Luận văn Nghiên cứu xử lý chất thải rắn nguy hại trong lò đốt không dùng nhiên liệu dạng cột

Nội dung tài liệu: Luận văn Nghiên cứu xử lý chất thải rắn nguy hại trong lò đốt không dùng nhiên liệu dạng cột

1. BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Phạm Hữu Tùng ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN NGUY HẠI TRONG LÒ ĐỐT KHÔNG DÙNG NHIÊN LIỆU DẠNG CỘT LUẬN V N TH S : K THUẬT M I TRƢỜNG Hà Nội, 01/2021
2. BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Phạm Hữu Tùng ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN NGUY HẠI TRONG LÒ ĐỐT KHÔNG DÙNG NHIÊN LIỆU DẠNG CỘT Chu n ngành K thu t m i tr ng M s 8520320 LUẬN V N TH S : K THUẬT M I TRƢỜNG NGƢỜI HƢỚNG ẪN KHO H : GS.TS. Trịnh Văn Tu n Hà Nội, 01/2021
3. L i m o n Tôi xin cam đoan các nội dung đƣợc trình bày trong luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu xử lý chất thải rắn nguy hại trong lò đốt không dùng nhiên liệu dạng cột” là nghiên cứu của cá nhân tôi, trên cơ sở một số dữ liệu, số liệu đƣợc tham khảo. Những tài liệu đƣợc sử dụng tham khảo trong luận văn đã đƣợc nêu rõ trong phần tài liệu tham khảo. ác số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực, nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi kỷ luật của Học viện Khoa học và ông nghệ đề ra. Hà Nội, tháng 01 năm 2021 Học viên Phạm Hữu Tùng
4. ii L i ảm n Lời đầu tiên, tôi xin chân thành gửi lời cám ơn đến Ban lãnh đạo Học viện Khoa học và ông nghệ, Viện ông nghệ Môi trƣờng đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi hoàn thành các chƣơng trình học tại Học viện. Luận văn tốt nghiệp đƣợc thực hiện theo đề tài “Nghi n ứu xử lý hất thải rắn ngu hại trong lò t kh ng dùng nhi n liệu dạng ột NFIC”, mã số: VAST07.01/17-18. o đó, tôi đƣợc tạo điều kiện học tập, nghiên cứu cùng các chuyên gia của Viện khi triển khai thực hiện đề tài. Đây là cơ sở để thực hiện các nội dung nghiên cứu của cá nhân tôi. Em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến GS.TS. Trịnh Văn Tuyên, Viện trƣởng Viện ông nghệ Môi trƣờng đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình học tập và làm khóa luận. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Học viện nói chung, các thầy cô trong khoa ông nghệ môi trƣờng nói riêng đã truyền đạt nhiều kiến thức bổ ích chuyên ngành, giúp em nắm bắt đƣợc cơ sở lý thuyết và tạo điều kiện giúp đỡ trong suốt quá trình học tập. uối cùng, em xin chúc Ban lãnh đạo Học viện Khoa học và ông nghệ, Viện ông nghệ Môi trƣờng và các thầy cô giáo sức khỏe, thành công. Họ viên Phạm Hữu Tùng
5. iii MỤC LỤC NH MỤ HỮ VIẾT TẮT ............................................................................ v NH MỤ HÌNH ........................................................................................... vi NH MỤ BẢNG ......................................................................................... vii MỞ ĐẦU .. .1 HƢƠNG 1: TỔNG QU N VỀ TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ HẤT THẢI RẮN NGUY H I ...................................................................................... 3 1.1. TÌNH HÌNH QUẢN LÝ HẤT THẢI RẮN VÀ XỬ LÝ HẤT THẢI RẮN NGUY ...................................................................................................................... 3 1.1.1. Trên thế giới ...................................................................................... 3 1.1.2. Tại Việt Nam ..................................................................................... 5 1.2. Á PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ HẤT THẢI RẮN NGUY ........................... 9 1.2.1. Phƣơng pháp chôn lấp ........................................................................ 9 1.2.2. Phƣơng pháp ủ sinh học ................................................................... 10 1.2.3. Phƣơng pháp tái chế ......................................................................... 10 1.2.4. Phƣơng pháp thiêu đốt ...................................................................... 12 1.3. MỘT SỐ NG NGHỆ ĐỐT HẤT THẢI ................................................. 14 1.3.1. Kỹ thuật đốt thủ công dạng hở .......................................................... 14 1.3.2. Phƣơng pháp thiêu đốt có kiểm soát không khí cấp vào lò.................. 14 1.3.3. Kỹ thuật đốt trong lò quay ................................................................ 15 1.3.4. Kỹ thuật đốt trong lò đốt tầng sôi ...................................................... 16 1.3.5. ông nghệ đốt chất thải rắn có thu hồi năng lƣợng ............................ 17 1.3.6. ông nghệ đốt tạo nhiên liệu (công nghệ R F) ................................. 18 1.3.7. ông nghệ thiêu đốt plasma .............................................................. 19 1.4. TỔNG QU N NG NGHỆ XỬ LÝ HẤT THẢI RẮN NGUY H I BẰNG PHƢƠNG PHÁP THIÊU ĐỐT (LÒ ĐỐT). ............................................. 19 1.4.1. Lò đốt chất thải rắn nguy hại trên Thế giới ........................................ 19 1.4.2. Lò đốt chất thải rắn nguy hại tại Việt Nam ........................................ 23 HƢƠNG 2: NỘI UNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN ỨU ........................ 29
6. iv 2.1. NỘI UNG NGHIÊN ỨU .......................................................................... 29 2.2. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN ỨU ........................................................................ 29 2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN ỨU .................................................................. 29 2.3.1. Phƣơng pháp thực nghiệm ................................................................ 29 2.3.2. Phƣơng pháp tính toán thiết kế lò đốt ................................................ 32 HƢƠNG III: KẾT QUẢ THỰ HIỆN ............................................................. 35 3.1. KẾT QUẢ THỰ NGHIỆM TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM ................... 35 3.1. 1.Thực nghiệm xác định yếu tố ảnh hƣởng đến thời gian sấy ................ 35 3.1.2. Nghiên cứu thực nghiệm xác định các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình khí hóa, cacbon hóa chất thải rắn ................................................................ 39 3.1.3. ác yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu quả của quá trình cháy rác ................. 43 3.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ ĐỐT CTR CÔNG SUẤT 50 KG/NGÀY ....... 47 3.2.1. Xác định thể tích khoang tiếp nhận TR (I) ...................................... 47 3.2.2. Xác định thể tích khoang sấy (II) ...................................................... 48 3.2.3. Xác định thể tích khoang cháy (IV) ................................................... 48 3.2.4. Tính toán thể tích khoang cacbon hóa (III) ........................................ 49 3.2.5. Tính toán thể tích bếp đốt (V) ........................................................... 50 3.2.6. ấu tạo và quy trình vận hành của lò NFI 50 .................................. 50 3.2.7. Nguyên lý hoạt động của mô hình thực nghiệm ................................. 51 3.3. THỰC HIỆN NGHIỆM THU TRÊN LÒ ĐỐT NFIC50 ............................... 54 3.3.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của độ ẩm rác đến quá trình cháy rác . 54 3.3.2. Kết quả nghiên cứu nhiệt độ từng khoang cháy trong lò đốt ............... 57 3.3.3. Kết quả độ tro sau khi quá trình đốt kết thúc ...................................... 61 3.3.4. Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của lƣu lƣợng khí đến quá trình đốt .... 63 3.4. HIỆU QUẢ M I TRƢỜNG .......................................................................... 64 KẾT LUẬN ...................................................................................................... 71 TÀI LIỆU TH M KHẢO ............................................................................... 72 PHỤ LỤ ........................................................................................................ 73
7. v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BTNMT Bộ Tài nguyên và môi trƣờng CTR hất thải rắn CTNH hất thải nguy hại CTRNH hất thải rắn nguy hại CTRCN hất thải rắn công nghiệp CTRSH hất thải rắn sinh hoạt CTRYT hất thải rắn y tế ĐK Đăng ký KCN Khu công nghiệp MTV Một thành viên QCVN Quy chuẩn Việt Nam QĐ Quyết định TN&MT Tài nguyên và môi trƣờng TNHH Trách nhiệm hữu hạn
8. vi DANH MỤC HÌNH Hình 1. 1. Lò đốt rác thải dạng quay ............................................................... 16 Hình 1. 2. Lò đốt rác thải tầng sôi ................................................................... 17 Hình 1. 3. Lò đốt rác thải phát điện ................................................................ 18 Hình 1. 4. Sơ đồ công nghệ Plasma ................................................................ 19 Hình 1. 5. Lò đốt chất thải nguy hại ChuwaStar ............................................. 23 Hình 1. 6. Lò đốt VHI-18B ............................................................................. 24 Hình 1. 7. Lò đốt rác thải sinh hoạt BD-Alpha ............................................... 27 Hình 2. 1. Dụng cụ, thiết bị của quá trình thí nghiệm..................................... 30 Hình 2. 2. Mô hình Pilot hệ thống thiêu đốt NFIC 50 .................................... 31 Hình 3. 1. Đồ thị biểu diễn tỷ lệ bay hơi nƣớc của nhựa theo thời gian ......... 36 Hình 3. 2. Biểu đồ biểu diễn nhiệt độ của lò cacbon hóa ............................... 40 Hình 3. 3. Ảnh chụp sản phẩm biochar từ nhựa thải ...................................... 42 Hình 3. 4. Mô hình NFIC50 ............................................................................ 51 Hình 3. 5. So sánh thời gian đốt rác của mẫu đã sấy và mẫu chƣa sấy .......... 57 Hình 3. 6. Ảnh tro sau quá trình thiêu đốt....................................................... 61
9. vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1. Thống kê công nghệ xử lý chất thải nguy hại ở Việt Nam .............. 8 Bảng 1. 2. Một số loại lò thiêu đốt rác trên thế giới ....................................... 14 o Bảng 3. 1. Tỷ lệ nƣớc bay hơi khi sấy thành phần nhựa, T = 105 C. ............ 35 Bảng 3. 2. Nhiệt độ đạt đƣợc tại các khoang chức năng trong thời gian đốt .. 36 Bảng 3. 3. Các thông số và thời gian đốt của các mẫu rác thí nghiệm ........... 38 Bảng 3. 4. Sự thay đổi nhiệt độ trong buồng cacbon hóa ............................... 39 Hình 3. 2. Biểu đồ biểu diễn nhiệt độ của lò cacbon hóa ............................... 40 o Bảng 3. 5. Cacbon hóa nhựa, T = 300 C. ........................................................ 41 0 Bảng 3. 6. Cacbon hóa nhựa, T = 400 C ......................................................... 41 0 Bảng 3. 7. Cacbon hóa nhựa, T = 500 C. ........................................................ 42 Bảng 3. 8. Kết quả độ ẩm của mẫu rác thí nghiệm ......................................... 54 Bảng 3. 9. Thời gian đốt rác của mẫu rác đã đƣợc sấy ................................... 55 Bảng 3. 10. Thời gian đốt rác của mẫu rác chƣa đƣợc sấy vẫn còn độ ẩm .... 56 Bảng 3. 11. Bảng lƣợng nhiệt trung bình ở vùng cháy tại các thời điểm khác nhau khi đốt 2kg rác ........................................................................................ 58 Bảng 3. 12. Bảng lƣợng nhiệt trung bình ở vùng cacbon hóa tại các thời điểm khác nhau khi đốt 2kg rác ............................................................................... 58 Bảng 3. 13. Bảng lƣợng nhiệt trung bình ở vùng sấy tại các thời điểm khác nhau khi đốt 2kg rác ........................................................................................ 59 Bảng 3. 14. Bảng lƣợng nhiệt trung bình ở ống khói tại các thời điểm khác nhau khi đốt 2kg rác ........................................................................................ 60 Hình 3. 6. Ảnh tro sau quá trình thiêu đốt....................................................... 61 Bảng 3. 15. Bảng xác định độ tro sau khi đốt các mẫu thực nghiệm.............. 61 Bảng 3. 16. Bảng xác định độ cháy sau khi đốt các mẫu thực nghiệm .......... 62 Bảng 3. 17. Bảng xác đinh sự chênh lệnh thời gian đốt với 2 vận tốc gió khác nhau ................................................................................................................. 63 Bảng 3. 18. Kết quả phân tích mẫu khí thải ................................................... 70
10. 1 MỞ ĐẦU Theo báo cáo hiện trạng môi trƣờng quốc gia năm 2017, khối lƣợng TNH phát sinh từ 600.000 – 800.000 tấn/năm ( TNH này đƣợc thống kê dựa trên số lƣợng chất thải nguy hại tối đa dự kiến phát sinh từ các cơ sở sản xuất, kinh doanh, dịch vụ và không bao gồm chất thải nguy hại phát sinh từ các hộ gia đình). Trong khi đó, hiện cả nƣớc có 83 doanh nghiệp, với 56 đại lý thu gom rác có địa bàn hoạt động từ hai tỉnh trở lên đƣợc Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng (Bộ TN&MT) cấp phép; khoảng 130 đơn vị do các địa phƣơng cấp phép hoạt động. Tuy nhiên, thực tế cho thấy, trƣớc sự gia tăng nhanh chóng của chất thải, công tác quản lý, xử lý trong thời gian qua ở nƣớc ta vẫn chƣa thật sự đáp ứng đƣợc yêu cầu bảo vệ môi trƣờng. o vậy, việc quản lý và xử lý chất thải không an toàn, nhất là đối với TNH, TRSH đã để lại những hậu quả nặng nề về môi trƣờng; gây ảnh hƣởng tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng nhƣ các điểm tồn lƣu hóa chất, thuốc bảo vệ thực vật, các bãi rác không hợp vệ sinh, lò đốt chất thải rắn, các bãi đổ chất thải của các nhà máy sản xuất , nhất là hiện nay chƣa có công nghệ xử lý chất thải rắn hoàn thiện, đạt đƣợc các tiêu chí về kỹ thuật, kinh tế - xã hội và môi trƣờng phù hợp với điều kiện của Việt Nam Tại Việt Nam, hiện đang áp dụng một số công nghệ xử lý TRSH và TNH nhƣ nhóm công nghệ lò đốt tĩnh hai cấp và lò quay; công nghệ đồng xử lý trong lò nung xi-măng; công nghệ chôn lấp để xử lý chất thải; công nghệ tái chế chất thải... Trong đó, nhóm công nghệ lò đốt hai cấp (lò tĩnh, hoặc lò quay) là loại công nghệ đƣợc sử dụng phổ biến nhất để tiêu hủy các loại chất thải phát sinh hiện nay đối với cả TNH và TRSH. Tính đến tháng 7-2015, Tổng cục Môi trƣờng (Bộ TN&MT) đã cấp phép cho 50 cơ sở xử lý CTNH có áp dụng công nghệ, với số lƣợng là 69 lò đốt tĩnh, có công suất từ 100 - 200 kg/giờ. Nhƣợc điểm của công nghệ lò đốt tĩnh hai cấp là quy trình kiểm soát, vận hành còn thủ công, trong quá trình sấy rác thải trƣớc khi đốt phát sinh mùi, nhất là rác thải y tế chủ yếu chứa các chất thải dễ lây nhiễm.