Bài giảng công nghệ môi trường chương 5 GS TS đặng kim chi

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI
RẮN và CHẤT THẢI NGUY HẠI


CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
I. Chất thải rắn (CTR)
1. Định nghĩa: Tất cả phần vật chất dạng rắn bị loại trong hoạt động kinh tế xã hội,
đời sống sản xuẩt, thường dùng.
2. Phân loại
a. Theo nguồn gốc
- CRT sinh hoạt trong quá trình sản xuất của con người : rau, củ, quả, bao bì,
nilon, than xỉ, chai lọ, nhưạ, giấy... (chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy  ít chất
thải nguy hại)
- CTR công nghiệp là CTR phát sinh trong quá trình sản xuầt: phức tạp, độc hại.
- Chất thải dịch vụ, thương mại: có trong quá trình sinh hoạt, sản xuất
- Chất thải nông nghiệp: bao bì, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, lông, phân gia
súc, trấu, tro…
- Chất thải y tế: bông băng, kim tiêm, máu, cơ thể người, thuốc có hại, bao bì…
- Chất thải đô thị
- Chất thải nông thôn…


CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
b. Phân theo tính chất
- CTR nguy hại: là chất thải
+ Có thể cháy, nổ, ăn mòn
+ Độc hại đến sinh vật sống
+ Có khả năng gây bệnh lan nhiễm
Tác động có hại tới môi trường sống, sức khoẻ, con người
- Chất thải không nguy hại: những chất thải còn lại
* Chất thải bệnh viện:

+ Chất thải không nguy hại: rác sinh hoạt, chất thải văn phòng, nhà ăn…
+ Chất thải nguy hại: bông băng, bệnh phẩm, thuốc…
c. Phân loại theo thành phần hóa học
- Chất thải hữu cơ: thức ăn, dầu mỡ, dầu sinh học, bao gói, là cây…
+ Chất thải hữu cơ dễ phân hủy ==> sản xuất phân compost
+ Chất thải hữu cơ khó phân hủy: nhựa, dầu mỡ… ==> xử lý đặc biệt
- Chất thải vô cơ: vật liệu xây dựng, gạch, sỏi, thủy tinh…


CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
d. Phân loại theo khả năng cháy nổ
- Chất thải cháy được: gỗ, dầu, nhựa, bao bì (giấy, gỗ, nhựa), vải, đồ da, cao su…
- Chất thải không cháy được: gạch, sắt, cát, thủy tinh, đồ hộp…
- Hỗn hợp chất thải cháy được và không cháy được: đá cuội, đất cát, đá, bao bì
dính dầu mỡ…
e. Phân loại theo trạng thái
- Chất thải rắn cứng: sắt, thép, bao bì, nhựa cứng, bê tông…
-Chất thải mềm: dầu mỡ đặc, bùn thải, nhựa dẻo…
3. Đặc trưng của chất thải rắn
* Đặc trưng vật lý: khối lượng riêng, kích thước, phân bố hạt theo kích thước…
* Đặc trưng hóa học: thành phần hữu cơ dễ bay hơi, hàm lượng C còn lại sau khi
cháy, hàm lượng các chất gây ô nhiễm, nhiệt trị, hàm lượng các chất dinh
dưỡng…
* Đặc trưng sinh học: khả năng phân hủy sinh học, đặc trưng bởi chỉ số BF
BF = 0,83 – 0,028 LC (trong đó: LC là thành phần Lignin trong chất thải rắn; chất
thải rắn có LC càng cao, BF càng bé)


CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
4. Tác động của chất thải rắn

Chất thải rắn

Không khí

Ô
nhiễm
không
khí

Hô
hấp

Đất

Ô
nhiễm
nước
ngầm

Suy giảm chất lượng môi
trường

Nước

Ô nhiễm
thực
phẩm

Ô
nhiễm

nước
mặt

Con người (sinh
vật)

Ô
nhiễm
thực
phẩm

Ô
nhiễm
thực
phẩm

Suy
giảm hô
hấp

Suy giảm sức khỏe

Ô nhiễm
do tiếp
xúc


CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
II. Xử lý chất thải rắn
1. Nguyên tắc

Nguồn:

Hộ gia đình

Dịch vụ thương
mại

Cơ quan, trường
học

Bệnh viện

Cơ sở sản xuất

Chất thải rắn

Thu gom

Phân loại

Chất thải nguy hại

Chất thải không nguy hại

Phân loại
Xử lý
Tái sử dụng

Tái chế

Chế biến
phân vi sinh
Phương pháp
hóa, cơ, lý

Phương
pháp đốt

Chôn lấp


CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
2. Các phương pháp xử lý
* Phương pháp cơ học:
- Giảm kích thước chất thải rắn: mục đích làm giảm thể tích vận chuyển, dễ xử lý
ở công đoạn sau (làm phân, phủ bề mặt…)
+ Thiết bị sử dụng: búa (búa máy), dao, kéo, máy nghiền…
- Phân loại chất thải rắn theo kích thước (trước và sau khi nghiền rác)
+ Mục đích: loại bỏ vật thể lớn có thể cản trở quá trình xử lý tiếp theo
+ Thiết bị: sàng rung (tách kim loại và thủy tinh kích thước lớn), sàng chống quay
(thổi khí vào tách nylon và nhựa)
- Phân loại theo khối lượng: Tách các chất thải rắn từ quy trình nghiền có khối
lượng nhẹ (giấy, nhựa, chất hữu cơ), kim loại nặng (gỗ, vật liệu vô cơ)
+ Thiết bị: bộ thổi khí từ dưới lên, vật có khối lượng nhẹ theo khí đi ra còn giữ lại
vật có kim loại nặng.


CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
- Phân loại theo điện trường, từ tính
+ Mục đích: Tách chất thải rắn vô cơ có từ tính khỏi chất thải rắn hữu cơ

+ Thiết bị:
Sử dụng phương pháp tính điện để tách nhựa, giấy dựa vào khả năng
nhiễm điện của chất thải
 Sử dụng phương pháp từ trường tách kim loại màu ra khỏi kim loại đen
- Phương pháp nén
+ Mục đích: nén thành hình khối để giảm thể tích khi vận chuyển, chôn lấp
+ Thiết bị: máy nén dựa trên nguyên tắc thủy lực tạo khối rác


CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
* Phương pháp hóa lý:
- Phương pháp tạo hạt bằng nhiệt độ cao từ chất thải rắn
+ Mục đích: chuyển chất thải rắn (bụi sắt, xỉ, vụn nguyên liệu, luyện kim, bụi, phế
liệu chứa sắt được tạo thành hạt ở nhiệt độ 1.000 0C – 1.600 0C để đem đi phân
loại, tái sử dụng một phần.
- Phương pháp tạo khối từ nhiệt độ cao: Đóng khối các phế thải từ quá trình khai
thác mỏ, thạch cao, chất thải ngành sản xuất xi măng.
+ Thiết bị: thiết bị cán, ép… được sử dụng trong các lớp tầng sôi ở nhiệt độ cao,
áp suất cao, có thể bổ sung chất liên kết để tăng khả năng kết dính.
- Phương pháp tuyển chất thải
+ Mục đích: Thu hồi những kim loại có ích trong chất thải rắn công nghiệp
+ Thiết bị:
 Thiết bị tuyển chất thải bằng trọng lực: tác chất thải dựa theo vận tốc lắng khác
nhau. Trong môi trường lỏng, khí của các chất thải có kích thước, khối lượng
riêng khác nhau.
 Đãi chất thải rắn trong dung môi hóa học, nước có nhiệt độ cao: loại bỏ đất cát,
khoáng hòa tan trong chất thải để thu lại chất thải rắn cho tái sử dụng


CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

 Tuyển nổi: phân loại chất thải rắn có khối lượng riêng khác nhau. Độ lớn của chất
thải rắn được tuyển không vượt quá 0,5 mm
 Tuyển điện, tuyển từ
- Phương pháp trích ly: sử dụng khả năng hòa tan khác nhau của chất thải rắn
trong dung môi (nước) để phân loại, lựa chọn các thành phần có ích
+ Thiết bị: Thiết bị trích ly hòa tan, phân tầng, phân lớp đơn giản, thiết bị trích lý
hòa tan có chất hóa học trợ giúp quá trình phân lớp.
- Phương pháp kết tinh: tách chất thải rắn ở dạng tinh thể từ một dung dịch bão
hòa hoặc từ dạng nóng chảy
+ Kết tinh nhờ trợ giúp của các chất hóa học
+ Kết tinh nhờ cách làm lạnh, đun nóng dung dịch
+ Kết tinh nhờ chân không, sự bay hơi
- Phương pháp ôxy hóa khử: Sử dụng hóa chất có tính ôxy hóa
Hoặc khử để chuyển chất thải rắn sang dạng dễ xử lý, không độc hại.


CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
* Phương pháp nhiệt trong xử lý chất thải rắn
- Nguyên tắc: Dùng nhiệt để chuyển hóa chất thải rắn thành các thành phần CO2,
H2O và một số loại khí khác cùng một lượng nhỏ tro, xỉ
CTR hữu cơ + O2 không khí

Nhiệt độ cao
> 8000C

CO2 + H2O +

SO2

+ tro, xỉ

NOx
CO

HC
+ Ưu điểm:
 Giảm đáng kể thể tích chất thải rắn đem chôn
 Nhiệt sinh ra có thể dùng để sản xuất hơi nước, để sưởi
 Có thể dùng để xử lý đối với chất thải nguy hại và chất thải truyền nhiễm
+ Nhược điểm:
 Chỉ xử lý được chất thải rắn hữu cơ có nhiệt trị cao
 Tốn nhiên liệu (để nâng nhiệt độ cháy lên đến 800 0C)
 Sinh ra khí thải cần xử lý (SO2, NOx, CO, HC, Dioxin…) đòi hỏi xử lý tiếp theo
 Thiết bị đốt phức tạp, đỏi hỏi đầu tư nhiều, giá thành xử lý cao


CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
- Thiết bị đốt
+ Thiết bị đốt tĩnh:
 Lò có vỉ sắt phía dưới
(Hình vẽ thiết bị đốt từng bậc)

Gồm vỉ sắt từng bậc nối tiếp nhau. Chất thải rắn được cung cấp từ bậc này sang
bậc kia của thiết bị đốt. Xỉ được tháo ra phía dưới. Khí thải được đưa đi xử lý tiếp.


CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
+ Thiết bị có vỉ lăn (là loại thiết bị tĩnh có thể điều chỉnh được)
 Cấu tạo: trục xếp nhiều lớp, giảm dần theo độ cao. Các trục được điều chỉnh
hướng, tốc độ quay trong quá trình cháy. Vật liệu cháy được đảo trộn tạo độ rỗng

xốp cho quá trình cháy đốt. Thiết bị này thích hợp cho quá trình cháy, năng suất
vừa, nhỏ. Ngoài ra có một số lò đốt công nghiệp khác.
( Hình vẽ thiết bị có vỉ lăn)


CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
+ Lò tầng: Gồm nhiều tầng, chia làm 3 vùng: vùng sấy, vùng đốt, vùng làm sạch
Vùng sấy: tách hơi nước khỏi chất thải rắn
Vùng cháy: đốt chất thải rắn
Vùng làm sạch: Chỉ còn CO2
Chất thải rắn đi từ trên xuống, lần lượt qua 3 vùng. Không khí nóng được vận
chuyển từ dưới lên. Chất thải đốt chuyển xuống tầng dưới. Trục quay ở giữa có
chức năng gạt chất thải xuống. Lò tầng thích hợp để xử lý những loại bã thải có
độ ẩm cao, bùn thải, mùn rác.
(hình vẽ)


CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
+ Lò tầng sôi đốt chất thải rắn
 Ưu điểm: khả năng tiếp xúc với oxy rất tốt, quá trình cháy triệt để, nhiệt độ sinh
ra lớn, tổn thất nhiệt ít, có hệ thống dẫn nhiệt đi sản xuất hơi quá nhiệt.
 Nhược điểm: hàm lượng bụi trong khí thải cao
Thích hợp để xử lý chất thải rắn mịn, lỏng, bùn
+ Lò quay: thường quay nghiêng 3 - 50
(hình vẽ)


CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
Gồm 2 phần: Buống đốt CTR (đốt chất thải rắn cháy thành khí); buồng cháy
(cháy tiếp khí sinh ra trong quá trình đốt). Xỉ thoát ra ở phía dưới và được làm

lạnh.
Buồng đốt quay giúp trộn chất thải rắn, tạo điều kiện để tiếp xúc tốt với quá trình
cháy.
Tốc độ quay: 1 vòng/ 1 phút
Chế độ làm việc liên tục, năng suất lớn, nhiệt độ cháy cao
Chú ý: Yêu cầu về lò đốt:
 Cung cấp đủ oxy cho quá trình cháy
 Đảm bảo thời gian lưu để cháy hoàn toàn
 Đảm bảo nhiệt độ cháy > 10500C (loại bỏ khả năng sinh dioxin)
 Trộn lẫn tốt chất thải rắn và không khí.


CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
II. Công nghệ xử lý chất thải rắn
1. Công nghệ thiêu đốt chất thải rắn
a. Sơ đồ


b. Yêu cầu

CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

- Chất thải phải đảm bảo các thông số về tính chất vật lý, hóa học (độ ẩm, nhiệt trị,
khối lượng riêng, kích thước hạt…)
- Thành phần chất thải: C, S, P, H…
- Lượng tro tạo thành
- Phương thức nạp liệu (gián đoạn hay liên tục)
- Lượng nhiên liệu cần bổ sung
- Lượng không khí cần cấp
- Nhiệt độ ban đầu cần nâng khi đưa chất thải rắn vào

- Phương thức nạp chất thải cơ cấu quay, băng tải, vít tải, vòi phun, quay.
- Nạp chất thải cần đảm bảo đủ oxy, nhiên liệu cho quá trình cháy.
* Hệ thống xử lý khói:
- Xử lý bụi bằng cyclon, phòng lắng
- Xử lý SO2 và các khí axit bằng phương pháp hấp thụ bằng dung dịch kiềm
- Xử lý NOx bằng phương pháp khử chọn lọc có xúc tác
- Xử lý hơi kim loại bằng phương pháp hấp phụ
- Xử lý dioxin, furan bằng kiểm soát quá trình cháy.
* Thu hồi nhiệt để sản xuất hơi nước, giảm nhiệt độ khói lò


XỬ LÝ CTR BẰNG
THIÊU ĐỐT

• Mục đích:
- Chuyển CT về trạng thái trơ
- Khử độc cho các chất thải nguy hại
- Giảm thể tích và lượng chôn lấp
- Thu hồi nhiệt lượng
• Nguyên tắc: Quá trình oxy hóa chất thải bằng oxy của không khí ở
nhiệt độ cao
• Đối tượng: Chất thải rắn hoặc chất thải nguy hại chứa các chất
hữu cơ có thể cháy được


CÁC LOẠI LÒ ĐỐT RÁC

• Phân loại theo tính chất chất thải rắn:
- Lò đốt chất thải sinh hoạt
- Lò đốt chất thải y tế

- Lò đốt chất thải công nghiệp


CÁC LOẠI LÒ ĐỐT RÁC

• Phân loại theo cấu tạo hoạt động:
- Lò tĩnh: loại đứng hoặc nằm có ghi
- Lò thùng quay
- Lò tầng sôi
- Lò kiểu đĩa quay


CÁC LOẠI LÒ ĐỐT RÁC
ống khói

Vòi đốt
Buồng đốt sơ cấp

Phễu tiếp liệu

Cửa thải tro xỉ

Buồng đốt thứ cấp

Hình 2.18. Sơ đồ cấu tạo lò đốt rác kiểu tĩnh loại đứng có ghi


CÁC LOẠI LÒ ĐỐT RÁC
1
8

6
2

9

5

10

3

4
1. Băng tải CT
4. Đường dẫn khí
7. Bệ đỡ

7

2. Bun ke chứa CT
5. Mỏ đốt
8. Buồng đốt sau

3. Đường dẫn dầu
6. Lò quay
9. Băng tải tro
10. Thùng chứa tro

Hình 2.19. Sơ đồ lò đốt rác kiểu thùng quay.

11

14

Khói thải

13

6
1

17
20
19

Hơi nước

2

Dung dịch sữa vôi

12
5
Nước

7
9

4

15

10
3

16

24

8
Bụi lắng

Bụi lắng

18

21

22

23

Bùn lắng
1. Phễu, hốc nạp chất thải
6. Buồng thứ cấp
11; 12. Vòi phun dầu
17. Tháp hấp thụ axít
22. Bơm dung dịch

2. Xi lanh đẩy chất thải
7. Ghi lật lấy xỉ ra
13. ống thoát khói ra
18. T. bị phân phối khí
23. Quạt hút

3. Ghi lò
4. Xi lanh đẩy tro
5. Buồng sơ cấp
8. Phễu chứa tro xỉ
9. Băng tải tro xỉ 10. Thùng chứa tro xỉ
14. Thiết bị trao đổi nhiệt
15. ống xoắn ruột gà
16. Xyclon
19. Vòi phun
20. T. bị khử mù
21. Bể lắng
24. ống khói

Hình 2.20. Sơ đồ dây chuyền CN một HTXL CTR bằng PP đốt


XỬ LÝ KHÓI THẢI LÒ ĐỐT CTR

• Các chất ô nhiễm khí có thể phát sinh:
- Bụi
- Khí CO và CO2
- Khí NOx
- Khí SOx
- Hơi axit: HCl, HF…

- Dioxin và Furan
-vv… (Phụ thuộc thành phần CTR)