kỹ thuật xử lý phát thải nghiên cứu công nghệ xử lý rác thải

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.16 MB, 78 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘITRƯỜNG CƠ KHÍ</b>

<b>KHOA NĂNG LƯỢNG NHIỆT</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<i><b>Hà Nội, 5/2024</b></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

1.3 Ảnh hưởng của chất thải tới môi trường và con người...8

1.4 Thực trạng rác thải ở Việt Nam hiện nay...9

CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ RÁC THẢI...10

2.1 Đốt rác thải phát điện...11

2.2 Chôn rác thải...12

2.3 Tái chế rác thải...13

2.4 Phương pháp sinh học...14

CHƯƠNG 3: XỬ LÝ PHÁT THẢI TRONG QUÁ TRÌNH ĐỐT RÁC...15

3.1 Các loại phát thải trong q trình đốt rác...15

3.1.1 Khí thải của quá trình đốt rác...15

3.1.2 Nước thải của quá trình đốt rác...16

3.1.3 Tro xỉ của quá trình đốt rác...16

3.2 Xử lý khí thải...16

3.2.1 Xử lý khí thải sử dụng các thiết bị cơ học...17

3.2.2 Xử lý khí thải bằng phương pháp hấp phụ...20

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

3.3.1 Sử dụng tro xỉ như một loại phụ gia cho bê tông...24

3.3.2 Sử dụng tro bay trong q trình cải tạo đất nơng nghiệp...24

4.2.2 Quy trình xử lí chất thải bằng cơng nghệ biogas...35

4.2.3 Cấu tạo hầm biogas...36

4.2.4 Các giai đoạn tạo khí Biogas trong hầm biogas...37

4.2.5 Nguyên lý hoạt động của máy phát điện Biogas...38

CHƯƠNG 5. THUYẾT MINH SƠ ĐỒ XỬ LÝ HỆ THỐNG KHÍ THẢI CHO NHÀ MÁY ĐỐT RÁC VÀ TRÌNH BÀY VÍ DỤ TÍNH TỐN THIẾT KẾ LỊ HƠI 1 BAR TRONG HỆ THỐNG LÒ ĐỐT RÁC...40

5.1 Thuyết minh sơ đồ hệ thống xử lý khí thải...40

5.1.1 Lị hơi 1 bar...41

5.1.2 Chùm cyclon...41

5.1.3. Tháp phản ứng...43

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>MỞ ĐẦU</b>

Rác thải là một vấn đề nghiêm trọng đang đối mặt trên khắp thế giới. Sự tăng lênkhông kiểm sốt của rác thải khơng chỉ gây ơ nhiễm mơi trường mà còn ảnh hưởng đếnsức khỏe con người và đa dạng sinh học. Việc xử lý rác thải đúng cách là một thách thứclớn đối với cả các quốc gia phát triển và đang phát triển. Để giải quyết vấn đề này, cần cósự hợp tác từ cộng đồng toàn cầu. Chúng ta cần thúc đẩy việc tái chế và tái sử dụng cácnguồn tài nguyên để giảm thiểu lượng rác thải được tạo ra. Cơng nghệ cũng có thể đượcsử dụng để tạo ra các giải pháp hiệu quả hơn trong việc xử lý rác thải và tái chế các vậtliệu. Chúng ta cần hành động ngay bây giờ để bảo vệ môi trường và tương lai của chúngta khỏi sự ô nhiễm của rác thải.

Từ những ý nêu trên, nhóm chúng em lựa chọn đề tài Nghiên cứu cơng nghệ xử lýrác thải để tìm hiểu và nghiên cứu cho môn học Kỹ thuật xử lý phát thải để mở rộng khảnăng hiểu biết về các kỹ thuật xử lý rác hiện có hiện nay đồng thời đề cao vấn đề quantrọng của việc xử lý rác thải đang bức bối hiện nay cũng như việc nâng cao ý thức bảo vệmôi trường.

Chúng em xin cảm ơn thầy Tạ Văn Chương đã hướng dẫn chúng em làm bài tậpnày và truyền đạt những kiến thức bổ ích của mơn học cho chúng em!

Trong q trình làm bài tập lớn do kiến thức chuyên ngành còn hạn chế nên khơngthể tránh khỏi những thiếu sót khi trình bày và đánh giá vấn đề. Nhóm em rất mong nhậnđược sự góp ý, đánh giá của các thầy và các bạn để bài làm của nhóm em thêm hồn thiệnhơn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI</b>

Chất thải là những vật và chất mà người dùng khơng cịn muốn sử dụng và thải ra,tuy nhiên trong một số ngữ cảnh nó có thể là khơng có ý nghĩa với người này nhưng lại làlợi ích của người khác, chất thải cịn được gọi là rác. Trong cuộc sống, chất thải đượchình dung là những chất khơng cịn được sử dụng cùng với những chất độc được xuất ratừ chúng.

Rác liên quan trực tiếp tới sự phát triển của con người cả về công nghệ và xã hội.Cấu tạo của các loại rác biến đổi qua thời gian và nơi chốn, với quá trình phát triển và đổimới có tính chất cơng nghiệp đang trực tiếp ảnh hưởng tới nguồn phế liệu. Ví dụ nhưnhựa và công nghệ hạt nhân. Một số thành phần của rác có giá trị kinh tế đã được tái chếlại một cách hoàn hảo..

<i><b>1.2.1 Theo nguồn gốc</b></i>

<small></small> Chất thải sinh hoạt: Rác thải sinh hoạt là những chất thải rắn được tạo ra từ hoạt động sinh hoạt của con người tại các khu dân cư, bao gồm các loại chất thải như thức ăn thừa, giấy báo, bao bì, chai lọ, vỏ hộp, vải thải, đồ chơi, vật dụng gia đình, rác thải điệntử, vv. Rác thải sinh hoạt chiếm tỷ lệ lớn trong tổng sản lượng chất thải của một địa phương, đặc biệt là trong các thành phố lớn.

Hình 1.1: Hình ảnh một con cua được làm từ rác trên bãi biển

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

 <i>Chất thải công nghiệp</i>

Là chất thải được tạo ra từ hoạt động công nghiệp, bao gồm bất kỳ vật liệu nào trở nên vơ dụng trong q trình sản xuất tại các nhà máy, công nghiệp, luyện kim và hoạt động khai thác. Các loại chất thải công nghiệp bao gồm bụi bẩn và sỏi, gạch và bê tông, kim loại phế liệu, dầu, dung mơi, hóa chất, gỗ phế liệu, thậm chí cả thực vật từ các nhà hàng.

Hình 1.2 Khí thải tử các nhà máy công nghiệp

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

 <i>Chất thải nông nghiệp</i>

Chất thải nông nghiệp là các chất thải sinh ra từ hoạt động sản xuất nông nghiệp, baogồm các chất thải hữu cơ như phân bón, thức ăn thừa, các chất hóa học như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, phân bón hóa học và các chất thải khác từ quá trình chế biến và xử lý sản phẩm nơng nghiệp.

Hình 1.3 Rác thải nơng nghiệp

 <i>Chất thải y tế</i>

Chất thải y tế là chất thải phát sinh từ hoạt động của cơ sở y tế, bao gồm chất thải y tếnguy hại, chất thải rắn thơng thường, khí thải, chất thải lỏng khơng nguy hại và nước thải y tế.

Hình 1.4 Rác thải y tế

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

 Chất thải khơng nguy hại

Là những chất khơng có khả năng gây hại cho con người và mơi trường. Chúng cóthể được xử lý một cách an tồn thơng qua các phương pháp như tái sử dụng, tái chế hoặcxử lý thông qua phương pháp sinh học.

Một số loại chất thải không nguy hại thường thấy như: lá cây rụng, vỏ cây, thức ănthừa,…

Hình 1.5 Thức ăn thừa được đổ vào thùng rác Chất thải nguy hại

Là chỉ các loại chất thải có khả năng gây hại cho con người và môi trường. Chất thải nguy hại thường không thể tự phân hủy và bắt buộc phải xử lý theo các quy trình đặc biệt.

Chất thải nguy hại hay được nhắc đến như các hóa chất độc hại, chất ăn mịn, chất dễ cháy, nổ,…

Hình 1.6 Chất thải nguy hại

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>1.3 Ảnh hưởng của chất thải đối với mơi trường</b>

 <b>Ơ nhiễm nước: Chất thải lỏng hoặc rắn thường được xả thải vào các nguồn nước như sơng, hồ, </b>

hoặc biển. Điều này có thể làm ơ nhiễm nước và gây hại cho hệ sinh thái nước, ảnh hưởng đến động, thực vật sống trong môi trường nước.

 <b>Ơ nhiễm khơng khí: Một số loại chất thải, như khí thải từ nhà máy hoặc xe cộ, có thể gây ơ </b>

nhiễm khơng khí, gây ra các vấn đề về sức khỏe như bệnh hô hấp và tác động tiêu cực đến môi trường sống.

 <b>Giảm đa dạng sinh học: Ơ nhiễm từ chất thải có thể ảnh hưởng đến các loài động vật và thực </b>

vật, làm giảm đa dạng sinh học trong một khu vực. Điều này có thể làm suy giảm nguồn lợi dựa vào môi trường và gây ra sự mất mát về đa dạng sinh học.

 <b>Biến đổi khí hậu: Các hoạt động liên quan đến chất thải cũng có thể góp phần vào biến đổi khí </b>

hậu, như việc sinh ra khí thải gây hiệu ứng nhà kính từ việc đốt cháy chất thải hữu cơ hoặc từ quátrình phân hủy chất thải hữu cơ trong mơi trường khơng có oxi (như trong đất đầm lầy).

<b>1.4 Thực trạng rác thải ở Việt Nam hiện nay</b>

Hiện nay, Việt Nam đang thải ra môi trường khoảng 60.000 tấn rác sinh hoạt một ngày, trong đó khoảng 60% là rác thải sinh hoạt đơ thị. Theo Bộ Tài nguyên và Môi trường, trên 70% lượng rác này được xử lý bằng phương pháp chôn lấp, trong đó chỉ có khoảng dưới 20% là được chơn lấp hợp vệ sinh. Lượng rác chôn lấp không hợp vệ sinh đang hàng ngày gây ô nhiễm cho môi trường đất, mơi trường nước và khơng khí. Vấn đề này trở nên đặc biệt nghiêm trọng ở các thành phố lớn. Ngoài ra, trong số 30% được xử lý bằng phương pháp khơng chơn lấp thì cũng có đến 2/3 là được đốt tiêu hủy bằng các lò đốt rác thủ cơng, gây khói bụi ơ nhiễm khơng khí.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Tại Hà Nội, lượng rác sinh hoạt đô thị phát sinh hàng ngày khoảng 7.000 tấn/ngày. Hiện bãi rác Nam Sơn đã quá tải và Hà Nội đã có một số nhà đầu tư đăng ký đầu tư khu xử lý rác thải ở Sóc Sơn, Nam Sơn và một số nơi khác nhưng mới chỉ có một Nhà máy đốt rác phát điện của Công ty Thiên Ý (Trung Quốc) đã chạy thử giai đoạn 1. Sau hơn một năm nhàmáy vẫn chưa được nghiệm thu và vận hành chính thức.

Tại Tp.Hồ Chí Minh, mỗi ngày phát sinh khoảng 10.000 tấn rác thải sinh hoạt đô thị. Thành phố đã kêu gọi được nhiều nhà đầu tư xử lý rác thải hàng chục năm trước nhưng chủ yếu là dùng phương pháp chôn lấp. Hiện nay hầu hết các bãi rác này đã sắp quá tải và đang hàng ngày gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng như bãi rác Đa Phước hay khu xử lý Tây Bắc thuộc huyện Củ Chi.

Ngoài ra, các thành phố lớn khác đều gặp khó khăn trong vấn đề quản lý và xử lý rác thải. Tại Cần Thơ đã có nhà máy đốt rác phát điện với cơng suất 400 tấn/ngày, nhưng đang gặp vấn đề về khí thải. Lượng khí thải chiếm tới 5% tổng lượng rác xử lý với nguy cơ chứa các chất gây ung thư như furan và dioxin, đang được thu gom nhưng kho chứa tro bụi đã quá tải mà chưa tìm được cách xử lý phù hợp. Tại Hải Phòng, lượng rác phát sinh vào khoảng 700-800 tấn/ngày. Một số khu xử lý như khu chôn lấp Tràng Cát hay nhà máy phân compost tỏ ra không hiệu quả. Hiện thành phố đang có kế hoạch kêu gọi các nhà đầu tư xử lý rác theo công nghệ hiện đại hơn.

Tại Đà Nẵng, rác thải đã trở nên vô cùng bức xúc nhiều năm nay nhưng vẫn chưa được cải thiện. Bãi rác Khánh Sơn với sức chứa 3 triệu tấn rác đã hết công suất, phải mở rộng nhiều lần nhưng vẫn có nguy cơ quá tải với lượng rác phát sinh hiện nay khoảng 1.100 tấn/ngày, tương đương hơn 400.000 tấn/năm. Khu vực gần bãi rác Khánh Sơn đang bốc mùihôi thối và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, gây bức xúc cho người dân. Dự án xử lý rác thải sinh hoạt công suất 600 tấn/ngày đã được cấp giấy phép đầu tư hơn 10 năm trước nhưng cho đến nay vẫn khơng tiến triển gì ngồi việc xây hàng rào giữ đất.

Một số nơi khác cũng đã đầu tư hoặc đang bắt đầu đầu tư các khu xử lý rác với cơng suất nhỏ lẻ và nhìn chung là thiếu hiệu quả. Có thể tạm chia ra năm phương pháp xử lý rác đang được áp dụng ở Việt Nam hiện nay là: (1) chôn lấp, (2) sản xuất phân compost, (3) đốtthiêu hủy bằng các lò thủ công, (4) đốt rác phát điện và (5) biogas. Hiện nay hai phương pháp phổ biến nhất mà Việt Nam sử dụng chủ yếu là chôn lấp và đốt thủ cơng đã bị cấm hoặc khơng được khuyến khích áp dụng.

Các khó khăn về tài chính cũng như các chính sách đầu tư về lĩnh vực này cũng là rào cản đáng kể, cần phải được tháo gỡ. Theo Nghị Quyết 16/QH15 thì đến 2025, 90% rác thải sinh hoạt phải được xử lý hợp vệ sinh. Các báo cáo kinh tế - xã hội hàng năm thì tiêu chí này đều đạt và vượt các chỉ tiêu Quốc hội giao nhưng con số thực tế lại khác xa khá nhiều như số liệu do Bộ Tài Nguyên và Môi trường cung cấp đã đề cập ở phần đầu bài viết

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Hình 1.7: Bãi rác Khánh Sơn hiện đang quá tải

<b>CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ RÁC THẢI</b>

Đốt rác là quá trình tiêu hủy chất thải bằng cách đốt cháy nó trong mơi trường có oxi. Q trình này thường được thực hiện trong các nhà máy chế biến chất thải hoặc các nhà máy nhiên liệu sinh học. Khi rác được đốt, nhiệt độ cao sẽ phá hủy các hợp chất hữu cơ và chất hữu cơ khác trong rác, biến chúng thành các hợp chất đơn giản hơn như CO2 vànước, cùng với một số khí thải khác như CO, NOx và SOx.

Q trình đốt rác có thể giảm lượng chất thải vật lý và khả năng lây lan các bệnh tậttừ chất thải. Tuy nhiên, nó cũng có thể tạo ra khí thải độc hại và phát tán bụi mịn vào khơng khí, gây ơ nhiễm khơng khí và có thể gây hại cho sức khỏe con người nếu khơng được kiểm sốt chặt chẽ. Để giảm thiểu tác động tiêu cực của việc đốt rác, các biện pháp kiểm sốt ơ nhiễm như sử dụng các thiết bị lọc khí thải và quản lý chất thải một cách hiệu quả cần được áp dụng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<i>a. Nguyên lý hoạt động</i>

Đầu tiên, rác thải được thu gom và vận chuyển đến nhà máy xử lý rác thải. Tại đây, rác thải được đưa vào lò đốt, nơi nhiệt năng được tạo ra từ quá trình đốt cháy. Nhiệt năng này có thể được sử dụng để đun nước thành hơi nước, sau đó đi qua turbine để tạo ra điện. Điện năng sản xuất từ q trình này có thể được sử dụng để cung cấp điện cho hệ thống lướiđiện hoặc sử dụng trong các hoạt động sản xuất, kinh doanh khác.

Công nghệ hiện đại: Công nghệ xử lý đốt rác thải ngày nay đã được cải tiến, đảm bảo an toàn, hiệuquả và đạt các tiêu chuẩn môi trường nghiêm ngặt.

<i>c. Nhược điểm</i>

o Lò đốt rác thải sử dụng nhiên liệu để hoạt động, do đó tiêu thụ năng lượng khá cao.o Vấn đề về khí thải: Một số lị đốt rác thải khơng được trang bị các hệ thống xử lýkhí thải hiệu quả, dẫn đến khí thải phát tán một cách khơng kiểm sốt, gây ảnh hưởng đếnsức khỏe của cộng đồng xung quanh.

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

o Phát thải khí thải độc hại: Trong q trình đốt rác thải, lị sẽ phát thải ra các khíđộc như CO2, NOx, SOx, dioxin, furan… gây ô nhiễm môi trường và đe dọa sức khỏe conngười.

 Sản xuất điện từ rác thải

 Xử lý rác thải sinh hoạt của phường, xã, khu công nghiệp, khu đô thị

<i>a. Nguyên lý hoạt động</i>

Chôn lấp rác thải là một phương pháp truyền thống và phổ biến để xử lý rác thảisinh hoạt. Nó thường được thực hiện bằng cách đặt rác thải vào các hố đất sâu, sau đó đổđất lên để chôn lấp rác dưới một lớp đất. Phương pháp này đã được áp dụng trong nhiềunăm và được sử dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia, đặc biệt là ở các đô thị với mật độ dân sốcao..

 Phải kiểm tra nơi chôn cất định kỳ

 Không bền vững: Chôn lấp rác thải không phải là một giải pháp bền vững vì nó chỉđẩy việc giải quyết rác thải sang tương lai và còn gây ra các vấn đề môi trường vàsức khỏe cho thế hệ sau.

 Sự cần thiết: Với sự gia tăng của các loại rác thải nguy hại và độc hại, chôn lấp rácthải không còn là một giải pháp đáng tin cậy. Thay vào đó, cần phải tìm ra các giảipháp khác như tái chế và tái sử dụng để giảm thiểu số lượng rác thải và bảo vệ môitrường.

Chôn rác thải sinh hoạt của con người và rác thải nông nghiệp.

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Tái chế rác thải là q trình chuyển đổi các vật liệu khơng cịn sử dụng được thành sản phẩm mới có giá trị sử dụng.

<i>a, Nguyên lý hoạt động</i>

Nguyên lý hoạt động của tái chế rác thải là tách các loại rác thải khác nhau ra khỏinhau và tiến hành xử lý, tái chế chúng. Q trình này có thể được chia thành các bướcchính như sau:

1. Tách rác thải: Rác thải được tách ra và phân loại theo từng loại, ví dụ như kim loại, nhựa, giấy, thủy tinh, gỗ, vv.

2. Xử lý rác thải: Rác thải được xử lý để loại bỏ bất kỳ chất độc hại nào, và tiến hành xử lý theo cách phù hợp với từng loại rác thải.

3. Tái chế: Rác thải được chuyển đổi thành sản phẩm mới bằng cách tái sử dụng hoặc tái chế. Ví dụ như tái chế nhựa để tạo ra bao bì hoặc sản phẩm khác.

4. Tiêu thụ sản phẩm mới: Sản phẩm mới được tiêu thụ và sử dụng lại, giúp giảm thiểu lượng rác thải phát sinh.

Tái chế rác thải giúp giảm thiểu lượng rác thải phát sinh và giảm tác động đến mơi trường. Nó cũng giúp tạo ra các sản phẩm mới và giữ lại các tài nguyên quý giá.

 Giúp giảm lượng rác thải được sản xuất, đồng thời giúp giảm tình trạng ơ nhiễm mơi trường, tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên và năng lượng.

 Có thể tận dụng lại các vật liệu từ rác thải để sản xuất các sản phẩm mới có giá trị sử dụng, giúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn tài nguyên mới và giúp giảm khí thải nhà kính.

 Có thể giúp giảm chi phí xử lý rác thải cho các địa phương, đồng thời tạo ra cơ hội kinh doanh và việc làm trong ngành tái chế.

<i>c, Nhược điểm của tái chế rác thải</i>

 Địi hỏi quy trình phức tạp và kỹ thuật cao để tách và xử lý các vật liệu từ rác thải, đồng thời cũng đòi hỏi đầu tư vốn và công nghệ để xây dựng các cơ sở tái chế. Cần có hệ thống thu gom, phân loại và vận chuyển rác thải tái sử dụng hiệu quả,

đồng thời cần sự đồng thuận và hợp tác từ cộng đồng dân cư để thực hiện tái sử dụng chất thải rắn.

 Khơng thể tái sử dụng hồn tồn tất cả các loại chất thải rắn, đơi khi cần phải xử lý các chất thải khó tái chế hoặc không thể tái chế, chẳng hạn như các chất thải hữu cơ phân hủy hay chất thải độc hại.

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

 Sử dụng các sản phẩm tái chế để giảm thiểu sự tiêu hao tài nguyên và ô nhiễm môi trường.

 Tạo ra nguồn tài nguyên mới cho sản xuất và giảm chi phí sản xuất. Giảm thiểu sự tiêu thụ năng lượng và phát thải khí thải độc hại.

<b>2.4 Phương pháp sinh học</b>

Xử lý rác thải hữu cơ bằng công nghệ sinh học là một phương pháp sử dụng các quátrình sinh học để phân hủy rác thải hữu cơ (như thực phẩm thừa, vỏ trái cây, lá cây, cỏ cắttỉa, vv.) thành sản phẩm hữu ích, chẳng hạn phân hữu cơ, khí sinh học hay năng lượng sinhhọc.

<i>a, Nguyên lý hoạt động: Vi sinh vật (như vi khuẩn và nấm) được thêm vào rác thải và</i>

được tạo điều kiện phát triển trong môi trường ẩm ướt và nhiều oxy. Chúng tiêu hủy cácchất hữu cơ trong rác thải, tạo ra sản phẩm phân hữu cơ và khí methane.

 Có thể sản xuất khí sinh học từ q trình phân hủy rác thải hữu cơ, được sử dụng làm nguồnnăng lượng thay thế cho năng lượng hóa thạch, giúp giảm khí thải nhà kính và giúp bảo vệmơi trường.

 Phương pháp đồng thời giúp tái sử dụng tài nguyên và giảm lượng rác thải chưa được xử lýđổ vào bãi rác.

 Đòi hỏi sự quản lý và giám sát cẩn thận để đảm bảo quá trình diễn ra đúng cách, tránh ơnhiễm mơi trường hoặc mùi hơi gây khó chịu cho cộng đồng dân cư xung quanh.

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

iảm thiểu lượng rác thải và sản xuất phân hữu cơ có giá trị cho nơng nghiệp.

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<b>CHƯƠNG 3: XỬ LÝ PHÁT THẢI TRONG QUÁ TRÌNH ĐỐT RÁC</b>

<b>3.1 Các loại phát thải trong q trình đốt rác</b>

<i><b>3.1.1 Khí thải của q trình đốt rác</b></i>

Phương pháp thiêu đốt đã làm giảm khối lượng chất rắn của chất thải ban đầu từ80- 85% và thể tích khoảng 95-96%, nước rỉ rác thải gần như khơng có nhưng sinh ra mộtlượng lớn khí thải như bụi, SO2, NOx, CO, các chất hữu cơ dễ bay hơi(VOCs), khíDioxin/Furan, khí do đốt khơng hồn tồn hợp chất hữu cơ, ……. Các khí thải nàythường gây nhiều bệnh lý liên quan đến đường hơ hấp, có thể dẫn đến ung thư phổi.

<small></small> Dioxin và Furan là những hợp chất có tính độc cao phát thải từ các lò đốt rác thải ytế. Dioxin và Furan là tên chung chỉ các hợp chất hóa học có cơng thức tổng qtlà Polyclorua dibenzoxin (PCCD) (C<small>6H2)2Cl4O2 </small> và Polyclorua dibezofuran(PCDF) (C6H2)2Cl4O2. Đó là 3 dãy vịng thơm, trong đó 2 vịng được kết nối vớinhau bằng một cặp nguyên tử oxy hay một nguyên tử oxy. Dioxin và furan phát tántheo đường: khói thải, bụi và tro xỉ.

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

<small></small> SOx xuất phát từ q trình oxy hóa ở nhiệt độ cao của lưu huỳnh - chứa trong chấtthải rắn đô thị qua phàn ứng CS2 + O2 –> CO2 + SO2 + Q.

<small></small> NOx có nguồn gốc từ q trình oxy hóa của các hợp chất nitơ và O2 trong các thànhphần rác thải sinh hoạt. Khí này được hình thành do 2 nguyên nhân: phản ứng củaoxy và nitơ trong khơng khí cấp vào buồng đốt; phản ứng của oxy và nitơ có trongnguyên liệu.

<small></small> COx từ việc đốt nhiên liệu hữu cơ trong chất thải hộ gia đình hoặc từ q trình đốtcháy khơng đầy đủ.

<i><b>3.1.2 Nước thải của q trình đốt rác</b></i>

Gồm 2 nguồn:

Do rác thải có chứa sẵn độ ẩm, nước thải rỉ rác là nước loại nước thải được sinh ratrong quá trình tiếp nhận và lưu trữ rác thải trong hố thu trước khi được rác được đốt tiêuhủy. Do được sinh ra từ rác thải nên loại nước thải này chứa nhiều thành phần phức tạp,rất độc hạị, các chất ô nhiễm chủ yếu như nitơ, amoniac, sunfua, kim loại nặng, các vitrùng, vi khuẩn gây bệnh, BOD,…

Do nước sau khi làm nhiệm vụ lọc bụi, lọc mùi của khói thải sau quá trình đốt rác(với phương pháp lọc bụi ẩm) có lẫn các tạp chất của tro xỉ,… cần được xử lý trước khitái tuần hồn.

<i><b>3.1.3 Tro xỉ của q trình đốt rác</b></i>

Sau quá trình xử lý bằng nhiệt độ cao, các chất không cháy được sẽ đọng lại tạothành tro xỉ. Tro xỉ phần lớn được hình thành bởi các thành phần vơ cơ của chất thải, vàcó thể dưới dạng khối rắn hoặc hạt mang theo khí lị. Q trình đốt rác phát sinh lượngchất thải rắn là tro xỉ với tỷ lệ dao động khoảng 15 - 25%. Theo tính tốn, các nhà máy xửlý rác thải có tạo ra điện năng sẽ sản sinh ra bình quân 25 tấn tro xỉ/MW.

Việc đốt chất thải dẫn đến hình thành hỗn hợp khí. Khí chứa các chất như CO2,SO2, bụi, cũng như NOx, khói kim loại nặng và hydrocarbon khơng cháy. Vì vậy, khí thảitừ lị hơi thường được làm sạch bằng các hệ thống kiểm sốt ơ nhiễm tiên tiến để đảm bảotuân thủ các tiêu chuẩn môi trường nghiêm ngặt.

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

 Bước 1: Hạ nhiệt độ của khói lị

Mục đích của q trình này là hạ nhiệt độ của khói để các quá trình tiếp theo được thuậnlợi, ngồi ra cịn có thể tận dụng lượng nhiệt này để đun nóng nước hay nung nóng khơngkhí trước khi cấp cho lị đốt. Q trình trao đổi nhiệt dựa trên nguyên lý chung về truyềnnhiệt, có thể xảy ra theo kiểu trực tiếp hay gián tiếp. Nếu là trao đổi gián tiếp có thể dùngthiết bị ống chùm. Nếu là trao đổi gián tiếp có thể dùng các tháp rửa (khi đó q trình hạnhiệt độ diễn ra đồng thời với qúa trình xử lý khí ơ nhiễm).

 Bước 2: Tách bụi

Bụi trong khói cần phải được tách ra để quá trình hấp thu tiếp theo có thể thực hiện được tốt.

<i><b>3.2.1 Xử lý khí thải sử dụng các thiết bị cơ học</b></i>

<b>- Thiết bị xử lý bụi Cyclon</b>

Là thiết bị được sử dụng để xử lý sơ bộ nhằm loại bỏ phần lớn bụi có kích thướclớn trong hệ thống xử lý khí thải.

Dịng khí thải được đưa vào thiết bị tách bụi Cyclon theo phương tiếp tuyến do đódịng khí sẽ xốy đều trong thân của Cyclon theo hướng xuống đáy (có bố trí ống thốtkhí). Các hạt bụi có kích thước lớn sẽ lắng đọng và rơi xuống đáy của Cyclon, khí sạchthốt ra ngồi.

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Do có hình dáng đa dạng (dạng que, cầu, sợi, dạng hình chữ v... ) của các hạt bụicơng nghiệp; do đó xét với khối lượng như nhau các hạt bụi hình cầu sẽ lắng nhanh hơncác hình dạng khác, do sức cản của khơng khí sẽ nhỏ hơn.

Dưới đáy của Cyclon bố trí các cửa xả bụi, việc xả bụi phải diễn ra định kỳ, tầnxuất phụ thuộc vào hàm lượng bụi trong khí thải.

Phía sau Cyclon là hệ thống xử lý khí thải chính.

Nguyên lý hoạt động: cho dịng khí thải đi qua các túi vải lọc, các hạt bụi có kíchthước lớn sẽ được giữ lại trước tiên tại các khe giữa các sợi vải lọc, dần dần tĩnh tụ lại làmthu nhỏ lỗ của lớp vải lọc, dẫn đến tăng hiệu suất thu bụi của túi lọc bụi.

Túi lọc bụi thường có hình trịn đường kính D=125~250 mm hay lớn hơn và cóchiều dài 1,5 có khi đến 2m hoặc được may thành hình hộp chữ nhật có chiều rộng 20 -60mm chiều dài 0,6 - 2m. Một thiết bị lọc bụi túi vải có thể có hàng chục tới hàng trăm túilọc bụi.

Hiệu quả của phương pháp lọc bụi túi vải có thể đạt tới 99 - 99,8% và tách được cảcác hạt có kích thước rất nhỏ. Đến một thời điểm nhất định (tùy thuộc vào nồng độ bụitrong khí thải), bụi bám tại mặt trong của các túi lọc bụi sẽ đủ dày dẫn đến lượng khí thốtra khỏi túi lọc bụi rất nhỏ, khi đó ta tiến hành vệ sinh các túi lọc bụi

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

Công việc này thường xuyên phải được diễn ra để đảm bảo hiệu quả của túi lọc bụivà không bị bí khí trong tồn bộ hệ thống thu khí.

<b>- Phương pháp Lọc bụi tĩnh điện</b>

Nguyên lý của lọc bụi tĩnh điện

Khi dịng khí thải đi qua điện trường 1 chiều đủ mạnh, các chất khí bị ion hóa bámvào bề mặt hạt bụi gây ra hiện tượng nhiễm điện trên bề mặt hạt bụi. cùng với tác dụngcủa lực điện trường, cực dương sẽ hút các hạt tích điện âm và ngược lại. Sự va đập giữađiện cực và các hạt bụi, làm cho các hạt bụi trung hoà điện và rơi xuống phía dưới đáy thubụi. Thường duy trì điện trường từ 11 KV đến 80KV tuỳ theo từng loại thiết bị. Trongđiện trường, sẽ mất tối đa 1 giây để hạt bụi đường kính 0,1mm tích điện. Vì thế tùy theotừng thiết bị mà thời gian dịng khí đi qua là từ 2 – 8 giây.

Thiết bị lọc bụi tĩnh điện là một trong các loại thiết bị lọc bụi có hiệu suất rất caocó khi đạt tới 99,8 % mặc dù nồng độ khí thải vào đạt 7 g/cm3. Là cấp lọc tinh cuối cùngsau khi dịng khí thải đã đi qua thiết bị lắng và Cyclon. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện có khảnăng lọc tách bụi mà vẫn giữ nguyên được nhiệt độ của dịng khí thải, dẫn đến có thểđược sử dụng trong các hệ thống tận thu nhiệt thừa. Với mức tiêu hao điện năng thấp 0,2KW / 1000m3/h vì trở lực thấp trong thiết bị thấp (10 – 20 kg/m2). Tuy vậy, cần kiểmsốt chặt chẽ các khí thải như CO, bụi than… để khơng bị kích nổ khi dịng khí bị ion hóasinh ra tia lửa điện.

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

b. Các phương pháp hấp phụ

Có hai phương thức hấp phụ chính:

kết giữa các phần tử. Q trình này có tỏa nhiệt, độ nhiệt tỏa ra phụ thuộc vàocường độ lực liên kết phân tử.

liên kết phân tử trong trường hợp này mạnh hơn ở hấp phụ vật lý. Do vậy lượngnhiệt tỏa ra lớn hơn, và cần năng lượng nhiều hơn.

Hấp phụ được sử dụng nhiều trong ngành hóa học và mơi trường nhằm hấp phụ các tạpchất hay thu những chất gây bất lợi cho quá trình mà chúng ta muốn loại bỏ.

c. Các loại chất hấp phụ Than hoạt tính:

Than hoạt tính là một chất hấp phụ thơng dụng nhất trong các hệ thống xử lý khí thải Tháp than hoạt tính thường được thiết kế bằng thép CT3 hoặc bằng nhựa, có các cửa

thăm thao tác đủ rộng để thay thế và lắp đặt lớp than hoạt tính trong tháp.

Than hoạt tính sử dụng trong tháp thường là than hoạt tính có kích thước trungbình (5-20mm) nhằm tránh trường hợp bị tắc lớp than.

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

Nhờ nguyên lý này, phương pháp hấp thụ cũng được sử dụng rộng rãi để hút khíẩm trong khơng khí, hút mùi khí thải… Chúng giúp thu hồi lượng khí sạch bị lẫn trongkhí thải.

b. Các phương thức xử lý khí thải hấp thụ

 Hấp thụ vật lý là q trình hấp thụ khơng xảy ra tương tác hóa học, do khơng xảyra tương tác hóa học nên hấp thụ vật lý là quá trình thuận nghịch. Tức là tồn tại quátrình nhả hấp thụ trong điều kiện đặc biệt.

 Hấp thụ hóa học là q trình hấp thụ có xảy ra phản ứng hóa học tức là các cấu tửchất khí tác dụng hóa học với các chất trong dung dịch hấp thụ. Do đó hấp thụ hóahọc thường bền và khơng thuận ngịch thường được áp dụng trong q trình xử lýkhí thải.

c. Cơ chế của quá trình hấp thụ

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

Bước 1. Xảy ra q trình khuếch tán các phân tử khí ơ nhiễm đến bề mặt dung dịch hấpthụ. Bước 2. Tiếp đến, các phân tử khí thâm nhập và hịa tan vào bề mặt dung dịch hấpthụ.

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

Bước 3. Các phân tử khí thâm nhập vào sâu trong lịng chất hấp thụ

Trong q trình hấp thụ, các phần tử khí ơ nhiễm bị giữ lại trên bề mặt vật liệu rắn.Các chất khí độc bị giữ lại được gọi là chất bị hấp thụ. Ngồi xử lý khí thải bằng phươngpháp hấp thụ, hiện nay có nhiều phương pháp xử lý khác nhau. Tùy thuộc vào loại khíthải đặc trưng trong từng khu công nghiệp. Người ta lựa chọn các phương pháp xử lý khíthải phù hợp. Sao cho việc xử lý khí thải đem đến hiệu quả tốt nhất.

<b>Lưu ý đối với hệ thống xử lý khí thải loại hấp thụ:a. Đối với các khí thải nóng (có nhiệt độ cao):</b>

Do các khí này có nhiệt độ cao là điều kiện để tăng cường các phản ứng hóa học ănmịn giữa các axit tạo ra khi các chất ô nhiễm: NOx, SOx, COx... tác dụng với nước do đótháp hấp thụ cần phải được bảo vệ bằng các vật liệu tránh ăn mòn và chịu được nhiệt độcao như các loại Gạch chịu nhiệt, các loại đệm hấp thụ phải được làm bằng các vật liệuchịu nhiệt, khuyến cáo nên sử dụng đệm sứ với bề mặt riêng lớn hơn.

Để giảm bót nhiệt độ của dịng khí thải khi thải ra môi trường, hệ thống dung dịchhấp thụ sau khi đi qua tháp xử lý phải được đưa qua hệ thống tháp giải nhiệt để giảm bớtnhiệt độ.

Các chất hấp thụ được bổ sung bằng bơm định lượng qua quá trình điều khiển bằngthiết bị đo pH online.

<b>b. Đối với các khí thải có nhiệt độ thấp (khí nguội).</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

Các khí thải loại này có thể bao gồm: khí thải phát thải từ các bể axit, hoặc bể tẩybề mặt kim loại, bể mạ, khí thải của các q trình đốt cháy do gia nhiệt thấp như khí thảitrong q trình đúc hạt nhựa, khí thải cắt các bao bì…

Với đặc trưng các khí thải này khả năng ăn mịn cao hoặc độc tính lớn do đó là vậtliệu được ưu tiên chọn làm hệ thống xử lý khí thải là nhựa PP hoặc Composite.

Hệ thống khí thải loại này thì điều quan trọng nhất là tính tốn được lưu lượng quạthút, đường ống thu khí và kích thước tháp xử lý. Mặc dù không gây ra các hậu quả ngaylập tức như các khí thải có nhiệt độ cao, nhưng về lâu dài thì hậu quả của việc khơng thugom khí thải loại này sẽ nghiêm trọng hơn

Dung dịch hấp thụ thường sử dụng là:

Nước: Đối với q trình xử lý khí thải mang mục đích chính là xử lý bụi

Các dung dịch kiềm: như NaOH, Ca(OH)2, sữa vôi... Đối với các chất dung mơi hữucơ

<b>3.2.5 Xử lý khí thải bằng cơng nghệ sinh học Biofilter</b>

Phương pháp xử lý khí thải bằng cơng nghệ Biofilter là một phương pháp tươngđối mới và gần đây mới được áp dụng tại Việt Nam, tuy nhiên phương pháp này lại có rấtnhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp xử lý khí thải sinh học khác.

Xử lý khí thải bằng cơng nghệ Biofilter thường được áp dụng trong các trang trạichăn nuôi heo để xử lý mùi của chuồng trại, Hệ thống kiểu này đã được áp dụng rất thànhcông tại trang trại nuôi lợn Cổ Đông - Sơn Tây, xử lý mùi của nhà tập kết rác, xử lý mùicho các hệ thống xử lý nước thải.

- Nguyên lý hoạt động

Các chất khí ô nhiễm được làm ẩm và sau đó được bơm vào buồng vật liệu lọc. Tạilớp vật liệu lọc thì vi sinh vật phát triển thành màng sinh học. Các chất khí gây ơ nhiễm sẽbị hấp phụ bởi màng sinh học. Tại đây, các vi sinh vật sẽ phân hủy. Tạo nên năng lượngvà các sản phẩm phụ là CO<small>2 </small>và H2O các loại muối.

Khí thải của q trình sau khi đã lọc sạch thải vào khí quyển từ bên trên của hệthống lọc. Hầu hết những hệ thống lọc sinh học hiện nay có cơng suất xử lý mùi và các

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

chất hữu cơ bay hơi lớn hơn 90%. Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này là chỉ xử lýđược những

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

khí thải có nồng độ chất ơ nhiễm thấp (<1000ppm) . Và lưu lượng khí xử lý chỉ nằm tronggiới hạn 300-500 ft3/ft2-giờ.

Với việc xử lý rác thải bằng phương pháp đốt đã sản sinh ra một lượng tro xỉ nhấtđịnh. Như đã đề cập ở trên quá trình đốt rác lại phát sinh lượng chất thải rắn là tro xỉ vớitỷ lệ dao động khoảng 15 - 25%. Theo tính tốn, các nhà máy xử lý rác thải có tạo ra điệnnăng sẽ sản sinh ra bình quân 25 tấn tro xỉ/MW cùng với đó dân số ngày càng tăng cũngdẫn đến việc rác thải ngày càng nhiều và lượng tro xỉ khi ta xử lý rác kèm theo đó cũngtăng lên.

Hiện nay, đã có một số quốc gia đã nghiên cứu sử dụng tro xỉ từ nhà máy đốt rácđể làm vật liệu thi công đường, vật liệu đắp như Đức, Đan Mạch, Thụy Điển… nhằm thaythế cho nguồn vật liệu tự nhiên như cát hoặc vật liệu đất đắp đang ngày càng cạn kiệt,đồng thời giảm chi phí chơn lấp tại các bãi rác.

Xu thế phát triển nhà máy điện rác ngày càng được quan tâm và ứng dụng, thay thếphương pháp chôn lấp truyền thống. Việc đưa tro xỉ vào làm phu gia cho vật liệu xâydựng, không chỉ đưa ra giải pháp xử lý tro đáy phát sinh từ nhà máy điện rác mà còn“khai phá” nguồn vật liệu mới cho ngành xây dựng trong tương lai, góp phần giảm thiểmơ nhiễm mơi trường và suy thối tài ngun thiên nhiên. Khơng những thế, việc biến troxỉ thành vật liệu hữu ích đã khẳng định năng lực sáng tạo của các nhà khoa học trongnước, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng và chung tay bảo vệ môi trường để hướng tớimột tương lai xanh.

<b>3.3.2 Sử dụng tro bay trong q trình cải tạo đất nơng nghiệp</b>

Tro bay đã được chứng minh hoạt động như một vật liệu hạn chế để trung hòa độchua của đất và cung cấp các chất dinh dưỡng cho cây trồng. Hầu hết tro bay được tạo raở Ấn Độ có tính chất kiềm; do đó, ứng dụng của nó đối với đất nơng nghiệp có thể làm

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

tăng pH đất và do đó trung hịa các loại đất có tính axit. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằngviệc sử

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

dụng tro bay như tác nhân hạn chế trong đất axit có thể cải thiện tính chất của đất và tăngnăng suất cây trồng.

Về mặt hóa học, tro bay chứa các nguyên tố như Ca, Fe, Mg và K, cần thiết cho sựphát triển của thực vật, nhưng cũng có các nguyên tố khác như B, Se và Mo và kim loạicó thể gây độc cho cây trồng. Vôi trong tro bay dễ dàng phản ứng với các thành phần cótính axit trong đất dẫn đến giải phóng các chất dinh dưỡng như S, B và Mo ở dạng và sốlượng thuận lợi cho cây trồng. Tro bay chứa lượng khơng đáng kể muối hịa tan, cacbonhữu cơ và một số lượng K, CaO, MgO, Zn và Mo đáng kể.

Sử dụng tro bay cùng với phân bón hóa học và vật liệu hữu cơ một cách tích hợpcó thể tiết kiệm phân bón hóa học cũng như tăng hiệu quả sử dụng phân bón (FUE).

Ứng dụng tro bay vào đất cát có thể làm thay đổi vĩnh viễn kết cấu đất, tăng tínhxốp và cải thiện khả năng giữ nước vì nó chủ yếu bao gồm các hạt có kích thước phù sa.Tro bay thường làm giảm mật độ khối lượng lớn đất dẫn đến cải thiện độ rỗng đất, khảnăng làm việc và tăng cường khả năng giữ nước.

Xử lý nước thải là q trình loại bỏ chất ơ nhiễm ra khỏi nước thải như nước thảihộ gia đình, thương mại và cơ quan. Nó bao gồm các q trình vật lý, hóa học, và sinhhọc để loại bỏ các chất ơ nhiễm và sản xuất nước thải được xử lý an tồn với mơi trường.Một sản phẩm của xử lý nước thải thường là một chất thải bán rắn hoặc bùn, mà cần phảixử lý hơn nữa trước khi được thải ra hoặc được áp dụng đất. (thường là phân bón chonơng nghiệp).

Đối với hầu hết các thành phố, các hệ thống thoát nước cũng sẽ mang theo một tỷlệ nước thải công nghiệp tới các nhà máy xử lý nước thải mà thường đã nhận được tiền xửlý tại các nhà máy để giảm tải ô nhiễm. Nếu hệ thống thoát nước là một hệ thống thoátnước kết hợp thì nó cũng sẽ mang theo dịng chảy đơ thị (nước mưa) đến nhà máy xử lýnước thải.

Tuỳ vào từng loại nước thải mà việc áp dụng công nghệ phù hợp để đạt hiệu quả cao nhất.Xử lý nước thải bao gồm

 Xử lý cơ học: tách các thành phần rác thải, dầu mỡ, cặn bả ra khỏi nguồn nước thải. Xử lý hóa học: trung hịa nồng độ PH trong nước, keo tụ tạo bông hoặc lắng, để

loại bỏ các chất kim loại, các chất vô cơ

 Xử lý sinh học: kỵ khí, thiếu khí, hiếu khí, để loại bỏ các thành phần bị ô nhiễm hữu cơ.

 Lọc nước: loại bỏ các chất rắn còn lại có trong nước, bước này tùy thuộc vào quy dịnh về xả thải của pháp luật đối với hàm lượng chất rắn có trong nước.

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

Hiện nay có rất nhiều công nghệ xử lý phát thải, trong đó Công nghệ MBR(Membrane Bio-Reactor) là công nghệ sử dụng bể lọc màng sinh học. Màng lọc này cókích thước lỗ màng. Q trình xử lý nguồn nước thải sinh hoạt diễn ra trong bể lọc màngsinh học và tương tự như trong bể sinh học hiếu khí bình thường. Tuy nhiên, bể lọc màngMBR khơng cần có bể lắng sinh học và bể khử trùng. Màng lọc với kích thước rất nhỏcủa phương pháp MBR có khả năng giữ lại các phân tử bùn vi sinh, các loại cặn lơ lửngvà vi sinh vật gây bệnh ra khỏi dịng nước thải.

Các q trình này có tác dụng thúc đẩy việc cải thiện chất lượng nước, giúp giảm thiểu tốiđa hàm lượng độc hại thải ra mơi trường để có thể sử dụng lại và không gây ô nhiễm.Dưới đây là một số công đoạn của các hệ thống xử lý nước thải phổ biến nhất hiện nay:

 Điều lưu và trung hoà

 Keo tụ, tạo bông cặn và kết tủa Tuyển nổi

 Xử lý sinh học hiếu khí Lắng

 Xử lý cấp 3 (Lọc, hấp phụ, trao đổi ion)

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

<b>CHƯƠNG 4. TẬN DỤNG NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH ĐỐT RÁC</b>

Sự thiêu hủy rác thải đô thị được tồn tại ở châu Âu từ những năm 1930 nhằm làmgiảm đi khối lượng và thể tích rác thải. Hiện nay, các nhà máy thiêu hủy rác hiện đại cóthể giảm 90% khối lượng chất thải rắn, tuy nhiên điều đó đồng nghĩa với việc thời gian sửdụng của bãi chôn lấp chất thải sẽ tăng lên 10 lần. Đồng thời, chất thải là chất vô cơkhông gây ra các hậu quả ô nhiễm khác như mùi, nước rỉ rác và trở thành khu vực dễ pháttriển các vi khuẩn gây bệnh như rác thông thường.

Các loại hình lị đốt rác được sử dụng cũng bao gồm nhiều loại với các phươngthức đốt khác nhau như: lò đốt hở thủ cơng, lị đốt một cấp, lị đốt nhiểu cấp, lị đốt thùngquay, lị đốt tầng sơi, lị đốt nhiều tầng, lò đốt kiểu nhiệt phân, lò đốt kiểu khí hóa.

Việc xử lý rác thải thành năng lượng (Waste to Energy) đã tồn tại từ lâu ở các nướcphát triển do lượng nhiệt sinh ra từ quá trình đốt rác có thể sử dụng để sản xuất hơi nước,hay nước nóng trong các lị hơi phục vụ cho nhu cầu sưởi ấm ở các nước ơn đới, cịn đểphát điện thì muộn hơn nhiều. Một số sáng chế nộp đơn đăng ký bản quyền từ đầu nhữngnăm 1980 cho việc đốt chất thải phát điện. Khoảng đầu những năm 2000, những lò đốt rácvà những trung tâm xử lý rác lớn ra đời và phát triển mạnh hơn với lượng rác đốt lớn đểcó thể sản xuất hơi quá nhiệt để làm quay tua bin cho sản xuất điện.

<i>hình Quy trình đốt rác phát điện</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

Việc thu gom và phân loại rác thải là vấn đề quan trọng để xử lý rác hiệu quả. Đặcđiểm chung của rác thải là tính chất đa dạng với nhiều loại hình từ kim loại, mảnh sànhsứ, rác thải hữu cơ từ thực phẩm, giấy, nilon và các sản phẩm cao su, plastic và nhiều khicó cả đất đá nữa. Trong các thành phần rác thải như vậy, việc thu gom và đốt rác sẽ gặpcác vấn đề sau:

1. Nếu rác thải có q ít thành phần cháy được hoặc rác q ẩm, việc đốt rác làkhơng khả thi vì lượng nhiệt sinh ra khơng đủ cho q trình cháy tiếp diễn lâu dài. Điềunày thường xảy ra với những khu vực có nhiều lượng rác hữu cơ.

2. Thành phần rác có chứa nhiều nilon hay các hợp chất nhựa, thực phẩm dạng thịt,cao su, vải vụn, pin, vv... thì hàm lượng chất cháy nhiều hơn, nhưng thường có nhữngphát thải độc hại có tính axit cao và những phát thải Furan, Dioxin, hơi chì gây độc hạicho môi trường.

3. Thành phần rác thải chứa nhiều cục lớn, cứng, cồng kềnh gây khó khăn trongviệc chuyên chở, phân loại loại bỏ.

4. Việc thu gom và tập kết rác thải luôn gây ô nhiễm mùi khiến cho người laođộng, các hộ dân sống gần nơi tập kết cũng như nhà máy xử lý chịu ảnh hưởng trực tiếpvà trong nhiều trường hợp sẽ phát sinh những phản đối mạnh mẽ.

<i>B2: Chế biến rác thải thành nhiên liệu. Với đặc tính rác thải đa dạng như vậy, việc chếbiến rác thải thành nhiên liệu bao gồm các công đoạn sau:</i>

1. Phân loại thành phần rác thải thành dạng cháy được bao gồm có các loại giấy,nilon, cao su, vv...; dạng hữu cơ ngâm ủ được bao gồm các loại phế thải rau, củ, quả vàthực phẩm thừa, dạng chất trơ không cháy được bao gồm các loại đất đá, sành sứ, vật liệuxây dựng, vv... Việc phân loại này chỉ có thể thực hiện một cách tương đối với các hệthống máy phân loại hiện nay.

2. Các hợp chất cháy được có thể được tách ra cho ráo nước để sấy khô, nghiền,chế biến thành các viên nhiên liệu hoặc đốt luôn tùy theo dạng cơng nghệ sử dụng.

3. Các hợp chất hữu cơ có thể đem chôn lấp đúng kỹ thuật, hoặc ngâm ủ để sảnsinh khí sinh học CH4 và sau đó đốt khí này trong lị hơi.

4. Các chất trơ có thể đem chơn lấp.

Việc phân loại cũng có thể tách ra các chất, vật liệu có khả năng tái sử dụng, hoặctái chế như nhựa, nilon, các loại kim loại để bán.

<i>B3: Đốt rác trong lò hơi để sản xuất hơi nước quá nhiệt.</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

Việc đốt rác cần được thực hiện trong lò đốt rác đảm bảo các tiêu chuẩn theo quychuẩn kỹ thuật quốc gia về lò đốt chất thải rắn sinh hoạt QCVN61-MT: 2016/BTNMT,hoặc các quy chuẩn chuyên biệt khác cho rác thải công nghiệp, hay rác thải y tế.

Điều đáng chú ý là quá trình cháy sinh ra một lượng nhiệt nhất định, vì thế có thểtận dụng lượng "nhiệt thừa" này để biến thành năng lượng sử dụng cho các mục đích khácnhau như sấy, sưởi và các ứng dụng nhiệt năng trong công nghiệp. Tuy nhiên, do rất khókhăn để có được các ứng dụng nhiệt năng này gần khu vực tập kết rác thải nên sản xuấtđiện năng sẽ là ứng dụng mang tính thực tế cao nhất có thể triển khai.

Đối với mục tiêu sản xuất điện thì năng lượng sản xuất ra sẽ ở dạng hơi nước quánhiệt. Như vậy lò đốt rác trong trường hợp này sẽ là một lị hơi sản xuất hơi q nhiệt cókhu vực buồng đốt đáp ứng được yêu cầu của một lò đốt rác thải sinh hoạt theo quy chuẩnkỹ thuật quốc gia của Việt Nam.

Các lị hơi đốt rác có các kết cấu kim loại chịu áp lực nên cũng rất dễ bị ăn mịntrong mơi trường khói thải từ rác có nhiều hơi axit, đồng thời, nhiều thành phần khí thảiđộc hại sinh ra trong quá trình đốt các loại nhiên liệu đa thành phần nên hệ thống xử lýkhói thải của lò đốt rác hết sức phức tạp và đắt tiền. Điều này dẫn tới chi phí đầu tư chomột hệ thống đốt rác phát điện, cũng như vận hành nó đắt đỏ hơn những hệ thống xử lý vàđốt rác thơng thường.

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

Ngồi ra, do đặc tính nhiên liệu của rác là kém và khơng ổn định nên các lò đốt rácthường xuyên phải đốt dầu kèm để duy trì nhiệt độ ổn định trong lị. Dầu là loại nhiên liệuđắt tiền nên việc đốt kèm dầu với lượng lớn sẽ làm tăng chi phí xử lý rác thải.

<i>B4: Sử dụng hơi nước quá nhiệt để làm quay tua bin và phát điện.</i>

Hơi nước quá nhiệt sinh ra từ lò hơi sẽ được đưa tới tua bin ngưng hơi để làm quaytua bin. Tua bin gắn với máy phát điện sẽ sinh ra điện để phát vào lưới điện. Hơi nước saukhi giãn nở sinh công làm quay tua bin sẽ được ngưng tụ thành nước tại bình ngưng nhờmột nguồn nước làm mát bên ngồi và bơm trở lại lị hơi để hồn thành một chu trình kín.

Đây là mơ hình phát điện phổ biến sử dụng chu trình Rankin cho việc sản xuất điệntrong các nhà máy nhiệt điện đốt than hiện nay, tuy nhiên ở đây ta dùng rác làm nhiênliệu. Tùy thuộc vào quy mô của nhà máy, điện năng sản xuất ra có thể từ vài MW đến vàichục MW. Việc sản xuất điện theo chu trình Rankin của hệ thống đốt rác có hiệu suấtkhơng cao do cỡ lị nhỏ và nhiệt độ hơi quá nhiệt thấp. Hiệu suất biến đổi năng lượng nằmtrong khoảng 25 - 30%.

Hiện nay, công nghệ đốt chất thải phát điện đang được các quốc gia quan tâm vì nóthể hiện được những ưu điểm vượt bậc so với phương pháp chơn lấp và lị đốt chất thảitruyền thống, như giảm được trên 90% thể tích và khối lượng chất thải; có thể tận dụngnhiệt; giảm phát thải khí nhà kính so với biện pháp chơn lấp; giảm thiểu ơ nhiễm nước,mùi hơi... Có ba cơng nghệ lị đốt chất thải được sử dụng nhiều nhất trong các nhà máyđốt chất thải phát điện hiện nay, đó là: cơng nghệ lị đốt buồng lửa có ghi (stockerincinerators), cơng nghệ lị đốt thùng quay (Rotary Kiln incinerators) và cơng nghệ lị đốttầng sơi (Fluidized Bed Incinerators). Một số đặc điểm cơng nghệ và các sáng chế điểnhình của ba cơng nghệ này được trình bày dưới đây.

<i><b>a. Cơng nghệ sử dụng lò đốt buồng đốt chất thải phát điện buồng lửa có ghi (Stokerincinerators)</b></i>

Cơng nghệ đốt chất thải phát điện sử dụng buồng lửa có ghi có nguyên lý: chất thảirắn được đốt trong một buồng lửa với khơng khí được làm giàu oxy cung cấp từ bên dưới.Tại đó, chất thải rắn được sấy khô và đốt cháy thành tro, phần lớn sẽ lắng xuống đáy. Mộtphần nhỏ tro xỉ thốt ra khỏi lị theo dịng khí thải và được thu gom, xử lý trong thiết bịxử lý khí thải. Cơng nghệ này có ưu điểm là có thể xử lý nhiều loại chất thải và cơng suấtlị đốt có thể nâng lên rất cao. Tuy nhiên cơng nghệ có nhược điểm khơng thể xử lý chấtthải rắn có nhiệt trị quá cao (nhiệt trị thường nhỏ hơn 3000 kcal/kg) và khơng thể bị giánđoạn q trình vận hành.

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

Trong lò đốt chất thải phát điện sử dụng buồng lửa có ghi, khí thải có khả năngkhơng được đốt cháy hết do kích thước lị đốt ngày càng tăng lên. Do đó, một vấn đề xảyra là hàm lượng khí có hại sinh ra trong q trình cháy như nitơ oxit (NOx) hoặc cacbonmonoxit (CO) cịn nhiều trong khí thải của q trình đốt. Mục tiêu của sáng chế này làđưa ra một lị đốt có q trình đốt thứ cấp để đốt khí thải của q trình đốt sơ cấp và mộtphần khí thải được tuần hồn. Do vậy, lượng khí có hại sẽ giảm thiểu một cách đáng kể.

Lò đốt buồng đốt chất thải phát điện kiểu buồng lửa có ghi theo sáng chế bao gồm:bộ phận cung cấp khí thải tuần hồn cho phép khí thải thu được từ việc xử lý khí đốt hồilưu đến kênh dẫn khí đốt (15) thơng qua vịi phun khí thải tuần hồn (36) được cung cấptrên kênh dẫn khí đốt (15) và cung cấp khí thải dưới dạng khí thải tuần hồn (S3); và bộcấp khí đốt thứ cấp cung cấp khơng khí đốt thứ cấp (S2) ở phía trên của vịi phun khí thảituần hồn (36) trên kênh dẫn khí đốt (15) thơng qua vịi phun khí đốt thứ cấp (31) đượccung cấp trên khí đốt kênh (15), trong đó vịi phun khí thải tuần hồn (36) và vịi phun khíđốt thứ cấp (31) được bố trí ở các vị trí khác nhau theo mặt cắt của kênh dẫn khí đốt (15).

Chất thải (D) được đưa vào buồng đốt (9) từ phễu cung cấp (4) thông qua sự dichuyển tới lui của bộ nạp (7). Buồng đốt (9) được tạo thành bằng cách bố trí xen kẽ cácghi cố định (fixed fire grates) và các ghi di động (movable fire grates) chuyển động theohướng dịng chảy của chất thải. Khí đốt sơ cấp (10) được cung cấp tới buồng đốt sơ cấpthông qua bộ cung cấp (S1). Buồng đốt (9) có ba phần: phần lị sấy (M1) để tiếp nhận chấtthải (D), làm khơ và đốt một phần; phần lò đốt (M2) là phần đốt chính chất thải; và phầnlị

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

đốt (M3) là phần đốt cuối cùng để đảm bảo chất thải được đốt hết trước khi tro đi quacổng xả tro (13).

Quá trình đốt thứ cấp xảy ra trong kênh khí đốt (15). Khí đốt của q trình đốt sơcấp tại buồng đốt (9) và một phần khí thải (R’) được hồi lưu thơng qua vịi phun khí thảituần hồn (36) tạo thành khí thải tuần hồn (S3) vào buồng đốt thứ cấp (17). Khơng khí(29) được đưa vào sử dụng cho q trình đốt thứ cấp tại vịi phun (31) phía bên trên củavịi phun khí thải tuần hồn (36). Quá trình đốt cháy thứ cấp này giúp giảm lượng khí thảicó hại.

<i><b>b. Cơng nghệ sử dụng lị đốt thùng quay (Rotary Kiln incinerators)</b></i>

Cơng nghệ này có lị đốt dạng hình trụ rỗng và có cấu tạo đơn giản. Khi vận hành,lò quay chậm rãi, đưa chất thải bên trong lên, xuống theo từng vịng quay. Tro xỉ thốt raở phần cuối của khối trụ lò trong khi dòng khí thải lại được đốt liên tiếp đến khi cháyhồn toàn. Một phần tro xỉ cũng được đốt tiếp chung với dịng khí và được xử lý trongthiết bị xử lý khí thải. Cơng nghệ này có ưu điểm là có thể xử lý nhiều loại chất thảinhưng thích hợp nhất là chất thải có nhiệt trị cao và có thể xử lý được chất thải kích thướclớn. Tuy nhiên cơng nghệ cịn có nhược điểm là dễ thất thốt nhiệt và cơng suất bị giớihạn (thường xử lý ít hơn 300 tấn rác thải/ngày)

</div>