ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BÃI CHÔN LẤP LAI HỢP HỢP HIẾU KHÍ KỊ KHÍ CÔNG SUẤT 100 TẤN NGÀY

Thiết kế bãi chôn lấp lai hợp công suất 100 tấn/ngày GVHD: TS. Nguyễn Như Sang Rác rưởi: Nguồn chất thải rắn này rất đa dạng: thường sinh ra ở các khu dân cư, khu văn phòng, công sở, khu thương mại, nhà hàng, chợ, các khu vui chơi giải trí… Thành phần của chúng chủ yếu là các loại giấy, bao bì, giấy carton, plastic, nilon… Với thành phần hóa học chủ yếu là các chất vô cơ, cellolose, và các loại nhựa có thể đốt cháy được. Ngoài ra trong loại chất thải này còn có chứa các loại chất thải là các kim loại như sắt, thép, kẽm, đồng, nhôm… là các loại chất thải không có thành phần hữu cơ và chúng không có khả năng tự phân hủy. Tuy nhiên loại chất thải này hoàn toàn có thể tái chế lại mà không phải thải vào môi trường. Chất thải rắn là sản phẩm của các quá trình cháy: Loại chất thải rắn này chủ yếu là tro hoặc các nhiên liệu cháy còn dư lại của các quá trình cháy tại các lo đốt. Các loại tro thường sinh ra tại các cơ sở sản xuất công nghiệp, các hộ gia đình khi sử dụng nhiên liệu đốt lấy nhiệt sử dụng cho mục đích khác. Xét về tính chất thì loại chất thải rắn này là vô hại nhưng chúng lại rất dễ gây ra hiện tượng ô nhiễm môi trường do khó bị phân hủy và có thể phát sinh bụi Chất thải độc hại Các chất thải rắn hóa học, sinh học, chất gây phóng xạ, chất cháy, chất dễ gây nổ như pin, bình acquy… Khi thải ra môi trường có ảnh hưởng đặc biệt nghiệm trọng tới môi trường. Chúng thường được sinh ra từ các hoạt động sinh hoạt của người dân. Ngoài ra rác thải như bông băng, kim tiêm, bệnh phẩm cũng là loại CTR có tính nguy hại lớn tới môi trường, cũng được xếp vào dạng chất thải độc hại.  Cách khác phân loại theo nguồn gốc phát sinh: Chất thải sinh ra từ trong hoạt động sản xuất nông nghiệp Các chất thải rắn dư thừa trong quá trình sản xuất nông nghiệp rất đa dạng và phức tạp. Chúng bao gồm các loại tàn dư thực vật như cây, củi, quả không đạt chất lượng bị thải bỏ, các sản phẩm phụ sinh ra trong nông nghiệp, các loại 11 Thiết kế bãi chôn lấp lai hợp công suất 100 tấn/ngày GVHD: TS. Nguyễn Như Sang cây con giống không còn giá trị sử dụng… loại chất thải này thường rất dễ xử lý, ít gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất nông nghiệp một số hóa chất được áp dụng như thuốc trừ sâu bệnh, phân bón được thải bỏ hoặc dư thừa cũng đã ảnh hưởng đến môi trường đất, nước. Chất thải rắn sinh ra trong xây dựng Là loại chất thải rắn sinh ra trong quá trình đập phá, đào bới nhằm xây dựng các công trìng công cộng, dân dụng, giao thông, cầu cống vv… loại chất thải này có thành phần chủ yếu là các loại gạch đá, xà bần, sắt thép, bê tông, tre gỗ… Chúng thường xuất hiện ở các khu dân cư mới, hoặc các khu vực đang xây dựng. Chất thải rắn sinh ra từ các cống thoát nước, trạm xử lý nước Trong loại chất thải này thì thành phần chủ yếu của chúng là bùn đất chiếm tới 90 - 95%. Nguồn gốc sinh ra chúng là các loại bụi bặm, đất cát đường phố, xác động vật chết, lá cây, dầu mỡ rơi vãi, kim loại nặng… trên đường được thu vào ống cống. Nhìn chung loại chất thải này cũng rất đa dạng và phức tạp và có tính độc hại khá cao. Ngoài ra còn một loại chất thải rắn khác cũng được phân loại chung vào là bùn thải sinh ra từ các nhà máy xử lý nước thải, trạm xử lý nước thải,phân rút từ hầm cầu, bể tự hoại. Các loại chất thải rắn này cũng chiếm một lượng nước khá lớn ( từ 25 – 95%) và thành phần chủ yếu cũng là bùn đất, chất hữu cơ chưa hoại. 5. Thành phần chất thải rắn a. Thành phần vật lý CTR ở các đô thị là vật phế thải trong sinh hoạt và sản xuất nên đó là một hỗn hợp phức tạp của nhiều vật chất khác nhau. Để xác định được thành phần của CTRSH một cách chính xác là một việc làm rất khó vì thành phần của rác thải phụ thuộc rất nhiều vào tập quán cuộc sống, mức sống của người dân, mức độ tiện nghi của đời sống con người, theo mùa trong năm… 12 Thiết kế bãi chôn lấp lai hợp công suất 100 tấn/ngày GVHD: TS. Nguyễn Như Sang Thành phần rác thải có ý nghĩa rất quan trọng trong việc lựa chọn các thiết bị xử lý, công nghệ xử lý cũng như hoạch định các chương trình quản lý đối với hệ thống kỹ thuật quản lý CTR. Theo tài liệu của EPA – USA, trình bày kết quả phân tích thành phần vật lý của CTRSH cho thấy khi chất lượng cuộc sống ngày càng cao thì các sản phẩm thải loại như giấy, carton, nhựa ngày càng tăng lên. Trong khi đó thành phần các chất thải như kim loại, thực phẩm càng ngày càng giảm xuống. Theo Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới Và Bảo Vệ Môi Trường thành phần chất thải rắn ở Việt Nam được xác định như sau: Bảng 1.2. Thành phần chất thải rắn sinh hoạt STT Tên 01 Giấy 02 Thủy tinh 03 Kim loại 04 Nhựa 05 Hữu cơ dễ cháy 06 Chất thải nguy hại 07 Xà bần 08 Hữu cơ khó phân hủy 09 Chất có thể đốt cháy Thành phần Sách, báo và các vật liệu giấy khác Chai, cốc, kính vỡ… Sắt, nhôm, hợp kim các loại Chai nhựa, bao túi nilon và các vật nhựa khác Thức ăn thừa, rau, trái cây, các chất khác Pin, acquy,sơn, bóng đèn, bệnh phẩm Sành, sứ, bêtong, đá, vỏ sò Cao su, da, giả da Cành cây, gỗ vụn, lông gia súc, tóc Tỉ lệ (%) 5.1 0.7 0.37 10.52 76.3 0.15 2.68 1.93 2.15 Tổng cộng 100 Nguồn: Viện kỹ thuật nhiệt đới và bảo vệ môi trường 8/2000 II. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN Xử lý CTR là phương pháp làm giảm khối lượng và tính độc hại của rác, hoặc chuyển rác thành vật chất khác để tận dụng thành tài nguyên thiên nhiên. Khi lựa chọn các phương pháp xử lý chất thải rắn cần xem xét các yếu tố sau: 13 Thiết kế bãi chôn lấp lai hợp công suất 100 tấn/ngày GVHD: TS. Nguyễn Như Sang + Thành phần tính chất chất thải rắn sinh hoạt + Tổng lượng chất thải rắn cần được xử lý + Khả năng thu hồi sản phẩm và năng lượng + Yêu cầu bảo vệ môi trường. 1. Phương pháp xử lý cơ học Phương pháp xử lý cơ học bao gồm các phương pháp cơ bản: - Phân loại - Giảm thể tích cơ học - Giảm kích thước cơ học a. Phân loại chất thải Phân loại chất thải là quá trình tách riêng biệt các thành phần có trong chất thải rắn sinh hoạt, nhằm chuyển chất thải từ dạng hỗn tạp sang dạng tương đối đồng nhất. Quá trình này cần thiết để thu hồi những thành phần có thể tái sinh có trong chất thải rắn sinh hoạt, tách riêng những thành phần mang tính nguy hại và những thành phần có khả năng thu hồi năng lượng. b. Giảm thể tích bằng phương pháp cơ học Nén, ép rác là khâu quan trọng trong quá trình xử lý chất thải rắn. Ơ hầu hết các thành phố, xe thu gom thường được trang bị bộ phận ép rác nhằm tăng khối lượng rác, tăng sức chứa của rác và tăng hiệu suất chuyên chở cũng như kéo dài thời gian phục vụ cho bãi chôn lấp. c. Giảm kích thước cơ học Là việc cắt, băm rác thành các mảnh nhỏ để cuối cùng ta được một thứ rác đồng nhất về kích thước. Việc giảm kích thước rác có thể không làm giảm thể tích mà ngược lại còn làm tăng thể tích rác. Cắt, giã, nghiền rác có ý nghĩa quan trọng trong việc đốt rác, làm phân và tái chế vật liệu. 2. Phương pháp hóa học Để giảm thể tích và thu hồi các sản phẩm, các phương pháp hóa học chủ yếu sử dụng trong xử lý chất thải rắn sinh hoạt bao gồm: đốt, nhiệt phân và khí hóa. a. Đốt rác Đốt rác là giai đoạn xử lý cuối cùng được áp dụng cho một loại rác nhất định không thể xử lý bằng các biện pháp khác. Phương pháp thiêu hủy rác thường được áp dụng để xử lý các loại rác thải có nhiều thành phần dễ cháy. Thường đốt 14 Thiết kế bãi chôn lấp lai hợp công suất 100 tấn/ngày GVHD: TS. Nguyễn Như Sang bằng nhiên liệu ga hoặc dầu trong các lò đốt chuyên dụng với nhiệt độ trên 10000C.  Ưu điểm Ưu điểm của phương pháp này là khả năng tiêu hủy tốt đối với nhiều loại rác thải. Có thể đốt cháy cả kim loại, thủy tinh, nhựa, cao su, một số loại chất dưới dạng lỏng và bán rắn và các loại chất thải nguy hại. Thể tích rác có thể giảm từ 75 - 96%, thích hợp cho những nơi không có điều kiện về mặt bằng chôn lấp rác, hạn chế tối đa vấn đề ô nhiễm do nước rác, có hiệu quả cao đối với chất thải có chứa vi trùng dễ lây nhiễm và các chất độc hại. Năng lượng phát sinh khi đốt rác có thể tận dụng cho các lò hơi, lò sưởi hoặc các ngành công nghiệp cần nhiệt và phát điện.  Nhược điểm: Khí thải từ các lò đốt có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là các vấn đề phát thải chất ô nhiễm dioxin trong quá trình thiêu đốt các thành phần nhựa. + Vận hành dây chuyền phức tạp, đòi hỏi năng lực kỹ thuật và tay nghề cao. + Giá thành đầu tư lớn, chi phí tiêu hao năng lượng và chi phí xử lý cao. b. Nhiệt phân Là cách dùng nhiệt độ cao và áp suất tro để phân hủy rác thành các khí đốt hoặc dầu đốt, có nghĩa là sử dụng nhiệt đốt. Quá trình nhiệt phân là một quá trình kín nên ít tạo khí thải ô nhiễm, có thể thu hồi nhiều vật chất sau khi nhiệt phân. Thí dụ: một tấn rác thải đô thị ở Hoa Kỳ sau khi nhiệt phân có thể thu hồi lại 2 gallons dầu nhẹ, 5 gallons hắc in và nhựa đường, 25 pounds chất amonium sulfate, 230 pounds than, 133 gallons chất lỏng rượu. Tất cả các chất này đều có thể tái sử dụng như nhiên liệu. c. Khí hóa Quá trình khí hóa bao gồm quá trình đốt cháy một phần nhiện liệu carton để hòan thành một phần nhiên liệu cháy được giàu CO 2, H2 và một số hydrocarbon no, chủ yếu là CH 4. Khí nhiên liệu cháy được sau đó được đốt 15 Thiết kế bãi chôn lấp lai hợp công suất 100 tấn/ngày GVHD: TS. Nguyễn Như Sang cháy trong động cơ đốt trong hoặc nồi hơi. Nếu thiết bị khí hóa được vận hành ở điều kiện áp suất khí quyển sử dụng không khí làm tác nhân oxy hóa, sản phẩm cuối cùng của quá trình khí hóa là khí năng lượng thấp chứa CO, CO 2, H2, CH4 và N2, hắc in chứa C và chất trơ chứa sẵn trong nhiên liệu và chất lỏng giống như dầu nhiệt phân. 3. Phương pháp xử lý sinh học 3.1. Ủ rác thành phân compost Ủ sinh học (compost) có thể được coi như là quá trình ổn định sinh hóa các chất hữu cơ để thành các chất mùn. Với thao tác sản xuất và kiểm soát một cách khoa học tạo môi trường tối ưu đối với quá trình. Quá trình ủ hữu cơ từ rác hữu cơ là một phương pháp truyền thống, được áp dụng phổ biến ở các nước đang phát triển hay ngay cả các nước phát triển như Canada. Phần lớn các gia đình ở ngoại ô các đô thị tự ủ rác của gia đình mình thành phân bón hữu cơ (Compost) để bón cho vườn của chính mình. Các phương pháp xử lý phần hữu cơ của chất thải rắn sinh hoạt có thể áp dụng để giảm khối lượng và thể tích chất thải, sản phẩm phân compost dùng để bổ sung chất dinh dưỡng cho đất, và sản phẩm khí methane. Các loại vi sinh vật chủ yếu tham gia quá trình xử lý chất thải hữu cơ bao gồm vi khuẩn, nấm, men và antinomycetes. Các quá trình này được thực hiện trong điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí, tùy theo lượng oxy có sẵn. a. Ủ hiếu khí Ủ rác hiếu khí là một công nghệ được sử dụng rộng rãi vào khỏang 2 thập kỷ gần đây, đặc biệt là ở các nước đang phát triển như Trung Quốc, Việt Nam. Công nghệ ủ rác hiếu khí dựa trên sự hoạt động của các vi khuẩn hiếu khí đối với sự có mặt của oxy. Các vi khuẩn hiếu khí có trong thành phần rác khô thực hiện quá trình oxy hóa cacbon thành đioxitcacbon (CO 2). Thường thì chỉ sau 2 ngày, nhiệt độ rác ủ tăng lên khoảng 45 0C và sau 6 - 7 ngày đạt tới 70 - 750C. Nhiệt độ này đạt được chỉ với điều kiện duy trì môi trường tối ưu cho vi khuẩn hoạt động, quan trọng nhất là không khí và độ ẩm. Sự phân hủy khí diễn ra khá nhanh, chỉ sau khoảng 2 - 4 tuần là rác được phân hủy hoàn toàn. Các vi khuẩn gây bệnh và côn trùng bị phân hủy do 16