ta còn gọi giai đoạn này là carbon hoá. 3.2.2 Tại buồng thứ cấp Quá trình đốt dư khí oxy: khí gas sinh ra từ buồng sơ cấp, được đưa lên buồng thứ cấp để đốt triệt để. Tốc độ cháy phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ chất cháy trong hỗn hợp khí gas. Khi đã cháy hết 80 – 90% chất cháy (khí gas) thì tốc độ phản ứng giảm dần. 3.2.3 Quá trình tạo tro xỉ Giai đoạn cuối mẻ đốt, nhiệt độ buồng đốt nâng tới 9500C để đốt cháy cặn carbon, phần rắn không cháy được tạo thành tro xỉ. Các giai đoạn của quá trình cháy thực tế không phải tiến hành tuần tự, tách biệt mà tiến hành gối đầu, xen kẽ nhau. Lò nhiệt phân coi như có 2 buồng phản ứng nối tiếp nhau với 2 nhiệm vụ: buồng sơ cấp làm nhiệm vụ sản xuất khí gas, cung cấp cho buồng thứ cấp để đốt triệt để chất hữu cơ. Chất lượng khí gas tạo thành phụ thuộc vào bản chất của chất thải được nhiệt phân cũng như điều kiện nhiệt phân ở buồng sơ cấp. Kiểm soát được mối quan hệ giữa buồng sơ cấp và buồng thứ cấp đồng nghĩa với việc kiểm soát được chế độ vận hành lò đốt đạt hiệu quả như mong muốn. 3.3 CÁC NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH CHÁY Quá trình cháy tuân thủ theo nguyên tắc “3T”: nhiệt độ - độ xáo trộn - thời gian lưu cháy. Nhiệt độ (Temperature): nhiệt độ buồng đốt phải đủ cao để phản ứng cháy xảy ra nhanh và hoàn toàn, đạt hiệu quả xử lý tối đa. Nếu nhiệt độ quá cao, lưu lượng của khí sinh ra quá lớn, ảnh hưởng đến thời gian lưu khí trong buồng thứ cấp có nghĩa Chương 3: Tổng quan lý thuyết công nghệ đốt chất thải theo nguyên lý nhiệt phân 37 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM là làm giảm sự tiếp xúc giữa không khí và khí gas, sản phẩm khí thải sẽ có khói đen, nồng độ các chất ô nhiễm như CO, THC trong khí thải cao. Nếu nhiệt độ không đủ cao phản ứng sẽ xảy ra không hoàn toàn và sản phẩm khí thải cũng có khói đen. Vì vậy, nếu nhiệt độ quá cao cũng như quá thấp thì sẽ làm giảm hiệu quả cháy. Đối với việc vận hành lò đốt chất thải theo nguyên lý nhiệt phân thì yếu tố nhiệt độ có ý nghĩa rất quan trọng là cơ sở cho quá trình vận hành cũng như quá trình kiểm soát lò đốt. Độ xáo trộn (Turbulance): để tăng hiệu quả tiếp xúc giữa chất cháy và chất oxy hoá, có thể đặt các tấm ngăn trong buồng đốt hoặc tạo góc nghiêng thích hợp giữa dòng khí với béc phun để tăng khả năng xáo trộn. Độ xáo trộn có thể đánh giá thông qua yếu tố xáo trộn: F = 100% * [lượng không khí lý thuyết]/[lượng không khí tổng cộng] Trong đó: F: yếu tố xáo trộn. F: càng gần 100% thì hiệu quả xử lý càng cao. Thời gian (Time): thời gian lưu phải đủ để phản ứng cháy xảy ra hoàn toàn. Kiểm soát được chế độ nhiệt phân tại buồng sơ cấp để cấp khí gas lên buồng thứ cấp đảm bảo thời gian lưu cháy phù hợp sẽ quyết định tới hiệu quả xử lý cuả lò đốt. Thời gian lưu cháy cần thiết cháy triệt để của mỗi chất phụ thuộc vào bản chất của chất bị đốt và nhiệt độ đốt, bảng 3.1 đưa ra quan hệ giữa hiệu quả cháy, nhiệt độ, và thời gian lưu của một số chất hữu cơ. Khi đốt chất thải nguy hại, để hạn chế quá trình sinh ra Dioxin/Furans thì nhiệt độ buồng đốt thứ cấp cần cao trên 11000C và thời gian lưu cháy trên 2s. Các nguyên tắc trên có quan hệ khắng khít với nhau, ví dụ khi nhiệt độ phản ứng cao, xáo trộn tốt thì thời gian phản ứng vẫn bảo đảm hiệu quả cháy. Những chất thải có thành phần xenlulô cao như giấy chẳng hạn khi đốt chỉ cần duy trì ở nhiệt độ 7600C, thời gian cháy cần thiết tối thiểu 0.5 giây. Có nhiều chất hữu cơ (Dioxin/Furan) chỉ cháy hoàn toàn ở nhiệt độ cao trên 11000C và thời gian cháy tối Chương 3: Tổng quan lý thuyết công nghệ đốt chất thải theo nguyên lý nhiệt phân 38 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM thiểu 2s. Đối với mỗi chất thải được đốt cần phải xác định mối liên hệ giữa nhiệt độ đốt và thời gian lưu. Bảng 3.1. Hiệu quả phân hủy của một số chất hữu cơ 99,99% TT Chất hữu cơ Nhiệt độ phân hủy, 0C 0,5 giây 1,0 giây 2,0 giây 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Acetic anhydride Aniline Benzene Butene Carbon tetrachloride Chloroform Dichlorobenzen Ethane Hexachlorobenzene Hexachloroethane Methane Monochlorobenzene Nitrobenzene Pentachlorobiphenyl Tetrachlorobenzene Toluene Trichlorobenzene Vinyl chloride 429 782 883 931 1086 683 909 872 983 781 994 1109 735 762 1035 748 – 1128 901 768 411 761 837 901 994 658 837 845 932 731 950 1003 713 742 961 723 – 1218 853 745 392 741 794 871 915 634 818 819 886 685 908 913 693 722 894 700 – 1180 808 724 (Nguồn: tài liệu tham khảo [4]) 3.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG TỚI QUÁ TRÌNH CHÁY Khi nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình cháy, xuất phát từ phương trình phản ứng nhiệt phân và cháy diễn ra như sau: Chương 3: Tổng quan lý thuyết công nghệ đốt chất thải theo nguyên lý nhiệt phân 39 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM 2222 42 )2 2 ()( 4 2842224 uSOtNOOHmb y bHCOmax aCOmCHO zmutbayx SNOHC uTzyx     Ngoài các yếu tố nhiệt độ, thời gian lưu cháy, độ xáo trộn, thì các yếu tố khác ảnh hưởng tới quá trình cháy là: 3.4.1 Thành phần và tính chất chất thải Thành phần hóa học của một số chất thải được đưa ra trong bảng 3.2 Bảng 3.2 Thành phần hóa học trung bình của một số chất thải Thành phần Thành phần hóa học (%KL) Carbon Hydro Ôxy Nitơ Lƣu huỳnh Khác Bệnh phẩm* 50.8 9.35 39.85 vết - Giấy 45.4 6.1 44.0 0.3 0.12 - Carton 44.0 5.9 44.6 0.3 0.2 5.0 Plastic 59.8 8.3 19 1.0 0.3 6.0 Vải 55.0 6.6 31.2 4.6 0.15 - Cao su 78 10.0 - - 2.0 10.0 Thực phẩm 41.7 5.8 27.6 2.8 0.25 Rác vườn 49.2 6.5 36.1 2.9 0.35 - Ghi chú: * bệnh phẩm khô, không tính tro (Nguồn: tài liệu tham khảo [2]) Thành phần hóa học của chất thải có ảnh hưởng tới quá trình nhiệt phân và đốt chất thải. Dựa vào thành phần hoá học của chất thải để tính được nhiệt trị của chất thải và tính toán lượng khí oxy cần thiết để đốt cháy hoàn toàn chất thải cũng như lượng khí thải hình thành (hoặc lưu lượng khí thải), yếu tố này liên quan tới việc tính toán thời gian lưu cháy khi đốt chất thải. Chương 3: Tổng quan lý thuyết công nghệ đốt chất thải theo nguyên lý nhiệt phân 40 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Dư khí Thiếu khí Cháy yếu Cháy tốt Nhiệt độ Cháy không hoàn toàn 3.4.2 Ảnh hƣởng của hệ số dƣ không khí Hình 3.3 biểu diễn sự ảnh hưởng của không khí dư trong quá trình đốt tới nhiệt độ buồng đốt. Hình 3.3 Đƣờng biểu diễn liên quan giữa nhiệt độ và không khí dƣ Hệ số cấp khí () là tỉ số giữa lưu lượng không khí thực tế với lưu lượng không khí lý thuyết, hay còn gọi là hệ số dư không khí, có ảnh hưởng tới hiệu quả cháy, là một thông số rất quan trọng trong quá trình đốt chất thải, đặc biệt là trong công nghệ nhiệt phân, đây là yếu tố quan trọng để kiểm soát chế độ phân huỷ rác. Giá trị tăng hay giảm của  có liên quan tới sự tăng hay giảm của nhiệt độ lò đốt. Khi hệ số cấp khí tăng (trong vùng  <1 - thiếu khí), sự có mặt của oxy đã gây ra phản ứng cháy, toả nhiệt làm tăng nhiệt độ. Khi cấp oxy vào trong buồng nhiệt phân thì trong buồng nhiệt phân xảy ra quá trình “nhiệt phân và đốt”. Hình 3.3 cũng cho thấy trong quá trình đốt ta cần cấp dư khí để đảm bảo đốt triệt để chất thải, vì oxy cấp vào cho sự cháy là oxy không khí, trong đó có lẫn thành phần nitơ (N2: 79%, O2: 21% (thể tích)), khi ở nhiệt độ cao sẽ xảy ra phản ứng giữa oxy và nitơ. Do đó phải tiến hành cấp dư khí, nhưng nếu đưa không khí lạnh vào trong lò nhiều sẽ làm nguội lò, nhiệt độ giảm, gây tổn thất nhiệt. Vì vậy các lò đốt hiện nay thường cấp dư khí trong khoảng 1.05 – 1.1%. Chương 3: Tổng quan lý thuyết công nghệ đốt chất thải theo nguyên lý nhiệt phân 41 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Từ bảng 3.3 cho thấy lượng không khí cần thiết cung cấp cho quá trình cháy của các chất khác nhau. Mỗi chất được đốt có giá trị khác nhau và lượng không khí lý thuyết cung cấp cho quá trình cháy cũng khác nhau. Trong quá trình đốt không phải lúc nào ta cũng có thể tính toán được lượng không khí cần cung cấp cho quá trình cháy vì thành phần của chất thải đầu vào luôn biến động, do đó cần phải tiến hành kiểm soát quá trình đốt thông qua một thông số khác để quá trình vận hành dễ dàng hơn. Bảng 3.3 Nhu cầu cấp khí của một số chất thải Chất thải Lƣợng không khí lý thuyết (m 3 không khí/ kg chất thải) Polyetylen PET Photoresist Polystyren Polyuretan PVC Giấy Bệnh phẩm Carton Plastic Vải Cao su Thực phẩm Rác vườn 12.3 4.2 5.7 10 6.9 6.2 3.1 3.1 2.3 5.9 4.1 9.2 3.6 3.3 (Nguồn: tài liệu tham khảo [13]) 3.4.3 Nhiệt trị Nhiệt trị của chất thải là lượng chất thải phát sinh khi đốt cháy hoàn toàn 1kg chất thải (kcal/kg hoặc kJ/kg). Đây là yếu tố liên quan tới sự tiêu hao năng lượng cần cấp thêm cho quá trình đốt chất thải, tức là liên quan tới giá thành để xử lý chất thải. Dựa vào khả năng sinh nhiệt của chất thải mà người ta chọn công nghệ đốt chất thải cho phù hợp. Chương 3: Tổng quan lý thuyết công nghệ đốt chất thải theo nguyên lý nhiệt phân 42 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Nhiệt trị thấp của nhiên liệu rắn, lỏng được tính theo công thức Mendeleep: Q (kcal/kg) = 81C + 300H - 26 (O - S) - 6 (9A + W) Vì thành phần của Cl, F, N thấp nên được bỏ qua trong tính toán nhiệt trị. Với: C, H, O, S, A, W là hàm lượng phần trăm trọng lượng của các nguyên tố carbon, hyddro, ôxy, lưu huỳnh, tro, ẩm trong chất thải. Với công nghệ đốt nhiệt phân thì nhiệt trị của rác không phải là yếu tố quan trọng, mà nhiệt hoá học có vai trò quan trọng hơn. Khi nhiệt phân chất thải sinh ra khí gas, mà khí gas cháy sẽ sinh ra nhiệt. Nhiệt trị của một số thành phần trong rác đưa ra trong bảng 3.4 Bảng 3.4 Nhiệt lƣợng của một số chất thải Thành phần Nhiệt lƣợng Trung bình (kcal/kg) Rác làm vườn 1558 Rác sinh hoạt 2501 Giấy 4004 Carton 3894 Nhựa dẻo (plastic) 7788 Cao su 5563 Vải 4194 Da 4194 (Nguồn: tài liệu tham khảo [13]) 3.5 ỨNG DỤNG NGUYÊN LÝ NHIỆT PHÂN TRONG LÒ ĐỐT CHẤT THẢI Đối với các lò đốt theo nguyên lý nhiệt phân thì việc kiểm soát chế độ cấp khí tại buồng nhiệt phân có vai trò quan trọng đặc biệt. Trong buồng sơ cấp lượng không khí – V, chỉ được cấp bằng 20 – 70% nhu cầu cần thiết – V0 (theo tính toán lý thuyết). Khí gas sinh ra ở buồng sơ cấp sẽ được dẫn lên buồng thứ cấp và được đốt tiếp. Ở buồng Chương 3: Tổng quan lý thuyết công nghệ đốt chất thải theo nguyên lý nhiệt phân 43 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM thứ cấp lượng không khí cấp vào vượt 110 – 200% lượng không khí cần thiết. Khí thải tiếp tục được làm sạch (khử bụi, khí acid…) bằng các thiết bị xử lý trước khi thải ra môi trường. Quan hệ giữa lượng không khí được cấp cho quá trình nhiệt phân và nhiệt độ buồng đốt sơ cấp đã được nghiên cứu như ở hình 3.3. Người ta lợi dụng quy luật này để kiểm soát quá trình. Ở giai đoạn đầu của quá trình, nhu cầu oxy cho hỗn hợp khí nhiệt phân cháy lớn. Đến cuối quá trình, nhu cầu oxy giảm dần. - Kiểm soát quá trình đốt tại buồng sơ cấp: Ở giai đoạn đầu của quá trình nhiệt phân, diễn ra quá trình sấy, phân hủy chất (tạo khí gas) và cháy một phần khí nhiệt phân, do đó tăng không khí nghĩa là tăng oxy cho quá trình cháy, nhiệt phản ứng toả ra dẫn đến làm tăng nhiệt độ. + Khi nhiệt độ tăng, sẽ phải giảm lưu lượng cấp không khí. + Khi nhiệt độ giảm đi thì phải tăng lưu lượng cấp không khí. Như vậy đây là quá trình đốt thiếu khí có kiểm soát. Nhiệt độ ở buồng sơ cấp được kiểm soát thông thường từ 300 – 6500C, lượng khí cấp (tức là lượng oxy) sẽ tăng dần theo thời gian nhiệt phân, để tăng nhiệt độ giai đoạn đốt cuối lên tới 10000C (giai đoạn đốt cặn carbon). - Kiểm soát quá trình đốt tại buồng thứ cấp: + Vì ở buồng thứ cấp có nhiệm vụ đốt cháy hoàn toàn phần khí gas từ buồng sơ cấp, nhiệt độ cần duy trì trên 11000C khi đốt chất thải nguy hại. + Người ta phải dùng detector nhiệt tự động được kiểm soát cùng với quạt cấp khí để kiểm soát quá trình đốt. - Các loại chất thải được đốt bằng lò nhiệt phân: Chất thải hữu cơ ở dạng rắn, lỏng, khí. Tuy nhiên chất rắn phải nạp từ buồng sơ cấp. Chất lỏng và khí đốt thẳng ở buồng thứ cấp, lúc này buồng đốt có cải tiến, lắp thêm bộ đốt chất lỏng. Chương 3: Tổng quan lý thuyết công nghệ đốt chất thải theo nguyên lý nhiệt phân 44 Luận văn tốt nghiệp đại học – K2000 – Khoa Môi trường - Trường ĐHBK Tp.HCM Những chất có phản ứng thu nhiệt sẽ không được đốt trong lò nhiệt phân. Quá trình xáo trộn chất thải phải hạn chế tối đa. Vì vậy, một số chất dạng bột, bột giấy cũng bị hạn chế đốt bằng lò nhiệt phân. - Khí thải: So sánh với phương pháp đốt khác thì đốt nhiệt phân trong buồng sơ cấp đòi hỏi lượng không khí cấp vào lò rất thấp, vận tốc dòng khí thấp và không cần xáo trộn nên hạn chế rất nhiều bụi phát sinh theo dòng thải. Buồng thứ cấp đốt triệt để các chất nên khí thải gần như là không bị ô nhiễm. Các chất