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 [...]... 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 0C, có thể sử dụng chất thải nguy hại làm nguyên liệu • Đây là phương pháp tiêu hủy chất thải bằng. .. 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 SO2 bằng phương pháp hấp thụ ướt Hình 11: Sơ đồ công nghệ hệ thống khử hơi acid và SO2 bằng phương pháp hấp thụ khô 1.3... 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 o Huỳnh Tiến Thắng 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... 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 850oC 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... 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... 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... Chất thải rắn  Các chất bay hơi hay khí gas + cặn rắn Trong đó: Khí gas bao gồm CxHy, H2, 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 oC, gỗ từ 225÷325oC, lignin từ 300÷5000C Nhiệt. .. 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. .. đa sự thất thoát Khi nhiệt độ lò đạt 800 oC thì CTR mới được đưa vào để đốt Trong buồng đốt sơ cấp, nhiệt độ lò quay được khống chế từ 800 – 900 oC, 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 oC 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...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, . 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. 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