Đồ án Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay

Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG Đồ án: KỸ THUẬT ĐỐT BẰNG LÒ THÙNG QUAY TP.Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2012 Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 2 MỤC LỤC MỞ ĐẦU .................................................................................................................................. 5 Chương I: TỔNG QUAN ........................................................................................................ 6 1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................................... 6 2. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................. 6 3. Mục đích nghiên cứu .................................................................................................... 6 Chương II: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN ................................................... 7 1. Định nghĩa về chất thải rắn ........................................................................................... 7 1.1. Phân loại chất thải rắn ............................................................................................ 7 2. Mục đích xử lý chất thải rắn ......................................................................................... 8 3. Xử lý chất thải rắn ......................................................................................................... 8 4. Các phương pháp chính xử lý chất thải rắn ................................................................. 9 4.1. Phương pháp vật lý và hóa học: ............................................................................ 9 4.2. Phương pháp sinh học: ........................................................................................ 10 4.3. Phương pháp đóng rắn và ổn định chất thải: ...................................................... 10 4.4. Phương pháp thải bỏ trong các giếng sâu: .......................................................... 11 4.5. Phương pháp chôn lấp an toàn: ........................................................................... 11 4.6. Phương pháp đốt: ................................................................................................. 12 4.7. Phương pháp nhiệt phân: ..................................................................................... 13 4.8. Sử dụng chất thải làm nhiên liệu: ........................................................................ 13 5. Xử lý chất thải bằng công nghệ lò đốt – Phân tích ưu và nhược điểm: ................... 13 Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 3 5.1. Xử lý chất thải bằng công nghệ lò đốt ................................................................ 13 5.2. Ưu điểm: ............................................................................................................... 15 5.3. Nhược điểm: ......................................................................................................... 16 5.4. Phân loại lò đốt: ................................................................................................... 16 5.4.1. Phân loại theo quy mô đốt: .............................................................................. 16 5.4.2. Phân loại theo kiểu lò đốt chất thải cơ bản: .................................................... 16 Chương III: XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT ..................... 19 1. Khái niệm .................................................................................................................... 19 2. Quá trình đốt chất thải rắn .......................................................................................... 19 2.1. Các nguyên tắc cơ bản của quá trình cháy ......................................................... 20 2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đốt ............................................................. 20 Chương IV: LÒ ĐỐT THÙNG QUAY .............................................................................. 22 1. Lò đốt thùng quay công suất nhỏ ............................................................................... 24 1.1. Thông số hoạt động của lò đốt công suất nhỏ LQ 150: .................................... 24 1.1.1. Đặc điểm kỹ thuật của lò đốt LQ-150 ............................................................. 25 1.1.2. Nguyên tắc và đặc điểm vận hành lò đốt LQ-150 .......................................... 25 1.1.3. Các hạng mục cơ bản của hệ thống lò đốt LQ-150 ........................................ 27 1.1.3.2. Lò đốt thùng quay ......................................................................................... 28 2. Lò đốt thùng quay công suất lớn LQ 10 .................................................................... 30 3. Lò đốt chất thải y tế .................................................................................................... 31 3.1. Định nghĩa chất thải y tế ...................................................................................... 31 3.2. Lò đốt chất thải y tế ............................................................................................. 33 3.3. Làm sạch rác y tế theo công nghệ Nhật Bản tại Việt Nam ............................... 34 3.4. Lò đốt rác y tế hiện đại ở Việt Nam .................................................................... 36 Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 4 4. Lò đốt di động ............................................................................................................. 37 Chương V: KẾT LUẬN ........................................................................................................ 39 1. Giải pháp công nghệ ................................................................................................... 39 2. Giải pháp quản lý ........................................................................................................ 39 3. Giải pháp kỹ thuật ....................................................................................................... 40 Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 5 MỞ ĐẦU Hiện nay, cùng với tốc độ phát triển của các khu công nghiệp, vấn đề quản lý chất thải đang là vấn đề “nóng” cho toàn xã hội. Việc quy hoạch các khu sản xuất không đồng bộ với phương án xử lý chất thải gây ra các thiệt hại to lớn cho môi trường và toàn xã hội. Trong khoảng 2 năm trở lại đây, nhà nước đã có nhiều hành động đẩy mạnh công tác quản lý chất thải công nghiệp, đặc biệt là chất thải nguy hại phát sinh từ các nhà máy sản xuất,các bệnh viên,khu chung cư, vv.Ở nước ta áp dụng nhiều phương pháp xử lý chất thải rắn nhưng trong đó phương pháp nhiệt đươc sử dụng nhiều do hiệu quả của nó mang lại . Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 6 Chương I: TỔNG QUAN 1. Đối tượng nghiên cứu • Chất thải công nghiệp: • Chất thải nguy hại: • Chất thải y tế: 2. Phương pháp nghiên cứu • Phương pháp luận • Phương pháp phân tích • Tìm hiểu sách báo, các trang web 3. Mục đích nghiên cứu Tìm hiểu phương pháp nhiệt và hệ thống đốt trong lò đốt thùng quay. Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 7 Chương II: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN 1. Định nghĩa về chất thải rắn Chất thải là loại vật liệu mà người ta thải đi như một thứ vô giá trị. Quan niệm về chất thải thường được xét theo nhận định về giá trị sử dụng đối với người sở hữu nó. Chất thải rắn bao gồm tất cả những chất thải không phải nước thải và khí thải. Vì vậy cái gọi là chất thải rắn có thể là một chất rắn, nửa đặc thậm chí là chất lỏng. 1.1. Phân loại chất thải rắn Có nhiều cách phân loại chất thải rắn như phân loại theo bản chất của chúng, chẳng hạn rác, tro than, xác súc vật chết, rác quét đường. Tuy vậy, cách phân loại phổ biến nhất là phân loại theo nguồn phát thải. Rác thải gia đình: ( rác sinh hoạt) bao gồm các loại chất thải phát sinh trong sinh hoạt gia đình. Chúng bao gồm: rác do chế biến thức ăn, quét dọn nhà cửa, tro bếp và rác dọn vườn, các vật dụng cũ, bao gói, giấy vệ sinh, phân người v.v. Tại các nước phát triển thì chủ yếu là giấy, bao bì, túi ni lông, kinh, kim loại, nhựa, vỏ lon. Chất thải thương mại: bao gồm rác của các cửa hàng, trạm xăng dầu, nhà hàng, khách sạn, kho tàng và chợ. Thành phần chủ yếu là các vật đựng, bao bì và thực phẩm thải bỏ. Tại các nước đang phát triển thì rác chợ chiếm một phần lớn của rác thương mại. Rác chợ có một tỷ lệ chất hữu cơ rất cao do hàng ăn và gánh bán rong vứt ra. Chất thải công sở: bao gồm rác trường học, cơ quan, chất thải bệnh viện, nhà thờ, doanh trại bộ đội, công an. Chất thải cơ quan, trường học thì chủ yếu là giấy. Chất thải của các doanh trại thì giống như rác sinh hoạt gia đình. Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 8 Chất thải bệnh viện: chứa nhiều chất thải nguy hiểm cho sức khoẻ nhưng tại các nước nghèo vẫn được thu gom cùng với rác sinh hoạt. Rác quét đường: thường chứa nhiều đất bẩn, lá cây, vỏ lon, bao bì. Tuy vậy ở Việt Nam trong rác quét đường vẫn có nhiều rác sinh hoạt trong gia đình, phân người, phân súc vật, xác súc vật chết, bùn nạo vét cống. Chất thải xây dựng: bao gồm gạch ngói vỡ, cát, đất, vôi vữa. Loại chất thải này thường được đổ chất đống ven đường phố hay trong khu dân cư. Chất thải vệ sinh: đang là một vấn đề gay cấn của nước ta do sự yếu kém của hệ thống cống rãnh và nhà tiêu. Phân người tại các bể phốt của hố xí tự hoại, bán tự hoại, hố xí thùng, bùn nạo vét cống chưa được thu gom và vận chuyển đúng quy định. Việc thu dọn phân người vào ban đêm chưa được kiểm soát chặt chẽ do đó một số công nhân vệ sinh vẫn đổ phân lung tung vào những nơi không được phép. Chất thải công nghiệp: bao gồm nhiều chủng loại được phát sinh trong quá trình hoạt động sản xuất của nhà máy, xí nghiệp. Chúng có thể là bao bì, phế thải chế biến thực phẩm, kim loại, vải sợi, nhựa, tro than, dầu mỡ, hoá chất thải bỏ v.v. Các xí nghiệplớn thường có hợp đồng thu gom và vận chuyển riêng. Còn các xí nghiệp nhỏ nhiều khi đổ chất thải của mình vào chung với rác sinh hoạt. Việt Nam vẫn chưa có hệ thống xử lý rác độc hại riêng. 2. Mục đích xử lý chất thải rắn • Tái sử dụng và tái sinh chất thải. • Không làm phát tán các chất gây nguy hại vào môi trường. • Chuyển từ các chất đọc hại thành các chất ít độc hại hơn hay vô hại. • Giảm thề tích chất thải trước khi chôn lấp. 3. Xử lý chất thải rắn • Việc lựa chọn phương pháp, công nghệ xử lý dựa trên một số tiêu chí: • Khối lượng, thành phần, đặc tính của chất thải rắn. • Điều kiện kinh tế, hạ tầng của địa phương. Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 9 • Hiệu quả của công nghệ xử lý (đầu tư, bảo hành, bảo dưỡng, sản phẩm). • Đặc điểm của nguồn tiếp nhận. • Tiêu chuẩn môi trường. 4. Các phương pháp chính xử lý chất thải rắn Sơ đồ: phương pháp chính xử lý chất thải rắn 4.1. Phương pháp vật lý và hóa học: Nhiệt Sinh học Thiêu đốt Hóa khí Kỵ khí Hiếu khí MBT Cơ học Tuyển theo kích thước Tuyển từ Tuyển với kỹ thuất cao Đập Rửa Băm/ nghiền Phân loại Tuyển trọng lực Các phương pháp xử lý chất thải rắn Chôn lấp Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 10 Thành phần nguy hại được tách ra khỏi khối chất thải bằng phương pháp tách pha (phương pháp hóa học) hay thay đổi tính chất hóa học của chất thải để chuyển nó thành chất thải không nguy hại. Lọc: là phương pháp tách hạt rắn từ dòng lưu chất (khí, lỏng hay nhão) khi đi qua môi trường vật liệu lọc. Các hạt rắn sẽ được giữ lại vật liệu lọc. Quá trình lọc có thể được thực hiện nhờ chênh lệch áp suất gây bởi trọng lực, lực ly tâm, áp suất chân không, áp suất dư. Kết tủa: là quá trình chuyển chất hòa tan thành dạng chất không tan bằng các hóa học tạo tủa hay thay đổi thành phần hóa chất trong dung dịch, thay đổi điều kiện vật lý của môi trường (hạ nhiệt độ) để làm giảm độ hòa tan của hóa chất, phần không tan sẽ kết tinh. Phương pháp kết tủa thường dùng kết hợp với các quá trình tách chất rắn như lắng cặn, ly tâm và lọc. Oxy hóa khử: để thực hiện quá trình oxy hóa khử, người ta trộn chất thải với hóa chất xử lý (tác nhân oxy hóa hay khử) hay cho tiếp xúc các hóa chất ở dạng dung dịch với hóa chất ở thể khí. 4.2. Phương pháp sinh học: Chất thải cũng có thể xử lý bằng phương pháp sinh học ở điều kiện hiếu khí và yếm khí như chất thải thông thường. Tuy nhiên, chủng loại vi sinh bổ sung phải thích hợp và điều kiện tiến hành phải kiểm soát chặt chẽ. Quá trình hiếu khí: là quá trình hoạt động của vi sinh vật chuyển chất hữu cơ thành chất vô cơ trong điều kiện có oxy. Sản phẩm của quá trình là CO2 và H2O. Quá trình yếm khí: là quá trình khoáng hóa nhờ vi sinh vật ở điều kiện không có oxy. Sản phẩm từ quá trình này chủ yếu là CH4, CO2, H2, N2, H2S, NH3. 4.3. Phương pháp đóng rắn và ổn định chất thải: Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 11 Đóng rắn là quá trình bổ sung vật liệu vào chất thải để tạo thành khối rắn. Trong đó có thể có các liên kết hoá học giữa chất độc hại và phụ gia làm cố định hoá học, triệt tiêu tính lưu động hay cô lập các thành phần ô nhiễm bằng lớp vỏ bền vững tạo thành một khối nguyên có tính toàn vẹn cấu trúc cao. Ổn định là quá trình chuyển chất thải thành dạng ổn định hoá học hơn. Thuật ngữ này cũng bao gồm cả đóng rắn nhưng cũng bao gồm cả sử dụng các phản ưng hoá học để biến đổi các thành phần chất độc hại thành chất mới không độc. Chất kết dính vô cơ thường dùng là ximăng, vôi, pozzolan, thạch cao, silicat. Chất kết dính hữu cơ thường dùng là epoxy, polyester, nhực asphalt, polyolefin, ure formaldehyde 4.4. Phương pháp thải bỏ trong các giếng sâu: Chất thải dạng lỏng được bơm qua các đường ống để xuống các địa tầng xốp và khô hoặc khe nứt của các vùng đá phía dưới cách xa tầng ngầm nước do bản chất không thấm của tầng đá. Phương pháp này không được ứng dụng rộng rãi do các hạn chế sau:  Chỉ áp dụng cho chất thải dạng lỏng  Chi phí khảo sát địa tầng khu vực dự định thải bỏ là rất lớn, đòi hỏi độ chính xác cao, phải áp dụng các phương pháp và công cụ khảo sát hiện đại mới có thể loại bỏ hết những khả năng gây ô nhiễm của chất thải nguy hại. 4.5. Phương pháp chôn lấp an toàn: Hiện nay, phương pháp thải bỏ thông dụng nhất là chôn lấp an toàn. Chôn lấp là biện pháp cô lập chất thải nhằm giảm thiểu khả năng phát tán chất thải vào môi trường. Trong quá trình thải bỏ chất nguy hại, người ta phải kiểm soát được các phản ứng xảy ra, các chất sinh ra trong khu vực thải và môi trường xung quanh; thực hiện giám sát môi trường; bảo trì cho bãi thải sau khi đóng cửa nhằm tránh tiếp xúc chất nguy hại với môi Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 12 trường trong mọi tình huống kể cả khi có sự cố. Có một số nguyên tắc cần phải được tuân thủ trong khi chôn lấp chất thải, thiết kế và vận hành bãi chôn lấp như sau:  Lựa chọn vị trí bãi chôn lấp: xem xét đến các vấn đề về địa hình, thổ nhưỡng, thủy văn, các điều kiện khí hậu, môi trường của địa phương; bố trí mặt bằng của khu vực, đảm bảo khoảng cách đến các công trình liên quan, khoảng cách vận chuyển. Hạn chế đặt gần khu dân cư, sân bay, khu ruộng trồng lương thực, đất ướt, đất nứt, vùng có nguy cơ động đất và khu vực không ổn định, gần sông suối, các nguồn nước sử dụng trong sinh hoạt.  Nguyên tắc thiết kế bãi chôn lấp: Các chất thải độc hại khi tiếp xúc với nhau có thể sinh ra các chất có tính độc hại cao hơn hay có thể xảy ra phản ứng tạo thành các chất ô nhiễm, cho nên cần thiết kế các ngăn chôn lấp riêng biệt đối với từng chất để chúng không có cơ hội kết hợp với nhau.  Quy tắc vận hành bãi chôn lấp: Trong khi bãi đang hoạt động, cần có biện pháp kiểm soát các tác nhân gây bệnh, các khí sinh ra, nước rò rỉ, nước chảy qua, nước chảy tràn, nước thấm. Thực hiện chương trình giám sát môi trường: chất lượng nước ngầm xung quanh khu vực bãi chôn lấp, các loại khí độc và dễ cháy,… khi vận hành cũng như sau khi đóng cửa bãi chôn lấp và duy trì cho đến vài chục năm sau.  Xây dựng và thực hiện chương trình sửa chữa, hiệu chỉnh bãi chôn lấp: Phải có biện pháp hiệu chỉnh kịp thời nếu phát hiện có sự cố kỹ thuật.  Bảo hiểm bãi chôn lấp sau khi đóng cửa. 4.6. Phương pháp đốt: Quá trình đốt là một quá trình biến đổi chất thải rắn dưới tác dụng của nhiệt và quá trình oxy hóa hoá học. Bằng cách đốt chất thải ta có thể giảm thể tích của nó đến 80-90%. Nhiệt độ buồng đốt phải cao hơn 800oC. Sản phẩm sau cùng bao gồm khí có nhiệt độ cao bao gồm nitơ và cacbonic, hơi nước, và tro. Năng lượng có thể thu hồi được từ quá trình Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 13 trao đổi nhiệt do khí sinh ra có nhiệt độ cao. Riêng chất thải nguy hại dạng lỏng được đốt trực tiếp trong lò đốt bằng cách phun vào vùng ngọn lửa hay vùng cháy của lò phụ thuộc vào nhiệt trị chất thải. Lò đốt được duy trì nhiệt độ khoảng trên 1000oC. Thời gian lưu của chất thải lỏng trong lò từ vài phần giây đến 2,5 giây. Ngoài ra, người ta còn sử dụng xúc tác cho vào lò đốt để tăng cường tốc độ oxy hoá chất thải ở nhiệt độ thấp hơn 4.7. Phương pháp nhiệt phân: Nhiệt phân là quá trình phân hủy hay biến đổi hoá học chất thải rắn xảy ra do nung nóng trong điều kiện không có sự tham gia của oxy và tạo ra sản phẩm cuối cùng của quá trình biến đổi chất thải rắn là các chất dưới dạng rắn, lỏng và khí. Quá trình nhiệt phân gồm hai giai đoạn. Giai đoạn một là quá trình khí hoá, trong đó chất thải được gia nhiệt để tách thành phần dễ bay hơi như khí cháy, hơi nước… ra khỏi thành phần cháy không hoá hơi và tro. Giai đoạn hai các thành phần bay hơi được đốt ở điều kiện phù hợp để tiêu hủy hết các cấu tử nguy hại. Nhiệt phân bằng hồ quang – plasma là thực hiện quá trình đốt ở nhiệt độ cao (có thể đến 10.000oC) để tiêu hủy chất thải có tính độc cực mạnh. Sản phẩm là khí H2 và CO, khí axit và tro. 4.8. Sử dụng chất thải làm nhiên liệu: Đây là phương pháp tiêu hủy chất thải bằng cách đốt cùng với các nhiên liệu thông thường khác để tận dụng nhiệt cho các thiết bị tiêu thụ nhiệt: nồi hơi, lò nung, lò luyện kim, lò nấu thủy tinh, lò nung clinker,…Lượng chất thải bổ sung vào lò đốt có thể chiếm 12-25% tổng lượng nhiên liệu. 5. Xử lý chất thải bằng công nghệ lò đốt – Phân tích ưu và nhược điểm. 5.1. Xử lý chất thải bằng công nghệ lò đốt Nếu đi theo thứ tự các phương pháp xử lý chất thải nguy hại liệt kê phía trên thì phương các phương pháp vật lý, hóa học hay sinh học khá khó thực hiện trong thực tế vì tính phức tạp trong vận hành và đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ. Ngoài ra chúng cần phương Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 14 án tiếp tục xử lý cho các sản phẩm sau quá trình xử lý đó. Các phương án hóa rắn và chôn lấp an toàn cần có quỹ đất lớn (điều này hoàn toàn không khả thi trong tình trạng dân số tăng chóng mặt như hiện nay) và chi phí đầu tư lớn nếu thực sự làm đúng bài bản để không rò rỉ chất thải vào môi trường đất, nước. Thực tế là cho đến hiện nay, Việt Nam chưa có được bãi chôn lấp chất thải nào đạt tiêu chuẩn an toàn. Còn việc dùng chất thải làm nhiên liệu trong sản xuất thì đòi hỏi công nghệ sản xuất phải tiên tiến và các biện pháp vận hành, giám sát phải cực kỳ nghiêm túc. Bằng chứng là trong thực tế, xử lý chất thải trong lò nung ximăng chỉ mới thực hiện được tại nhà máy ximang Holcim Hòn Chông mặc dù một số nhà máy ximăng khác cũng đã có kế hoạch thực hiện dự án này khá lâu nhưng do giới hạn về công nghệ và kinh nghiệm quản lý nên chưa thể triển khai được. Như vậy, xét đến thời điểm hiện tại, lò đốt xử lý chất thải nguy hại vẫn là phương án khả thi và áp dụng rộng rãi nhất. Từ rất lâu, con người đã biết sử dụng nhiệt để tiêu hủy chất thải phát sinh do sinh hoạt và hoạt động sản xuất của mình gây ra. Đầu tiên chỉ là đổ đống rồi châm lửa đốt, sau đó kiểu lò đốt một cấp đơn giản được hình thành với bộ phận cấp khí từ phía dưới và khói được thải qua ống khói. Ngày nay, nhiều công nghệ đốt hiện đại có hiệu quả xử lý rất cao đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của công tác bảo vệ môi trường và đáp ứng được quy mô từng dự án. Lò đốt phải đạt được các tiêu chuẩn kỹ thuật nhất định mới được phép vận hành. Thiêu đốt là một trong những biện pháp xử lý hiệu quả nhất đối với nhiều loại chất thải, làm giảm mức độ nguy hại của chúng và thường biến đổi chúng thành dạng năng lượng khác. Sau đây là tóm tắt các ưu điểm và nhược điểm của lò đốt: Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 15 Lò đốt rác công nghiệp 5.2. Ưu điểm: • Có khả năng giảm 90 – 95% trọng lượng thành phần hữu cơ trong chất thải trong thời gian ngắn. • Các chất gây ô nhiễm trong khí thải có thể xử lý tới mức cần thiết để hạn chế tối đa tác động tiêu cực tới môi trường. • Phù hợp đối với những nơi không có quỹ đất để chôn lấp • Trong nhiều trường hợp có thể xử lý tại chổ mà không cần vận chuyển đi xa nên tránh được nguy cơ tràn đổ, thất thoát khi vận chuyển. • Hiệu quả xử lý cao đối với các chất thải hữu cơ chứa vi trùng lây nhiễm như chất thải y tế cũng như các chất nguy hại như thuốc bảo vệ thực vật, dung môi hữu cơ. Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 16 • Thông qua kỹ thuật thu hồi nhiệt có thể bù đắp cho chi phí vận hành lò đốt chất thải. 5.3. Nhược điểm: • Đối với các chất thải chứa nhiều nước thì cần rất nhiều nhiệt trị để đốt • Việc kiểm soát các vấn đề ô nhiễm do kim loại nặng từ quá trình đốt có thể rất khó khăn đối với các chất thải có chứa các kim loại nặng như Pb, Cr, Cd, Hg, Ni, As,… • Hơn nữa khi chế độ đốt không đảm bảo và hệ thống xử lý khí hoạt động không hiệu quả thì dẫn đến nguy cơ gây ô nhiễn thứ cấp (ô nhiễm khí thải). • Yêu cầu người vận hành lò đốt có tay nghề • Chi phí xử lý cao, chủ yếu là chi phí nhiên liệu, hóa chất sử lý khí thải và khấu hao thiết bị. 5.4. Phân loại lò đốt: Người ta phân loại lò đốt theo 02 cách: • Phân loại theo quy mô đốt. • Phân loại theo kiểu lò đốt chất thải cơ bản 5.4.1. Phân loại theo quy mô đốt: • Quy mô nhỏ: < 500kg/h • Quy mô trung bình và vừa: từ 500 – 1.000kg/h • Quy mô lớn: từ 1.000 đến dưới 5.000kg/h • Quy mô siêu lớn: từ 5.000 – 10.000 kg/h 5.4.2. Phân loại theo kiểu lò đốt chất thải cơ bản: Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 17 • Lò đốt hở thủ công (Open Burning) • Lò đốt có một buồng đốt • Lò đốt có nhiều buồng đốt • Lò đốt kiểu hố đốt hở • Lò đốt nhiều tần • Lò đốt tầng sôi • Lò đốt nhiệt phân có kiểm soát không khí • Lò đốt thùng quay • Hệ thống đốt chất thải tập trung Trong các kiểu lò trên thì kiểu hở thủ công, lò một buồng đốt và nhiều buồng đốt là các kiểu cổ điển, không kiểm soát khí phát thải nên không đảm bảo tiêu chuẩn môi trường. Lò đốt kiểu đốt hở thích hợp thiêu hủy các chất thải dễ cháy nổ. Lò đốt nhiều tầng chuyên dùng cho đốt bùn thải. Các kiểu lò đốt còn lại đều là loại lò đốt hiện đại. Lò đốt tầng sôi có thể đốt cả bùn thải, chất thải rắn và chất thải lỏng ở quy mô vừa và nhỏ. Lò đốt nhiệt phân thường được ứng dụng để đốt CTCN & CTNH ở quy mô nhỏ. Kiểu lò này có hiệu quả xử lý rất cao (đạt trên 99,99%) tuy nhiên chế độ vận hành phức tạp nên đòi hỏi công nhân phải có tay nghề và kỹ thuật cao. Ngoài ra một nhược điểm chính của kiểu lò này là do cấp liệu gián đoạn nên thời gian đốt bị hạn chế, phải có thời gian ngừng lò để tháo tro. Lò đốt thùng quay phù hợp với nhiều quy mô (nhỏ, vừa và lớn). Đây là kiểu lò đốt có nhiều ưu điểm nổi bật. Ngoài hiệu quả xử lý cao, lò đốt thùng quay còn cho phép hoạt động liên tục do có khả năng cấp liệu và tháo tro liên tục; phạm vi xử lý (chủng loại chất thải đưa vào lò đốt) rất rộng: lò có thể đốt được tất cả các loại chất thải rắn hữu cơ khó đốt trong các loại lò đốt khác như bùn thải, chất thải dạng bột, chất thải có độ ẩm cao. Do đặc điểm chất thải được vận chuyển liên tục trong ống lồng nên được xáo trộn từ đầu ống Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 18 đến cuối ống, trong quá trình di chuyển và xáo trộn đồng thời xảy ra các quá trình: sấy, khí hóa thành than và cuối cùng là đốt cháy hoàn toàn thành tro. Chính nhờ vậy, độ ẩm của rác cũng cho phép cao hơn các loại lò khác. Hệ thống đốt chất thải tập trung thực chất là lò đốt tĩnh 2 cấp được xây dựng ở quy mô lớn và ghi lò là kiểu ống vỉ lăn, vỉ lật hoặc vỉ dịch chuyển qua lại để có thể vận hành lò liên tục. Hệ thống đốt tập trung thường gồm nhiều mô-đun lò đốt lắp đặt song song với nhau. Mỗi mô-đun công suất đốt từ 750 - 5.000 kg/h, vì vậy công suất của toàn hệ thống thuộc loại lớn hoặc siêu lớn. Ở châu Âu và các nước phát triển chủ yếu đang vận hành kiểu lò này. Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 19 Chương III: XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT Gần đây, phương pháp xử lý chất thải bằng nhiệt đ ược sử dụng phổ biến để xử lý chất thải đô thị, giảm khối l ượng chất thải và ngăn ngừa dich bệnh. Nhưng hiện nay, phương pháp này đang được hạn chế nhằm ngăn ngừa ô nhiễm. 1. Khái niệm Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt là quá trình sừ dụng nhiệt để chuyển hóa chất thải từ dạng rắn sang dạng khí, lỏng, tro…đồng thởi giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt. Phân loại phương pháp nhiệt:  Hệ thống thiêu đốt : Nhiệt độ buồng đốt lớn hơn 800oC. Sản phẩm: N2, CO2, hơi nước, tro, năng lượng.  Hệ thống nhiệt phân: Nung trong điều kiện không có oxy, sản phẩn cuối cùng là chất thài dạng rắn, lỏng, khí. Gồm hai giai đoạn: Giai đoạn 1: khí hóa chất thải được gia nhiệt để tách các thành phần dễ bay hơi như khí cháy, hơi nước… ra khỏi thành phần cháy không hóa hơi và tro. Giai đoạn 2: đốt các thành phần bay hơi ờ điều kiện phù hợp để thiêu hủy hết chất độc.  Khí hóa: Quá trình đốt không hoàn toàn chất thải rắn dưới điều kiện thiếu không khí và tạo ra các khí cháy như CO, hydro và các khí hydrocacbon. 2. Quá trình đốt chất thải rắn Quá trình đốt chất thải rắn là quá trình oxy khử chất thải rắn bằng oxy không khí ở nhiệt độ cao. Lượng oxy sử dụng theo lý thuyết được xác định theo phương trình cháy: Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 20 Chất thải rắn + oxy → 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. 2.1. Các nguyên tắc cơ bản của quá trình cháy Quá trình cháy tuân thử theo 3 nguyên tắc: Nhiệt độ, độ xáo trộn, thời gian lưu cháy.  Nhiệt độ: phải đảm bảo đủ cao để phản ứng xảy ra nhanh và hoàn toàn, không tạo dioxin, đạt hiệu quả xử lý tối đa. Đối với chất thải rắn nguy hại nhiệt độ là trên 1100oC, chất thải rắn sinh hoạt > 900oC  Độ xáo trôn: để tăng cường hiệu quả tiếp xúc giữa chất thải rắn cần đốt và chất oxy hóa,có thể đặt các tấn chắn trong buồng đốt hoặc tạo vách nghiên thích hợp giữa dòng khí với béc phun để tăng khả năng xáo trộn. độ xáo trộn có thể đánh giá thong qua yếu tố xáo trộn: F = 100% * [ lượng không khí thực tế] / [ lượng kho7ng khí lý thuyết] Trong đó: F là yếu tố xáo trộn. F càng lớn hiệu quả xử lý càng cao  Thời gian: thời gian lưu cháy đủ lâu để phản ứng cháy xảy ra hoàn toàn. Thời gian lưu cần thiết bảo đảm đốt chấy hoàn toàn của mỗi chất phụ thuộc vào bản chất của chất bị đốt và nhiệt độ đốt. 2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đốt Các yếu tố ảnh hưởng tới qua trình cháy, cần căn cứ trên phương trình cháy phân hủy. 2 4 2 2 2 2 4 2 2 2 4 8 2 4 ( ) ( 2 ) 2 x y z t u x y a b t u m z C H O N S O mCH aCO bH y x a m CO b m H O tNO uSO                     Các phản ứng tiếp theo để đốt cháy hoàn toàn sản phẩm cháy: C + O2 → CO2 + nhiệt CH4 + O2 → CO2 + H2O + nhiệt CO + ½ O2 → CO2 + nhiệt Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 21 H2 + O2 → H2O + nhiệt Phản ứng đốt cháy chất thải rắn một cách tổng quát diễn ra như sau: 2 2 2 2 êtx y z t uC H O N S O CO H O NO SO nhi      Ngoài các yếu tố nhiệt độ, thời gian lưu cháy, độ xáo trộn quyết định hiệu quả cháy, các yếu tố khác cũng ảnh hưởng tới quá trình cháy. Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 22 Chương IV: LÒ ĐỐT THÙNG QUAY Lò đốt thùng quay phù hợp với nhiều quy mô (nhỏ, vừa và lớn).Đây là kiểu lò đốt có nhiều ưu điểm nổi bật. Ngoài hiệu quả xử lý cao, lò đốt thùng quay còn cho phép hoạt động liên tục do có khả năng cấp liệu và tháo tro liên tục; phạm vi xử lý (chủng loại chất thải đưa vào lò đốt) rất rộng: lò có thể đốt được tất cả các loại chất thải rắn hữu cơ khó đốt trong các loại lò đốt khác như bùn thải, chất thải dạng bột, chất thải có độ ẩm cao. Do đặc điểm chất thải được vận chuyển liên tục trong ống lồng nên được xáo trộn từ đầu ống đến cuối ống, trong quá trình di chuyển và xáo trộn đồng thời xảy ra các quá trình: sấy, khí hóa thành than và cuối cùng là đốt cháy hoàn toàn thành tro. Chính nhờ vậy, độ ẩm của rác cũng cho phép cao hơn các loại lò khác. Lò đốt thùng quay: công nghệ này tương tư như lò đốt tĩnh, lò quay bao gồm một buồng dốt hình trụ, bên trong có lót gạch chịu lửa đặt trên các bánh răng truyền động và quay với tốc độ 3 – 5 vòng/phút theo dọc trục của nó. Độ nghiêng củ lò khoảng 30 – 50 theo chiều từ đầu nhập nhiên liệu đến đầu tháo tro do vậy chất thải có thể chuyển động song song phẳng theo phương ngang và theo phương bán kính của lò. Công nghệ này có ưu điểm có thể đốt các loại chất thải khó cháy như bùn thải do chất thải được khuấy trộn tốt trong lò quay. Nhưng nhược điểm của công nghệ này là chi phí đầu tư lớn, đòi hỏi tiêu chuẩn cơ khí cao. Nguyên lý cơ bản của một hệ thống lò đốt thùng quay như mô hình sau: Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 23 Hệ thống lò thùng quay Hệ thống bao gồm các bộ phận: cấp liệu, lò sơ cấp (lò quay), lò thứ cấp (lò tĩnh) và bộ phận tháo tro. Buồng sơ cấp: làmột trống quay hình trụ chịu nhiệt, quay với tốc độ điều chỉnh được (0,5-1 vòng / phút), có nhiệm vụ đảo trộn chất thải rắn trong quá trình cháy. Lò đốt được đặt dốc với độ với độ nghiêng 1- 5% ,nhằm tăng thời gian cháy của chất thải và vận chuyển tự động rác từ khi vào cho đến khi thành tro ra khỏi buồng đốt. Các quá trình sấy, hóa hơi (nhiệt phân), đốt cháy carbon và tháo tro diễn ra trong trống quay này theo trình tự từ khi nạp rác vào buồng đốt đến khi thành tro. Sản phẩm khí từ buồng sơ cấp tiếp tục được đốt trong buồng thứ cấp có bổ sung nhiệt lượng để đốt cháy hoàn toàn các chất hữu cơ trong khí thải. Các quá trình sấy, nhiệt phân và đốt cháy cặn carbon xảy ra độc lập trên mỗi đoạn chiều dài của trống quay và nhờ có sự xáo trộn tốt nên tốc độ khí hóa của lò đốt thùng quay cao hơn lò đốt tĩnh 2-3 lần (trong lò đốt tĩnh các quá trình sấy, nhiệt phân và Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 24 đốt cháy cặn cac bon xảy ra tại một vị trí và xảy ra đồng thời).khi đốt chất thải rắn ,lò đốt sơ cấp quay giúp choi quá trình xử lí được triệt để.Thời gian lưu ttrong lò là 0,5 – 1,5 giờ, lượng chất thải nạp vào chiếm 20 % thể tích lò. 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 hệ thống lò đốt .Tốc độ phun gas vào lò khoảng 3,1 m/s nhằm hạn chế tối đa sự thất thoát. Khi nhiệt độ lò đạt 8000C thì chất thải rắn được đưa vào để đốt . Trong buồng đốt sơ cấp , nhiệt độ lò quay được khống chế từ 800-9000C ,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 8000C thì bộ đốt lam,2 việc trở lại . Sản phẩm khí sinh ra trong quá trình đốt ở lò sơ cấp được đốt tiếp tục ở buồng thứ cấp. Buồng đốt thứ cấp: là một buồng đốt tĩnh, nhằm để đốt các sản phẩm bay hơi và khí hóa do quá trình nhiệt phân từ buồng sơ cấp. Nhiệt độ ở đây thường từ 9500C. – 11000C. Thời gian lưu của khí thải qua buồng thứ cấp từ 1,5 - 2 giây. Hàm lượng oxy dư tối thiểu cho quá trình cháy là 6%. Buồng đốt thứ cấp thường gắn liền với hệ thống tái sử dụng năng lượng như nồi hơi. Nồi hơi sản xuất hơi cao áp chạy máy phát điện hoặc sản xuất nước nóng. 1. Lò đốt thùng quay công suất nhỏ 1.1. Thông số hoạt động của lò đốt công suất nhỏ LQ 150: Lò đốt thùng quay LQ-150 được thiết kế để xử lý nhiều loại rác thải: thành phần hữu cơ trơ của rác sinh hoạt (RDF), rác công nghiệp (nguy hại và không nguyhại), rác y tế, sản phẩm phế thải (hóa chất, dược phẩm, thực phẩm,… hỏng hoặc quá hạn sử dụng buộc phải thiêu hủy, xác động vật nhỏ như gà, vịt,…). Công suất nhiệt của lò là 680.000 kcal/giờ tương đương với 150 kg/h loại rác có nhiệt trị 4.000 kcal/kg. (Ghi chú : đối với rác có nhiệt trị nhỏ hơn 4000 kcal/kg thì năng suất đốt của lò lớn hơn 150 kg/giờ). Thiết bị đi kèm lò đốt là hệ thống giải nhiệt và xử lý khói thải bằng phương pháp ướt (hấp thụ trong dung dịch kiềm). Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 25 1.1.1. Đặc điểm kỹ thuật của lò đốt LQ-150 • Loại lò đốt: Lò đốt thùng quay • Công suất: 680.000 kcal/h • Đối với rác công nghiệp: 150-300 kg/h (nhiệt trị rác 2.000 – 4.000 kcal/h; rác có nhiệt trị trên 4.000 kcal/kg công suất đốt sẽ thấp hơn 150 kg/h). • Bệ đặt máy: 1.500 kg/m2. • Mức tiêu thụ nước: 1 m3/h (nước sử dụng tuần hoàn, lượng tiêu thụ bù bay hơi). • Loại nhiên liệu/mức tiêu thụ: dầu DO; 60-90 kg/giờ. • Mức tiêu thụ điện (max): 20 kWh. • Nhiệt độ buồng đốt chính (lò quay): 500 - 850oC. • Nhiệt độ buồng đốt phụ (buồng thứ cấp): 950 - 1200oC 1.1.2. Nguyên tắc và đặc điểm vận hành lò đốt LQ-150 Hệ thống lò đốt rác hoàn chỉnh bao gồm: một băng tải cấp rác, phễu nạp rác, một lò đốt chính (lò quay), một lò đốt phụ (buồng đốt thứ cấp), hệ thống tháo tro. Rác công nghiệp thường chưa được đóng gói nên có thể dùng băng tải để vận chuyển rác đổ vào phễu nạp rác. Khi vào phễu nạp rác, những thành phần rác có kích thước nhỏ tự chảy vào buồng đốt của lò quay, những rác có kích thước lớn được công nhân vận hành đứng trên sàn thao tác dùng dụng cụ cầm tay đẩy rác vào buồng đốt (nếu muốn tự động hoàn toàn khâu nạp rác thì trước khi đốt rác phải được băm chặt có kích thước đồng đều). Thiết bị phụ trợ đi kèm hệ thống lò đốt là hệ thống giải nhiệt và xử lý khói thải, bao gồm các hạng mục: thiết bị giải nhiệt sơ cấp bằng không khí, thiết bị tách bụi bằng cyclon, mô-đun xử lý khí thải kết hợp 3 chức năng: giải nhiệt thứ cấp, hấp thụ khí ô Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 26 nhiễm và tách ẩm, quạt hút khói, hệ thống ống dẫn khí và ống khói và thiết bị giải nhiệt nước (cooling tower). Nguyên tắc vận hành của hệ thống lò đốt LQ-150 như sau:  Chất thải được hệ thống cấp liệu đưa lên phễu nạp liệu. Trong phễu chứa, nhờ độ dốc của phễu, rác có xu hướng tuột xuống dưới. Tại vị trí cửa nạp rác có một sàn thao tác để công nhân đứng vận hành băng tải nạp rác và dùng dụng cụ cầm tay đẩy những thành phần rác có kích thước lớn vào buồng đốt. Trong buồng đốt chính (lò quay) nhờ độ dốc và sự quay của buồng lò mà rác đi từ phía nạp rác tới buồng tháo tro. Ở điều kiện nhiệt độ buồng lò từ 500 - 850oC sẽ xảy ra các quá trình xử lý rác như sau: đầu tiên rác được sấy để tách hơi ẩm, sau đó tới vùng khí hóa tách chất bốc (CO, H2, CxHy) để chất thải biến thành than, cuối cùng đốt cháy hoàn toàn than thành tro. Lượng tro hình thành rơi vào buồng tháo tro phía dưới là một xe chứa tro và được di chuyển để thay xe khác khi đầy (hoặc dùng băng tải để tháo tro liên tục).  Chất bốc đi vào buồng đốt phụ và được đốt cháy hoàn toàn thành CO2 và H2O. Hiệu quả đốt CE (Combution Efficiency) của lò đốt được đánh giá theo tỷ lệ CO2/CO trong khói thải. Đối với CTCN thông thường thì hiệu quả đốt yêu cầu là CE = 99,9%. Đối với CTNH (PBCs, TBVTV, hóa chất,…) thì yêu cầu CE = 99,99%.  Để đảm bảo hiệu quả đốt như mong muốn, buồng đốt phụ phải được duy trì ở nhiệt độ cao (950 – 1100oC), thời gian lưu từ 1 – 2 giây và ô xy dư từ 6 – 14%. Do yêu cầu nhiệt độ buồng đốt thứ cấp cao hơn ở buồng sơ cấp nên béc đốt thứ cấp tiêu thụ nhiên liệu lớn hơn béc đốt sơ cấp.  Quá trình đốt thực chất là quá trình ô xy hóa các chất hữu cơ. Hiệu quả đốt chính là mức độ ô xy hóa hoàn toàn hay không hoàn toàn các chất hữu cơ. Tuy nhiên trong khói thải còn có các thành phần vô cơ nguy hại là các khí a xít như SOx, NOx, HCl, HF,… hình thành do bản chất của chất thải hoặc do nhiệt độ cao tạo ra Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 27 (như NO2), ngoài ra còn có bụi và các kim loại nặng bay hơi. Việc khống chế lượng ô xy dư và xác định đúng thời điểm cấp ô xy có thể làm giảm NO2, nhưng đối với các khí a xít khác và hơi kim nặng không thể khắc phục được bằng công nghệ đốt mà chúng hoàn toàn phụ thuộc vào bản chất chất thải. Ví dụ: chất thải có nhiều cao su (như găng tay y tế) sẽ phát sinh nhiều SO2. Các thành phần chứa kim loại nặng thường bị nghiêm cấm đưa vào lò đốt (như pin, ắc quy, bùn thải từ hệ thống xi mạ,…) nhằm hạn chế phát sinh hơi kim loại nặng trong khí thải. Chính vì vậy, để đảm bảo thỏa mãn yêu cầu về tiêu chuẩn môi trường khói thải qua ống khói bắt buộc phải có hệ thống xử lý khí thải. Nhiệm vụ của hệ thống xử lý khí thải là loại bỏ bụi, hơi kim loại nặng và các khí a xít về giá trị thấp hơn tiêu chuẩn cho phép. Nói một cách khác, khí thải sau khi đi qua hệ thống xử lý khí thỏa mãn tiêu chuẩn cho phép do Nhà nước quy định. Đối với lò đốt rác công nghiệp thì tiêu chuẩn áp dụng là QCVN 19: 2009/BTNMT (tiêu chuẩn cũ TCVN5939:2005). 1.1.3. Các hạng mục cơ bản của hệ thống lò đốt LQ-150 Hình ảnh thực tế của lò đốt thùng quay LQ-250 Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 28 Nạp liệu chất thải vào lò 1.1.3.1. Hệ thống nạp rác Băng tải vận chuyển rác đổ vào phễu nạp rác. Từ phễu nạp rác, công nhân vận hành dùng dụng cụ cầm tay đẩy những thành phần rác có kích thước lớn vào buồng lò, rác có kích thước nhỏ tự chảy vào buồng lò. 1.1.3.2. Lò đốt thùng quay Lò đốt thùng quay là một tang quay có vỏ ngoài làm bằng thép được sơn bằng các lớp sơn chịu nhiệt, bên trong là lớp vật liệu chịu nhiệt và cách nhiệt. Để quay được, toàn bộ tang được tựa trên 02 bộ gối đỡ con lăn và bên ngoài tang lắp đặt 01 bộ truyền động. Tốc độ mô tơ có thể điều chỉnh được bằng inverter nhờ đó có thể nhanh chóng điều chỉnh chế độ đốt phù hợp với từng loại rác. Đây là ưu điểm nổi bật mà các kiểu lò đốt khác Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 29 không có được. Phía nạp rác là cửa lò có gắn béc đốt sơ cấp và phễu nạp rác. Cửa lò làm bằng thép chịu nhiệt hoặc thép không rỉ, bên trong đúc bê tông chịu nhiệt nhờ đó mà không bị nóng lên do nhiệt độ cao trong buồng lò. Việc bố trí béc đốt từ phía cửa lò làm cho dòng khí gas di chuyển cùng chiều với dòng chất rắn nên luôn tạo ra áp suất âm trong buồng lò. Kết hợp với việc bố trí lò đốt phụ và tính toán quạt hút hợp lý, thì ngay cả khi xe tro được kéo ra khỏi vị trí hứng tro vẫn duy trì được áp suất âm không làm xì khí ô nhiễm ra ngoài ảnh hưởng đến môi trường lao động. (Điều này thường xảy ra với các lò đốt tĩnh như lò nhiệt phân 2 cấp trong quá trình nạp rác hoặc tháo tro làm một lượng không khí lọt vào buồng lò làm tăng áp suất trong buồng lò). Toàn bộ lò quay được lắp trên 01 bệ máy bằng kết cấu thép hình đảm bảo độ cứng vững. Thân lò quay có độ dốc khoảng 1/100 về phía tháo tro để vận chuyển liên tục rác từ khi nạp đến khi thành tro trong khi quay. 1.1.3.3. Lò đốt thứ cấp Lò đốt thứ cấp là một lò tĩnh. Kết cấu lò có vỏ ngoài bằng thép, sơn bằng các lớp sơn chịu nhiệt, bên trong xây các lớp gạch chịu nhiệt và cách nhiệt. Thể tích buồng thứ cấp được tính toán để đảm bảo thời gian lưu của sản phẩm khí hóa từ buồng sơ cấp từ 1-2 giây. 1.1.3.4. Hệ thống xử lý khí thải Hệ thống xử lý khí thải bao gồm một thiết bị giải nhiệt sơ cấp bằng không khí, thiết bị tách bụi bằng cyclon, một mô-đun xử lý khí thải kết hợp 3 chức năng: giải nhiệt thứ cấp, hấp thụ khí ô nhiễm và tách ẩm, một quạt hút khí, một tháp giải nhiệt dung dịch xử lý (cooling tower), một thiết bị pha hóa chất, 02 bơm định lượng hóa chất, hệ đường ống và ống khói. Ngoài ra còn có các hạng mục xây dựng phụ trợ đi kèm: bể lắng cặn trong dung dịch xử lý để tuần hoàn sử dụng, bể chứa dung dịch sau khí lắng và bể lọc cặn. Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 30 Trước khi vào hệ thống xử lý, khói thải có nhiệt độ cao (khoảng 900oC) được giải nhiệt hai bước để giảm nhiệt độ xuống còn khoảng 100 oC trước khi vào tháp hấp thụ. Việc giảm nhiệt độ khói có ý nghĩa quan trọng vì làm tăng hiệu suất hấp thụ đồng thời đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị. Trong tháp hấp thụ, dòng khí thải và dòng chất lỏng (dung dịch hấp thụ) đi ngược chiều nhau. Chất lỏng đi vào từ phía trên tháp qua lớp đệm và đi xuống phễu thu ở phía dưới tháp. Khí thải đi vào tháp từ phía dưới lên phía trên sau đó theo ống dẫn vào thiết bị tách ẩm. Trên bề mặt vật liệu đệm (bằng ceramic, kết cấu kiểu trụ rỗng), khí thải tiếp xúc với màng chất lỏng nên xảy ra quá trình hấp thụ các chất ô nhiễm từ pha khí vào pha lỏng. Đây là một quá trình hóa lý phức tạp và cuối cùng làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải. Bụi và kim loại nặng cũng được xử lý nhờ tiếp xúc với chất lỏng, kết dính tăng khối lượng sau đó sa lắng vào dòng chất lỏng. Khói thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn QCVN 19: 2009/BTNMT. Dung dịch xử lý thoát ra từ tháp hấp thụ chứa các chất lơ lửng (tro cặn) và các sản phẩm do quá trình hóa lý gồm các muối tan và không tan. Để tái sử dụng dung dịch phải tiến hành lọc để loại bỏ cặn. Mặt khác, nhiệt độ khói tuy đã được giải nhiệt vẫn còn khoảng 100oC, do đó khi sử dụng tuần hoàn dung dịch sẽ dẫn dần nóng lên. Cooling Tower có nhiệm vụ giảm nhiệt dung dịch xử lý về nhiệt độ môi trường. Bơm định lượng hóa chất bơm soda đã được pha chế vào đường ống để điều chỉnh pH của dung dịch xử lý. 2. Lò đốt thùng quay công suất lớn LQ 10 Lò đốt thùng quay LQ-10 được thiết kế để xử lý nhiều loại rác thải: thành phần hữu cơ trơ của rác sinh hoạt (RDF), rác công nghiệp (nguy hại và không nguy hại), rác y tế, sản phẩm phế thải (hóa chất, dược phẩm, thực phẩm,… hỏng hoặc quá hạn sử dụng buộc phải thiêu hủy, xác động vật nhỏ như gà, vịt,…). Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 31 Công suất nhiệt của lò là 2.000.000 kcal/giờ tương đương với 500 kg/h loại rác có nhiệt trị 4.000 kcal/kg. (Ghi chú : đối với rác có nhiệt trị nhỏ hơn 4000 kcal/kg thì năng suất đốt của lò lớn hơn 500 kg/giờ và ngược lại). Sơ đồ công nghệ lò đốt thùng quay, công suất 500kg/h 3. Lò đốt chất thải y tế 3.1. Định nghĩa chất thải y tế Chất thải y tế: là vật chất ở thể rắn, lỏng và khí được thải ra từ các cơ sở y tế bao gồm chất thải y tế nguy hại và chất thải thông thường. Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 32 Chất thải y tế nguy hại: là chất thải y tế chứa yếu tố nguy hại cho sức khỏe con người và môi trường như dễ lây nhiễm, gây ngộ độc, phóng xạ, dễ cháy, dễ nổ, dễ ăn mòn hoặc có đặc tính nguy hại khác nếu những chất thải này không được tiêu hủy an toàn. 3.1.2. Các loại chất thải y tế Chất thải y tế được chia làm 5 loại khác nhau: như chất thải thông thường, chất thải y tế, chất thải hóa học, chất thải phóng xạ và các vật chứa có áp suất. Chất thải thông thường: bao gồm các hộp các tông, giấy, thức ăn, chai nhựa, lọ thủy tinh. Chất thải y tế có 5 nhóm: như chất thải gây lây nhiễm, các vật sắc nhọn, chất thải y tế từ phòng thí nghiệm, chất thải dược phẩm và chất thải bệnh phẩm. • Nhóm chất thải gây lây nhiễm gồm băng gạc bẩn, bông, đồ băng bó, quần áo, găng tay, gạc, tất cả các vật tư hay thiết bị tiếp xúc với máu và chất thải của người bệnh. • Nhóm các vật sắc nhọn gồm xy ranh, kim tiêm, dao mổ, kéo mổ, thủy tinh vỡ, ống hút, lưỡi dao và các vật dụng khác có đầu nhọn hoặc cạnh sắc hay vật dụng dễ vỡ trong quá trình vận chuyển và tạo thành đầu nhọn, cạnh sắc hoặc đã qua sử dụng nhưng chúng có thể cắt hoặc đâm thủng. • Nhóm chất thải y tế từ phòng thí nghiệm gồm găng tay, ống nghiệm, các vật cấy, cất giữ các chất gây bệnh, túi máu và các chất thải khác từ phòng thí nghiệm để nghiên cứu bệnh tật, huyết học, truyền máu, vi sinh học, nghiên cứu mô học... • Nhóm chất thải dược phẩm gồm thuốc quá hạn sử dụng hoàn trả lại, thuốc phòng bệnh, thuốc bị đổ hoặc hư hỏng hay phải bỏ đi vì không cần giữ các chất trị xạ. Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 33 • Nhóm chất thải bệnh phẩm gồm mô người có thể bị nhiễm bệnh hay không nhiễm bệnh, nội tạng, các chi, các bộ phận cơ thể người, nhau thai và các thi thể người, xác động vật và mô động vật phòng thí nghiệm... Rác thải y tế Chất thải hóa học: được chia thành các nhóm như chất thải không độc hại, chất đường, amino axit, các muối vô cơ, hữu cơ và các chất độc hại như formaldehyde, các hóa chất trong định hình, dung môi, trichlore ethylene, hóa chất vô cơ, hữu cơ. Chất thải phóng xạ: là chất thải rắn, chất thải lỏng, các chất thải từ mẫu bệnh phẩm có chứa phóng xạ. Các vật chứa có áp suất gồm xy ranh khí nén, can nước và các bình chứa khí nén. 3.2. Lò đốt chất thải y tế Lò đốt chất thải y tế là một lò nung ở nhiệt độ cao. Chất thải y tế và bệnh viện chỉ có xử lý hoàn toàn bằng phương pháp nhiệt. Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 34 Để đạt hiệu quả cao, nhiệt độ trong buồng đốt phải hơn 1000oC lò đốt thùng quay là công nghệ được sử dụng nhiều nhất trong xử lý chất thải y tế, bởi vì tính linh hoạt, hoạt động liên tục và khả năng tự làm sạch của nó ( không cần phải làm sạch bên trong). Lò đốt chất thải y tế • Lò đốt rác là đốt bằng dầu DO. • Sườn lò được làm bằng gạch chịu lửa và có lớp cách nhiệt bao bọc bên ngoài. Lò hoạt động theo phương thức nạp liệu liên tục. • Lò có các chỉ tiêu kỹ thuật: Công suất 50 kg/mẻ, mỗi mẻ đốt 30 phút. • Lò có ưu điểm: hiệu quả đốt cao, đốt được nhiều loại rác thải kể cả kim tiêm, bệnh phẩm có trong rác y tế; kích thước lò nhỏ, gọn, khói không gây ô nhiễm môi trường. 3.3. Làm sạch rác y tế theo công nghệ Nhật Bản tại Việt Nam Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 35 Nếu như trước đây, các chất thải y tế chỉ được xử lý bằng phương pháp chôn lấp thông thường, thì đến nay, hơn 20 tỉnh, thành trong cả nước đã được được Công ty cổ phần tiến bộ Quốc tế (AIC) tiến hành lắp đặt và đưa vào sử dụng lò đốt theo công nghệ xử lý rác thải của Nhật Bản. Công nghệ lò đốt chất thải rắn y tế hiệu Chuwa với Model F- 1S có các tiêu chuẩn đáp ứng TCVN 7380-2004 về lò đốt chất thải rắn y tế. Vận hành lò đốt tại bệnh viện lao – phổi Nam Định Cấu tạo của lò đốt gồm hai buồng đốt sơ cấp và thứ cấp. Buồng đốt sơ cấp thiết kế trên nguyên lý thổi gió bắt buộc, hình thành luồng khí xoáy trong lò, nên luôn duy trì lượng oxy lớn và chống phát sinh khói đen. Buồng đốt thứ cấp có gắn thiết bị đốt giúp nhiệt độ duy trì ổn định trên 800o C đảm bảo tiêu hủy mần bệnh và đủ phân hủy Dioxin. Buồng đốt được chia thành ba lớp, lớp ngoài cùng là lớp cách nhiệt. Bao bọc xung quanh là một lớp nước có tác dụng làm giảm độ nóng của buồng đốt, giúp buồng đốt có tuổi thọ dài hơn. Bao quanh vùng đốt được thiết kế có vô số các lỗ nhỏ để cung cấp không khí, chính nhờ tác dụng của không khí mà rác thải đốt cháy lần 1 sẽ được đốt cháy lần 2. Sàn lò có thiết kế hệ thống dẫn khí để tránh tình trạng đốt om, nâng cao công suất tối thiều, tro hoá hoàn toàn. Trong quá trình đốt không cần đảo, hạn chế tro bay. Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 36 Lò đốt được lắp kèm theo hệ thống phụ trợ, duy trì áp suất thấp tại cửa đổ rác vào, tránh ngọn lửa, khói bị dội ngược. Nhiên liệu sử dụng làm chất đốt là dầu thô, trung bình cần 0,2kg dầu/kg rác. Công suất của lò đạt 25-30kg/giờ có thể hoạt động liên tục 15 giờ/ngày. 3.4. Lò đốt rác y tế hiện đại ở Việt Nam Lò đốt rác thải độc hại y tế là một hệ thống thiết bị đồng bộ, thực hiện đốt liên hoàn không gián đoạn, công đoạn thiêu đốt bằng thiết bị công nghệ nano khép kín nên phân huỷ triệt để khói, bụi và các mùi độc hại. Lò gồm 3 bộ phận chính; Đầu, lò đốt và hệ thống xử lý khói bụi. Ưu điểm của lò đốt là lòng lò hình ô van, không có góc khuất nên tạo đươc ngọn lửa xoáy lên vật bị đốt, vì thế rác được đốt hoàn toàn. Do lò tạo được áp suất đốt âm (áp suất trong lò đốt thấp hơn áp suất bên ngoài) và tạo ngọn lửa cháy phủ từ trên xuống nên rác bị cháy hoàn toàn. Khi lò ở nhiệt độ 1100 độ C thì cổ lò và nóc lò như một buồng đốt thứ cấp với nhiệt độ lên đến 1350 độ C, có khả năng đốt lại các phần bụi chưa cháy hết. Lò đốt rác thải Y tế HTL do ông Trịnh Đình Năng chế tạo sản xuất Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 37 Buồng đốt HTL gồm 4 lớp vật liệu có chức năng khác nhau, lớp ngoài vỏ thép, lớp 2 cách nhiệt, lớp thứ 3 giữ nhiệt và lớp trong cùng hấp thu nhiệt và chịu được nhiệt độ lên tới 2000 độ C. Do không dùng kim phun nên không bị tắc, có bộ chế hoà khí nên tính chỉnh được lượng khí Oxi và dầu, tạo ra hỗn hợp cháy triệt để với nhiệt độ đốt đạt 1400 độC, vì vậy ít tạo ra CO2. Ngoài ra, lò có thể đốt liên hoàn, dùng chất thải xử lý một chất thải khác; quá trình đốt được giám sát bằng camera, lò có thiết bị bảo vệ khi có sự cố điện và thiết bị cân bằng áp suất, thiết bị giám sát điện tử đa cấp. Với ưu điểm dễ vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa và thay thế, lò đốt HTL sử dụng được nhiều loại dầu đốt mà không cần thay đổi thiết bị khi thay đổi loại dầu đốt, không phải đợi lò nguội để đốt tiếp. Cho đến thời điểm hiện nay, lò đốt HTL là công nghệ lò đốt rác thải y tế đầu tiên ở Việt Nam đạt quy chuẩn 30 của Bộ Tài nguyên và Môi trường, tiết kiệm trên 80% nhiên liệu đốt so với dầu nhập ngoại, chi phí dầu đốt hiện nay của lò HTL là 5000đ/1 kg rác thải nếu đốt bằng dầu diaren, 2000đ/1kg rác thải nếu đôt bằng dầu thải.( chi phí đốt lò của Mỹ, Nhật Bản hiện nay là 80.000đ/1kg rác thải, của Anh Quốc 70.000đ/1kg rác thải) 4. Lò đốt di động Rác thải trong lò đốt rác di động được đưa vào một lò đốt trong tại đây rác thải được tiêu huỷ, và một phần trống xoay trục liên kết, ổ ghi dùng để đốt cháy và giảm rác . Phần trống quay có hình nón và trở nên hẹp hơn về phía cuối của lò,phần trống quay khả năng xử lý cao . Rác thải thích hợp được cung cấp cho lò, với các bộ phận cố định và quay, để đảm bảo độ kín không khí giữa các bộ phận xoay và các buồng đốt. Cung cấp khí đốt, và một hệ thống để làm sạch khí thoát ra ngoài và xả bụi thu được. Khí lò được cung cấp bởi các ống dẫn khí đốt, không khí trong lành, cũng như các khí được sản xuất bởi quá trình đốt rác khác.  Ưu điểm lò đốt rác di động • Hầu như xử lý triệt để các chất thải rắn Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 38 • Vật liệu lót chịu lửa ở nhiệt cao • Lò nóng lên rất nhanh trong thời gian ngắn • Tỷ lệ đốt cao lên đến 50kg mỗi giờ • Dễ dàng cài đặt và bảo trì. • Bảo hành đơn giản trên toàn bộ hệ thống • Đơn giản về hoạt động có thể ứng dụng với bất kỳ chất thải rắn nào.  Nhược điểm lò đốt rác di động • Công suất nhỏ • Lượng rác thải xử lý không nhiều. Lò đốt rác đi động Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 39 Chương V: KẾT LUẬN Xử lý rác bằng phương pháp đốt là một trong những giải pháp mang lại hiệu quả xử lý chất thải cao. Tuy nhiên, để nâng cao hiệu quả công tác xử lý rác bẳng phương pháp nhiệt, cần phải thực hiện nhiều giải pháp đồng bộ trước và sau khi đốt. 1. Giải pháp công nghệ Phân loại chất thải từ nguồn để tách các chất hữu cơ có thể làm phân rác, các chất thải không thể cháy được. Các phế liệu không thể tái chế hoặc làm phân rác và tro xỉ còn lại sau khi đốt sẽ được chôn lấp tại các ộ chôn lấp hợp vệ sinh. 2. Giải pháp quản lý Thực hiện nghiêm túc, đánh giá tác động môi trường trước khi đầu tư xây dựng lò đốt rác. Thiết lấp mạng lưới quan trắc môi trường xung quanh khu vực xây dựng lò đốt rác. Đầu tư kinh phí để xây dựng cơ sở vật chất, hạ tầng đầy đủ cho nhà máy đốt rác, đào tạo đội ngũ cán bộ chuyên vận hành lò đốt. Kỹ thuật đốt bằng lò thùng quay 40 Tạo điều kiện cung cấp nguyên liệu và tiêu hao toàn bộ sản phẩm điện cho đơn vị sản xuất. 3. Giải pháp kỹ thuật Tuyên truyền giáo dục nhân dân và các tổ chức, cơ quan, xí nghiệp, cán bộ công nhân viên hoạt động trong ngành thu gom và vận chuyển chất thải rắn,… hướng dẫn việc phân loại tại nguồn, giữ rác khô từ nơi thu gom cho đến nơi nhận rác.