Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN VĂN HUỆ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CACBON HOÁ CÁC CHẤT THẢI CHÁY ĐƢỢC TRONG RÁC THẢI ĐÔ THỊ THÀNH THAN NHIÊN LIỆU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2012 Trần Văn Huệ Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - TRẦN VĂN HUỆ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CACBON HOÁ CÁC CHẤT THẢI CHÁY ĐƢỢC TRONG RÁC THẢI ĐÔ THỊ THÀNH THAN NHIÊN LIỆU Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng Mã số: 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRỊNH VĂN TUYÊN Hà Nội - 2012 Trần Văn Huệ Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Đánh giá lƣợng chất thải phát sinh 1.1.1 Vài nét tình hình phát triển đô thị Việt Nam 1.1.2 Các nguồn phát sinh chất thải rắn đô thị 1.1.3 Lƣợng phát sinh chất thải rắn đô thị 1.1.4 Ƣớc tính lƣợng thải thành phần chất thải rắn đô thị đến năm 2025 1.1.5 Thành phần chất thải rắn đô thị 10 1.2 Công nghệ cacbon hóa chất thải rắn 13 1.2.1 Những ứng dụng chủ yếu phƣơng pháp 15 1.2.2 Những ƣu điểm công nghệ xử lý nhiệt tiên tiến 15 1.2.3 Những yếu tố tác động đến nhu cầu hệ thống xử lý nhiệt 16 1.2.4 Tình hình nghiên cứu công nghệ cacbon hóa giới Việt Nam 17 1.4.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 24 1.3 Phân tích, đánh giá lựa chọn công nghệ cacbon hoá 25 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 28 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 28 2.2.1 Phƣơng pháp thu thập tài liệu 28 2.2.2 Phƣơng pháp thực nghiệm 29 2.3.3 Phƣơng pháp phân tích, tính toán 30 2.3.4 Phƣơng pháp xử lý số liệu 32 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Khảo sát biến động nhiệt độ buồng cacbon hoá 34 3.2 Khảo sát đô ẩm vật liệu thí nghiệm 35 Trần Văn Huệ Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu 3.3 Kết trình cacbon hoá 37 3.3.1 Kết trình cacbon hoá tre gỗ 37 3.3.2 Kết trình cacbon hoá nhựa 41 3.3.3 Kết trình cacbon hoá giấy 45 3.3.4 Kết trình cacbon hoá cao su 49 3.3.5 Kết trình cacbon hoá vải 52 3.3.6 Kết trình cacbon hoá hỗn hợp chất thải 56 3.5 Đánh giá nhiệt trị sản phẩm thu đƣợc 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 Kết luận 62 Kiến nghị 63 Trần Văn Huệ Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1.Các loại chất thải rắn đô thị Hà Nội năm 2011 Bảng 1.2 Chất thải rắn đô thị phát sinh năm 2007 - 2010 Bảng 1.3 Chỉ số phát sinh CTR sinh hoạt bình quân đầu ngƣời đô thị năm 2009 Bảng 1.4 Ƣớc tính lƣợng CTR đô thị phát sinh đến năm 2025 Bảng 1.5 Chất thải rắn phát sinh số tỉnh, thành phố năm 2010 11 Bảng 1.6 Thàn phần CTR sinh hoạt đầu vào bãi chôn lập số địa phƣơng Hà Nội, Hải Phòng, Huế, Đà Nẵng, Tp.HCM (1) Bắc Ninh (2) năm 2009 2010 12 Bảng 1.7 Thành phần chất thải khu dân cƣ điển hình Cầu Giấy - Hà Nội 13 Bảng 1.8 Hiệu suất thu hồi sản phẩm cacbon từ chất thải rắn nông nghiệp 22 Bảng 3.1 Sự thay đổi nhiệt độ buồng cacbon hoá 34 Bảng 3.2 Kết xác định độ ẩm vật liệu thí nghiệm nhiệt độ 1000C 36 Bảng 3.3 Hiệu suất thu hồi cacbon hoá tre gỗ T = 3000C 37 Bảng 3.4 Hiệu suất thu hồi cacbon hoá tre gỗ T = 4000C 38 Bảng 3.5 Hiệu suất thu hồi cacbon hoá tre gỗ T = 5000C 40 Bảng 3.6 Kết cacbon hoá nhựa T = 3000C 41 Bảng 3.7 Hiệu suất thu hồi cacbon hoá nhựa T = 4000C 42 Bảng 3.8 Hiệu suất thu hồi cacbon hoá nhựa T = 5000C 43 Bảng 3.9 Hiệu suất thu hồi cacbon hoá giấy T = 3000C 45 Bảng 3.10 Hiệu suất thu hồi cacbon hoá giấy T = 4000C 46 Bảng 3.11 Hiệu suất thu hồi cacbon hoá giấy T = 5000C 47 Bảng 3.12 Hiệu suất thu hồi cacbon hoá cao su T = 3000C 49 Bảng 3.13 Hiệu suất thu hồi cacbon hoá cao su T = 4000C 50 Bảng 3.14 Hiệu suất thu hồi cacbon hoá cao su T = 5000C 51 Bảng 3.15 Hiệu suất thu hồi cacbon hoá vải T = 3000C 53 Bảng 3.16 Hiệu suất thu hồi cacbon hoá vải T = 4000C 54 Bảng 3.17 Hiệu suất thu hồi cacbon hoá vải T = 5000C 55 Hình 3.18 Bảng thành phần hỗn hợp chất thải thí nghiệm 56 Bảng 3.19 Hiệu suất thu hồi cacbon hoá hỗn hợp T = 3000C 57 Bảng 3.20 Hiệu suất thu hồi cacbon hoá hỗn hợp T = 4000C 58 Bảng 3.21 Hiệu suất thu hồi cacbon hoá hỗn hợp T = 5000C 59 Bảng 3.22 Kết phân tích nhiệt trị số sản phẩm cacbon hoá 61 Bảng 3.23 Bảng nhiệt trị số loại nhiên liệu thông thƣờng 61 Trần Văn Huệ Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Tỷ lệ phát sinh CTR sinh hoạt đô thị Việt Nam năm 2007 Hình 1.2 Hiện trạng chất thải rắn theo vùng kinh tế nƣớc ta năm 2003, 2008 dự báo cho năm 2015 Hình 1.3 Lƣợng phát sinh CTR đô thị số tỉnh, thành phố qua năm 2005 2010 Hình 1.4 Sơ đồ cacbon hóa rác thải sinh hoạt đô thị, nông nghiệp 27 Hình 2.1 Sơ đồ thực nghiệm trình cacbon hoá 29 Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo thiết bị thí nghiệm 30 Hình 3.1 Biểu đồ biểu diễn nhiệt độ lò cacbon hoá 35 Hình 3.2 Biểu đồ biểu diễn nhiệt độ lò cacbon hoá 36 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá tre gỗ T = 300 0C thay đổi theo thời gian 38 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá tre gỗ T = 4000C thay đổi theo thời gian 39 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá tre gỗ T = 500 0C thay đổi theo thời gian 40 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá nhựa T = 3000C thay đổi theo thời gian 42 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá nhựa T = 4000C thay đổi theo thời gian 43 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá nhựa T = 5000C thay đổi theo thời gian 44 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá giấy T = 300 0C thay đổi theo thời gian 45 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá giấy T = 400 0C thay đổi theo thời gian 46 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá giấy T = 500 0C thay đổi theo thời gian 48 Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá cao su T = 3000C thay đổi theo thời gian 49 Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá cao su T = 400 0C thay đổi theo thời gian 50 Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá cao su T = 500 0C thay đổi theo thời gian 51 Trần Văn Huệ Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá vải T = 3000C thay đổi theo thời gian 53 Hình 3.16 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá vải T = 4000C thay đổi theo thời gian 54 Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá vải T = 5000C thay đổi theo thời gian 55 Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá hỗn hợp T = 3000C thay đổi theo thời gian 57 Hình 3.19 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá hỗn hợp T = 400 0C thay đổi theo thời gian 58 Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn trình cacbon hoá hỗn hợp T = 500 0C thay đổi theo thời gian 59 Trần Văn Huệ Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu DANH MỤC VIẾT TẮT Trần Văn Huệ CTR Chất thải rắn GDP Tổng sản phẩm quốc nội Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu MỞ ĐẦU Môi trƣờng vấn đề toàn cầu, đƣợc quan tâm tất quốc gia, tổ chức cá nhân Bởi môi trƣờng liên quan trực tiếp đến đời sống, sức khỏe Một vấn đề môi trƣờng đƣợc quan tâm nhiều nay, đặc biệt đô thị vấn đề rác thải Chất thải sinh hoạt, thức ăn dƣ thừa, loại rác thải đƣờng phố, không đƣợc thu gom xử lý quy định Các loại chất thải gây ô nhiễm, nhiễm khuẩn môi trƣờng xung quanh, gây ảnh hƣởng đến môi trƣờng sống, nguồn nƣớc mặt, nguồn nƣớc ngầm, diện tích… Khối lƣợng chất thải rắn đô thị ngày tăng tác động gia tăng dân số, phát triển kinh tế xã hội phát triển trình độ tính chất tiêu dùng đô thị Lƣợng chất thải rắn không đƣợc xử lý tốt dẫn đến hàng loạt vấn đề tiêu cực môi trƣờng Có nhiều phƣơng pháp xử lý rác thải đô thị đƣợc đề xuất áp dụng có phƣơng pháp thiêu đốt Phƣơng pháp thiêu đốt xử lý đƣợc nhiều loại chất thải (đặc biệt chất thải rắn khó phân huỷ nhƣ plastic,da…), tiết kiệm đƣợc diện tích cho bãi chôn lấp Tuy nhiên phƣơng pháp thiêu đốt trƣớc gây tác động xấu đến môi trƣờng không khí, chi phí cho việc xử lý khí thiêu đốt tốn Mặt khác, nguồn nguyên liệu hoá thạch dần bị cạn kiệt, đòi hỏi phải tìm nguồn nguyên liệu Một phƣơng pháp xử lý chất thải rắn mới, đƣợc đề xuất phân loại đốt chất thải rắn cháy đƣợc điều kiện thiếu ôxy ôxy hoàn toàn Phƣơng pháp tiết kiệm đƣợc nhiên liệu dùng cho trình đốt, không tạo khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trƣờng, đồng thời tạo nguồn nguyên liệu than sạch, phục vụ cho lĩnh vực khác sống nhƣ: nghiên cứu khoa học, hay xử lý loại nƣớc thải, nhiên liệu… Xuất phát từ lý trên, tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu” Trong đề tài tác giả đặt mục tiêu nghiên cứu sau: Trần Văn Huệ Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu - Xác định hiệu suất thu hồi chất lƣợng sản phẩm thành chất thải (tre gỗ, nhựa, giấy, vải, cao su) hỗn hợp thành phần chất thải; - Xác định nhiệt độ, thời gian cacbon hoá để thu đƣợc hàm lƣợng cacbon hữu lớn cho loại chất thải; - Đánh giá nhiệt trị sản phẩm sau qua trình cacbon hoá Để đạt mục tiêu nghiên cứu nêu tác giả tác giả nghiên cứu nội dung sau: - Tổng quan phƣơng pháp cacbon hoá chất thải rắn - Thực xử lý chất thải mô hình thực nghiệm phòng thí nghiệm Viện Công nghệ Môi trƣờng thuộc Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam - Tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng đồng thời yếu tố nhiệt độ thời gian cacbon hoá đến hiệu suất thu hồi sản phẩm hiệu suất thu hồi Cacbon hữu - Tiến hành khảo sát tìm nhiệt độ thời gian tối ƣu cho trình cacbon hoá đạt hiệu suất thu hồi sản phẩm, tỷ lệ cacbon Cacbon hữu hiệu suất thu hồi Cacbon hữu cao Sau nội dung chi tiết luận văn: Trần Văn Huệ Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu phòng phân tích vật liệu rắn môn Hoá lý - khoa Hoá học - trƣờng Đại học sƣ phạm Hà nội 1, kết nhƣ sau: Bảng 3.22 Kết phân tích nhiệt trị số sản phẩm cacbon hoá Kết Tiêu chuẩn kiểm TT Tên mẫu Q (Kcal/kg) nghiệm Giấy 3.709,4 ASTM ( D5496) Cao su 1.012,4 ASTM (D5496) Tre 5.493,6 ASTM ( D5496) Vải 5.626,2 ASTM ( D5496) Hỗn hợp 6.413,7 ASTM ( D5496) Nhựa 6.743,0 ASTM ( D5496) Dƣới bảng giá trị nhiệt trị số loại nhiên liệu rắn thông thƣờng để so sánh với sản phẩm than cacbon tạo từ chất thải rắn Bảng 3.23 Bảng nhiệt trị số loại nhiên liệu thông thường Loại nhiên liệu Nhiệt trị kJ/kg Kcal/kg Than bitum loại A 24.490 – 26.823 6.400 Than bitum loại B 22.158 – 24.490 5.850 Than bitum loại C 19.358 – 22.158 5.293 Than non loại A 14.693 – 19.358 4.624 Than non loại B 14.693 3.510 Củi ép trấu 11.720 2.800 Củi ép mùn cƣa 17.580 4.200 Dầu DO 43.138 10.030 Lower and Higher Heating Values of Gas, Liquid and Solid Fuels - National Laboratory, Argonne, IL, released August 26, 2010, http://greet.es.anl.gov/ Từ hai bảng ta thấy than sản phẩm trình cacbon hóa có giá trị nhiệt lƣợng tƣơng đƣơng với nhiên liệu thông thƣờng Với giá trị nhiệt lƣợng nhƣ trên, hoàn toàn sử dụng than nhiên liệu từ trình cacbon hoá chất thải đô thị làm than nhiên liệu Trần Văn Huệ 61 Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Ô nhiễm môi trƣờng nói chung ô nhiễm chất thải rắn sinh hoạt nói riêng vấn đề nhức nhối, cần phải có biện pháp xử lý hiệu quả.Lƣợng rác thải rắn sinh hoạt đô thị nƣớc ta nay, chiếm lƣợng lớn chất thải tổng số chất thải nƣớc, chƣa có biện pháp xử lý hiệu Cacbon hóa chất thải rắn đô thị phƣơng pháp xử lý chất thải rắn đô thị mang lại nhiều hiệu xử lý chất thải rắn bảo vệ môi trƣờng.Đề tài tiến hành thực nghiệm với rác thải đô thị để xác định đƣợc tỷ lệ thu hồi cacbon hữu (TOC) với quy mô nhỏ 10g, cho thấy hiệu công nghệ Đã tiến hành khảo sát độ ẩm chất thải cho thấy lƣợng ẩm thành phần rác thải cacbon hoá nhỏ cụ thể: tre gỗ 8,26%; nhựa 1,12%; giấy 8,33%; cao su 1,48%; vải 2,33%, không ảnh hƣởng nhiều đến trình cacbon hoá Xác định đƣợc hiệu suất thu hồi cacbon tối ƣu thành phần chất thải với kết nhƣ sau: tre gỗ 300 0C, hiệu suất thu hồi cacbon đạt 26,23%, thời gian cacbon hoá 10 phút; nhựa 5000C, hiệu suất thu hồi cacbon đạt 58,55%, thời gian cacbon hoá 10 phút; giấy 300 0C, hiệu suất thu hồi cacbon đạt 22,14%, thời gian cacbon hoá 40 phút; cao su 3000C, hiệu suất thu hồi cacbon đạt 42,78%, thời gian cacbon hoá 40 phút; vải 300 0C, hiệu suất thu hồi cacbon đạt 68,18%, thời gian cacbon hoá 30 phút; hỗn hợp 300 0C, hiệu suất thu hồi cacbon đạt 27,64%, thời gian cacbon hoá 30 phút Giá trị nhiệt nhiệt trị sản phẩm thu đƣợc đạt giá trị cao có giá trị tƣơng đƣơng số loại nhiên liệu truyền thống cụ thể: nhựa 6.743,0 kcal/kg; hỗn hợp 6.413,7 kcal/kg; vải 5.626,2 kcal/kg; tre gỗ 5.493,6 kcal/kg; giấy 3.709,4 kcal/kg; ngoại trừ cao su đạt giá trị thấp 1.012,4 kcal/kg so với dầu DO 10.030 kcal/kg Trần Văn Huệ 62 Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu Kiến nghị Từ kết thu đƣợc trình nghiên cứu đề tài Tác giả xin đƣa kiến nghị nhƣ sau: công nghệ cacbon hóa xử lý chất thải rắn đô thị thành nhiên liệu chứng tỏ ƣu điểm công nghệ Cần tiến hành nghiên cứu chi tiết cụ thể để xác định ngƣỡng nhiệt độ chi tết để ứng dụng công nghệ cacbon hoá vào xử lý chất thải, để tận thu nguồn cacbon hữu cơ, đồng thời giảm diện tích chôn lấp rác thải nguy môi trƣờng khác từ rác thải Trần Văn Huệ 63 Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo tiếng Việt: Bộ Tài nguyên Môi trƣờng, (2011), “Báo cáo trạng môi trường quốc gia 2011 - Chất thải rắn”, Hà Nội Bộ Tài nguyên Môi trƣờng, (2005), “Báo cáo trạng môi trường Quốc gia năm 2005” Bộ Tài nguyên Môi trƣờng, (2004), “Báo cáo diễn biến môi trường Việt Nam 2004 - Chất thải rắn”, Hà Nội Bộ xây dựng, (2010), “Quy hoạch tổng thể hệ thông xử lý chất thải y tế nguy hại đến năm 2025” Bộ xây dựng, (2009), “Chương trình xử lý chất thải rắn sinh hoạt áp dụng công nghệ, hạn chế chôn lấp giai đoạn 2009 – 2020” Chƣơng trình hợp tác JICA, (3/2011), “Báo cáo Nghiên cứu quản lý CTR Việt Nam” Chƣơng trình hợp tác JICA, (5/2011), “Nghiên cứu Quản lý môi trường đô thị Việt Nam - Tập 6”, Nghiên cứu quản lý CTR Việt Nam Cục bảo vệ môi trƣờng, (2008), Dự án “Xây dựng mô hình triển khai thí điểm việc phân loại, thu gom xử lý rác thải sinh hoạt cho đô thị mới” Phạm Ngọc Đăng, (2000) “Quản lý môi trường đô thị khu công nghiệp”, Nxb Xây dựng, Hà Nội 10 Nguyễn Xuân Nguyên, Trần Quang Huy, (2004), “Công nghệ xử lý rác thải chất thải rắn”, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, Trang 41- 43 11 Trần Hiếu Nhuệ, Ƣng Quốc Dũng, Nguyễn Thị Kim Thái, (2001), “Quản lý chất thải rắn - Tập Chất thải rắn đô thị”, Nxb Xây dựng, Hà Nội 12 Trần Quang Ninh (2010), “Tổng luận Công nghệ Xử lý Chất thải rắn số nước Việt Nam”Trung tâm thông tin khoa học công nghệ quốc gia 13 Sở Tài nguyên Môi trƣờng địa phƣơng, (2010), “Báo cáo trạng môi trường địa phương” Trần Văn Huệ 64 Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu 14 Viện Công nghệ môi trƣờng - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, (2007), “Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học - Công nghệ môi trường, nghiên cứu ứng dụng”,Trang 11-17 15 Viện Công nghệ môi trƣờng - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, (2008), “Tổng quan tình hình nghiên cứu, công nghệ nhiệt phân, cacbon hóa chất thải” Tài liệu tham khảo tiếng Anh: 16 A C Fieldner (1926) “Low - Temperature carbonization of coal” Washington Government printing office 17 D J Goucher, “Coalite tyre services pyrolysis process” Presented to the Midland Section on 19 September, 2002 At the Corus Conference Centre, Scunthorpe www.coke-oven-managers.org/PDFs/goucher.pdf 18 Frank M Gentry (1928), “The technology of low temperature carbonization”, The Williams & Wilkins Co., Baltimore, Chapter I, IV 19 Kazuhiro Mochidzuki, Lloyd S Paredes, and Michael J Antal, Jr, (2002), “Flash Carbonization of Biomass”,Hawaii Natural Energy Institute, School of Ocean and Earth Science and Technology, University of Hawaii at Manoa, Honolulu, HI 96822 20 Lower and Higher Heating Values of Gas, Liquid and Solid Fuels National Laboratory, Argonne, IL, released August 26, 2010, http://greet.es.anl.gov/ 21 R Ketchum, et al, (May 1939), “Low Temperature Carbonization of Utah Coals” A Report of the Utah Conservation and Research Foundation to the Governor and State Legislature 22 R L Brown, R B Cooper, (January 1927), “Composition of Light Oils from Low-temperature Carbonization of Utah Coal” Ind Eng Chem., 1927, pp 26–31 23 B Willson Haigh, M L A (Bihar), M I Chem E., (August 1940) “Carbonization of coal and Recovery of by products” Trần Văn Huệ 65 Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu Phụ lục 1: Kết chi tiết trình xác định độ ẩm nguyên liệu Kết chi tiết trình xác định độ ẩm tre gỗ STT Thời gian (phút) 10 20 Ký hiệu mẫu Khối lƣợng Khối lƣợng m0 (g) m1 (g) Độ ẩm (%) M1 1,8710 6,450 M2 1,8717 6,413 M3 1,8722 6,388 M1 1,8457 7,713 M2 1,8437 7,815 M3 1,8565 7,173 1,8417 1,8369 1,8363 1,8370 1,8310 1,8430 1,8350 1,8350 1,8351 1,8348 1,8350 1,8350 7,913 8,153 8,183 8,15 8,45 7,85 8,252 8,251 8,247 8,259 8,252 8,248 M1 30 M2 M3 M1 40 M2 M3 M1 50 M2 M3 M1 60 M2 M3 Trong đó: m0 : Khối lƣợng mẫu trƣớc sấy Độ ẩm trung bình (%) 6,417 7,567 8,083 8,150 8,250 8,253 m1 : Khối lƣợng mẫu sau sấy Kết chi tiết trình xác định độ ẩm nhựa STT Thời gian (phút) 10 20 30 Trần Văn Huệ Ký hiệu mẫu Khối lƣợng M0 (g) Khối lƣợng M1 (g) Độ ẩm (%) M1 1,9827 0,866 M2 1,9826 0,869 M3 1,9827 0,866 M1 1,9821 0,894 M2 1,9823 0,885 M3 1,9820 0,900 M1 1,9800 1,000 66 Độ ẩm trung bình (%) 0,867 0,893 1,017 Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu 40 50 60 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M3 2 2 2 2 2 1,9790 1,9800 1,9780 1,9784 1,9786 1,9770 1,9775 1,9790 1,9770 1,9776 1,9781 1,050 1,001 1,100 1,080 1,069 1,150 1,125 1,052 1,150 1,120 1,093 1,083 1,109 1,121 Kết chi tiết trình xác định độ ẩm giấy STT Thời gian Ký hiệu mẫu (phút) 10 20 30 40 50 60 Trần Văn Huệ Khối lƣợng Khối lƣợng Độ ẩm Độ ẩm trung bình m0 (g) m1 (g) (%) (%) M1 1,8669 6,653 M2 1,8730 6,350 M3 1,8626 6,872 M1 1,8450 7,751 M2 1,8450 7,752 M3 1,8451 7,747 M1 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M3 2 2 2 2 2 2 1,8480 1,8350 1,8415 1,8330 1,8330 1,8360 1,8330 1,8350 1,8325 1,8350 1,8320 1,8320 7,600 8,250 7,925 8,350 8,350 8,200 8,350 8,250 8,375 8,250 8,400 8,325 67 6,625 7,750 7,925 8,300 8,325 8,325 Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu Kết chi tiết trình xác định độ ẩm cao su STT Thời gian Khối lƣợng Khối lƣợng (phút) 10 20 30 40 50 60 Độ ẩm Độ ẩm trung bình (%) m0 (g) m1 (g) (%) M1 1,9805 0,973 M2 1,9806 0,968 M3 1,9804 0,978 M1 1,9783 1,087 M2 1,9784 1,082 M3 1,9784 1,080 M1 1,9757 1,213 M2 1,9772 1,142 M3 1,9761 1,194 M1 1,9731 1,345 M2 1,9732 1,342 M3 1,9726 1,369 M1 1,9706 1,469 M2 1,9710 1,450 M3 1,9701 1,494 M1 1,9710 1,450 M2 1,9690 1,550 M3 1,9710 1,449 0,973 1,083 1,183 1,352 1,471 1,483 Kết chi tiết trình xác định độ ẩm vải Thời gian STT Khối lƣợng Khối lƣợng Độ ẩm (phút) Trần Văn Huệ 10 20 30 m0 (g) m1 (g) (%) M1 1,9641 1,795 M2 1,9635 1,825 M3 1,9644 1,780 M1 1,9636 1,821 M2 1,9639 1,805 M3 1,9635 1,825 M1 1,9623 1,885 68 Độ ẩm trung bình (%) 1,800 1,817 1,883 Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu Trần Văn Huệ 40 50 60 M2 1,9621 1,895 M3 1,9626 1,869 M1 1,9607 1,965 M2 1,9609 1,956 M3 1,9604 1,980 M1 1,9553 2,235 M2 1,9549 2,256 M3 1,9558 2,208 M1 1,9553 2,234 M2 1,9555 2,225 M3 1,9552 2,240 69 1,967 2,233 2,233 Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu Phụ lục 2: Kết chi tiết trình cacbon hoá sản phẩm 1.Kết chi tiết trình cacbon hoá tre gỗ Nhiệt độ (0C) 300 400 500 Thời gian (phút) Hiệu suất thu hồi sản phẩm m0 mT (g) (g) 10 3,000 20 Tỷ lệ thành phần Cacbon hữu XA (%) mTC (mg) mIC (mg) mTOC (mg) YTOC (%) 1,859 61,97 423,400 0,0312 423,369 42,34 3,000 1,305 43,50 455,000 0,00347 454,997 45,50 30 3,000 1,213 40,43 561,200 0,00214 561,198 56,12 40 2,509 1,061 42,29 642,100 0,00138 642,099 64,21 50 2,993 0,848 28,33 466,120 0,00292 466,117 46,61 10 3,000 1,266 42,20 477,400 0,00534 477,395 47,74 20 3,000 1,188 39,60 556,600 0,03406 556,566 55,66 30 3,000 1,080 36,00 544,500 0,07258 544,427 54,44 40 3,000 0,732 24,40 514,600 0,5672 514,033 51,40 50 2,173 0,413 19,01 442,800 0,3212 442,479 44,25 10 3,053 1,324 43,37 513,200 0,0724 513,128 51,31 20 2,344 0,714 30,46 545,400 0,1145 545,286 54,53 30 3,341 0,729 21,82 456,300 0,0173 456,283 45,63 40 3,166 0,647 20,44 428,600 0,0387 428,561 42,86 50 3,502 0,740 21,13 294,400 1,053 293,347 29,33 Kết chi tiết trình cacbon hoá nhựa Nhiệt Thời độ gian ( C) (phút) 300 400 Hiệu suất thu hồi sản phẩm m0 mT (g) (g) 10 3,16 20 Tỷ lệ thành phần Cacbon hữu mTOC XA (%) mTC (mg) mIC (mg) 3,117 98,64 514,500 1,0612 513,439 51,34 3,625 3,034 83,70 610,000 1,0341 608,966 60,90 30 2,829 1,929 68,19 684,600 0,4423 684,158 68,42 40 3,351 2,212 66,01 739,300 0,0481 739,252 73,93 50 5,422 3,619 66,75 716,100 1,0123 715,088 71,51 10 3,168 2,704 85,35 615,900 0,00871 615,891 61,59 20 3,02 2,349 77,78 652,200 0,00689 652,193 65,22 Trần Văn Huệ 70 (mg) YTOC (%) Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu 500 30 2,67 1,527 57,19 797,500 0,00616 797,494 79,75 40 4,279 2,059 48,12 753,000 0,00314 752,997 75,30 50 4,411 1,232 27,93 721,600 0,00352 721,596 72,16 10 5,911 4,538 76,77 762,600 0,00478 762,595 76,26 20 5,697 2,834 49,75 783,400 0,00385 783,396 78,34 30 6,598 1,769 26,81 740,300 0,05533 740,245 74,02 40 4,926 1,313 26,65 713,400 0,05872 713,341 71,33 50 6,754 0,927 13,73 641,500 0,02132 641,479 64,15 Kết chi tiết trình cacbon hoá giấy Nhiệt Thời độ gian (0C) (phút) 300 400 500 Hiệu suất thu hồi sản phẩm m0 mT (g) (g) 10 1,843 20 Tỷ lệ thành phần Cacbon hữu mTOC XA (%) mTC (mg) mIC (mg) 1,209 65,60 224,400 0,0355 2,042 0,923 45,20 285,000 0,03009 284,970 28,50 30 2,700 0,839 31,07 451,200 0,00849 451,192 45,12 40 1,920 0,813 42,34 522,900 0,0026 50 2,351 0,912 38,79 466,700 0,00592 466,694 46,67 10 1,589 0,666 41,91 377,400 0,0054 20 1,663 0,416 25,02 412,400 0,01106 412,389 41,24 30 2,556 0,641 25,08 444,500 0,02258 444,477 44,45 40 1,468 0,209 14,24 414,600 0,5672 414,033 41,40 50 1,821 0,347 19,06 342,000 0,3212 341,679 34,17 10 1,916 0,267 13,94 523,200 0,02724 523,173 52,32 20 2,187 0,596 27,25 495,400 0,4835 494,917 49,49 30 2,019 0,428 21,20 416,300 0,3474 415,953 41,60 40 2,944 0,537 18,24 278,000 0,034 277,966 27,80 50 1,843 0,108 5,86 224,200 1,037 223,163 22,32 Trần Văn Huệ 71 (mg) YTOC (%) 224,365 22,44 522,897 52,29 377,395 37,74 Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu Kết chi tiết trình cacbon hoá cao su Nhiệt Thời độ gian ( C) (phút) 300 400 500 Hiệu suất thu hồi sản phẩm m0 mT (g) (g) 10 3,000 20 Tỷ lệ thành phần Cacbon hữu mTOC XA (%) mTC (mg) mIC (mg) 2,842 94,73 324,400 0,0413 3,000 2,816 93,87 385,000 0,00349 384,997 38,50 30 3,000 2,426 80,87 461,200 0,00234 461,198 46,12 40 3,830 3,018 78,80 542,900 0,00268 542,897 54,29 50 4,798 3,330 69,40 466,120 0,00392 466,116 46,61 10 1,589 0,666 41,91 377,400 0,0054 20 1,663 0,416 25,02 412,400 0,01106 412,389 41,24 30 2,556 0,641 25,08 444,500 0,02258 444,477 44,45 40 1,468 0,209 14,24 414,600 0,5672 414,033 41,40 50 1,821 0,247 13,56 342,000 0,3212 341,679 34,17 10 1,916 0,567 29,59 523,200 0,02724 523,173 52,32 20 2,187 0,596 27,25 495,400 0,0145 495,386 49,54 30 2,019 0,428 21,20 416,300 0,0174 416,283 41,63 40 2,944 0,537 18,24 378,000 0,034 377,966 37,80 50 1,843 0,108 5,86 284,200 1,154 283,046 28,30 (mg) YTOC (%) 324,359 32,44 377,395 37,74 Kết cụ thể trình cacbon hoá vải Nhiệt Thời độ gian ( C) (phút) 300 400 Hiệu suất thu hồi sản phẩm m0 mT (g) (g) 10 1,551 20 Tỷ lệ thành phần Cacbon hữu mIC (mg) mTOC YTOC (%) XA (%) mTC (mg) 1,421 91,62 514,500 0,00612 514,494 51,45 1,961 1,782 90,87 610,000 0,00341 609,997 61,00 30 1,389 1,207 86,90 784,600 0,00444 784,596 78,46 40 2,033 1,247 61,34 739,300 0,00481 739,295 73,93 50 3,116 2,365 75,90 716,100 0,01216 716,088 71,61 10 1,701 1,63 95,83 645,900 0,00528 645,895 64,59 20 1,781 1,476 82,87 682,200 0,00589 682,194 68,22 Trần Văn Huệ 72 (mg) Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu 500 30 2,322 1,687 72,65 827,000 0,00216 826,998 82,70 40 1,878 1,282 68,26 753,000 0,0124 752,988 75,30 50 1,665 1,161 69,73 731,600 0,0052 731,595 73,16 10 1,704 1,41 82,75 782,500 0,00421 782,496 78,25 20 1,965 1,26 64,12 763,400 0,00355 763,396 76,34 30 2,147 1,266 58,97 740,300 0,05233 740,248 74,02 40 2,264 0,54 23,85 704,000 0,01267 703,987 70,40 50 2,199 0,308 14,01 623,400 0,02002 623,380 62,34 Kết chi tiết trình cacbon hoá hỗn hợp Nhiệt Thời độ gian (0C) (phút) 300 400 500 Hiệu suất thu hồi sản phẩm m0 mT (g) (g) 10 4,669 20 Tỷ lệ thành phần Cacbon hữu mTOC XA (%) mTC (mg) mIC (mg) 3,059 65,52 274,400 0,0315 274,369 27,44 7,388 4,690 63,48 335,300 0,0319 335,268 33,53 30 6,309 3,287 52,10 530,610 0,0513 530,559 53,06 40 5,001 2,482 49,63 522,900 0,0026 522,897 52,29 50 5,097 2,895 56,80 466,700 0,0092 466,691 46,67 10 5,069 3,037 59,91 377,400 0,0144 377,386 37,74 20 4,614 2,650 57,43 418,500 0,0116 418,488 41,85 30 5,304 3,103 58,50 464,200 0,0358 464,164 46,42 40 3,548 1,277 35,99 423,400 0,5672 422,833 42,28 50 6,039 1,021 16,91 346,300 0,3212 345,979 34,60 10 6,815 1,171 17,18 543,400 0,02724 543,373 54,34 20 6,732 0,788 11,71 515,100 0,4835 514,617 51,46 30 6,990 0,827 11,83 416,300 0,3474 415,953 41,60 40 6,646 0,704 10,59 298,200 0,7123 297,488 29,75 50 6,468 0,501 7,75 244,200 0,9317 243,268 24,33 Trần Văn Huệ 73 (mg) YTOC (%) Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu Phụ lục 3: Một số hình ảnh thiết thí nghiệm số sản phẩm than cacbon hoá Lò nung Lò sấy Cân mẫu cacbon hoá Cốc đựng mẫu cacbon hoá Bộ SSM-5000A kết nối với máy TOC- Vcph Bộ SSM-5000A Trần Văn Huệ 74 Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu Máy TOC-Vcph Cân mẫu đo TOC Thuyền Ceramic Giấy trƣớc cacbon hoá Than cacbon hoá từ giấy Vải trƣớc cacbon hoá Than cacbon hoá từ vải Trần Văn Huệ 75 Lớp CHMT K18 [...]... dụng công nghệ cacbon hoá chất thải thành sản phẩm than dùng nhƣ nhiên liệu siêu sạch 1.3 Phân tích, đánh giá lựa chọn công nghệ cacbon hoá Xử lý rác luôn là vấn đề đau đầu của các nhà quản lý môi trƣờng đô thị Đối với các đô thị, chọn công nghệ xử lý rác nhƣ thế nào để đạt hiệu quả cao, Trần Văn Huệ 25 Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than. .. Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu làm nhiên liệu trong công nghiệp và vật liệu xử lý môi trƣờng là một xu thế phát triển bền vững Trong thời gian qua, Viện Công nghệ Môi trƣờng đã tiến hành nghiên cứu công nghệ cacbon hoá để xử lý chất thải rắn đô thị Hà Nội và đã đạt đƣợc một số kết quả khả quan Phƣơng pháp cacbon hoá này... tích thành phần CTR đóng vai trò rất quan trọng trong việc lựa chọn các công nghệ xử lý Thành phần CTR của một số đô thị, một số khu dân cƣ tại các đô thị Việt Nam Qua các bảng thành phần này ta thấy khả năng áp dụng công nghệ cacbon hóa để xử lý chất thải sinh hoạt là rất khả thi Trần Văn Huệ 10 Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên. .. phát thải khí dioxin và furam Sơ đồ công nghệ cacbon hoá chất thải rắn đô thị, nông nghiệp đƣợc đề xuất nhƣ sau: Trần Văn Huệ 26 Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu Chất thải Sơ chế (phân loại, nghiền…) Sấy khô Nhiệt tuần hoàn Xử lý khí thải Cacbon hoá Khí sạch Sản phẩm Hình 1.4 Sơ đồ cacbon hóa rác thải sinh hoạt đô thị, ... nay, công nghệ cacbon hóa ở nhiệt độ thấp còn đƣợc nghiên cứu ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Các vật liệu có tỷ lệ thành phần cacbon cao có thể đƣợc cacbon hóa thành những vật liệu có ích trong các hoạt động xử lý chất thải rắn bảo vệ môi trƣờng Rác thải hữu cơ cháy đƣợc trong rác thải đô thị hay các chất thải PVC có thành phần cacbon cao đƣợc cacbon hóa ở nhiệt độ thấp tạo ra các hợp chất. .. Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu Bảng 1.2 Chất thải rắn đô thị phát sinh các năm 2007 - 2010 Nội dung 2007 2008 2009 2010 Dân số đô thị (triệu ngƣời) 23,8 27,7 25,5 26,22 % dân số đô thị so với cả nƣớc 28,20 28,99 29,74 30,2 Chỉ số phát sinh CTR đô thị (kg/ngƣời/ngày) ~0,75 ~0,85 0,95 1,0 Tổng lƣợng CTR đô thị phát sinh... thành Nếu năm 2000, nƣớc ta có 649 đô thị thì năm 2005, con số này là Trần Văn Huệ 3 Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu 715 đô thị và đã tăng lên thành 755 đô thị lớn nhỏ vào giữa năm 2011 (Bộ Xây dựng, 2011) Đô thị phát triển kéo theo vấn đề di dân từ nông thôn ra thành thị Năm 2009, dân số đô thị là 25,59 triệu ngƣời (chiếm... phòng, các cơ sở nghiên cứu, trƣờng học, - CTR xây dựng: phát sinh từ các công trình xây dựng, sửa chữa hạ tầng; Trần Văn Huệ 4 Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu - CTR công nghiệp: phát sinh từ các cơ sở công nghiệp nằm trong đô thị, hoặc từ các khu công nghiệp; - CTR y tế: phát sinh từ các bệnh viện, các cơ sở khám chữa bệnh;... Trần Văn Huệ 27 Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu Chất thải đô thị thành phố Hà Nội, các thành phần: tre gỗ, nhựa, giấy, cao su, vải Để đảm bảo cho quá trình làm thí nghiệm đƣợc đầy đủ và chính xác về tỷ lệ, các nguồn nguyên liệu đƣợc thu nhặt nhƣ sau:... CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá các chất thải cháy được trong rác thải đô thị thành than nhiên liệu 1.2.1 Những ứng dụng chủ yếu của phương pháp - Áp dụng công nghệ cacbon hóa có thể tạo ra một loại nhiên liệu chất thải rắn, hay còn gọi là nguyên liệu có nguồn gốc từ chất thải bằng việc tách ra những hạt chất nhẹ hơn, dễ cháy Sản xuất nhiên liệu từ chất thải không phải là quá trình xử lý nhiệt, ... K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 .Các loại chất thải rắn đô thị Hà Nội năm 2011 Bảng 1.2 Chất thải rắn đô thị. .. tài: Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu Trong đề tài tác giả đặt mục tiêu nghiên cứu sau: Trần Văn Huệ Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon. .. Lớp CHMT K18 Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu 715 đô thị tăng lên thành 755 đô thị lớn nhỏ vào năm 2011 (Bộ Xây dựng, 2011) Đô thị phát triển