THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ RÁC HỮU CƠ SINH HOẠT VỚI CÔNG SUẤT 15 tấn ngày

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỒ HỒ CHÍ MINH
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
----  ----

ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ NƯỚC CHẤT THẢI RẮN

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ RÁC
HỮU CƠ SINH HOẠT VỚI CÔNG SUẤT
15 tấn /ngày

GVHD :

Th.S Dương Thị Thành

SVTH :

Lưu Thế Hậu

91301120

Nguyễn Mạnh |Hào 91301019

TPHCM, 5/2017


ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỒ HỒ CHÍ MINH
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

----  ----

ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ NƯỚC CHẤT THẢI RẮN

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ RÁC
HỮU CƠ SINH HOẠT VỚI CÔNG SUẤT
15 tấn /ngày

GVHD :

Th.S Dương Thị Thành

SVTH :

Lưu Thế Hậu

91301120

Nguyễn Mạnh |Hào 91301019

TPHCM, 5/2017


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH HOA

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

----------

ĐỒ ÁN MÔN KỸ THUẬT XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
1. Họ và tên sinh viên:
Lưu Thế Hậu
Nguyễn Mạnh Hào
2. Lớp: MO13KT

91301120
91301019

3. Ngành: Kỹ thuật môi trường
4. Ngày giao đồ án: 25/2/2017
5. Ngày hoàn thành: 30/5/2017
6. Tên đồ án: Thiết kế hệ thống thu hồi năng lượng biogas từ rác hữu cơ sinh hoạt,
công suất 15 tấn/d
7.

Nội dung:
 Tìm hiểu thành phần, tính chất rác thải hữu cơ sinh hoạt.
 Tìm hiểu các công nghệ thu hồi năng lượng biogas từ chất thải hữu cơ, tìm
hiểu quá trình phân hủy kị khí
 Lựa chọn thiết kế qui trình hệ thống thu hồi năng lượng từ rác hữu cơ sinh
hoạt
 Tính toán các công trình tiền xử lý, bể len men, hệ thống thu hồi khí biogas.
 Thiết kế bản vẽ chi tiết mặt bằng, bể lên men kị khí.
 Qui trình vận hành công nghệ, An toàn của hệ thống thiết bị, An toàn lao

động và môi trường, Phương án phòng ngừa và khắc phục sự cố.

Chủ nhiệm bộ môn

Giáo viên hướng dẫn

PGS.TS NGUYỄN TẤN PHONG

ThS. DƯƠNG THỊ THÀNH


LỜI CÁM ƠN
Thông qua đồ án này chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS. DƯƠNG
THỊ THÀNH đã tận tình hướng dẫn nhóm trong suốt quá trình hoàn thành đồ án. Chúng
em cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy/Cô khoa Môi Trường và Tài Nguyên – Trường
Đại học Bách Khoa – ĐHQG Tp.Hồ Chí Minh đã giảng dạy chúng em trong thời gian
qua để chúng em có những kiến thức để thực hiện đồ án và áp dụng vào công việc của
chúng em sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
NHÓM THỰC HIỆN
Lưu Thế Hậu
Nguyễn Mạnh Hào


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG..................................................................................................... 8
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN ...................................................................................... 9
ĐỊNH NGHĨA, THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA CHẤT THẢI
RẮN
9
1.1.1. ĐỊNH NGHĨA ...................................................................................... 9
1.1.2. PHÂN LOẠI CHẤT THẢI RẮN ......................................................... 9

1.1.3. RÁC HỮU CƠ SINH HOẠT ............................................................. 11
1.1.4. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA CHẤT THẢI RẮN HỮU
CƠ
12
CHƯƠNG 2 : CÁC CÔNG NGHỆ THU HỒI NĂNG LƯỢNG THU HỒI
BIOGAS TỪ RÁC HỮU CƠ SINH HOẠT ................................................................... 13
QÚA TRÌNH PHÂN HỦY KỊ KHÍ ........................................................... 13
Phân hủy kỵ khí ............................................................................................... 13
QUÁ TRÌNH ĐỐT ..................................................................................... 14
CHƯƠNG 3 : ĐỀ XUẤT QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ .......................................... 16
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ ................................................................................ 16
THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ ................................................... 17
CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ ................................... 18
BỂ TIỀN XỬ LÝ........................................................................................ 18
BỂ KỴ KHÍ HÌNH TRỨNG ...................................................................... 24
4.2.1. Tính lưu lượng bùn vào bể kị khí ....................................................... 24
4.2.2. Tính toán bể ........................................................................................ 24
4.2.3. Tính năng lượng sinh ra...................................................................... 26
4.2.4. Tính toán ống thu bùn ........................................................................ 28
CHƯƠNG 5 : AN TOÀN TRONG THI CÔNG, THIẾT KẾ ................................ 29
CHƯƠNG 6 : KẾT LUẬN ........................................................................................ 31

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

6


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
Kết luận ...................................................................................................... 31
Kiến nghị .................................................................................................... 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 32

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

7


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 : Nguồn phát sinh và các dạng chất thải rắn ........................................... 11
Bảng 4.1 Thành phần rác sinh hoạt ......................................................................... 18
Bảng 4.2 : Tìm công thức hóa học của rác thải hữu cơ sinh hoạt ......................... 19
Bảng 4.3 Tính khối lượng các nguyên tố hóa học trong CTR khô và ướt ............ 19
Bảng 4.4 Tính số mol nguyên tố trong CTR bỏ qua phần tro ............................... 20
Bảng 4.5 Xác định tỉ số mol và CTHH của CTR có và không có nước ................ 20

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

8


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
ĐỊNH NGHĨA, THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA CHẤT THẢI RẮN
1.1.1. ĐỊNH NGHĨA
Định nghĩa chất thải rắn. Chất thải rắn được hiểu là tất cả các chất thải phát sinh do
các hoạt động của con người và động vật tồn tại ở dạng rắn, được thải bỏ khi không còn
hữu dụng hay khi không muốn dùng nữa.
Quản lý chất thải rắn là hoạt động của các tổ chức và cá nhân nhằm giảm bớt ảnh

hưởng của chúng đến sức khỏe con người, môi trường hay mỹ quan. Các hoạt động đó liên
quan đến việc thu gom, vận chuyển, xử lý, tái chế chất thải… Quản lý chất thải rắn cũng có
thể góp phần phục hồi các nguồn tài nguyên lẫn trong chất thải.
Quản lý chất thải nguy hại là các hoạt động liên quan đến việc phòng ngừa, giảm thiểu,
phân định, phân loại, tái sử dụng trực tiếp, lưu giữ tạm thời, vận chuyển và xử lý chất thải
nguy hại.
Vận chuyển chất thải rắn và chất thải nguy hại là quá trình chuyên chở chất thải rắn và
chất thải nguy hại từ nơi phát sinh đến nơi xử lý, có thể kèm theo việc thu gom, đóng gói,
bảo quản, lưu giữ tạm thời, trung chuyển, sơ chế chất thải nguy hại.
Xử lý chất thải rắn và chất thải nguy hạilà quá trình sử dụng các giải pháp công nghệ,
kỹ thuật nhằm biến đổi, loại bỏ, cách ly, tiêu huỷ hoặc phá huỷ tính chất, thành phần nguy
hại của chất thải nguy hại (kể cả việc tái chế, tận thu, thiêu đốt, đồng xử lý, cô lập, chôn
lấp) với mục đích cuối cùng là không gây tác động xấu đến môi trường và sức khoẻ con
người.
Tái sử dụng, tái chế chất thải là việc trực tiếp sử dụng lại hoặc thu hồi, tái chế lại từ
chất thải các thành phần có thể sử dụng để biến thành các sản phẩm mới, hoặc các dạng
năng lượng để phục vụ các hoạt động sinh hoạt và sản xuất.
1.1.2. PHÂN LOẠI CHẤT THẢI RẮN
Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn là do hoạt động của con người, chính vì vậy chất thải
rắn rất đa dạng.

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

9


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
Có nhiều cách phân loại chất thải rắn, ví dụ như phân loại theo nguồn gốc phát sinh,
phân loại theo thành phần hóa học, theo tính chất độc hại, theo khả năng công nghệ xử lý
và tái chế…

a) Phân loại theo nguồn gốc phát sinh
Tùy theo lĩnh vực hoạt động của con người mà chất thải rắn sinh ra được phân loại
thành:
–

Chất thải rắn đô thị: chất thải từ hộ gia đình, chợ, trường học, cơ quan…

–

Chất thải rắn nông nghiệp: rơm rạ, trấu, lõi ngô, bao bì thuốc bảo vệ thực vật…

–
Chất thải rắn công nghiệp: chất thải từ các nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp.
Ví dụ như nhựa, cao su, giấy, thủy tinh…
b) Phân loại theo thành phần hóa học
–
Chất thải rắn hữu cơ: chất thải thực phẩm, rau củ quả, phế thải nông nghiệp, chất
thải chế biến thức ăn…
–

Chất thải rắn vô cơ: chất thải vật liệu xây dựng như đá, sỏi, xi măng, thủy tinh…

c) Phân loại theo tính chất độc hại
–

Chất thải rắn thông thường: giấy, vải, thủy tinh…

–
Chất thải rắn nguy hại: chất thải công nghiệp nguy hại, chất thải nông nghiệp
nguy hại, chất thải y tế nguy hại…

d) Phân loại theo công nghệ xử lý hoặc khả năng tái chế
–

Chất phải phân hủy sinh học, phân thải khó phân hủy sinh học,

–

Chất thải cháy được, chất thải không cháy được,

–

Chất thải tái chế được: kim loại, cao su, giấy, gỗ…

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

10


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
Bảng 1.1 : Nguồn phát sinh và các dạng chất thải rắn

1.1.3. RÁC HỮU CƠ SINH HOẠT
Rác thải hữu cơ sinh hoạt là loại rác thải có nguồn gốc từ thiên nhiên và có thành phần
chính là C, H, O. Ngoài 3 thành phần chính này, rác thải hữu cơ còn có thêm các thành
phần khác như S, N, P… Nói một cách khái quát, dễ hiểu hơn thì đó là các chất thải được
loại bỏ từ nguyên liệu thực phẩm, thức ăn thừa, vỏ và hoa quả, bánh kẹo, hoa lá trang trí
trong nhà đã bị héo mà con người không dùng được nữa, vứt bỏ vào môi trường sống. Rác

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

11


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
hữu cơ sau khi được xử lý có thể làm phân bón cho cây trồng, hoặc có thể làm thức ăn cho
động vật…
1.1.4. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ
Riêng về phần chất thải rắn hữu cơ trong rác sinh hoạt, chúng cũng rất đa dạng về
thành phần nguyên tố, do rất đa dạng về thành phần hợp chất. Chúng ta phải quan tâm tới
thành phần nguyên tố của rác này vì vi sinh vật than gia phân hủy chúng, cũng như mọi vi
sinh vật, đòi hỏi sự cân đối về thành phần nguyên tố trong hỗn hợp chất dinh dưỡng mà
chúng thu nhận, nhất là về tỷ lệ C:N.
Trong điều kiện phòng thí nghiệm, chúng ta thường nuôi vi sinh vật trên các môi trường
có tỷ lệ C:N khoảng từ 8 đến 10.
Trong điều kiện tự nhiên của các bãi rác, tỷ lệ này thường cao hơn nhiều, nhưng vi sinh
vật vẫn có thể sinh trưởng được- tất nhiên không thể ở mức độ như trong phòng thí nghiệm.
Việc bổ sung thêm dinh dưỡng nitơ vào các bãi rác tự nhiên để đạt tỷ lệ C:N như trong
điều kiện phòng thí nghiệm là hoàn toàn không kinh tế. Tuy nhiên ở một mức độ nào đó có
thể dùng bùn cống như một nguồn dinh dưỡng nitơ bổ sung.

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

12


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
CHƯƠNG 2 : CÁC CÔNG NGHỆ THU HỒI NĂNG LƯỢNG THU HỒI BIOGAS
TỪ RÁC HỮU CƠ SINH HOẠT
QÚA TRÌNH PHÂN HỦY KỊ KHÍ
Phân hủy kỵ khí

Kỵ khí là một phản ứng sinh hóa phức tạp được thực hiện ở một số bước của một số
loại vi sinh vật đòi hỏi ít hoặc không có oxy để sống. Trong quá trình này, một loại khí chủ
yếu gồm khí methane và carbon dioxide, cũng được gọi là khí sinh học, được sản xuất.
Lượng khí sản sinh ra khác nhau tùy vào số lượng chất thải hữu cơ làm thức ăn và nhiệt độ
ảnh hưởng tỷ lệ phân hủy và sản sinh khí đốt (gas).
Phân hủy kỵ khí xảy ra trong bốn bước:
• Thủy phân: chất hữu cơ phức tạp bị phân hủy thành các phân tử hữu cơ hòa tan đơn
giản sử dụng nước để phân chia các liên kết hóa học giữa các chất.
• Lên men hoặc Acidogenesis: Sự phân hủy hóa học của tinh bột bằng enzyme, vi
khuẩn, nấm men, mốc trong sự vắng mặt của oxy.
• Acetogenesis: Các sản phẩm lên men được chuyển đổi thành acetate, hydro và carbon
dioxide được gọi là vi khuẩn acetogenic.
• Methanogenesis: hình thành từ acetate và hydro/carbon dioxide do vi khuẩn men vi
sinh methanogenic.
Các vi khuẩn acetogenic phát triển gắn liền với các vi khuẩn men vi sinh methanogenic
trong giai đoạn thứ tư của quá trình. Lý do của điều này là việc chuyển đổi các sản phẩm
lên men bởi các acetogens là nhiệt động học chỉ khi nồng độ hydro được giữ đủ thấp. Điều
này đòi hỏi một mối quan hệ gần gũi giữa hai lớp của vi khuẩn.
Quá trình kỵ khí chỉ diễn ra trong điều kiện yếm khí nghiêm ngặt. Nó đòi hỏi cụ thể
chất rắn sinh học thích nghi và điều kiện cụ thể, đó là khác biệt đáng kể cần thiết để xử lý
hiếu khí.
Ưu điểm:
 Không cần xử dụng Oxy ⇒ làm giảm chi phí điện năng cho quá trình cấp khí.

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

13


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY

 Quá trình kỵ khí tạo ra ít bùn hơn so với quá trình xử lý sinh học hiếu khí từ 3 –
20 lần. Quá trình xử lý sinh học kỵ khí tạo ra từ 20 – 150 kg bùn/1 tấn COD so
với quá trình hiếu khí là 400 – 600 kg bùn/ 1 tấn COD.
 Quá trình xử lý kỵ khí tạo ra lượng khí Metan lớn, khí metan có mức năng lượng
phát sinh 9000 kcal/m3. Có thể được dùng để cấp khí cho lò hơi.
 Nhu cầu năng lượng cho quá trình được giảm nhiều.
 Thích hợp cho loại nước thải ô nhiễm nặng (với tỷ lệ BOD/COD > 0.5)
 Có thể được thiết kế để hoạt động dưới tỉ trọng cao.
 Hệ thống xử lý kỵ khí có thể phân hủy được các chất tổng hợp như các
hydrocacbon béo có chlor như trichloroethylen, trihalomethan) và một số chất
thiên nhiên khó phân hủy như ligin
Nhược điểm:
 Quá trình kỵ khí diễn ra chậm hơn quá tình hiếu khí.

 Nhạy cảm trong việc phân hủy các chất độc.
 Quá trình phân hủy cần nhiều thời gian hơn.
 Quá trình khởi động cần lượng bùn lớn hơn (nồng độ bùn yêu cầu cao hơn)
QUÁ TRÌNH ĐỐT
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 theo yêu cầu sử dụng không
khí bao gồm :
 Quá trình đốt được thực hiền với một lượng oxy ( không khí ) cần thiết vừa đủ
để đốt cháy hoàn toàn CTR gọi là quá trình đốt hóa học ( stoichiometric
combustion ). 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 (
substoichiometric combustion ) và tạo ra các khí cháy như cacbon monooxyde
(CO), hydrogen (H2), và các khí hydrocacbon gọi là quá trình khí hóa.

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

14


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
 Quá trình xử lý CTR bằng nhiệt trong điều kiện hoàn toàn không có không khí
gọi là quá trình nhiệt phân.
Ưu điểm:
 Hiệu suất cao, xử lý được 80%-90% khối lượng phần hữu cơ trong CTR.
 Thu hồi năng lượng : nhiệt của quá trình có thể tận dụng cho nhiều mục đích
khác như phát điện, sản xuất hơi nước nóng.
 CTR có thể được xử lý tại chỗ mà không cần phải vận chuyển đi xa, tránh được
các rủi ro và giảm chi phí vận chuyển.
 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.
Nhược điểm:
 CTR có hàm lượng ẩm cao quá thì quá trình đốt sẽ gây bất lợi là tiêu tốn nhiều
năng lượng.
 Vốn đầu tư ban đầu cao 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 nhân lực phải có tay nghề trong việc vận hành.

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

15


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
CHƯƠNG 3 : ĐỀ XUẤT QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
Nguồn rác thải

Thu gom và vận
chuyển

Rác vô cơ

Nylon

Phân loại rác
bằng thủy lực
Chất thải rắn hữu cơ
Nghiền thủy lực

Bể tiền xử lý

H20

Làm mát

Chất rắn

Ly tâm

, gia nhiệt 70-80C
Bể lên men kị khí

Nén bùn

Khí Biogas
Hệ thống thu hồi
khí

Xử lý bùn

Thu hồi phân

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

16


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
Từ nguồn rác thải hộ gia đình sẽ được thu gom và vận chuyển tới nhà máy để xử lý.
Nhà máy sẽ phân loại rác bằng thủy lực để tách rác vô cơ, hưu cơ, nilon ra 3 phần riêng
biệt. Sau khi rác hưu cơ được tách ra sẽ bị nghiền bằng thủy lực để tăng diện tích tiếp xúc
cho quá trình xử lý lúc sau sẽ tốt hơn. Rác thải sẽ được chuyển qua bể tiền xử lý gia nhiệt
70-80oC để có thể làm chết vi sinh vật và những chất có thể gây ức chế cho quá trình kị khí.
Nước từ bể tiền xử lý sẽ được làm mát để tuần hoàn lại chỗ phân loại rác để tiết kiệm.
Sau khi gia nhiệt xong sẽ qua bể kị khí để xử lý và thu hồi khí Biogas, khí biogas sẽ
được thu hồi vào hệ thống biogas, làm sạch và đưa vào sử dụng. Còn phần rắn trong kị khí
sẽ được thu hồi để làm phân bón.

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

17

ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ
BỂ TIỀN XỬ LÝ
ĐẦU VÀO
TS = 37,76% WW;
VS= 70-80 % TS;
C/N= 30%
Độ ẩm (MC) = 62.24% ( %TS =100%-%MC)
Tổng khối lượng khô trong rác TS = 15 tấn/ ngày x 37,76% = 5664 kg/ngày
Lượng VS= 80% TS = 4531 kg/ ngày
Thời gian phân hủy : 30 ngày
Bảng 4.1 Thành phần rác sinh hoạt
STT

Thành phần

% Khối lượng ướt

1

Chất hữu cơ dễ phân hủy

62.24

2

Giấy các loại

0.59

3

Túi xách, que tre, giẻ rách

4.25

4

Nhựa, cao su, da

0.46

5

Vỏ sò, ốc

0.5

6

Thủy tinh

0.02

7

Đá sỏi, sành sứ

16.4

8

Kim loại

0.27

9

Tạp chất có đường kính 10 mm trở xuống

15.27

Tổng cộng

100

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

18


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
Bảng 4.2 : Tìm công thức hóa học của rác thải hữu cơ sinh hoạt
Thành
phần
Thực
phẩm
Giấy
Giấy
carton

Nhựa
Vải vụn
Cao su
Da
Rác vườn
Gỗ
Tổng
cộng

KL
ướt

KL
khô

C

H

Thành phần hóa học,g
O
N
S

Tro

9
34

2.7

32

1.3
13.92

0.17
1.92

1.02
14.08

0.07
0.1

0.01
0.06

0.14
1.92

6
7
2
0.5
0.5
18.5
2

5.7
6.9

1.8
0.5
0.4
6.5
1.6

2.51
4.14
0.99
0.39
0.24
3.11
0.79

0.34
0.5
0.12
0.05
0.03
0.39
0.1

2.54
1.57
0.56

0.02

0.01

0.08
0.01
0.04
0.22

0.02

0.28
0.69
0.05
0.05
0.04
0.29
0.02

79.5

58.1

27.39

3.62

22.97

0.54

0.1

0.05

2.47
0.68

3.48

Khối lượng nước = 21,4 – (79,5-58,1)
Bảng 4.3 Tính khối lượng các nguyên tố hóa học trong CTR khô và ướt
Thành phần
C
H
O
N
S
Tro

Khối lượng,g
Rác khô
Rác ướt
27.39
27.39
3.62
6
22.97
41.99
0.54
0.54
0.1
0.1
3.48
3.48

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

19


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
Bảng 4.4 Tính số mol nguyên tố trong CTR bỏ qua phần tro
Thành phần
C
H
O
N
S

Số mol
KL nguyên tử
g/mol
Rác khô
Rác ướt
12.01
2.28
2.28
1.01
3.584
5.94
16
1.436
2.624
14.01

0.038
0.038
32.07
0.003
0.003

Bảng 4.5 Xác định tỉ số mol và CTHH của CTR có và không có nước
Thành phần
C
H
O
N
S

Tỉ số mol ( N=1)
Tỉ số mol (S=1)
Rác khô
Rác ướt
Rác khô
Rác ướt
60
60
760
760
94.3
156.3
1194.7
1980
37.8
69.1

478.7
874.7
1
1
12.7
12.7
0.1
0.1
1
1

Công thức hóa học ( bỏ qua nguyên tố S )
Rác khô : C60H94.3O37.8N
Rác ướt : C60H156.3O69.1N
Công thức hóa học ( có nguyên tố S )
Rác khô : C760H1194.7O478.7N12.7S
Rác ướt : C760H1980O874.7N12.7S
Tính tổng lượng khí sinh ra theo phân hủy kị khí ( vì lượng S quá nhỏ nên ta có
thể bỏ qua )
Rác khô :
C60H94.3O37.8N + 73.1 H20 => 31.9625 CH4 + 28.0375 CO2 + NH3
1433.1

1315.8

511.4

1233.65

1

Số mol metan và CO2 sinh ra trong 15 tấn rác thải

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

20


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
Metan =
CO2 =
NH3 =

15000
1433.1

15000
1433.1
15000
1433.1

∗ 31.9625 = 334.55 𝑘𝑚𝑜𝑙

∗ 28.0375 = 293.46 𝑘𝑚𝑜𝑙
∗ 1 = 10.5 𝑘𝑚𝑜𝑙

Thành phần khí sinh học:
NH3 =

10.5

10.5+293.46+334.55

Metan =
CO2 =

∗ 100 = 1.6 %

334.55
10.5+293.46+334.55
293.46

10.5+293.46+334.55

∗ 100 = 52.4 %

= 46 %

Ước tính nhiệt trị của CTR hữu cơ sinh hoạt
Công thức Dulong
Q  0.556[145C  610( H 2  1 O2 )  40S  10 N ]kcal / kg
8

Công thức rác khô : C760H1195O479N13S
Thành
phần
C
H
O
N
S

Tổng cộng

Số lượng nguyên
tử/mol
760
1980
875
12
1

KL
KL của
nguyên tử từng NT
% kI
12
9.12
1
1.98
16
14
14
182
32
32
25.314

36.03
7.82
55.3
0.72

0.13
100

Nhiệt trị của rác khô
Q  0.556[145*36%  610(7.8%  1 *55.3%)  40*0.1%  10*0.7%]kcal / kg  3209 kcal/kg
8

Với khối lượng 15 tấn / ngày
 Q = 3209 kcal/kg x 15000 kg/24 giờ = 2005625 kcal/h
Chuyển đổi đơn vị

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

21


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
2005625 kcal/h = 237.78 bhp =2332.5 KW = 3133.6 kg/h ( nội suy )
(nguồn http: />
(Nguồn: />0in%20kg.pdf)
Vậy nhiệt trị sinh ra là 3133.6kg/h
Khối lượng riêng của bùn 1080kg/m3
GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

22


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
 Nhiệt sinh ra là = 3 m3/h
 Chọn nồi hơi để cấp nhiệt : 3500kg/h Hiệu suất 90% => Q= 3500kg/h * 90% =

3150kg/h

(Nguồn : )
Tính toán thời gian cấp nhiệt cho tới 80oC
Rác thải đô thị có nhiệt độ khoảng 10-20oC
Thời gian cấp nhiệt : T= 1 ngày
Vậy thể tích bể là
V

QR



*T 

15000kg / d *1d
 14m3
1080kg / m3

Chọn chiều cao bể = 2m, chiều cao bảo vệ là 0.3m
Diện tích của bể là => S = 14/2.3 =6.8m2
Chiều dài của bể : L= 3.4m
Chiều rộng bể : B= 2m
Vậy thể tích xây dựng của bể là = LxBxH = 3.3 x 2 x 2.3 = 15.2 m3
Bể xây dựng chia thành 3 ngăn :

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

23

ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
f 

F 6.6

 2.2m2
3
3

Kích thước mỗi ngăn :
Chiều dài : L = 2.2m
Chiều rộng : B = 1m
Trong đó : b : Bề dày vách ngăn, b = 0,1m
BỂ KỴ KHÍ HÌNH TRỨNG
4.2.1. Tính lưu lượng bùn vào bể kị khí
VSS = 90%
VSS phân hủy = 50% VSS
Lượng rác đầu vào 15000kg/ngày
VSS = 15000kg/ngày × 0,9 = 13500kg/ngày
FSS =15000kg/ngày × 0,1 = 1500kg/ngày
VSSphân hủy = 15000 kg/ngày× 0.5 = 7500 kg/ngày
Đầu ra = đầu vào – phân hủy
VSS (trong bùn thải) = 13500 kg/ngày – 7500 kg/ngày = 6000 kg/ngày
FSS (trong bùn thải) = 1500 kg/ngày - 0 kg/ngày = 1500 kg/ngày
Tổng chất rắn trong bùn thải
TSS = FSS + VSS = 6000 + 1500 =7500 kg/ngày
Khổi lượng bùn tươi = 15000 kg/ngày ×m3/1000kg ×100kg/5kg×1/1,01= 297 m3/ngày
Khổi lượng bùn thải = 7500 kg/ngày×m3/1000kg ×100kg/7kg×1/1,03= 104 m3/ngày
Ta có:

2
2
Vavg = V1 -    V1 -V2   297-    297-104   169 m3/ngày
3
3

Vậy tổng lưu lượng bùn trung bình mỗi ngày =169m3/ngày
4.2.2. Tính toán bể
GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

24


ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ SINH HOẠT Q=15 TẤN / NGÀY
Lượng bùn tổng cộng dẫn đến bể ESD: Qbùn = 169 m3/ngày.
Tỷ trọng VSS 1080 kg/m3
Thành phần tổng chất rắn: TS = 30%
Chất thải rắn bay hơi: VS = 0.52TS = 15.6%
Độ ẩm trung bình của bùn đầu vào bể kỵ khí hình trứng là 70%.
Chọn tải trọng bể = 9 kg/m3 (bể cao tải)
Thể tích hữu ích của bể hình trứng:
V

Qbun  TS VS  d 169  0.3  0.156 1020

 897 m3
7
9

Thể tích sử dụng 70% bể, khi đó thể tích thực của bể là

V

897
 1282 m3
0.7

Chọn thời gian lưu trong bể là 10 ngày ở 35ºC (Theo Metcalf Eddy. Wastewater
engineering: treatment and reuse, 4th ed. New york: McGraw Hill; 2003)
Thiết kế 2 bể kỵ khí giống nhau  Thể tích 2 bể là 641 m3
Đường kính bể ESD:
V

D

3

2
2 1.9  D3
 D3 
15
15

15  V
15  641
3
 9.3 m
2 1.9
2 1.9

(Với ξ = 1,9: hệ số không thứ nguyên của bể ESD và ξ = 1 – 3, (Zingoni A, 2001))

Đường kính bể ESD:
D

H



 H  1.9 D  17.67  18 m

Đường kính ống dẫn bùn
Chọn vận tốc bùn trong ống v = 0,1 m/s.

GVHD : Th.S DƯƠNG THỊ THÀNH

25