CHƯƠNG 8 XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT

Chương 8
XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT
Xử lý CTR bằng phương pháp nhiệt nhằm mục đích giảm
đáng kể thể tích CTR và thu hồi năng lượng nhiệt, là một
trong những thành phần quan trọng trong hệ thống quản
lý tổng hợp CTR
I. XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP
NHIỆT :
Xử lý CTR bằng phương pháp nhiệt là quá trình sử
dụng nhiệt để chuyển hóa chất thải từ dạng rắn sang
dạng khí, lỏng và tro đồng thời giải phóng năng lượng
dưới dạng nhiệt.
Các hệ thống xử lý CTR bằng nhiệt được phân loại
dựa trên nhu cầu sử dụng không khí bao gồm:
 Quá trình đốt được thực hiện với một lượng oxy (không
khí) cần thiết vừa đủ để đốt cháy hoàn toàn CTR gọi là
quá trình đốt hoá học . Quá trình đốt được thực hiện với
dư lượng không khí cần thiết được gọi là quá trình đốt dư
khí.
 Quá trình đốt không hoàn toàn CTR dưới điều kiện
thiếu không khí và tạo ra các khí cháy như cacbon
monooxide (CO), hydrogen (H
2
) và các khí hydrocacbon
gọi là quá trình khí hoá.
 Quá trình xử lý CTR bằng phương pháp nhiệt trong
điều kiện hoàn toàn không có oxy gọi là quá trình nhiệt
phân.
 Xử lý CTR và CTRNH (chất thải y tế, thuốc bảo vệ
thực vật, chất thải nhiễm dầu…) bằng phương pháp đốt là

một phương pháp hiệu quả và hiện nay được sử dụng khá
phổ biến.
 Ưu điểm:
- Chất thải được xử lý triệt để (90 – 95%)
- Có thể xử lý tại chỗ, tiết kiệm chi phí và các rủi ro
trong vận chuyển
- Thu hồi năng lượng: nhiệt của quá trình có thể tận
dụng vào nhiều mục đích như chạy máy phát điện,
sản xuất nước nóng.
- Phương pháp này chỉ cần một diện tích đất tương đối
nhỏ trong khi phương pháp chôn lấp cần phải có một
diện tích rất lớn.
- Hiệu quả xử lý cao đối với các loại chất thải hữu cơ
chứa vi trùng lây nhiễm (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 ).
- Kỹ thuật này phù hợp đối với chất thải trơ về mặt hoá
học, khó phân huỷ sinh học
- Tro, cặn còn lại chủ yếu là vô cơ, trơ về mặt hoá học.
 Nhược điểm:
- Không phải tất cả các CTR đều có thể đốt được thuận
lợi, ví dụ như chất thải có hàm lượng ẩm quá cao hay các
thành phần không cháy cao
- Vốn đầu tư ban đầu cao hơn so với các phương pháp xử
lý khác bao gồm chi phí đầu tư xây dựng lò, chi phí vận
hành và xử lý khí thải lớn.
- Đòi hỏi năng lực kỹ thuật và tay nghề cao
- Yêu cầu nhiên liệu đốt bổ sung
- Gây ô nhiễm môi trường không khí, nếu không kiểm
soát tốt, nhất là đối với những chất thải có chứa các kim

loại Pb, Cr, Cd, Hg, Ni, As
- Lò hoạt động sau một thời gian phải ngừng để bảo
dưỡng, làm gián đoạn quá trình xử lý
- Tro và bùn sinh ra từ hệ thống xử lý khí thải phải được
xử lý theo công nghệ đóng rắn hoặc chôn lấp an toàn.
II. QUÁ TRÌNH ĐỐT CHẤT THẢI RẮN:
Là quá trình oxy hoá khử xảy ra giữa chất đốt với oxy
không khí ở nhiệt độ cao
Chất thải + O
2
 sản phẩm cháy + Q (nhiệt)
Sản phẩm cuối cùng của quá trình đốt bao gồm: bụi,
NO
x
, CO, CO
2
, SO
x
, THC, HCl, HF, Dioxin / Furan, hơi
nước và tro.
Dioxin là tên gọi chung của một nhóm hàng trăm các
hợp chất hóa học tồn tại bền vững trong môi trường
cũng như trong cơ thể con người và các sinh vật
khác. Trong nhóm hóa học đó, thành phần độc nhất là
TCDD (2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin). Dioxin là
sản phẩm phụ của nhiều quá trình sản xuất chất hóa
học công nghiệp liên quan đến clo như các hệ thống
đốt chất thải, sản xuất hóa chất và thuốc trừ sâu và
dây chuyền tẩy trắng trong sản xuất giấy.

Furan, có hai vòng benzen liên kết với một nguyên tử
oxi, được tạo ra khi gỗ (đặc biệt là gỗ thơng) được
chưng cất. Furan là một chất lỏng trong suốt, khơng
màu, rất dễ bay hơi và dễ cháy, có điểm sơi gần với
nhiệt độ phòng. Nó là một chất độc và có thể còn là
chất gây ung thư.
1. Các nguyên tắc cơ bản của quá trình cháy
Để đạt được hiệu quả cao, quá trình cháy phải tuân thủ
theo nguyên tắc “3 T”:
 Nhiệt độ (Temperature)
 Độ xáo trộn (Turbulence)
 Thời gian lưu cháy (Time)
 Nhiệt độ (Temperature)
Nhiệt độ phải đủ cao bảo đảm đốt cháy hoàn toàn không
tạo dioxin đối với CTNH 1100
0
C, CTR sinh hoạt >900
0
C
 Độ xáo trộn (Turbulence)
CTR phải được xáo trộn mạnh trong lò để tiếp xúc tốt với
nhiệt và oxi
 Thời gian lưu cháy (Time)
Thời gian lưu cháy đủ lâu để phản ứng cháy xảy ra hoàn
toàn ( đ/v CTNH tối thiểu 2 giây)
Hố chứa
Tro đưa đi chôn
lấp
Nồi hơi

Rửa khí Lọc tay áo Quạt
Ống khói
Trạm cân
Cần trục
Nhà máy điện
Buồng đốt
Hệ thống lò đốt chất thải
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy
 Thành phần và tính chất của chất thải
Thành phần cơ bản của chất thải là C + H + O + N + S +
A + W = 100%
Trong đó C, H, O, N, S, A, W là phần trăm theo trọng
lượng của các nguyên tố cacbon, hydro, oxy, nitơ, lưu
huỳnh , tro và độ ẩm trong chất thải.
nh hưởng của hệ số cấp khí
Còn gọi là hệ số dư không khí (α) là tỉ số giữa lượng
không khí thực tế và lượng không khí lý thuyết
Hệ số cấp khí được biểu hiện bằng công thức sau:
α = V
tt
/V
lt
Trong đó: V
tt
là lượng không khí (oxy) được cấp vào
buồng đốt.
V
lt
là lượng không khí lý thuyết (oxy) để oxy hoá hoàn
toàn chất thải.

Nhiệt độ

Cháy tốt
Cháy yếu
cháy không hoàn toàn
1
dư khíthiếu khí
nh hưởng của không khí dư tới nhiệt độ buồng đốt
 Trong vùng α < 1:
Sự có mặt của oxy đã gây ra phản ứng cháy, toả nhiệt và
làm tăng nhiệt độ.
 α = 1: thật sự là cũng thiếu khí vì trong không khí có lẫn
thành phần N
2
, khi ở nhiệt độ cao sẽ xảy ra phản ứng:
N
2
+ 0
2
= NO
2
N
2
+ 0
2
= NO