Xem mẫu
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
Môn học: Kỹ thuật xử lý chất thải rắn
XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG
PHƯƠNG PHÁP NHIỆT
GVHD: Th.S Lê Tấn Thanh Lâm
Thực hiện: Nhóm 2 – KT.XLCTR – HK 2 2016-2017 – RD101 – T7 – 123
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 03 năm 2017
- DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM
STT HỌ - TÊN MSSV
1 Trần Hồ Quyết Tiến (NT) 14163284
2 Nguyễn Thị Hằng 14163083
3 Đặng Tiểu Phương 14163207
4 Phạm Tố Quyên 14163220
5 Nguyễn Văn Sơn 14163226
6 Nguyễn Đức Sữ 14163229
7 Nguyễn Thị Thu Thão 14163251
8 Ngô Thị Thanh Tuyền 14163307
- MỤC LỤC
CHƯƠNG 2: XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT ............... 1
2.1. Khái niệm .......................................................................................................... 1
2.2. Tổng quan về chất thải rắn ................................................................................ 1
2.3. Phân loại phương pháp xử lý chất thải.............................................................. 2
2.3.1. Đốt hóa học ................................................................................................ 2
2.3.2. Nhiệt phân .................................................................................................. 3
2.3.3. Khí hóa ....................................................................................................... 4
2.3.4. Đốt dư khí................................................................................................... 7
2.4. Ưu và nhược điểm của phương pháp đốt .......................................................... 7
2.5. Các văn bản pháp quy liên quan đến lò đốt chất thải rắn tại Việt Nam ............ 8
2.6. Phân loại chất thải có thể xử lý bằng phương pháp đốt .................................... 8
2.6.1. Những chất thải không nên đốt .................................................................. 8
2.6.2. Những chất thải rắn không được đốt .......................................................... 9
2.6.3. Những chất thải nên đốt ............................................................................. 9
2.7. Nguyên tắc khi đốt .......................................................................................... 11
2.8. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy ....................................................... 12
2.9. Hệ thống thu hồi năng lượng .......................................................................... 13
2.10. Công nghệ đốt chất thải rắn ......................................................................... 13
2.10.1. Lò đốt một cấp.......................................................................................... 13
2.10.2. Lò đốt nhiều buồng đốt ............................................................................ 14
2.10.3. Lò đốt nhiều tầng...................................................................................... 15
2.10.4. Lò đốt thùng quay .................................................................................... 16
2.10.5. Lò đốt chất lỏng........................................................................................ 18
2.10.6. Đốt tầng sôi .............................................................................................. 19
2.10.7. Đốt plasma................................................................................................ 21
2.10.8. Đốt chân không ........................................................................................ 22
2.11. Hệ thống phụ trợ xử lí khí thải lò đốt .......................................................... 23
2.11.1. Giảm nhiệt độ khí thải .............................................................................. 23
2.11.2. Xử lý bụi................................................................................................... 23
2.11.3. Xử lý SOx và khí axít (HCl, HF) .............................................................. 24
- 2.11.4. Xử lý NOx ................................................................................................ 26
2.12. Lò đốt chất thải rắn khoa Môi trường và Tài nguyên Đại học Nông Lâm .. 31
2.12.1. Mô hình lò đốt .......................................................................................... 31
2.12.2. Cấu tạo lò đốt và nguyên lý hoạt động ..................................................... 31
2.12.3. Ưu, nhược điểm ........................................................................................ 35
2.12.4. Kết quả thực hành thí nghiệm .................................................................. 35
2.12.5. Kết luận .................................................................................................... 37
2.12.6. Kiến nghị .................................................................................................. 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 39
- Kỹ thuật xử lý chất thải rắn:
“Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt”
CHƯƠNG 2: XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT
2.1. Khái niệm
Xử lý chất thải rắn (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. (Nguyễn Văn Phước, 2008)
2.2. Tổng quan về chất thải rắn
Hiện nay tốc độ gia tăng dân số ngày càng cao cùng với sự phát triển kinh tế, xã
hội và việc lãng phí tài nguyên trong thói quen sinh hoạt của con người đã làm
lượng rác thải ngày một tăng cao, thành phần, tính chất trở nên phức tạp hơn và
tiềm ẩn nhiều nguy cơ độc hại. Bên cạnh đó, công tác quản lý và xử lý chất thải rắn
ở nước ta thì còn sơ sài chưa được chú trọng, việc xử lý không đảm bảo quy chuẩn
kỹ thuật về môi trường đã gây những tác động tổng hợp tới môi trường, sức khỏe
cộng đồng và phát triển kinh tế – xã hội.
Theo số liệu của website Bảo vệ Môi trường Việt Nam MTX (moitruong.com.vn)
đăng ngày 26/05/2015, trung bình mỗi ngày nước ta phát sinh 12 triệu tấn rác thải
sinh hoạt. Dự kiến đến năm 2020, lượng rác thải đô thị phát sinh là 20 triệu
tấn/ngày. Phần lớn lượng rác phát sinh chủ yếu tại các thành phố lớn như Hà Nội,
TP.HCM, Hải Phòng… Việc quản lý và xử lý chất thải rắn đô thị nước ta đang còn
rất lạc hậu, chủ yếu là chôn lấp.
Tại Hà Nội, khối lượng rác sinh hoạt tăng trung bình 15% một năm, tổng lượng
rác thải ra ngoài môi trường lên tới 5.000 tấn/ngày. Thành phố Hồ Chí Minh mỗi
ngày có trên 7.000 tấn rác thải sinh hoạt, mỗi năm cần tới 235 tỉ đồng để xử lý.
Bảng 1: Tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt đô thị phát sinh ở TP.HCM
Năm Khối lượng CTR đô thị Tỷ lệ tăng hằng năm
Tấn/năm Tấn/ngày (%)
2000 1.483.963 4.066 39,2
2005 1.746.485 4.785 03,7
2010 2.372.500 6.500 07,4
2015 2.628.000 7.200 08,0
Xét về rác thải y tế, khoảng 50% số bệnh viện tại Việt Nam vẫn chưa áp dụng
quy trình xử lý rác y tế đạt chuẩn. Mỗi ngày, ngành y tế thải ra từ 350 đến 450 tấn
rác thải, trong đó có 40 tấn thuộc loại độc hại.
Thủ tướng Chính phủ vừa phê duyệt Chương trình xử lý chất thải rắn từ nay đến
2020 do Bộ Tài nguyên & Môi trường đưa lên. Theo đó, đảm bảo 70% lượng rác
thải nông thôn, 80% rác thải sinh hoạt, 90% rác thải công nghiệp không nguy hại và
Nhóm 2 GVHD: ThS. Lê Tấn Thanh Lâm Trang 1
- Kỹ thuật xử lý chất thải rắn:
“Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt”
100% rác thải nguy hại phải được thu gom, xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường. Đề án
xác định, đến năm 2015 có 60% và lên đến 95% vào năm 2020 lượng rác này phải
được tái chế, tái sử dụng. Để đạt được mục tiêu này cần sự nỗ lực chung của toàn
xã hội.
Nhìn chung, chất thải rắn sinh hoạt được xử lý chủ yếu bằng hình thức chôn lấp,
sản xuất phân hữu cơ và đốt.
Đốt là phương pháp xử lý rác phổ biến nhất ngày nay được nhiều quốc gia trên
thế giới áp dụng. Đây là quá trình oxi hóa chất thải rắn ở nhiệt độ cao tạo thành
CO2 và hơi nước, có thể giảm thể tích chất thải xuống 85-95%. Phương pháp này
giúp xử lý triệt để rác thải, tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh và các chất ô nhiễm,
diện tích xây dựng nhỏ, vận hành đơn giản, thích hợp cho việc xử lý chất thải bệnh
viện, chất thải nguy hại, các loại chất thải có thời gian phân hủy dài. Ngoài ra còn
thu hồi nhiệt phục vụ cho các nhu cầu khác nhau như tận dụng cho lò hơi, lò sưởi,
cấp điện,…Tuy nhiên, nó còn có một số hạn chế là sinh khói bụi và một số khí ô
nhiễm khác như dioxin, furan, SO2,CO2, HCl, NOx, CO, … Do vậy khi thiết kế xây
dựng lò đốt phải xây dựng theo hệ thống xử lý khí thải.
Nhiều hội thảo ở nước ta được tổ chức nhằm tìm ra công nghệ xử lý rác đạt hiệu
quả nhất và hạn chế mức độ gây ô nhiễm môi trường như: Hội thảo “Công nghệ đốt
chất thải tái tạo năng lượng - Khả năng triển khai tại Việt Nam” (11/08/2011), Hội
thảo với chủ đề “Lựa chọn giải pháp về công nghệ xử lý rác thải thân thiện môi
trường” do tỉnh Trà Vinh tổ chức (06/6/2014), Hội thảo “Xử lý rác thải sinh hoạt
bằng công nghệ lò đốt BD-Anpha thân thiện môi trường” (19/9/2014),… Trong
phương hướng lựa chọn công nghệ, hướng ưu tiên là đốt chất thải để thu hồi
nguyên liệu và năng lượng. Đây là hướng xử lý tiềm năng và là công nghệ của
tương lai đem lại nhiều lợi ích kinh tế - xã hội, góp phần tích cực vào việc cải thiện
môi trường theo hướng xanh – sạch – đẹp, là sự lựa chọn tốt nhất những nước có
diện tích hẹp, mật độ dân số cao, công nghiệp phát triển và phù hợp với xu thế
chung của thế giới.
2.3. Phân loại phương pháp xử lý chất thải
2.3.1. Đốt hóa học
Quá trình đốt hóa học là quá trình đốt được thực hiện với một lượng oxy
(không khí) cần thiết vừa đủ để chất thải rắn cháy hoàn toàn.
Lượng không khí cần thiết cho quá trình đốt chất thải rắn được tính toán dựa theo
các phương trình phản ứng giữa thành phần cacbon, hydro và lưu huỳnh trong phần
hữu cơ của chất thải rắn đô thị với oxy không khí như sau:
C + O2 CO2
Nhóm 2 GVHD: ThS. Lê Tấn Thanh Lâm Trang 2
- Kỹ thuật xử lý chất thải rắn:
“Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt”
2H2 + O2 H2 O
S + O2 SO2
2.3.2. Nhiệt phân
Nhiệt phân là quá trình xảy ra do nung nóng trong điều kiện không có sự tham gia
của oxy, các chất hữu cơ sẽ phân thành các dạng lỏng, khí, rắn.
Được áp dụng trong xử lý chất thải công nghiệp luyện dầu, luyện than, đất ô
nhiễm dầu… Các thiết bị hỗ trợ phương pháp nhiệt phân cũng giống như đốt hóa học
nhưng ở môi trường không oxy và nhiệt độ thấp hơn, quá trình nhiệt phân trong lò
quay và thiết bị kiểu tầng sôi thì được gia nhiệt từ bên ngoài.
Phản ứng nhiệt phân chất thải rắn được mô tả một cách tổng quát như sau
Chất thải Các chất bay hơi (khí gas) + cặn rắn
Trong đó: Khí gas gồm: CxHx, H2 , COx , NOx , SOx và hơi nước.
Cặn rắn: cacbon cố định và tro.
Các giai đoạn của quá trình đốt chất thải trong lò nhiệt phân
Tại buồng sơ cấp:
Các quá trình xảy ra gồm: Sấy (bốc hơi nước) phân hủy nhiệt tạo khí gas
và cặn cacbon (trong điều kiện thiếu oxy) đốt cháy cặn cacbon thành tro.
Tại buồng thứ cấp:
Quá trình đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp khí gas trong điều kiện nhiệt độ cao và dư
oxy.
Ưu, nhược điểm
Ưu điểm
- Các quá trình sấy, hoá khí, cháy, đốt cặn cacbon xảy ra ở trong buồng sơ
cấp, ít xáo trộn nên giảm được bụi phát sinh rất đáng kể trong khi đốt.
- Hiệu quả xử lý chất thải cao nhờ có quá trình kiểm soát được chế độ nhiệt
phân tại buồng sơ cấp và quá trình cháy hoàn toàn ở buồng thứ cấp.
- Quá trình nhiệt phân trong buồng sơ cấp tiến hành ở nhiệt độ thấp do vậy
tăng tuổi thọ của lò đốt do giảm chi phí bảo trì.
- So với công nghệ đốt lò quay và đốt tầng sôi thì thời gian của lò nhiệt
phân tĩnh kéo dài hơn, nhưng việc chế tạo, vận hành, bảo trì lò đơn giản
hơn.
- Việc lắp đặt lò đốt chỉ cần một khoảng không gian nhỏ.
Nhóm 2 GVHD: ThS. Lê Tấn Thanh Lâm Trang 3
- Kỹ thuật xử lý chất thải rắn:
“Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt”
- Hiệu suất xử lý cao đối với các loại chất thải hữu cơ chứa vi trùng lây
nhiễm (chất thải y tế) cũng như các 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 hóa học, khó phân hủy
sinh học. Các chất ô nhiễm trong khí thải sinh ra từ quá trình đốt có thể
được xử lý tới mức cần thiết để hạn chế tối đa các tác động xấu đến môi
trường.
Chính nhờ những ưu điểm nổi bật đó nên ngày nay lò đốt ứng dụng nguyên lý
nhiệt phân đang được áp dụng khá rộng rãi trên thế giới để xử lý chất thải.
Nhược điểm
- Không phải tất cả các chất thải rắn đều có thể đốt được.
Ví dụ như chất thải có hàm lượng ẩm quá cao hay các thành phần không
cháy cao (chất thải vô cơ) thì không thể áp dụng xử lý theo phương pháp
này.
- 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.
- Những tiềm năng tác động xấu 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.
- Tro và bùn sinh ra từ hệ thống xử lý khí thải phải được xử lý theo công
nghệ đóng rắn hoặc chôn lấp an toàn.
2.3.3. Khí hóa
Phương pháp khí hóa chất thải rắn được thực hiện trong điều kiện thiếu oxy, xảy
ra cả quá trình đốt cháy và nhiệt phân.
Khí hóa là quá trình có thể chuyển đổi các hợp chất hữu cơ hoặc các nguyên liệu
hóa thạch thành khí CO, H2 và khí tổng hợp. Đây là quá trình tương tác phản ứng giữa
nguyên liệu đầu vào ở nhiệt độ cao (> 700°C), không đốt cháy, với việc kiểm soát
lượng không khí hoặc hơi nước.
Hệ thống khí hóa
Một hệ thống khí hóa được tạo nên bởi 3 yếu tố: Lò khí hóa, hệ thống làm sạch
khí gas và hệ thống phục hồi năng lượng.
1. Lò khí hóa
Dùng để tạo ra khí đốt. Một lò khí hóa gồm có 2 phần sau:
Nhóm 2 GVHD: ThS. Lê Tấn Thanh Lâm Trang 4
- Kỹ thuật xử lý chất thải rắn:
“Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt”
Buồng cố định
Được chia làm 2 phần: phần khí hóa trên và phần khí hóa dưới.
Phần khí hóa trên: Là phần khí hóa ngược dòng, ở đây phế thải được đưa vào từ
đỉnh, trong khi không khí được đưa vào từ đáy lò phản ứng. Phế thải bắt đầu được xử
lý từ lúc phế thải ở đỉnh lò gồm: làm khô, nhiệt phân, nén và đốt.
Phần khí hóa dưới: Là phần khí hóa xuôi dòng, vật liệu than được đưa vào từ
đỉnh, không khí được đưa vào từ phía trên sườn lò trong khi khí gas cháy được lấy ra
ở phía dưới sườn lò, hơi nhiệt phân cho phép ảnh hưởng đến sự bẻ gãy về nhiệt của
hắc ín.
Buồng hóa lỏng
Quá trình khí hóa ở vùng hóa lỏng ban đầu phát triển để giải quyết những vấn đề
hoạt động của buồng hóa lỏng liên quan đến những phế thải với lượng tro lớn, nhưng
chủ yếu là làm tăng hiệu suất. Hiệu suất của buồng hóa lỏng bằng khoảng 5 lần ở
buồng cố định, với giá trị khoảng 2000kg/(m2.h). Buồng hóa lỏng lò phản ứng là
những loại khí hóa với các vùng phản ứng khác nhau. Chúng hoạt động ở buồng cách
ly về nhiệt tại nhiệt độ thường vào khoảng 700-9000C, thấp hơn nhiệt độ tối đa tại
buồng cố định.
2. Hệ thống làm sạch khí gas
Được dùng để loại bỏ những thành phần hỗn hợp từ khí gas bị đốt cháy.
Quá trình bẻ gãy bằng nhiệt
Những loại chất thải được lấy ra từ nhựa đường có liên kết rất bền vững và rất
cứng để bẻ gãy bằng phương pháp nhiệt. Nhiệt độ đòi hỏi vào khoảng 1000-13000C.
Hai phương pháp được sử dụng trong bình không đổi để dạt được nhiệt độ bẻ gãy:
sử dụng nhiệt độ của vùng lò đốt và gia tăng của quá trình thời gian.
Bẻ gãy xúc tác
Tiến trình bẻ gãy xúc tác cho sự chuyển đổi nhựa đường cần phản ứng ở nhiệt độ
800-9000C. Quá trình có thể được thực hiện ở cả buồng hóa lỏng với việc thêm vào
chất xúc tác hoặc một lò phản ứng đặc biệt bên dưới bình khí hóa.
3. Hệ thống phục hồi năng lượng
Chu kỳ hơi
Nhóm 2 GVHD: ThS. Lê Tấn Thanh Lâm Trang 5
- Kỹ thuật xử lý chất thải rắn:
“Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt”
Là sự lựa chọn đơn giản nhất cho việc phục hồi năng lượng. Nó không cần quá
trình làm sạch khí bởi vì khí thải được đốt trong bộ đốt và không thể phá hủy nồi hơi.
Hiệu suất mạng điện tối đa của nhà máy chu kỳ khí hơi khoảng 23%.
Động cơ
Động cơ đốt tia lửa, thường sử dụng với xăng hoặc dầu lửa, có thể vận hành bằng
riêng gas. Động cơ diesel có thể được chuyển đổi thành hoạt động bằng gas sử dụng
tỷ lệ áp suất thấp và quá trình cài đặt hệ thống đánh lửa. Bởi vì giá trị nhiệt thấp hơn,
động cơ chuyển thành gas với hiệu suất thấp hơn lúc không chuyển, tuy nhiên một
động cơ hiện đại có thể được chỉnh sửa để có thể đạt được trên 25% lưới điện đầu ra.
Tuabin khí
Nhà máy điện dựa trên chu kỳ kết hợp tiên tiến, tuabin khí có thể cho phép hiệu
suất khoảng 60%. Hiệu suất điện đầu ra thấp hơn 40% bởi vì sự tiêu tốn gas ở quá
trình làm sạch khí.
Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình khí hóa
Trong nồi hơi, vật liệu trải qua quá trình cacbon khác nhau:
Nhiệt phân: Quá trình xảy ra làm cho hạt carbonaceous nóng lên. Chất
dễ bay hơi được giải phóng và than được sản xuất. Quá trình này phụ thuộc vào tính
chất của vật liệu cacbon, cấu trúc và thành phần của các tro than, sau đó sẽ trải qua
các phản ứng khí hóa.
Đốt: Quá trình tạo ra sản phẩm dễ bay hơi và than phản ứng với oxy để
tạo thành khí CO2 và CO, cung cấp nhiệt cho các phản ứng khí hóa sau này.
Phản ứng cơ bản ở đây là:
1
C + O2 CO
2
Quá trình khí hóa: Than phản ứng với CO2 và hơi nước để sản xuất khí
CO và H2 thông qua phản ứng:
C + H2 O H2 + CO
Ngoài ra, đảo ngược khí ở giai đoạn nước phản ứng sẽ làm thay đổi khí
đạt đến trạng thái cân bằng rất nhanh ở nhiệt độ trong nồi hơi. Điều này cân bằng
nồng độ của khí CO, hơi nước, CO2 và H2.
CO + H2O CO2 + H2
Ứng dụng công nghệ khí hóa
Nhóm 2 GVHD: ThS. Lê Tấn Thanh Lâm Trang 6
- Kỹ thuật xử lý chất thải rắn:
“Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt”
Hiện nay, công nghệ khí hóa được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: khí
hóa than, khí hóa nguyên liệu hóa thạch, khí hóa trấu, khí hóa lỏng, khí hóa sinh
khối,..
2.3.4. Đốt dư 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. 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, ta cần điều chỉnh lượng không khí dư cung cấp cho lò.
2.4. Ưu và nhược điểm của phương pháp đốt
So với các phương pháp xử lý chất thải rắn khác như chôn lấp, phân hủy sinh học
thì phương pháp đốt có một sô ưu, nhược điểm như sau:
Ưu điểm
Giúp làm giảm thể tích và khối lượng chất thải rắn nhiều nhất (80-90%).
Thu hồi được một lượng năng lượng nhiệt lớn có thể sử dụng cho lò hơi
hoặc phát điện.
Thời gian xử lý nhanh, ít tốn diện tích đất.
Có thể xử lý tại chỗ.
Hiệu quả xử lý cao đối với rác thải y tế và các loại chất thải nguy hại khác
(thuốc bảo vệ thực vật, dung môi hữu cơ, chất thải nhiễm dầu....).
Phù hợp đối với chất thải trơ về mặt hoá học, khó phân huỷ sinh học.
Nhược điểm
Không phù hợp cho chất thải có độ ẩm quá cao.
Vốn đầu tư ban đầu cao hơn so với các phương pháp xử lý khác bao gồm
chi phí đầu tư xây dựng lò, chi phí vận hành và xử lý khí thải lớn.
Quá trình thiết kế và vận hành lò phức tạp, cần nguồn nhân công có trình
độ cao.
Tốn nhiên liệu đốt để duy trình nhiệt cho lò đốt.
Nhóm 2 GVHD: ThS. Lê Tấn Thanh Lâm Trang 7
- Kỹ thuật xử lý chất thải rắn:
“Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt”
Cần kiểm soát tốt lượng khí sinh ra, và lượng kim loại nặng trong chất
thải như: Pb, Cr, Cd, Hg, Ni, As....
Tro sau khi đốt là chất thải nguy hại cần được xử lý đúng quy định.
2.5. Các văn bản pháp quy liên quan đến lò đốt chất thải rắn tại Việt Nam
Luật bảo vệ môi trường: Số 55/2014/QH13
Nghị định 59/2017/NĐ-CP của Chính phủ về quản lý chất thải rắn
Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về lò đốt chất thải rắn công nghiệp: QCVN
30:2012/BTNMT
Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về lò đốt chất thải rắn y tế : QCVN
02:2012/BTNMT
Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về lò đốt chất thải rắn sinh hoạt: QCVN 61-
MT:2016/BTNMT
2.6. Phân loại chất thải có thể xử lý bằng phương pháp đốt
Ngày nay, có rất nhiều biện pháp xử lý khác nhau được áp dụng để trong
các hoạt động xử lý chất thải như: thu hồi để tái sử dụng, tái chế, chôn lấp hợp
vệ sinh, chế biến phân hữu cơ, chế biến biogas, ổn định đóng rắn, đốt. Tuỳ
theo đặc tính và thành phần của từng loại chất thải mà ta áp dụng phương
pháp xử lý phù hợp nhất để tăng giá trị kinh tế cho chất thải, giảm thiểu tối đa
lượng chất thải đem đốt cũng như giảm thiểu sự hình thành và phát thải POP
(Persistant Organic Pollutants) : Các chất ô nhiễm hữu cơ khó
phân hủy.
Các hướng lựa chọn phương pháp xử lý chất thải theo đặc tính và thành
phần chất thải tương ứng bao gồm:
2.6.1. Những chất thải không nên đốt
Các chất thải có thể thu hồi để tái sử dụng, tái chế như: phế liệu thải ra từ quá
trình sản xuất; các thiết bị điện, điện tử dân dụng và công nghiệp; các phương
tiện giao thông; các sản phẩm phục vụ sản xuất và tiêu dùng đã hết hạn sử
dụng; gỗ, bao bì bằng giấy, kim loại, thuỷ tinh, hoặc chất dẻo khác;
Các thành phần chất thải hữu cơ có thể phân huỷ sinh học sau phân loại của
chất thải rắn đô thị như: các loại thực vật, lá cây, rau, thực phẩm dư thì nên
được xử lý bằng phương pháp sinh học với nhiều mục đích khác nhau ví dụ chế
biến phân hữu cơ vi sinh, thu hồi khí biogas hoặc chôn lấp hợp vệ sinh;
Các sản phẩm tiêu dùng chứa các thành phần hoá chất độc hại như pin, ắc quy
thì nên áp dụng công nghệ chôn lấp chất thải rắn nguy hại
Nhóm 2 GVHD: ThS. Lê Tấn Thanh Lâm Trang 8
- Kỹ thuật xử lý chất thải rắn:
“Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt”
2.6.2. Những chất thải rắn không được đốt
Chất thải phát sinh trong quá trình xây dựng hoặc từ công tác đào đất, nạo vét
lớp đất mặt như gạch, ngói, vữa, bê tông, vật liệu kết dính quá hạn sử dụng,
bùn đất hữu cơ. Mặt khác chúng còn có thể được tái chế hoặc tái sử dụng làm
vật liệu san lấp cho các công trình xây dựng;
Các chất thải có tính ôxy hoá mạnh, ăn mòn, dễ gây nổ như: bình đựng ôxy,
CO2, bình ga, bình khí dung, dung dịch HCl, HNO3, pin, ắc qui, amiăng;
Chất thải có chứa thành phần các kim loại nặng như: thủy ngân (từ nhiệt kế,
huyết áp kế thủy ngân bị vỡ, chất thải từ hoạt động nha khoa), cadimi (Cd) (từ
pin, ắc quy), chì (từ tấm gỗ bọc chì hoặc vật liệu tráng chì sử dụng trong ngăn
tia xạ từ các khoa chẩn đoán hình ảnh, xạ trị);
Các chất thải có thành phần phóng xạ phát sinh từ các hoạt động chẩn đoán,
điều trị tại các bệnh viện, từ các cơ sở nghiên cứu khoa học và từ các nhà máy,
khu công nghiệp.
2.6.3. Những chất thải nên đốt
Chất thải rắn sinh hoạt và công nghiệp không nguy hại có chứa các thành phần
hữu cơ như giấy, gỗ, vải, da, cao su thải, lốp xe thải, nhựa thải, sinh khối, thức
ăn gia súc không phân loại được triệt để cho mục đích tận dụng, tái sinh tái
chế; (*)
Chất thải y tế nguy hại như: Dược phẩm quá hạn, kém phẩm chất không còn
khả năng sử dụng, các mô, cơ quan, bộ phận cơ thể người, bào thai và xác động
vật thí nghiệm, bơm kim tiêm, đầu sắc nhọn của dây truyền, dụng cụ đựng,
dính bệnh phẩm; (**)
Chất thải nguy hại hữu cơ bao gồm các thành phần hydrocarbon, dầu thải, dư
lượng thuốc bảo vệ thực vật có nguồn gốc hữu cơ, dung môi đã qua sử dụng,
sơn thải và dung môi; (***)
Bùn cặn từ công nghiệp lọc dầu, hóa chất, sản xuất giấy, từ xưởng in, từ quá
trình xử lý nước thải, đất nhiễm bẩn; (***)
Nhựa đường chua, đất sét, than hoạt tính đã qua sử dụng; (***)
Chất thải nhiễm khuẩn hoặc các loại hóa chất độc hại; (***)
Chất thải có chứa halogen như: dầu máy biến thế nhiễm PCB, CFC,
clorophenol; (***)
(Trích: Hướng dẫn áp dụng kỹ thuật và phương thức môi trường tốt nhất
hiện có để hạn chế việc phát sinh chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy không chủ
định cho lò đốt chất thải. Tổng cục môi trường – Bộ Tài nguyên Môi trường.
NXB Hà Nội 2012)
Nhóm 2 GVHD: ThS. Lê Tấn Thanh Lâm Trang 9
- Kỹ thuật xử lý chất thải rắn:
“Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt”
SƠ ĐỒ HƯỚNG DẪN PHÂN LOẠI CHẤT THẢI NÊN XỬ LÝ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỐT
Chất thải
Chất thải Chất thải Chất thải
không nên đốt không được đốt nên đốt
Các chất thải Có thành phần Xà bần, gạch Chất thải có dể Chứa kim loại - Chất thải SH &CN
từ quá trình hữu cơ phân ngói,...vô cơ cháy nổ, oxy nặng : chì, thuỷ không phân loại triệt
sản xuất có huỷ sinh học trơ hoá mạnh, ngân, cadimi,... để được
giá trị phóng xạ - CTYT nguy hại
- CTNH hữu cơ
- Bùn thải nguy hại,
Thu hồi, Chế biến phân San lấp mặt Đóng rắn, chôn lấp an toàn hoặc cặn thải từ nhà máy
tái chế , tái sử hữu cơ hoặc bằng phương pháp hoá lý phù hợp
sản xuất, chất thải
dụng chôn lấp hợp vệ nhiễm độc.
sinh - Chứa halogen
Nhóm 2 GVHD: ThS. Lê Tấn Thanh Lâm Trang 10
- Kỹ thuật xử lý chất thải rắn:
“Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt”
Lựa chọn lò đốt chất thải sau khi phân loại:
Các loại chất thải được xử lý bằng phương pháp đốt cần được phân loại dựa trên
đặc tính, chức năng của từng loại lò đốt nhằm tối ưu hóa quá trình đốt, giảm chi phí
cũng như giảm phát sinh chất thải thứ cấp, đặc biệt là giảm thiểu phát sinh POPs.
Nhóm chất thải xử lý bằng lò đốt thông thường:
Bao gồm các chất thải rắn sinh hoạt và công nghiệp nên đốt ở phần (*) vừa trình
bày.
Nhiệt độ buồng đốt thứ cấp không thấp hơn 8500C
Nhóm chất thải xử lý bằng lò đốt chất thải y tế:
Bao gồm các chất chất thải y tế nguy hại nên đốt ở phần (**) vừa trình bày.
Nhiệt độ buồng thứ cấp trên 1050oC, thời gian lưu cháy trên 1,5 giây hoặc trên
1200oC với thời gian lưu trên 1 giây
Nhóm chất thải xử lý bằng lò đốt chất thải nguy hại:
Bao gồm CTNH hữu cơ nên đốt và bùn cặn từ các công đoạn sản xuất công
nghiệp ở phần (***) vừa trình bày.
Nhiệt độ buồng đốt thứ cấp không thấp hơn 11000C (đối với thành phần nguy
hại không có Chlorine) và không thấp hơn 12000C (đối với chất thải nguy hại có
chứa chlorine hoặc các thành phần có khả năng phát sinh POPs) với thời gian lưu
cháy không dưới 1 giây
2.7. Nguyên tắc khi đốt
Khi đốt chất thải rắn cần tuân thủ theo các nguyên tắc về nhiệt độ, độ xáo trộn và
thời gian.
Nhiệt độ: Phải đảm bảo đủ cao, để phản ứng xảy ra hoàn toàn, không tạo
dioxin, đạt được hiệu quả xử lý tối đa (nhiệt độ đốt đối với chất thải rắn nguy hại là
trên 1100oC, chất thải rắn sinh hoạt là trên 900oC). Nếu nhiệt độ quá cao hoặc quá
thấp sẽ ảnh hưởng tới quá trình xử lý ở buồng thứ cấp, sinh ra nhiều khói đen.
Độ xáo trộn: Độ xáo trộn giữa chất thải rắn và không khí càng cao thì
hiệu quả xử lý chất thải rắn càng lớn. Độ xáo trộn có thể đánh giá thông qua yếu tố
xáo trộn F:
lượng không khí thực tế
F = 100% 𝑥
𝑙ượ𝑛𝑔 𝑘ℎô𝑛𝑔 𝑘ℎí 𝑙ý 𝑡ℎ𝑢𝑦ế𝑡
Nhóm 2 GVHD: ThS. Lê Tấn Thanh Lâm Trang 11
- Kỹ thuật xử lý chất thải rắn:
“Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt”
Thời gian: Thời gian lưu cháy của chất thải rắn phải đủ lâu để các phản
ứng xảy ra hoàn toàn.
Các nguyên tắc trên có mối quan hệ khăng khít với nhau trong quá trình cháy của
chất thải rắn.
2.8. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy
Ngoài các yếu tố nhiệt độ, thời gian lưu cháy, độ xáo trộn quyết định hiệu quả
cháy thì các yếu tố khác cũng có thể ảnh hưởng đến quá trình cháy:
Thành phần, tính chất của chất thải
Thành phần cơ bản của chất thải là:
C + H + O + N + S + A + W = 100%
Trong đó: C, H, O, N, S, A, W là phần trăm theo trọng lượng của các nguyên tố
cacbon, hydro, oxi, nito, lưu huỳnh, tro và độ ẩm.
Thành phần hóa học của chất thải có ảnh hưởng tới quá trình đốt cháy chất thải.
Dựa vào thành phần hóa học có thể tính được nhiệt trị của chất thải, lượng oxy cần
thiết để đốt cháy hoàn toàn chất thải, cũng như những loại khí sinh ra.
Ảnh hưởng của hệ số cấp khí
Hệ số cấp khí (𝛼) là tỉ số giữa lượng không khí thực tế cấp cho lò đốt và lượng
không khí lý thuyết, hay còn gọi là hệ số không khí dư, hệ số cấp khí có ảnh hưởng
đến hiệu quả cháy.
v
𝛼=
V
Trong đó:
𝛼 là hệ số cấp khí.
v là lượng không khí (oxy) thực tế được cấp vào buồng đốt.
V là lượng không khí (oxy) lý thuyết được cấp vào buồng đốt.
Trong từng trường hợp cụ thể, có thể tính toán được lượng không khí cần thiết
cho quá trình đốt.
Nhiệt trị
Nhiệt trị của chất thải rắn là lượng nhiệt sinh ra khi đốt hoàn toàn một đơn vị
khối lượng chất thải rắn (kcal/kg). Nhiệt trị cần được quan tâm khi đốt chất thải rắn để
tận dụng năng lượng nhiệt tỏa ra. Nếu chất thải rắn có nhiệt trị không đáng kể thì
Nhóm 2 GVHD: ThS. Lê Tấn Thanh Lâm Trang 12
- Kỹ thuật xử lý chất thải rắn:
“Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt”
không nên xử lí bằng phương pháp đốt, những chất thải rắn có nhiệt trị thấp hơn
556 kcal/kg thì hầu như không có khả năng đốt.
2.9. Hệ thống thu hồi năng lượng
Hệ thống thu hồi năng lượng là một hệ thống trao đổi nhiệt trong đó nhiệt năng
của CTR đem đốt được chuyển hóa thành nhiệt của nước do sự chênh lệch nhiệt độ
giữa nước và khí lò thải ra.
Nhiệt năng của lò đốt được thu hồi bằng 2 phương pháp: Tường nước và lò hơi.
Tường nước: Tường nước của hệ thống được nối với các ống của nồi
hơi, các ống này đặt thẳng đứng và được hàn lại với nhau. Nước lưu thông trong ống
sẽ hấp thu lượng nhiệt sinh ra từ lò đốt từ đó tạo ra hơi nóng. Thông thường vùng
tường nước được đặt sát ở vùng tường lò làm bằng gạch chịu lửa để bảo vệ ống tránh
vùng quá nhiệt hay sự mài mòn cơ khí.
Lò hơi: Khí lò có nhiệt độ cao sẽ được hướng vào các lò hơi riêng lẻ lắp
đặt bên ngoài buồng đốt. Phương pháp này thường dùng cho hệ thống lò đốt tiêu
chuẩn.
Từ các lò đốt rác chỉ cần lắp đặt thêm hệ thống tuabin để tận dụng nhiệt và hơi
nước phát ra từ lò đốt, tuabin sẽ phát sinh ra điện sử dụng và thu hồi nhiệt cung cấp
cho các máy móc cần thiết.
Hình 1: Thu hồi năng lượng nhờ phát điện từ rác
2.10. Công nghệ đốt chất thải rắn
2.10.1.Lò đốt một cấp
Lò đốt một cấp được ra đời sớm, là một trong những kỹ thuật đốt CTR thải đơn
giản nhất nhưng vẫn chưa đạt tiêu chuẩn quy định do khí thải sinh ra vẫn chưa được
xử lý đã thải ra môi trường. Kết cấu lò đốt khá đơn giản, chỉ gồm một buồng đốt được
chia thành hai phần bởi ghi lò:
Phần trên là nơi chứa CTR và vật liệu cháy.
Nhóm 2 GVHD: ThS. Lê Tấn Thanh Lâm Trang 13
- Kỹ thuật xử lý chất thải rắn:
“Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt”
Phần dưới là nơi chứa tro.
Lò được làm bằng gạch đất nung ở lớp ngoài, lớp trong là gạch chịu nhiệt, có các
lỗ cấp khí, vật liệu cháy chủ yếu là than, củi, mùn cưa. Việc đưa chất thải vào lò, đốt
vật liệu cháy, thu hồi tro đều do công nhân làm bằng thủ công.
Hình 2: Lò đốt một cấp
Ưu, nhược điểm của lò một cấp là
Ưu điểm
- Ít tốn diện tích đất cho xử lý CTR.
- Chi phí đầu tư ít.
- Thiết kế và xây dựng lò khá đơn giản.
Nhược điểm
- Bụi, khí thải chưa được xử lý, gây ô nhiễm môi trường.
- Cần nhiều công nhân cho quá trình đốt.
- Công nhân làm việc trong điều kiện không tốt do tiếp xúc trực tiếp với
khói lò và nhiệt độ lò.
- Năng suất của lò thấp.
2.10.2.Lò đốt nhiều buồng đốt
Đây là kiểu lò được cải tiến từ lò một cấp, có từ 2 đến 3 buồng đốt. Trong đó
buồng thứ nhất là buồng sơ cấp dùng để đốt CTR, buồng thứ 2 (thứ 3) là buồng thứ
cấp dùng để đốt các sản phẩm cháy hình thành từ buồng đốt thứ nhất dưới sự cung cấp
của nhiên liệu, nhờ vậy khí thải được cải tiến hơn rất nhiều.
Nhóm 2 GVHD: ThS. Lê Tấn Thanh Lâm Trang 14
- Kỹ thuật xử lý chất thải rắn:
“Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt”
Hình 3: Lò đốt nhiều buồng đốt
1. Cấp khí dưới ghi 2. Cửa nạp rác 3. Cấp khí trên ghi
4. Ghi lò 5. Buồng đốt sơ cấp 6. Cấp khí thứ cấp
7. Béc đốt bổ trợ 8. Buồng đốt thứ cấp 9. Van khói
10. Ống khói 11.Cửa tháo tro 12. Cửa vệ sinh
2.10.3.Lò đốt nhiều tầng
Lò đốt nhều tầng là kiểu lò chuyên dùng để đốt chất thải dạng bùn từ các nhà máy
xử lý nước thải,… loại chất thải này không thể đốt trong các lò đốt thông thường do
nó có độ ẩm cao, nhiệt trở lớn; khí thải sau khi đốt đạt tiêu chuẩn về môi trường.
Kết cấu một lò có từ 5 đến 9 tầng chồng lên nhau tạo thành hình trụ đứng, có một
trục thẳng đứng ở trung tâm lò, mỗi tầng có cánh khuấy để khuấy trộn bùn và gạt bùn.
Bùn thải cho vào từ phía trên vào tầng thứ nhất được cánh khuấy gạt xuống tầng thứ
hai và cứ như thế cho đến tầng cuối cùng. Trong quá trình đi xuống, bùn được đi qua
các vùng sấy, vùng đốt, vùng làm nguội và tháo tro. Vùng đốt có béc đốt bổ trợ.
Không khí làm mát được thổi vào ống trung tâm của lò đốt, một phần khí nóng được
hồi lưu để cung cấp cho quá trình cháy nhằm tận dụng nhiệt.
Nhóm 2 GVHD: ThS. Lê Tấn Thanh Lâm Trang 15
- Kỹ thuật xử lý chất thải rắn:
“Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt”
Hình 4: Lò đốt nhiều tầng
2.10.4.Lò đốt thùng quay
Lò đốt thùng quay được sử dụng để xử lý chất thải nguy hại dạng rắn, bùn cặn và
cả dạng lỏng.
Thùng quay hoạt động ở nhiệt độ khoảng 1100oC, sử dụng chất thải nguy hại làm
nguyên liệu. 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 đốt sơ cấp và thứ cấp.
Buồng đốt sơ cấp: Là một tầng quay với tốc độ điều chỉnh được, có
nhiệm vụ đảo trộn chất thải rắn 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. 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 cho hệ thống lò đốt. Khi nhiệt độ lò đạt
trên 800oC, thì chất thải rắn mới được đưa vào để đốt.Trong buồng đốt đốt sơ cấp,
nhiệt độ lò quay khống chế từ 800 – 900oC, nếu chất thải cháy tạo đủ năng lượng giữ
Nhóm 2 GVHD: ThS. Lê Tấn Thanh Lâm Trang 16
nguon tai.lieu . vn
