Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt

Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT VÀ CÁC
VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN
I. XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT
1. Khái niệm
Xử lý CTR bằng phương pháp nhiệt là một trong những thành phần quan trọng trong hệ thống
quản lý tổng hợp CTR, nguyên lý chủ yếu là 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. Kỹ thuật này áp
dụng cho các chất thải rắn và chất thải nguy hại không thể chôn lấp mà có khả năng cháy. Trong
phương pháp này, nhờ sự oxy hóa và phân hủy nhiệt, các chất hữu cơ sẽ được khử độc tính và phá
vỡ cấu trúc với mục đích là giảm thể tích CTR và thu hồi năng lượng nhiệt.
2. Phân loại
Các hệ thống xử lý CTR bằng phương pháp nhiệt được phân loại dựa trên nhu cầu sử dụng
không khí bao gồm:
- Quá trình đốt được cháy hoàn toàn CTR với một lượng oxy (không khí) vừa đủ gọi là quá
trình đốt hoá 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
condition) và tạo ra các khí cháy như cacbon monooxide (CO), hydrogen (H2) 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.
3. Những ưu điểm và hạn chế của phương pháp
3.1.Ưu điểm
- Giảm đáng kể thể tích và khối lượng CTR so với ban đầu, khoảng 80 - 90% khối lượng
thành phần hữu cơ trong CTR.
- Thu hồi năng lượng: nhiệt của quá trình nhiệt có thể thu hồi để chạy máy phát điện, sản
xuất nước nóng.
- Chỉ cần một diện tích đất tương đối nhỏ so với 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
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
1/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
3.2.Hạn chế
- 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 (chất thải vô cơ).
- 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.
- Việc thiết kế, vận hành lò đốt phức tạp, đòi hỏi năng lực kỹ thuật và tay nghề cao, chế độ
tập huấn tốt.
- Yêu cầu bổ sung nhiên liệu đốt nhằm duy trì nhiệt độ trong buồng đốt
- Tiềm năng tác động đến con người và môi trường có thể xảy ra, nếu các biện pháp kiểm
soát quá trình đốt, xử lý khí thải không đảm bảo.
- Việc kiểm soát ô nhiễm kim loại nặng từ quá trình đốt có thể gặp khó khăn đối với chất
thải có chứa kim loại như 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.
- Chất thải đốt có thành phần, tính chất khác nhau, đòi hỏi phải áp dụng những công nghệ
thích hợp, quy trình vận hành hợp lý mới đạt được hiệu quả đốt cũng như hiệu quả kinh tế
trong vận hành.
- Tro lò đốt và hệ thống xử lý khí thải phải được xử lý theo công nghệ đóng rắn hoặc chôn
lấp an toàn
4. Quá trình đốt
Quá trình đốt CTR là quá trình oxy hoá khử CTR bằng oxy không khí ở nhiệt độ cao. Lượng
oxy sử dụng theo lý thuyết được xác định theo phương trình cháy:
Chất thải rắn + O2  Sản phẩm cháy + Q (nhiệt)

Sản phẩm cuối cùng của quá trình đốt bao gồm: bụi, NOx, CO, CO2, SOx, THC, HCl, HF,
Dioxin/Furan, hơi nước và tro.
CaHbOcCldFeNf Sg + [a + b/4 – (c + d + e – f )/2 + g]O2 → aCO2 + [(b –d –e )/2] H2O +
dHCl + eHF + fNO + gSO2
Fluorine, chlorine, và sulfur chỉ có mặt một lượng rất nhỏ trong CTR đô thị nên có thể bỏ qua
trong tính toán
5. Các nguyên tắc cơ bản của quá trình cháy
Để đạt được hiệu quả cao, quá trình cháy phải tuân thủ theo nguyên tắc “3T”: Nhiệt độ
(Temperature) – Độ xáo trộn (Turbulence) - Thời gian lưu cháy (Time).
 Nhiệt độ (Temperature)
Phải đủ cao bảo đảm để phản ứng xảy ra nhanh và hoàn toàn, không tạo dioxin, đạt hiệu quả xử
lý tối đa (nhiệt độ đốt đối với CTNH là trên 1100
0
C, CTR sinh hoạt >900
0
C). Nếu nhiệt độ không
đủ cao, phản ứng sẽ xảy ra không hoàn toàn và sản phẩm khí thải cũng có khói đen.
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
2/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
Đối với lò đốt chất thải nhiệt phân thì yếu tố nhiệt độ có ý nghĩa rất quan trọng, là cơ sở cho
quá trình vận hành cũng như quá trình kiểm soát lò đốt.
 Độ xáo trộn (Turbulence)
Để tăng cường hiệu quả tiếp xúc giữa CTR cần đốt và chất oxy hoá, có thể đặt các tấm chắn
trong buồng đốt hoặc tạo góc nghiêng thích hợp giữa dòng khí với béc phun để tăng khả năng xáo
trộn.
Độ xáo trộn có thể đánh giá thông qua yếu tố xáo trộn:
F = (Lượng không khí thực tế / Lượng không khí lý thuyết) x 100%
Trong đó: F là yếu tố xáo trộn. F càng lớn, hiệu quả xử lý càng cao.
 Thời gian (Time)

Thời gian lưu cháy đủ lâu để phản ứng cháy xảy ra hoàn toàn. Đối với các lò hoạt động theo
nguyên lý nhiệt phân, đảm bảo thời gian lưu cháy phù hợp sẽ kiểm soát được chế độ nhiệt phân tại
buồng sơ cấp để cấp khí gas lên buồng thứ cấp, quyết định hiệu quả xử lý của lò đốt. Thời gian lưu
cần thiết bảo đảm đốt cháy hoàn toàn của mỗi chất phụ thuộc vào bản chất của chất bị đốt và nhiệt
độ đốt.
Bảng 1: Mối quan hệ giữa nhiệtđộ và thời gian khi hiệu quả phân huỷ đạt 99,99% các chất hữu cơ
Khi đốt CTNH, để hạn chế quá trình sinh ra Dioxin/Furan, thì nhiệt độ buồng đốt thứ cấp cần
cao >1100
o
C và thời gian lưu cháy tối thiểu là 2 giây. Các nguyên tắc trên liên hệ khắng khít với
nhau, khi nhiệt độ phản ứng cao, xáo trộn tốt thì thời gian phản ứng giảm vẫn đảm bảo hiệu quả
cháy cao. Ví dụ như xử lý những chất thải có thành phần xenllulô cao như giấy… khi đốt chỉ cần
duy trì ở nhiệt độ 760
O
C, thời gian cháy tối thiểu là 0,5 giây.
6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy
6.1. Thành phần và tính chất của chất thải
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
3/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
Thành phần hóa học của chất thải có ảnh hưởng tới quá trình nhiệt phân và đốt cháy. Dựa vào
thành phần hóa học của chất thải để tính được nhiệt trị của chất thải và tính toán lượng oxy cần
thiết để đốt cháy hoàn toàn chất thải cũng như lượng khí thải hình thành (hoặc lưu lượng khí thải).
Thành phần nhiên liệu thường được biểu diễn dưới các dạng:
- Thành phần hữu cơ Ch + Hh + Oh + Nh = 100%
- Thành phần cháy Cc + Hc + Oc + Nc + Sc = 100%
- Thành phần khô Ck + Hk + Ok + Nk + Sk + Ak = 100%
- Thành phần sử dụng Cd + Hd + Od + Nd + Sd + Ad + Wd = 100%
Thành phần cơ bản của CTR bao gồm:
C + H + O + N + S + A + W = 100% (8.2)

Trong đó: C, H, O, N, S, A, W là hàm lượng phần trăm trọng lượng của các nguyên tố
cacbon, hydro, ôxy, nitơ, lưu huỳnh, tro, ẩm trong chất thải
Bảng 2: Thành phần hoá học trung bình của một số chất thải
 Cacbon (C) là thành phần cháy chủ yếu trong chất thải. Nhiệt trị của cacbon là 8000 kcal/kg.
Nhiên liệu rắn chứa nhiều cacbon hơn nhiên liệu lỏng và khí, chất thải có thành phần cacbon
càng cao thì sản phẩm cháy CO2 càng nhiều.
 Hydro (H) là thành phần thứ hai của chất thải. Nhiệt trị thấp của Hydro lớn gấp bốn lần than.
Hàm lượng hydro càng nhiều chất thải càng dễ bắt lửa.
 Lưu huỳnh (S) cũng là thành phần cháy nhưng toả nhiệt ít. Sản phẩm cháy của lưu huỳnh tạo
thành khí SOx, gặp hơi nước có khả năng tạo thành axít gây ăn mòn các thiết bị. Khí SOx là
dạng khí độc, lưu huỳnh là nguyên tố không mong muốn trong quá trình đốt
 Oxy (N) và nitơ (N) là chất vô ích. Nó làm giảm thành phần cháy của chất thải.
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
4/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
 Độ tro (A) là yếu tố tiêu cực cho đốt chất thải. Độ tro càng cao, thành phần chất cháy càng
giảm, gây đông kết ở trung tâm buồng đốt và đáy lò. Tro dễ phủ lên bề mặt tiếp nhiệt của
buồng đốt làm giảm hiệu quả đốt.
 Độ ẩm (W) thể hiện mức độ chứa nước trong chất thải. Độ ẩm lớn, thành phần chất cháy giảm,
làm nhiệt trị của chất thải giảm. Khi đốt, nhiệt trị bị hao phí một phần để làm bay hơi nước.
 Muối vô cơ: nếu chất thải giàu muối vô cơ, muối kiềm sẽ gây khó khăn cho quá trình đốt.
Từng lượng nhỏ muối sẽ thăng hoa, sau đó tập trung trên bề mặt lò tạo nên một lớp xỉ hoặc
đóng bánh làm giảm khả năng đốt của lò.
6.2.Ảnh hưởng của hệ số cấp khí
Hệ số cấp khí là tỉ số giữa lượng không khí thực tế và lượng không khí lý thuyết, hay còn gọi là
hệ số dư không khí. Hệ số dư không khí là một thông số quan trọng trong quá trình đốt chất thải,
đây là yếu tố quan trọng để kiểm soát chế độ phân huỷ chất thải rắn.
Hệ số cấp khí được biểu hiện bằng công thức sau:
Trong đó: V
tt

: là lượng không khí (oxy) thực tế được cấp vào buồng đốt
V
lt
: là lượng không khí (oxy) lý thuyết để oxy hóa hoàn toàn chất thải
Các lò đốt hiện nay thường được cấp dư khí trong khoảng 1,05 – 1,1.
Hình 1: Quan hệ giữa nhiệt độ và không khí dư
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
5/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
Hình 2: Ảnh hưởng của không khí dư tới nhiệt độ buồng đốt
Giá trị của hệ số cấp khí tăng hay giảm có liên quan đến sự tăng hay giảm nhiệt độ của lò đốt.
Khi hệ số cấp khí tăng (trong vùng <1, thiếu khí), sự có mặt của oxy gây ra phản ứng cháy, tỏa
nhiệt và làm tăng nhiệt độ. Để đảm bảo đốt triệt để CTR thì cần cấp dư khí, vì oxy cấp vào cho sự
cháy là oxy không khí, trong đó có lẫn thành phần nitơ, khi ở nhiệt độ cao sẽ xảy ra phản ứng giữa
oxy và nitơ. Do đó, thường tiến hành đốt ở chế độ cấp dư khí, nhưng nếu đưa không khí lạnh vào
trong lò nhiều sẽ làm nguội lò, nhiệt độ giảm, gây tổn thất nhiệt.
Từ biểu đồ cho thấy, khi đốt thiếu khí, nhiệt độ đốt cao nhưng quá trình cháy diễn ra không
hoàn toàn, còn khi đốt dư khí thì quá trình đốt diễn ra hoàn toàn nhưng nhiệt độ buồng đốt thấp.
Dựa vào đặc tính này nên công nghệ đốt nhiệt phân áp dụng đốt thiếu khí cho buồng sơ cấp và đốt
dư khí cho buồng thứ cấp.
Mỗi loại chất thải đem đốt có nhiệt trị khác nhau và lượng không khí lý thuyết cung cấp cho
quá trình cháy cũng khác nhau. Hệ số dư không khí cho phép tính thể tích sản phẩm cháy và thể
tích buồng đốt.
Trong quá trình đốt, không phải lúc nào cũng có thể tính toán được lượng không khí cần cung
cấp cho quá trình cháy vì thành phần của chất thải đầu vào luôn biến động, do đó cần phải kiểm
soát quá trình đốt thông qua một số thông số khác để quá trình vận hành dễ dàng hơn như: nhiệt độ,
hệ số dư không khí, nồng độ CO, CO2, Oxi, bụi …
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
6/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng

Bảng 3: Nhu cầu cấp khí của một số chất thải
6.2.1. Đốt vừa đủ khí
Lượng không khí cần thiết cho quá trình đốt CTR được tính toán dựa trên các phương trình
phản ứng giữa thành phần C, H, S trong phần hữu cơ của CTR đô thị với oxy không khí như sau:
Nếu không khí khô chứa 23,15% oxy theo khối lượng thì lượng không khí cần thiết để oxy
hóa.
1 kg cacbon là: [(32/12)/0,2315]=11,52 kg
1 kg hydrô là: [(32/4)/0,2315]=34,56 kg
1 kg lưu huỳnh là: [(32/32)/0,2315]=4,32 kg
6.2.2. Đốt dư không khí
Vì tính chất không đồng nhất của CTR nên khó đốt hoàn toàn CTR với một lượng vừa đủ
không khí tính theo lý thuyết. Trong một số hệ thống đốt CTR, chế độ cấp dư khí được sử dụng
nhằm đảm bảo sự xáo trộn tốt và mọi thành phần trong CTR tiếp xúc tốt với không khí. Lượng dư
không khí cho quá trình đốt ảnh hưởng đến nhiệt độ và thành phần của khí đốt sinh ra.
Khi phần trăm dư lượng không khí tăng, oxy trong khí lò tăng, nhiệt độ lò giảm. Do đó, điều
chỉnh lượng không khí dư cung cấp là một phương pháp để kiểm soát nhiệt độ lò đốt. Nhiệt độ có
ảnh hưởng đến sự xuất hiện của các khí gây mùi trong thành phần của khói lò, khi nhiệt độ lò nhỏ
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
7/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
hơn 787
o
C sẽ xuất hiện các khí gây mùi trong thành phần khói lò nhưng khi nhiệt đột lớn hơn
982
o
C thì sự phát sinh các khí này và các chất độc tiềm tàng khác là thấp nhất
6.3.Nhiệt trị
Nhiệt trị của CTR là lượng nhiệt sinh ra khi đốt hoàn toàn một đơn vị khối lượng CTR
(kcal/kg). Điều này cần được quan tâm khi ứng dụng công nghệ đốt chất thải nhằm tận dụng năng
lượng hoặc đốt kèm với nhiên liệu trong các công nghệ khác như đốt nồi hơi, nung clinker. Nhiệt

trị thấp (LHV) của nhiên liệu rắn, lỏng tính theo công thức của Mendeleep:
Q(kcal/kg) = 81C + 300H – 26 (O- S) – 6(9A + W) (8.4)
(Vì thành phần của clo, flo và nitơ thấp nên được bỏ qua trong tính toán nhiệt trị)
Trong đó: C, H, O, S, A, W là phần trăm trọng lượng của các nguyên tố cacbon, hydro,
oxy, lưu huỳnh, tro, ẩm trong chất thải.
Nhiệt trị hay hàm lượng năng lượng của phần hữu cơ của CTR có thể được xác định bằng:
• Đốt mẫu trong lò hơi với qui mô thực và đo nhiệt trong hơi nước sinh ra;
• Sử dụng bomb calorimeter trong phòng thí nghiệm; hoặc
• Tính toán dựa trên các kết quả phân tích thành phần nguyên tố của phân tích cuối cùng
mẫu chất thải.
Hầu hết các giá trị nhiệt trị của CTR được xác định bằng thí nghiệm bomb calorimeter. Thí
nghiệm này đo nhiệt sinh ra ở nhiệt độ phòng thí nghiệm 25
o
C (77
o
F) từ việc đốt mẫu chất thải rắn
khô. Giá trị nhiệt trị ở điều kiện chuẩn 25
o
C được sử dụng để tính toán cân bằng nhiệt. Nhiệt lượng
chứa trong liên kết hóa học của vật chất được biết đến như nhiệt của quá trình đốt (heat of
combustion). Nhiệt này sẽ được giải phóng khi vật liệu được đốt. Nhiệt sinh ra trong quá trình đốt
chất thải trong calorimeter có thể được xác định bằng cách đo sự tăng nhiệt độ xảy ra trong quá
trình đốt CTR:
U = CvT/M
U là nhiệt trị (cal/g) của vật liệu đốt thí nghiệm
T là số gia nhiệt độ tăng lên tính bằng oC
M là khối lượng tính bằng gram
Cv là nhiệt dung của calorimeter (cal/oC).BK
Nhiệt trị của CTR phụ thuộc vào thành phần của chất thải rắn nhất là các thành phần có nhiệt
trị cao như giấy, plastic, thực phẩm và rác vườn. Độ ẩm và chất vô cơ (tro) sẽ làm hạn chế nhiệt

trong quá trình đốt.
Hai thông số nhiệt trị quan trọng cho tính toán quá trình đốt là: nhiệt trị cao (high heating value
– HHV) và nhiệt trị thấp (low heating value – LHV).
• Nhiệt trị cao (HHV) bao gồm nhiệt làm bay hơi phân tử nước trong quá trình đốt.
• Nhiệt trị thấp (HHV) không tính phần nhiệt làm bay hơi phân tử nước trong quá trình đốt.
Nhiệt trị cao HHV được tính theo công thức:
HHV (MJ/kg) = 0.339 (C) + 1.44 (H) – 0.139 (O) + 0.105 (S)
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
8/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
Nhiệt trị thấp LHV được tính theo công thức:
LHV = HHV (in MJ/kg ) – 0.0244 (W + 9H)
Trong đó: W và H là phần trăm khối lượng của nước và của hydrô trong mẫu CTR
Các yếu tố sau đây nên xem xét để đánh giá CTR có phải là nguyền nhiêu liệu tiềm năng hay
không (Pfeffer, 1992):
• Chỉ có vật liệu hữu cơ khô mới sản sinh năng lượng.
• Tro làm giảm khần khối lượng nhiên liệu hữu cơ trong CTR.
• Tro vẫn giữ nhiệt khi lấy ra khỏi lò đốt, dây là nhiệt thải không sử dụng được.
• Nước cần một lượng lớn năng lượng để bay hơi
• Nếu CTR có nhiệt trị không đáng kể thì đốt không phải là giải pháp xử lý thích hợp.
• Nếu CTR có nhiệt trị thấp hơn 556 kcal/kg thì không có khả năng đốt.
Tuy nhiên, có những ngoại lệ, một chất thải về cơ bản là một chất trơ nhưng có một lượng nhỏ
(hoặc được bao phủ bởi) thành phần cháy thì phương pháp đốt vẫn được lựa chọn ngay cả khi nhiệt
trị thấp. Ví dụ những thùng phuy rỗng có lớp bao phủ vật liệu hữu cơ trên bề mặt bên trong, nhiệt
trị tính trên khối lượng chất thải không tới 278 kcal/kg nhưng ngừơi ta vẫn lựa chọn phương pháp
đốt để làm sạch các thùng phuy này.
Bảng 4: Nhiệt trị một số thành phần của CTR
6.4.Năng lượng
Năng lượng sinh ra từ quá trình đốt dưới 2 dạng nhiệt năng của khí lò và nhiệt năng được
chuyển hóa thành nhiệt của thành lò, nhiên liệu thêm vào, tro nhờ quá trình đối lưu, nhiệt, bức xạ

Nhiệt trị của CTR dựa trên giá trị nhiệt năng của từng thành phần trong CTR. Vì nhiệt lượng sinh
ra trong quá trình đốt có thể được thu hồi nhờ quá trình trao đổi nhiệt từ khí sinh ra có nhiệt độ cao.
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
9/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
Nhiệt lượng sinh ra trong khí thải lò đốt CTR có thể thu hồi cho các thiết bị tiêu thụ nhiệt: lò hơi, lò
luyện kim, lò nung, lò thủy tinh, máy phát điện…
II. CÁC HỆ THỐNG LÒ ĐỐT
Các hệ thống lò đốt có thể được thiết kể để vận hành với 2 loại CTR: CTR chưa phân loại (mass
–fired) và CTR đã phân loại (phần còn lại sau khi đã tách phần có khả năng tái sinh được đem đi
đốt).
- Hệ thống lò đốt CTR đã phân loại tại nguồn: Là cải tiến của hệ thống lò đốt chưa phân loại
tại nguồn.
- Hệ thống lò đốt CTR chưa phân loại:
Trong hệ thống này, CTR phải được xử lý sơ bộ trước khi đưa vào phễu lò đốt. Trước khi
chuyển CTR vào phễu lò đốt, người điều khiển cần trục phải loại bỏ -bằng phương pháp thủ công -
những vật không thích hợp với lò đốt. Tuy nhiên, giả định rằng toàn bộ CTR đều có thể cho vào hệ
thống bao gồm chất không cháy có kích thước lớn (như tủ lạnh ) và thậm chí là những chất nguy
hại tiềm tàng. Do đó, hệ thống lò đốt phải được thiết kế sao cho có thể vận hành với những chất
thải như thế mà không làm hỏng thiết bị hay làm bị thương người vận hành. Giá trị nhiệt trị sinh ra
bởi CTR chưa phân loại này thay đổi rất lớn, phụ thuộc nhiều vào thời tiết, mùa trong năm, và
nguồn gốc phát sinh. Mặc dù còn nhiều điểm hạn chế, hệ thống này vẫn được ưu tiên sử dụng và
phổ biến.
Đốt hở thủ công
Đây là kỹ thuật đốt chất thải đã có từ rất lâu. CTR được đổ hoặc vun thành đống trên mặt đất
rồi đốt, không có thiết bị hỗ trợ. Với phương pháp này, quá trình đốt không triệt để, không có hệ
thống kiểm soát khí thải nên gây ô nhiễm môi trường không khí và vì cháy hở nên dễ gây sự cố
nguy hiểm. Phương pháp đốt hở thủ công tiện lợi để đốt các chất nổ như thuốc nổ TNT, Dynamite.
Để đốt các loại chất thải có khả năng cháy nổ cao người ta đốt trong các lò hở, nhưng lò được xây
hoặc đào sâu xuống đất, hoặc lò có thêm các thiết bị phụ trợ để quá trình đốt được an toàn.

Đốt bằng các thiết bị chuyên dụng.
Thiết bị chuyên dụng đốt CTR thường có những thành phần sau: Bộ phận nhận chất thải và bảo
quản chất thải, Bộ phận nghiền và phối trộn chất thải. Bộ phận cấp chất thải. Buồng đốt sơ cấp.
Buồng đốt thứ cấp. Thiết bị làm nguội khí hay nồi hơi chạy bằng nhiệt dư để giảm nhiệt độ. Hệ
thống rửa khí. Quạt hút để hút không khí vào lò khi duy trì áp suất âm. Ống khói
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
10/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
Hình 3: Hệ thống lò đốt chất thải rắn điển hình
1. Lò đốt một cấp
Cấu tạo của lò đốt một cấp tương đối đơn giản, chủ yếu gồm buồng đốt. Buồng đốt được chia
làm 2 ngăn nhờ ghi lò. CTR được đốt trên ghi lò. Vật liệu lò thường là gạch đất nung nên tuổi thọ
không cao. Nguồn nguyên liệu cung cấp nhiệt cho lò chủ yếu là củi gỗ, mùn cưa Nhiệt độ, bụi, khí
thải không được kiểm soát mà đưa trực tiếp vào không khí. Các công việc như đưa CTR vào lò,
cung cấp nguyên liệu cháy, điều khiển quá trình cháy, thu hồi tro thải đều do công nhân lò đốt thực
hiện theo phương thức thủ công.
Hình 4: Lò đốt một cấp
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
11/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
Để khắc phục nhược điểm chính của lò khi đóng vai trò là một thiết bị xử lý chất thải, một số
nhà thiết kế đã cải tiến mô hình lò đốt này bằng cách kết nối với các thiết bị xử lý khí thải, nhằm
đạt yêu cầu của các tiêu chuẩn xả thải.
2. Lò đốt nhiều cấp
Là loại lò đốt có thể đốt triệt để chất thải, khí thải ra môi trường đạt tiêu chuẩn quy định. Lò
đốt nhiều cấp được thiết kế gồm những đơn nguyên: từ 5 – 9 đơn nguyên cho một kiểu lò điển
hình. Với một trục thẳng đứng ở trung tâm của hệ thống. Mỗi đơn nguyên có một cánh khuấy được
gắn vào trục trung tâm tạo ra các khoang rỗng hình vành khuyên ở bên trong lò đốt, CTR sau khi
đưa vào lò sẽ được lưu trữ ở các khoang rỗng này
Răng của các cánh khuấy sẽ cào bùn vào trong các khoang và hướng về phía tâm của buồng

lò, nơi bùn sẽ rơi xuống các cạnh của lớp chịu nhiệt và đi xuống đơn nguyên tiếp theo.
Hệ thống cấp khí được thiết kế ở phía dưới của hệ thống. Nhiệt độ tối thiểu của lò 760
o
C và
thời gian lưu ít nhất là 0,5s để có thể phân huỷ phần lớn các hợp chất hữu cơ.
Hình 5: Lò đốt chất thải rắn nhiều cấp
3. Lò đốt thùng quay
Đây là loại lò đốt chất thải có nhiều ưu điểm bởi quá trình xáo trộn CTR tốt, đạt hiệu quả cao, được
sử dụng khá phổ biến ở các nước tiên tiến. Lò đốt thùng quay được sử dụng để xử lý các loại chất
thải nguy hại dạng rắn, bùn, cặn và cả dạng lỏng.
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
12/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
Hình 6: Lò đốt thùng quay
Đây là loại lò đốt chất thải có nhiều ưu điểm
• Thùng quay hoạt động ở nhiệt độ khoảng 1100
0
C, có thể sử dụng chất thải nguy hại làm
nguyên liệu.
• Đây là phương pháp tiêu hủy chất thải bằng cách đốt cùng với nhiên liệu thông thường
khác để tận dụng nhiệt cho các thiết bị tiêu thụ nhiệt như: nồi hơi, lò luyện kim, lò nấu thủy
tinh, lò nung xi măng
• Lượng chất thải bổ sung vào lò đốt có thể chiếm 12 – 25% tổng lượng nhiên liệu.
Lò đốt thùng quay là lò đốt hai cấp gồm: buồng sơ cấp và buồng thứ cấp
Buồng đốt sơ cấp
Lò sơ cấp là một trống quay hình trụ chịu nhiệt, quay với tốc độ điều chỉnh được (0,5 – 1
vòng/phút), có nhiệm vụ đảo trộn CTR trong quá trình cháy. Lò đốt được đặt hơi dốc với độ
nghiêng 1 – 5 %, nhằm tăng thời gian cháy của chất thải và vận chuyển tự động tro ra khỏi lò đốt.
CTR được nạp vào từ phía trên của lò dưới dạng nén hay thuỷ lực tuỳ thuộc vào tính chất lý học
của chất thải. Khi đốt CTR, lò sơ cấp quay giúp cho cho quá trình xử lý được triệt để. Thời gian lưu

của CTR trong lò là 0,5 – 1,5 giờ, lượng chất thải nạp vào chiếm 20% thể tích lò.
Phần đầu của lò đốt có lắp một béc phun dầu hoặc gas kèm quạt cung cấp cho quá trình đốt
nhiên liệu nhằm đốt nóng hệ thống lò đốt. Tốc độ phun gas vào lò khoảng 3,1 m/s nhằm hạn chế tối
đa sự thất thoát. Khi nhiệt độ lò đạt 800
o
C thì CTR mới được đưa vào để đốt. Trong buồng đốt sơ
cấp, nhiệt độ lò quay được khống chế từ 800 – 900
o
C, nếu chất thải cháy tạo đủ năng lượng giữ
được nhiệt độ này thì bộ đốt phun dầu/gas tự động ngắt. Khi nhiệt độ hạ thấp hơn 800
o
C thì bộ đốt
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
13/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
tự động làm việc trở lại. Sản phẩm khí sinh ra trong quá trình đốt ở buồng đốt sơ cấp được đốt tiếp
tục ở buồng thứ cấp.
Buồng đốt thứ cấp
Đây là buồng đốt tĩnh, nhằm để đốt các sản phẩm bay hơi, chưa cháy hết bay lên từ buồng sơ
cấp. Nhiệt độ ở đây thường từ 950÷1100
0
C. Thời gian lưu của khí cháy ở buồng thứ cấp từ 1,5÷2
giây. Hàm lượng oxy dư tối thiểu cho quá trình cháy là 6%. Buồng thứ cấp có các tấm hướng dòng
để khí thải vừa được thổi qua vùng lửa cháy của bộ phận đốt dầu phun vừa được xáo trộn mãnh liệt
để cháy triệt để. Khí thải sau đó được làm nguội và qua hệ thống xử lý trước khi qua ống khỏi thải
ra môi trường.
 Ưu điểm của lò đốt thùng quay

Áp dụng cho cả chất thải rắn và lỏng.


Có thể đốt riêng chất lỏng và chất rắn hoặc đốt kết hợp.

Không bị nghẹt gi lò (vỉ lò) do quá trình nấu chảy.

Cung cấp khả năng xáo trộn chất thải và không khí cao.

Lấy tro liên tục mà không ảnh hưởng đến quá trình cháy.

Kiểm soát được thời gian lưu của chất thải trong thiết bị.

Có thể nạp chất thải trực tiếp mà không cần phải xử lý sơ bộ gia nhiệt chất thải.

Có thể vận hành ở nhiệt độ trên 1400
o
C.
 Nhược điểm của lò đốt thùng quay

Lôi cuốn các hạt, phân tử vào trong dòng khí gas, thành phần tro trong khí thải cao.

Gia công lò khó.

Chi phí đầu tư cao.

Vận hành phức tạp.

Yêu cầu lượng khí dư lớn do thất thoát qua các khớp nối.

Tổn thất nhiệt đáng kể trong tro thải.

Chất thải vô cơ có thể kết xỉ gây khó khăn cho công tác bảo trì, bảo dưỡng thùng quay

4. Lò đốt tầng sôi
Thuộc loại lò đốt tĩnh, có lót một lớp gạch chịu lửa bên trong để làm việc với nhiệt độ cao.
Đặc điểm của lò là luôn chứa một lớp cát dày 40 – 50 cm với vai trò nhận nhiệt và giữ nhiệt cho lò
đốt, bổ sung nhiệt cho CTR ướt. Lớp cát được gió thổi xáo động làm CTR bị tơi ra, xáo trộn theo
nên cháy dễ dàng. Chất thải lỏng khi bơm vào lò sẽ bám dính lên bề mặt các hạt cát nóng đang xáo
động, nhờ vậy sẽ bị đốt cháy còn thành phần nước sẽ bay hơi hoàn toàn. Không khí thổi mạnh vào
dưới lớp vỉ đỡ có lỗ nên gió sẽ phân bố đều dưới đáy lò làm lớp đệm cát cùng các phế liệu rắn,
nhão đều được thổi tơi, tạo điều kiện cháy triệt để.
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
14/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
Hình 7: Lò đốt tầng sôi
Khoang phía dưới lò (trên lớp vỉ phân bố gió), là khu vực cháy sơ cấp có nhiệt độ buồng đốt từ
850 – 920
o
C, còn khoang phía trên phình to hơn là khu vực cháy thứ cấp có nhiệt độ cháy cao hơn
(990 – 1100
0
C) để đốt cháy hoàn toàn CTR. Trong lò đốt tầng sôi cần duy trì một lượng cát nhất
định nhằm tạo một lớp đệm giữ nhiệt ổn định và hỗ trợ cho quá trình sôi của lớp chất thải đưa vào
lò đốt. Khí thải sau đó được làm nguội và qua hệ thống xử lý trước khi qua ống khói thải ra môi
trường. Không khí cấp vào lò với lượng dư 25 – 150% so với lý thuyết.
 Ưu điểm

Có thể xử lý cả ba dạng chất thải rắn, lỏng và khí.

Thiết kế đơn giản và hiệu quả nhiệt cao.

Hiệu quả đốt cao do bề mặt tiếp xúc lớn.


Lượng nhập liệu không cần cố định.
 Nhược điểm

Khó tách phần không cháy được.

Lớp dịch chuyển phải được tu sửa và bảo trì.

Lớp đệm có khả năng bị phá vỡ.
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
15/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng

Cần khống chế nhiệt độ đốt vì nếu cao hơn 850
o
C có khả năng phá vỡ lớp đệm.

Chưa được sử dụng nhiều trong xử lý chất thải nguy hại
5. Lò nhiệt phân
Nhiệt phân là quá trình phân hủy hay biến đổi hóa học CTR ở nhiệt độ cao trong điều kiện
không có oxy. Phản ứng quan trọng nhất trong quá trình nhiệt phân là bẻ gãy mạch liên kết C – C,
không có xúc tác, chúng tạo thành những gốc tự do và có đặc tính chuỗi, nhiệt độ càng tăng thì sự
cắt mạch càng sâu. Sản phẩm của quá trình nhiệt phân CTR thu được gồm các chất ở dạng khí,
lỏng và rắn. Khi nhiệt phân, chất thải sinh ra khí gas mà khí gas này sẽ cháy sinh ra nhiệt. Ở nhiệt
độ cao, các sản phẩm dạng lỏng một mặt bị hoá hơi và mặt khác tiếp tục bị nhiệt phân cắt mạch tạo
thành các sản phẩm đơn giản hơn. Chất rắn (cặn cacbon) hay sản phẩm cốc hoá thu được là do sự
phân hoá hydrocacbon đến cacbon tự do. Nhiệt phân là quá trình kết hợp: phản ứng cracking và
trùng ngưng, tạo thành:

Khí cháy (H2, CH4, CO2, CO và các khí khác, phụ thuộc CTR hữu cơ ban đầu), có nhiệt
trị : 26562 kJ/m

3

Nhiên liệu lỏng: acid acetic, aceton, methanol, tổ hợp gốc hidrocacbon. Có thể dùng để
tổng hợp dầu nhiên liệu. Nhiệt trị: 20.934 kJ/m
3

Tro: cacbon và chất trơ
Phản ứng nhiệt phân chất thải rắn được mô tả một cách tổng quát như sau:
Chất thải rắn  Các chất bay hơi hay khí gas + cặn rắn.
Trong đó: Khí gas bao gồm CxHy, H
2
, COx, NOx, SOx và hơi nước.
Cặn rắn: cacbon cố định và tro.
Quá trình nhiệt phân là quá trình thu nhiệt, tốc độ nhiệt phân phụ thuộc vào nhiệt độ, thành
phần, cấu trúc chất thải và chế độ cấp khí.
Nhiệt độ bắt đầu quá trình nhiệt phân của một số chất: than non từ 300÷400
o
C, gỗ từ
225÷325
o
C, lignin từ 300÷500
0
C. Nhiệt độ bắt đầu cháy khí gas từ 400÷600
o
C
Nhiệt phân bằng hồ quang – plasma: thực hiện quá trình ở nhiệt độ cao (có thể đến 10.000
o
C)
để tiêu hủy chất thải có tính độc cực mạnh. Sản phẩm là khí H
2

và CO, khí axit và tro.
Nguyên lý vận hành lò nhiệt phân
Nguyên lý vận hành lò nhiệt phân gồm 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1: quá trình khí hóa: CTR được gia nhiệt để tách các thành phần dễ bay hơi như
khí cháy, hơi nước ra khỏi thành phần cháy không hóa hơi và tro.
Giai đoạn 2: quá trình đốt: các thành phần bay hơi ở điều kiện phù hợp để tiêu hủy hết các
cấu tử nguy hại.
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
16/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
Hình 8: Các giai đoạn của hệ thống nhiệt phân
Lò nhiệt phân được xem như hai buồng phản ứng nối tiếp nhau với hai nhiệm vụ: buồng sơ cấp
làm nhiệm vụ sản xuất khí gas, cung cấp cho buồng thứ cấp để đốt triệt để các chất hữu cơ. Chất
lượng khí gas tạo thành phụ thuộc vào bản chất của chất thải được nhiệt phân cũng như điều kiện
nhiệt phân ở buồng sơ cấp. Kiểm soát được mối quan hệ giữa buồng sơ cấp và buồng thứ cấp đồng
nghĩa với việc kiểm soát được chế độ vận hành lò đốt đạt hiệu quả như mong muốn.
Hình 9: Hệ thống nhiệt phân
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
17/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
o Buồng sơ cấp
Đốt thiếu oxy (lượng khí cấp khoảng 70 - 80% so với nhu cầu lý thuyết), các quá trình xảy ra
gồm:
Sấy khô (bốc hơi nước) chất thải: chất thải được đưa vào buồng đốt, thu nhiệt từ không khí
nóng của buồng đốt, nhiệt độ của chất thải đạt trên 100
o
C, quá trình thoát hơi ẩm xảy ra mãnh liệt,
khi nhiệt độ tiếp tục tăng sẽ xảy ra quá trình nhiệt phân chất thải và tạo ra khí gas.
Quá trình phân huỷ nhiệt tạo khí gas và cặn cacbon: Chất thải bị phân huỷ nhiệt sinh ra khí
gas, tức là từ các hợp chất hữu cơ phức tạp tạo thành các chất đơn giản như: CH4, CO, H2 … Thực

tế, với sự có mặt của oxy và khí gas trong buồng nhiệt phân ở nhiệt độ cao đã xảy ra quá trình
cháy, nhiệt sinh ra lại tiếp tục cấp cho quá trình nhiệt phân, như vậy đã sinh ra quá trình “tự nhiệt
phân và tự đốt sinh năng lượng” mà không đòi hỏi phải bổ sung năng lượng từ bên ngoài vào
(không cần tiến hành cấp nhiệt qua béc đốt), và do vậy đã tiết kiệm được năng lượng. Thông qua
quá trình kiểm soát chế độ cấp khí và diễn biến nhiệt độ buồng đốt sơ cấp sẽ đánh giá được giai
đoạn: sấy, khí hoá và đốt cặn trong buồng nhiệt phân.
Quá trình nhiệt phân của CTR thường bắt đầu từ 250- 650
0
C. Thực tế, để nhiệt phân chất thải
người ta thường tiến hành ở nhiệt độ từ 425

- 760
0
C. Khi quá trình nhiệt phân kết thúc, sẽ hình
thành tro và cặn cacbon, do vậy người ta gọi giai đoạn này là cacbon hoá.
o Buồng thứ cấp
Quá trình đốt được cấp dư khí oxy (lượng khí cấp khoảng 110 - 200% so với nhu cầu lý thuyết
để đảm bảo cháy hoàn toàn, nhiệt độ khoảng trên 1000
0
C), Khí gas sinh ra từ buồng sơ cấp, được
đưa lên buồng thứ cấp để đốt triệt để. Tốc độ cháy phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ chất cháy
trong hỗn hợp khí gas. Khi đã cháy hết 80 – 90% khí gas thì tốc độ phản ứng giảm dần.
 Ưu điểm

Quá trình nhiệt phân xảy ra ở nhiệt độ thấp (so với các công nghệ đốt khác). Do vậy, làm
tăng tuổi thọ của vật liệu chịu lửa, giảm chi phí bảo trì.

Kiểm soát được chế độ nhiệt phân sẽ tiết kiệm được nhiên liệu vì buồng nhiệt phân chính
là nguồn cung cấp khí gas cho buồng thứ cấp.


Quá trình nhiệt phân không đòi hỏi sự xáo trộn nên sẽ giảm được lượng bụi phát sinh.
Thông thường, bụi trong khí thải < 200 mg/m
3
, trong nhiều trường hợp không cần trang bị
thiết bị xử lý bụi.

Quá trình nhiệt phân có thể kiểm soát được nhờ bản chất thu nhiệt của nó.

Chất thải rắn hoặc lỏng bị đồng thể hoá chuyển vào dòng khí có nhiệt lượng cao nhờ quá
trình nhiệt phân có kiểm soát.

Các cấu tử có thể thu hồi được tập trung trong bã rắn hoặc nhựa để thu hồi.

Thể tích chất thải giảm đáng kể.

Các chất bay hơi có giá trị kinh tế có thể được ngưng tụ để thu hồi.

Phần hơi không ngưng tụ, cháy được coi như nguồn cung cấp năng lượng.
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
18/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng

Vận hành và bảo trì phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Các chất hữu cơ và các chất độc hại như đioxin, furans, PCBs cháy hoàn toàn.
 Nhược điểm

Một số thành phần trong chất thải lúc nạp liệu để đốt có thể bị giữ lại bởi bã thải (nhựa
đường, than cốc).


Tro cũng cần được chôn lấp an toàn.

Chất thải có phản ứng thu nhiệt không nên đốt trong lò nhiệt phân.

Thời gian đốt lâu hơn so với công nghệ đốt lò quay.
III. HỆ THỐNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CHO CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT
1. Kiểm soát ô nhiễm không khí
1.1.Khí NOx
NOx có 2 dạng là: NO và NO2; NOx hình thành từ 2 nguồn đó là: Nguồn thứ nhất hình thành
do phản ứng giữa nitơ và oxy không khí dưới tác dụng của nhiệt; nguồn thứ hai hình thành do phản
ứng oxy và nitơ hữu cơ có trong thành phần các loại nhiên liệu sử dụng. NOx là tác nhân dẫn đến
việc hình thành chất PAN (Peroxyl Acetal Nitrat ) gây nên hiện tượng sương mù.
Phản ứng oxi hóa quang hóa:
NOx + O3 + PAN
NOx còn chuyển thành dạng sol khí (giọt lỏng) có thể tạo mưa axit.
Kỹ thuật khống chế NOx:
- Đốt thiếu khí có tuần hoàn ở buồng sơ cấp có thể làm giảm được 35% lượng NOx,
- Xử lý NOx trong khí thải bằng xúc tác hoặc amoniac có thể làm giảm được tới 60%
lượng NOx,
- Nếu sử dụng hỗn hợp than hoạt tính trộn natrihydrocacbonate tỷ lệ 35:65 trọng lượng, có
thể giảm 65% NOx, bên cạnh đó có thể xử lý thêm khí thải (khử dioxin/furan, THC, hơi axít).
1.2.Khí Sox và các khí acid (HCl, HF)
SOx và khí axít (HCl, HF) hình thành do quá trình đốt nhiên liệu có chứa lưu huỳnh, clorua,
flourua. Flor chỉ có trong một số ít CTR còn clor thường gặp hơn, ví dụ có trong nhựa PVC …Lưu
huỳnh trong các hợp chất được đốt có thể chuyển thành SO2 từ 14 - 19%, mức độ chuyển hoá SO2
thành SO3 phụ thuộc vào nhiệt độ và lượng oxy dư trong buồng đốt. Quá trình chuyển clorua,
florua thành HCl, HF vào khoảng 46-48%. SO
2
kích thích hệ hô hấp, làm cay mắt, chảy mũi, gây
nên các bệnh như viêm mũi, mắt, viêm họng. Ở nồng độ cao, SO

2
là tác nhân gây bệnh tật hoặc gây
tử vong đối với những người đã mắc các chứng bệnh liên quan đến phổi như viêm phế quản hay
cuốn phổi. SO
2
gây mưa axit và sương mù, hủy diệt ao hồ, sông rạch và rừng.
Các biện pháp kiểm soát ô nhiễm chủ yếu là sử dụng thiết bị xử lý khí thải bằng các chất hấp
phụ, hấp thụ.
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
19/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
Hình 10: Sơ đồ công nghệ hệ thống khử hơi acid và SO
2
bằng phương pháp hấp thụ ướt
Hình 11: Sơ đồ công nghệ hệ thống khử hơi acid và SO
2
bằng phương pháp hấp thụ khô
1.3.Bụi
Bụi hình thành do quá trình đốt không hoàn toàn các thành phần vô cơ và hữu cơ có trong chất
thải được đốt. Kích thước hạt bụi từ 0,3 - 1 µm chiếm chỉ lệ từ 80-90% theo khối lượng. Theo lý
thuyết, khi quá trình đốt được thực hiện ở nhiệt độ cao, điều kiện oxy hoá tốt thì các chất hữu cơ bị
oxy hoá triệt để nhưng thực tế thì không đạt được kết quả như mong muốn nên bụi tạo thành sẽ có
một phần là thành phần hữu cơ bị cuốn theo khí thải. Thành phần, tính chất cũng như tải lượng của
bụi có liên quan đến thành phần chất thải được đốt, loại lò đốt và quá trình vận hành.
Bụi làm giảm thị giác và ảnh hưởng đến sức khỏe. Bụi có kích thước nhỏ hơn 10 µm gọi là bụi
hô hấp bởi vì nó có thể đi sâu vào trong phổi.
Hiện nay biện pháp kiểm soát bụi trong quá trình đốt là thông qua kiểm soát chế độ đốt đang tỏ
ra ngày càng có ưu thế. Ngoài ra có thể xử lý bụi thông qua các thiết bị xử lý như: thiết bị lọc bụi
tĩnh điện, thiết bị ventury, thiết bị lọc tay áo, cyclone
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011

20/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
Hình 12: Các thiết bị kiểm soát bụi
1.4. Kiểm soát Dioxin/Furan
Dioxin là một chất trong họ Polichorinated dibenzodioxin (PCDD) có hai vòng benzen liên kết
với hai nguyên tử oxi. Furan là một chất trong họ Policlorinated dibenzofuran (PCDF) có hai vòng
benzen liên kết với một nguyên tử oxi.
• Liều lượng gây chết 50%: LD50 là 1 /kg trọng lượng cơ thể.
• Dioxin/Furan có tác hại gây đột biến gen đối với động vật và con người.
• Dioxin/Furan tổng hợp trong lò đốt CTR bởi phản ứng giữa lignin (thành phần trong gỗ và
giấy) và clo phân huỷ từ PVC hoặc hoạt chất vô cơ NaCl.
Kiểm soát sự phát sinh dioxin/furan từ quá trình đốt CTR:
- Kiểm soát quá trình cháy: Nhiệt độ buồng đốt khoảng 1800
o
F, thời gian cháy >1s.
- Nồng độ CO càng thấp thì lượng dioxin sinh ra càng nhỏ, do đó kiểm soát lượng dioxin
sinh ra thông qua kiểm soát nồng độ CO có tính khả thi cao.
1.5. Kiểm soát tro sau đốt
Các chất cần kiểm soát bao gồm
- Tro đáy lò: kim loại, thủytinh.
- Tro bay: thu hồi 99% trong thiết bị ESP hoặc lọc vải.
- Cặn từ thiết bị rửa khí khơ.
Tro dễ phân tán nên cần được thu gom và vận chuyển trong các thùng kín đến nơi thải bỏ; Tro
bay thường được tạo ẩm và trộn với tro đáy lò trước khi chôn lấp.
Hỗn hợp tro bay + tro đáy lò + sữa vôi + xi măng pooclan - gạch xây dựng, sản xuất đá nhân
tạo xây dựng.
Ở các nhà máy sản xuất xi măng có sử dụng lò đốt để xử lý chất thải rắn, tro sau đốt được thêm
vào trong thành phần clinke với hàm lượng tính toán để vừa đảm bảo xử lý tối đa lượng tro phát
sinh mà không ảnh hưởng đến chất lượng clinke và xi măng.
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011

21/22
Tiểu luận: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt Huỳnh Tiến Thắng
Theo tính toán, nồng độ dioxin phát sinh trong quá trình đốt chưa trong tro và nồng độ dioxin
trong tro cao hơn 10 lần so với trong khí thải vì vậy xử lý tro là lựa chọn ưu tiên. Hiện nay, phương
pháp được khuyến khích sử dụng là nung chảy tro với tác dụng phân hủy toàn bộ dioxin và ổn định
thành phần kim loại nặng có trong tro.
Hình 12: Thiết bị hóa khí tầng sôi và Lò nung chảy tro
Cao đẳng công nghiệp Tuy Hòa – 01/2011
22/22