Tính toán thiết kế trạm xử lý, tái chế tập trung

Chương 6 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM XỬ LÝ, TÁI CHẾ TẬP TRUNG 6.1 CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH TRONG KHU XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN Với chức năng và tính chất của một khu xử lý chất thải rắn, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận hành và quản lý, toàn bộ hệ thống quản lý chất thải rắn được chia thành các phân khu chức năng xử lý chính như sau: - Khu A: Khu tiếp nhận và phân loại. - Khu B: Khu văn phòng hành chánh quản lý. - Khu C: Khu chế biến compost từ chất thải rắn hữu cơ. - Khu D: Khu sản xuất sản phẩm từ thành phần rác vô cơ có khả năng tái sử dụng. - Khu E: Khu chôn lấp CTR hợp vệ sinh. - Khu F: Khu thu hồi và xử lý khí bãi chôn lấp. - Khu G: Khu xử lý nước thải. Ngoài ra còn các hạng mục phụ trợ khác như: - Khu vực trạm cân. - Khu xử lý nước cấp. - Trạm biến áp và máy phát điện dự phòng. - Khu vực kho chứa nguyên vật liệu và sản phẩm. - Hành lang cây xanh cách ly và tạo cảnh quan. - Khu vực dự phòng mở rộng, phát triển trong tương lai, …. 6.2 CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ CỦA KHU XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN 6.2.1 Trạm Cân Và Nhà Bảo Vệ Nhiệm vụ của trạm cân là nhằm xác định khối lượng chất thải đưa vào khu xử lý. Số cầu cân được chọn để cân xe đi vào và ra khu xử lý CTR là 2 cân (tức cần 2 bàn cân). Trạm cân được thiết kế gồm 2 cầu cân, 1 cân xe vào và 1 cân xe ra, diện tích 100 m2. Tải trọng một cân là 20 tấn/cân. Nhà điều hành trạm cân được đặt giữa hai cầu cân và nằm ngay sau phòng bảo vệ. Nhà điều hành kết hợp với phòng bảo vệ được xây bằng gạch, có diện tích: dài 8m rộng 5m, mái được lợp bằng tôn có trần cách nhiệt. 6.2.2 Trạm Rửa Xe Các xe vận chuyển trước khi ra khỏi khu xử lý đều phải hạn chế đất và rác dính bám trên bánh xe. Do đó, khu xử lý hình thành trạm rửa xe với kích thước: dài rộng sâu = 5 m 3 m 0,5 m và sử dụng vòi xịt nước áp lực cao để kết hợp rửa xe. Nước sử dụng rửa xe được bơm từ nước sau xử lý của trạm xử lý nước thải và được chứa trong bồn áp lực. Nước thải của trạm rửa xe được thu vào mương hình chữ nhật có kích thước: rộng cao = 0,2 m 0,5 m có kết hợp song chắn rác. Mương thu có độ dốc nghiêng về phía song chắn rác và được dẫn đến khu xử lý nước thải. Lượng rác mắc lại trong chắn rác được vứt bỏ thủ công do công nhân trong trạm rửa xe đảm nhận và thải bỏ vào thùng chứa sau đó đem đi chôn lấp. 6.2.3 Sàng Phân Loại CTR sinh hoạt từ nhiều nguồn khác nhau, và chưa được phân loại nên cần có khu vực phân loại CTR ngay tại khu xử lý để đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của công nghệ xử lý CTR. Khi vào khu xử lý, xe qua trạm cân điện tử để ghi lại khối lượng CTR hàng ngày, sau đó đổ CTR trên sàn của khu vực phân loại, tại đây công nhân tiến hành phân loại một phần các chất thải vô cơ có kích thước lớn. Sau đó, CTR từ sàn được đưa lên băng chuyền, công nhân đứng hai bên dùng tay phân loại thành nhiều thành phần và chứa chúng vào các thùng chứa riêng biệt nằm phía dưới. Thành phần cần phân loại gồm: giấy các loại, carton, nilon, nhựa, thủy tinh, lon đồ hộp, sắt thép, kim loại khác, cao su. Mỗi loại thành phần sẽ do 2 công nhân chịu trách nhiệm phân loại. Sau khi phân loại thành các thành phần riêng biệt, thùng chứa nằm dưới sàng phân loại đầy sẽ được thay thế bằng thùng rỗng khác, còn lượng chất thải trong thùng được di chuyển đến máy nén ép và đóng kiện để giảm thể tích trước khi vận chuyển đến khu vực tái chế. Lựa Chọn Thiết Bị Sử Dụng Tại Sàng Phân Loại Tập Trung Chất thải đưa vào sàng phân loại được chứa trong các hầm sau đó được gầu xúc lên hệ thống băng tải để phân loại. Hầm có chiều sâu 2 m so với mặt đất, thời gian lưu rác không quá 24 giờ kể từ lúc chất thải được đổ vào hầm. Với khối lượng rác thải có thể tiếp nhận trong giờ cao điểm là 2000 kg và khối lượng riêng của chất thải vô cơ là 150 kg/m3, ta có diện tích cần thiết của một hầm chứa rác là 8 m2, chọn kích thước: chiều dài chiều rộng = 4 m 4 m. Các thiết bị cần đầu tư cho sàng phân loại bao gồm: (1) Hệ thống băng tải phân loại, (2) Thiết bị ép và đóng kiện, (3) Thiết bị xúc rác, (4) Xe vận chuyển nội bộ. Băng chuyển vận chuyển chất thải và thiết bị nén ép sử dụng công nghệ do tập đoàn Marathon cung cấp. Các thông số kỹ thuật cơ bản của băng tải được lựa chọn như sau: - Chiều dài băng 30 m - Chiều rộng 1,5 m - Vận tốc băng chuyền có thể điều chỉnh phù hợp với tốc độ phân loại của công nhân - Hàng lang công tác đi lại trên sàng là 1 m cho mỗi bên - Chiều cao sàng so với mặt đất là 2 m - Tải trọng mà băng chuyền có thể chấp nhận là 10 tấn/giờ. Sau khi phân loại thành từng thành phần riêng biệt, mỗi loại sẽ được nén ép bằng máy và dùng xe tải vận chuyển đến nơi xử lý. Riêng thành phần kim loại, sắt, cao su, lon đồ hộp sẽ được bán cho các vựa ve chai lớn gần nhất vì các thành phần nay sau khi phân loại có khối lượng rất ít không đủ làm nguồn nguyên liệu cho nhà máy tái chế hoạt động. Những thành phần rác thải còn lại sau khi ra khỏi băng chuyền phân loại là những thành phần không thể tái chế được đổ vào khu vực chứa riêng, cùng với các thành phần thải bỏ từ các khu khác sẽ đem đi chôn lấp. Toàn bộ khu vực tập kết, phân loại được bố trí trong nhà có mái che để tránh nước mưa xâm nhập. Mùi hôi là vấn đề không thể tránh khỏi tại khu vực này. Điều này có thể giảm nhẹ bằng cách giải quyết nhanh CTR đưa vào khu xử lý, tránh để tồn đọng lâu phân hủy gây mùi. Một vùng đệm với dãy cây xanh cách ly sẽ được bao bọc quanh khu vực này. 6.3 KHU TÁI CHẾ CHẤT THẢI Khu tái chế chất thải dự định đầu tư xây dựng các nhà máy tái chế giấy, nhựa, thủy tinh, do sau khi phân loại thì số lượng của 3 thành phần này luôn chiếm tỉ lệ lớn nhất. Trong giai đoạn đầu từ 2009 – 2017, do nguồn nguyên liệu sản xuất được cung cấp từ trạm phân loại thấp và không ổn định nên ban quản lý sẽ mua nguyên liệu từ các vựa bán phế liệu lớn. 6.3.1 Tái Chế Giấy Giấy nguyên liệu Hồ thủy lực Bể lọc bằng lưới Bể lắng Bể chứa trung gian Bể chứa chính Bộ phận lọc cát Bể phân phối Hệ thống xeo giấy Lu hấp Lu sấy Hệ thống cung cấp hơi Máy cuốn giấy Sản phẩm Hình 6.1 Sơ đồ công nghệ tái chế giấy. Giấy và carton là thành phần chiếm tỷ lệ cao trong thành phần chất thải sinh hoạt, do đó việc tái chế giấy mang lại nhiều lợi ích về kinh tế nhờ giảm được lượng chất thải đổ vào bãi chôn lấp, tái sử dụng nguồn lợi sẵn có, giảm tác động đến rừng do hạn chế việc khai thác gỗ làm giấy và giảm năng lượng tiêu thụ để sản xuất giấy. Sản phẩm sau khi tái chế là loại giấy bồi với chỉ tiêu chuẩn định lượng giấy là 400 g/cm2. Giấy thành phẩm được dùng làm thùng carton mới, một phần cung cấp làm thùng chứa sản phẩm của nhà máy tái chế thủy tinh và phần còn lại cung cấp cho các cơ sở in ấn. Diện tích đất cần đầu tư cho các khu chính trong nhà máy gồm: - Kho chứa giấy: 200 m2 - Khu sản xuất chính: 1000 m2 - Khu vực cấp nhiệt cho lu sấy 200 m2 - Khu vực chứa sản phẩm: 500 m2 - Khu vực xử lý nước thải sơ bộ: 300 m2 - Kho chứa phụ tùng thiết bị: 100 m2 Giấy sau khi phân loại, đóng thành kiện được vận chuyển đến kho chứa, loại giấy chủ yếu được dùng là giấy thùng carton và giấy báo. Giấy được công nhân đưa vào hồ đánh thủy lực. Hồ thủy lực được làm bằng bê tông cốt thép, dạng hình khối trụ tròn. Phía trên có mô tơ điện gắn với cánh quạt dưới đáy hồ. Với 2 dây chuyền sản xuất hiện cơ sở có 2 hồ tạo bột giấy. Giấy nguyên liệu cho vào hồ cùng với nước, mô tơ tạo chuyển động tròn cho cánh quạt phía dưới và bắt đầu quá trình đánh tạo bột bên trong hồ. Sau quá trình đánh tạo bột, trong hồ sẽ phân làm 2 tầng, tầng trên bao gồm rác của các loại băng keo, dây nilon, bao nilon, các thành phần nhẹ không lắng được, … phần này được vớt ra đem đổ vào cuối ngày. Tầng dưới là bột giấy, phần cần thiết cho các quá trình tiếp theo, phần này sẽ được bơm qua bể lọc. Bể lọc được đặt cao phía trên khoảng 5 m, dạng khối hình chữ nhật dài 4 m, cao 1,2 m, rộng 1,5 m, bên trong bể được phân rãnh như hình chữ S, trên mép thành phía trước có gắn máng lọc lưới dài 3 m. Bột từ hồ thủy lực được bơm tới bể lọc, tại đây bột theo rãnh hướng dòng chảy qua máng lọc. Máng lọc có kích thước ngang 1 m, dài 3 m được đặt nghiêng 1 góc 45 độ theo hướng chảy từ trên xuống. Trong quá trình chảy vào bể lắng, rác còn sót lại, phần hạt bột lớn sẽ được giữ lại nhờ màng lưới của máng lọc. Màng lưới được thiết kế sao cho khoảng cách các lỗ lưới giữ lại được rác, các thành phần bột không đạt tiêu chuẩn và chỉ cho cho qua các hạt bột đạt yêu cầu. Rác được thu lại bằng máng thu đặt cuối máng lọc. Bột giấy sau khi qua được lưới lọc tiếp tục chảy vào mương thu dẫn qua bể lắng đặt phía dưới. Tại bể lắng, được thiết kế tổng thể dạng khối hình chữ nhật nhưng thành bể được bo tròn theo từng ngăn phù hợp khi đánh bột. Bể lắng có 3 ngăn, các cửa thông của 3 ngăn được sắp xếp theo hình zic zắc làm tăng khả năng lắng cho bột, bên trong mỗi ngăn đều gắn cánh khuấy. Nguyên tắc hoạt động của bể khá đặc biệt, được gọi là bể lắng nhưng giống bể tuyển nổi hơn. Bột theo mương dẫn qua bể, một lần nữa bột được cánh khuấy đánh tan, phần không đạt chất lượng hay rác còn dính lại sẽ nổi lên trên, phần này được vớt ra bỏ, phần còn lại gọi là bột chín chìm xuống dưới. Ở dưới đáy bể lắng có hệ thống bơm lấy bột cho qua bể trung gian. Bể trung gian được dùng cho các công đoạn sản xuất giấy mà cần phải sử dụng đến hóa chất hay phụ liệu thêm vào, việc pha trộn hóa chất sẽ được thực hiện ở bể này. Bể chứa có nhiệm vụ lưu trữ, điều hòa lượng bột để cung cấp cho quá trình sản xuất, mỗi máy xeo có một bể chứa riêng, tổng cộng có 6 bể chứa. Bể chứa có dạng hình khối trụ tròn, đường kính khoảng 2 m, cao gần 4 m, bên trong mỗi bể chứa đều có gắn bộ phận khuấy trộn và hệ thống ống dẫn cùng với máy bơm, bể được làm bằng bê tông cốt thép. Bột phải được trộn đều trước khi bơm qua bể phân phối phải tránh tình trạng bột bị đóng cục hay đóng thành đống dưới đáy bể gây tắc nghẽn đường ống dẫn. Ngoài việc khuấy trộn trước khi bơm bể chứa còn có hệ thống hỗ trợ bơm khi bị nghẹt. Hệ thống có đường ống gắn liền với đường ống dẫn, dùng bơm khí để tạo áp lực đẩy bột khi bị nghẹt. Hệ thống ống dẫn được nối lại với nhau theo 3 bể sử dụng 1 bơm hút, ống được đặt thẳng từ trên xuống cắp sát thành bể cách đáy 0,5 m. Tại mỗi bể đều có gắn van, các bể không hoạt động đồng thời. Ngoài các bộ phận trên, theo cụm bể chứa còn có hệ thống lọc cát. Cát sẽ làm bột giấy mất khả năng kết dính khi qua máy xeo làm sản phẩm tạo ra kém chất lượng, giảm năng suất và thất thoát nguyên liệu. Sau khi qua lọc cát, bột được dẫn qua bể phân phối, bể được đặt cao phía trên để tạo áp lực tự chảy đưa bột đến các lu sấy. Bể có kích thước dài 2 m, cao 1 m, rộng 1 m. Đây là giai đoạn quyết định của quá trình sản xuất. Sử dụng hệ thống xeo giấy gồm 6 lu xeo tương ứng với 6 bể tiếp xúc, các trục xoay lớn nhỏ và một màng xeo. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống máy xeo khá phức tạp, giấy sản phẩm ra tốt còn phụ thuộc vào người đứng máy. Bột từ bể phân phối theo ống dẫn vào 6 bể tiếp xúc, khi hoạt động các lu xeo sẽ quay, lúc quay bột giấy từ bể phân phối sẽ bám vào lu, khi lu quay tới màng xeo bột giấy bám vào màng xeo, theo màng xeo bột chuyển tới bộ phận trục ép trước khi qua hệ thống hấp. Khi hoạt động cả 6 lu xeo hoạt động cùng lúc, độ dày của giấy phụ thuộc vào các lu xeo này, khi ta giảm 1 lu thì độ dày giấy làm ra sẽ giảm. Hệ thống hấp có nhiệm vụ làm bột giấy mất nước tạo độ dai và mịn cho giấy trước khi qua sấy. Hệ thống có một lu hấp lớn và các trục ép. Lu lớn có đường kính khoảng 2 m bên trong rỗng để chứa hơi nóng lấy từ ống dẫn của lò hơi. Hệ thống dính liền với máy xeo, bột sau khi bám vào màng xeo sẽ được chuyển tới vị trí tách màng. Tại đây bột sẽ được chuyển từ màng xeo sang màng hấp, bột giấy được hấp tách nước trước khi tiếp xúc với lu hấp. Sau khi qua lu hấp bột giấy đã chuyển thành giấy nhưng chưa đủ độ dai và cứng. Nhiệt độ lại lu sấy lớn hơn 1000C. Hệ thống sấy gồm 3 lu sấy có kích thước giống như lu hấp. Giấy hình thành từ quá trình hấp được chuyển qua các lu sấy nhằm tăng độ dai và mịn. Gọi là bộ phận sấy nhưng thật ra đây chỉ là công đoạn của quá trình hấp, nếu ta thiết kế một lần có 4 lu hấp của hệ thống hấp thì giấy ra cũng giống như hệ thống này. Nhưng vì diện tích sản xuất không đủ khi thiết kế được tách ra làm 2 hệ thống. Mặt khác, tách làm 2 hệ thống sẽ dễ dàng hơn trong việc điều chỉnh nhiệt độ của các lu sấy khi mà hệ thống hấp không đạt yêu cầu. Nhiệt độ của các lu sấy đều được cung cấp từ lò hơi. Sau khi sấy xong giấy đã đạt tiêu chuẩn và được chuyển qua máy cuốn thành cuộn. Máy cuốn giấy được thiết kế liền với hệ thống sấy. Lò hơi có nhiệm vụ rất quan trọng trong quá trình sản xuất giấy. Lò do công ty TNHH Thái Dương thiết kế và lắp đặt. Sử dụng lò đốt bằng dầu FO. Lò được thiết kế khá hoàn chỉnh bao gồm: - Lò chính dạng hình khối tròn đường kính 1,5 m, dài 4 m. - Bộ phận xử lý không khí và thu hồi bụi. - Bộ phận xử lý nước trước khi sử dụng. - Hệ thống ống dẫn. Lò được đặt trong một khu vực riêng cách xa bộ phận sản xuất, hơi sau khi hình thành được dẫn qua hệ thống ống dẫn cặp sát tường cách mái nhà máy 2 m đến vị trí các lu hấp và sấy. 6.3.2 Tái Chế Nhựa Với khả năng thay thế các sản phẩm từ giấy và kim loại cao các sản phẩm nhựa ngày nay được sử dụng rất nhiều trong cuộc sống. Sản phẩm nhựa đa dạng về hình dáng, nhẹ, dễ vận chuyển có thể chứa đựng nhiều dạng vật chất. Ngoài ra, thành phần nilon cũng chiếm tỉ lệ lớn trong thành phần chất thải rắn. Như vậy, thu hồi và tái chế nhựa, nilon sẽ giảm đáng kể thể tích ô chôn lấp CTR. Sản phẩm sau tái chế là các bao tải nilon cung cấp cho nhà máy làm phân compost để chứa sản phẩm cung cấp cho thị trường, ngoài ra còn tạo ra các sản phẩm khác như bao bì nilon, tấm trải bằng nhựa, thùng, thau, rổ, hộp, …. Diện tích sơ bộ cần đầu tư cho nhà máy tái chế nhựa: - Khu chứa nguyên liệu: 300 m2 - Khu vực rửa phơi bao nilon: 300 m2 - Khu tạo sợi nhựa: 300 m2 - Khu tạo bao nilon: 200 m2 - Khu tạo các mặt hàng sản phẩm khác: 500 m2 - Khu chứa thành phẩm: 200 m2 - Kho chứa vật tư thiết bị: 50 m2 Sau khi phân loại, phế liệu được đem rửa hay giặt tùy theo độ nhiễm bẩn của nguyên liệu. Nước được dùng là nước giếng, nước sau sử dụng thải bỏ vào đường nước sinh hoạt không tuần hoàn tái sinh lại. Sau đó, đem phơi khô và xay bằng máy nghiền. Sau khi xay được đem sấy khô để tránh hiện tượng còn nước cản trở quá trình kết dính trong quá trình nấu tạo sợi sau cùng. Sợi nhựa tạo ra từ công đoạn 1 được cắt nhỏ bằng máy nghiền với kích thước bằng hạt lựu. Sau đó, hạt nhựa được đem pha hóa chất. Quá trình pha hóa chất như sau: 1 thùng hạt nhựa + 1 ca bột màu + 1 ca bột tẩy + 1 nắm bột chống cháy + 1 ca chất hóa dẻo. Khi hạt nhựa được sấy khô đến nhiệt độ khoảng 60 – 700C thì được đem vào máng chứa của thiết bị tạo ống. Dưới sức nóng, tốc độ quay và ép của máy thì hạt nhựa được nấu chảy ra ở dạng sệt. Sau đó được đẩy ra ngoài qua một ống có thổi khí gọi là ống thổi tạo ống. Tùy theo yêu cầu sản xuất của khách hàng mà người quản lý sẽ điều chỉnh lại miệng ống thổi khí, như thế có thể tao ra được nhiều sản phẩm khác nhau từ một máy. Để giảm nhiệt độ và định hình sản phẩm người ta cho sản phẩm mới tạo qua một máng chứa nước lạnh. Nguồn nước được lấy từ nước giếng và máng có đường tuần hoàn nước xuống hầm chứa nước đặt dưới sàn nhà. Sản phẩm được chạy qua máy in tạo chữ tạo hoa văn cho sản phẩm hay máy keo dán nhãn hiệu sản phẩm. Sau khi phân loại Rửa hay giặt lại Phơi khô Xay Sấy Nấu lại và tạo sợi Xay tạo hạt nhựa Pha màu, hóa chất Sấy khô đến 60-700 Tạo ống Máy ép kéo Máy in chữ Sản phẩm Hình 6.2 Dây chuyền công nghệ tạo nhựa cứng. Hạt nhựa trắng Pha màu, dầu carol Thùng xào 60-700 Bình ó kéo Đầu máy đốt keo Đầu ép keo Thùng nước làm nguội Giàn tách sợi Giàn tạo sợi Hệ thống kéo sợi Hệ thống cuộn sợi Đan lưới, cắt, in, may Sản phẩm Hình 6.3 Dây chuyền công nghệ chế tạo bao nilon cung cấp cho nhà máy làm phân compost. Xào hạt keo là một trong những công đoạn được xem là quan trọng nhất trong dây chuyền sản xuất. Thùng xào có diện tích rộng 0,6 m, dài 1 m, cao 1 m, được làm bằng inox, có 4 chân. Phía dưới đáy thùng có đặt 2 bếp lò để tạo độ nóng khi xào, bên trong thùng là giàn trục hình xoắn có nhiệm vụ đảo đều hạt keo trong lúc xào. Bên hông được gắn hệ thống quay gồm 1 mô tơ điện, bánh xe và dây chuyền động. Thùng không nằm gắn liền hệ thống máy sản xuất dây sau khi đủ độ dẻo sẽ ngưng máy và múc keo qua dây chuyền sản xuất. Thùng xào hạt keo được vận hành từng mẻ khoảng 100 kg cho một lần xào. Khởi động máy thì mô tơ sẽ quay chuyền chuyển động quay đến giàn trục làm giàn trục quay theo. Trong quá trình quay, hạt keo sẽ được đảo đều cùng với hơi nóng của 2 bếp lò bên dưới sẽ làm cho bột màu, dầu cùng với hạt keo dính thấm vào nhau làm cho hạt keo dẻo hơn trước khi qua công đoạn tạo sợi. Bình ó dạng hình phễu là nơi đựng hạt keo sau khi xào. Bình có nhiệm vụ phân phối hạt keo đều vào trong thanh nung. Một bình ó chứa tối đa 12 kg hạt keo. Bình được gắn liền với đầu máy kéo dây. Do thùng xào và bình ó nằm rời nhau lúc hạt keo chín công nhân phải dùng dụng cụ để đưa hạt keo qua bình ó, gây bất tiện khi lấy hạt keo trong lúc thùng xào đang hoạt động. Đầu máy đổ keo dạng khối hình chữ nhật dài 1,5 m kích thước: 20 cm 20 cm, có nhiệm vụ nung chảy hạt keo và trộn đều đưa nhựa keo đến đầu ép dây. Nhiệt độ bên trong được điều chỉnh bằng hệ thống tạo nhiệt tự động. Độ mịn của dây tùy thuộc rất nhiều vào hệ thống này, hệ thống gồm 4 máy tạo nhiệt. Hạt keo được nấu chín thành nhựa nóng chảy nhờ lực quay của trục xoắn trong đầu máy đốt keo làm nhựa keo trôi theo rãnh xoắn ốc tới đầu ép nhựa. Tại đây, cũng chính áp lực đẩy của thanh sẽ dồn nén nhựa lại thành khối trong đầu ép tạo thành lực ép đẩy nhựa xuống lưới tạo màng, sau khi ra khỏi lưới nhựa sẽ tạo thành màng nhựa có bề rộng là 0,3 m. Sau khi ra khỏi đầu ép màng nhựa tiếp xúc ngay với nước làm mát để tạo nhiệt độ ổn định cho màng trước khi kéo. Nước được chứa trong một hồ có chiều cao 0,6 m, rộng 0,5 m, dài 0,7 m. Nước vào hồ được cung cấp từ bồn chứa phía trên, nước sẽ chảy liên tục xuống hồ làm trong hồ luôn có nước sạch. Màng nhựa sau khi được làm nguội bắt đầu vào công đoạn kéo thành sợi, trước khi qua giàn tạo sợi màng nhựa đi qua bộ phận rọc màng lớn thành 3 màng nhỏ đều nhau rồi trượt qua các ống hình trụ và một tấm phẳng dài nhằm tạo độ căng và độ dày cho sợi sau khi thành phẩm. Giàn tạo sợi là hệ thống gồm 5 ống tròn có nhiệm vụ trước tiên là kéo, gấp 3 màng nhỏ thành 5 sợi có kích thước cố định trước khi qua bộ phận cuốn dây. Đây là, công đoạn cuối cùng của quá trình sản xuất, hệ thống gồm 6 ống cuộn xếp song song có nhiệm vụ kéo các màng nhựa đã được cố định vá quấn lại thành cuộn. Hệ thống có 6 ống cuộn ,trong đó có 5 ống lấy dây trực tiếp từ giàn tạo sợi, ống còn lại có nhiệm vụ cuốn dây. Sản phẩm nhựa dạng sợi được tiếp tục cho qua máy đan tự động tạo thành những tấm nilon lớn, kể đến sẽ chuyển qua máy cắt và may lại tạo bao nilon hoàn chỉnh. Cuối cùng, được đưa qua máy in tạo nhãn bao sản phẩm. 6.3.3 Tái Chế Thủy Tinh Kho tiếp nhận Rửa, đập nhỏ Lò nấu Định khối lượng Dầu FO Định hình Gỡ khuôn Hấp giải nhiệt Giảm nhiệt tự nhiên Lưu kho Máy cấp khí Hình 6.4 Dây chuyền tái chế thủy tinh. Đối với thủy tinh dạng chai sau khi cân nhập kho được đem rửa sơ đối với những chai rất dơ. Những chai dơ ít không cần rửa vì ở nhiệt độ cao những chất này bị đốt cháy thành khói nên không gây ảnh hưởng. Sau đó, chai thủy tinh được công nhân đập nhỏ với kích thước khoảng 5 cm2 hay thấp hơn bằng một ống sắt nhỏ. Thủy tinh được bỏ vào lò nấu bằng máng xúc và nấu chảy bằng dầu DO ở dạng phun sương (lượng dầu dùng trên 2000 l/ngày) bởi một béc dầu với nhiệt độ lò lên tới 12000C. Thủy tinh sau khi nóng chảy được chứa tại bụng lò. Tại đây thủy tinh đạt chất lượng, sạch sẽ lắng xuống dưới còn những thành phần dơ hay thủy tinh kém chất lượng sẽ nổi lên bề mặt ở dạng bọt hay xỉ thủy tinh. Với nhiệt độ cao và được đốt nóng liên tục nên thành phần bọt và xỉ ở phía trên theo thời gian sẽ chuyển thành khí bay hơi hoặc sẽ được lấy ra vào thời gian bảo trì máy móc nhà xưởng. Thủy tinh nóng chảy được vích ra từ miệng nồi nhờ vào cây vích có đầu cầm làm bằng đất. Khối tích của quả cầu được làm tương đương với khối tích của sản phẩm tạo thành. Sau đó, được người thợ định khối lượng dùng kéo cắt theo một vạch mức định sẵn trong khuôn và bơm hơi từ dưới lên để tạo một bọc khí giữa lòng thủy tinh. Theo vòng xoay của đĩa băng chuyền, sản phẩm được chuyển qua công đoạn tạo hình. Tại đây người công nhân tiếp tục bơm khí từ trên xuống với một áp lực cao để tạo độ rỗng trong lòng sản phẩm. Sau khi định hình, sản phẩm được gỡ khuôn bằng cách tách đôi khuôn. Sau khi sản phẩm được lấy ra khỏi khuôn, người công nhân thoa một lớp dầu dừa vào đáy khuôn nơi có mặt lồi để in chữ nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc lấy sản phẩm ra khỏi khuôn của sản phẩm tiếp theo. Sản phẩm tiếp tục được vận chuyển sang lò hấp giảm nhiệt để tránh sự giảm nhiệt đột ngột gây hiện tượng nứt hay bể sản phẩm. Lò hấp dùng nhiệt sinh ra từ quá trình đốt dầu DO ở dạng phun sương, nhiệt độ của dầu là 8000C. Tùy theo mặt hàng sản xuất lớn hay nhỏ mà thời gian làm đầy một khay trong lò hấp nhiệt là nhanh hay chậm. Trung bình thời gian lưu trong lò hấp nhiệt là 30 phút, sau đó sản phẩm được kéo ra khỏi lò bằng ròng rọc ở cuối lò hấp lúc này nhiệt độ sản phẩm còn 50 – 600C. Sau khi ra khỏi lò hấp, sản phẩm được chuyển sang giỏ cần xé bằng sắt để hạ nhiệt độ tự nhiên, sau đó được vận chuyển qua kho lưu. 6.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT PHÂN COMPOST Quá trình làm compost sẽ được áp dụng cho loại rác hữu cơ sau khi đã được phân loại. Nhà máy sản xuất phân compost sẽ được xây dựng trong Khu Liên Hợp Xử Lý CTR. Xử lý chất thải rắn hữu cơ là quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong chất thải rắn có sự tham gia của vi sinh vật trong điều kiện môi trường thích hợp (nhiệt độ, độ ẩm, không khí, …) để tạo thành phân hữu cơ và các thành phần khác. Hiện nay có 2 công nghệ được áp dụng rộng rãi để xử lý chất thải rắn hữu cơ: Công nghệ ủ hiếu khí: (chế biến compost) dựa vào sự hoạt động của các vi khuẩn hiếu khí trong điều kiện được cung cấp đầy đủ oxy. Các vi sinh vật tham gia vào quá trình này thường có sẵn trong thành phần rác thô, chúng thực hiện quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong rác thành CO2, H2O, nhiệt và compost, sản phẩm cuối cùng có thể sử dụng làm phân bón cho nông nghiệp và cải tạo đất, sạch đối với môi trường. Ưu điểm: Đơn giản, dễ làm, vốn đầu tư vừa phải, ít ảnh hưởng đến môi trường so với phương pháp kỵ khí. Nhược điểm: Cần nhiều thời gian để tạo ra sản phẩm Công nghệ ủ kỵ khí: phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy chất hữu cơ diễn ra trong điều kiện không có oxy. Các sản phẩm cuối cùng chủ yếu là CO2, CH4, NH3, H2S, và phần chất hữu cơ không phân hủy. Trong đó, CO2 và CH4 chiếm 99% tổng lượng khí sinh ra. So với ủ hiếu khí thì công nghệ này có một số mặt hạn chế như: thời gian ủ lâu kéo dài 4 12 tháng, các vi khuẩn gây bệnh luôn tồn tại cùng quá trình phân hủy do nhiệt độ phân hủy thấp, các khí sinh ra có mùi hôi khó chịu. Ưu điểm: Tận dụng được khí mêtan làm nhiên liệu. Nhược điểm: Quy trình phức tạp đòi hỏi những kỹ thuật phức tạp, khó vận hành, nếu muốn tận dụng được khí metan làm nhiên liệu phải đầu tư thêm hệ thống thu khí và máy phát điện. Cả hai phương pháp chế biến compost và phân hủy kỵ khí tạo biogas đều có ưu và nhược điểm riêng, sản phẩm sinh ra hoàn toàn phục vụ cho các mục đích khác nhau nên theo mục đích tái sử dụng tối đa chất thải rắn nhưng ít gây ảnh hưởng tới môi trường nên trong phần này phương pháp được lựa chọn là phương pháp ủ hiếu khí. Các hạng mục công trình của nhà máy phân làm phân compost: - Khu tiếp nhận rác - Phân loại băng chuyền bằng tay - Khu vực lưu trữ vật liệu phối trộn - Khu vực phối trộn vật liệu - Hệ thống hầm ủ - Khu vực ủ chín và ổn định mùn compost - Hệ thống tách kim loại CTRSH Thu gom Vận chuyển Phân loại Ủ hiếu khí Đảo trộn Ủ chín S. Phân loại Mùn hữu cơ Phân hữu cơ Thu hồi tái chế Đốt và chôn lấp Thêm nguyên liệu Độ ẩm, đảo trộn Độ ẩm, t0, chế phẩm Hình 6.5 Sơ đồ quy trình sản xuất compost. Toàn bộ hệ thống sản xuất Compost chia làm 4 giai đoạn: - Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu - Giai đoạn lên men CTR hữu cơ - Giai đoạn ủ chín và ổn định mùn compost - Giai đoạn tinh chế và đóng bao thành phẩm phân compost. 6.4.1 Giai Đoạn Chuẩn Bị Nguyên Liệu CTR hữu cơ sau khi phân loại tập trung sẽ được chuyển đến máy cắt đến kích cỡ 3 50 mm (Diệu, 2008). Giai đoạn này được thực hiện trong khu vực trạm phân loại tập trung trước khi được xe xúc chuyển rác qua khu ủ phân compost. Do CTR hữu cơ (thường là các loại chất thải có thành phần từ nguồn gốc thực phẩm) có độ ẩm cũng như tỷ lệ chất dinh dưỡng (C/N) chưa đạt đến mức độ như mong muốn nên thường phải tiến hành phối trộn thêm với các loại vật liệu khác nhằm đạt tỷ lệ C/N như mong muốn trước khi chuyển qua giai đoạn ủ hiếu khí. Toàn bộ khu vực tập kết, phân loại và chuẩn bị chất thải đều được bố trí trong nhà có mái che nhằm tránh sự xâm nhập của nước nước mưa làm ảnh hưởng đến độ ẩm của chất thải. Nguyên liệu sau khi đã hoàn tất khâu chuẩn bị được các xe xúc vận chuyển qua khu ủ compost. Tại đây, một giai đoạn mới sẽ bắt đầu và đây được xem là một trong những giai đoạn quan trọng nhất quyết định thành công của sản phẩm compost sau này. Đó là giai đoạn ủ lên men hiếu khí. 6.4.2 Giai Đoạn Lên Men Đây là một giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ dây chuyền sản xuất compost. Qua tài liệu tham khảo và thực tế một số nhà máy compost đã và đang hoạt động tại Việt Nam. Có 2 công nghệ được đề xuất: (1) ủ hiếu khí bằng thùng quay, (2) ủ hiếu khí bằng hệ thống ủ luống tự nhiên hay hầm nhân tạo. Việc so sánh và lựa chọn phương án được thực hiện dựa vào một số chỉ tiêu cơ bản về kinh tế và kỹ thuật được trình bày trong Bảng 6.1. Bảng 6.1 So sánh một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật giữa 2 phương án (PA) ủ lên men Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật PA 1. ủ hiếu khí bằng thùng quay PA 2. ủ hiếu khí không sử dụng thùng quay Lựa chọn ưu tiên Công suất so sánh 60 tấn/ngày (mất thời gian lấy rác ra) 60 tấn/ngày PA 2 Tiêu thụ năng lượng Cao Thấp PA 2 Thiết bị Phức tạp, có hệ thống điều khiển tự động Đơn giản, có hệ thống giám sát PA 2 Công nghệ Nhập khẩu Có thể tự xây dựng trong nước PA 2 Diện tích Nhỏ Lớn PA 1 Giá thành Cao Thấp PA 2 Từ bảng so sánh trên rõ ràng phương án 2 sẽ là phương án được chọn làm hệ thống ủ phân rác cho nhà máy. Lựa chọn hình thức cấp khí cho quá trình ủ phân compost là thổi khí cưỡng bức. 6.4.3 Giai Đoạn Ủ Chín Và Ổn Định Mùn Compost Mùn compost tạo thành từ hệ thống bể ủ được đưa đi ủ chín trong nhà có mái che (không cần tường bao quanh). Trong giai đoạn này biện pháp được thực hiện là đánh luống và xới đảo trộn liên tục nhờ máy đảo trộn được áp dụng làm tăng chất lượng cho sản phẩm cuối cùng. Trong quá trình ủ chín không cho thêm chế phẩm, không thổi khí chỉ cần đảo trộn theo chu kỳ đã quy định. Với trục quay nằm ngang dài 5,3 m và làm việc ở độ cao 2 m, máy đảo trộn có thể di chuyển trên các khối nguyên liệu một cách dễ dàng. Trục quay tiếp xúc với đống rác, xới tung lên và làm cho khối rác thoáng khí nhờ các lá guồng được thiết kế đặc biệt. Kết quả của quá trình này là rác được tự thành luống mới phía sau máy đảo trộn. Máy được thiết kế hoạt động độc lập nhờ động cơ diesel. Máy đảo trộn được thiết kế và chế tạo bởi công ty Menart (Bỉ) nhập về Việt Nam và được sử dụng tại nhà máy. Các thông số kỹ thuật được trình bày trong Bảng 6.2. Bảng 6.2 Thông số kỹ thuật của máy đảo trộn hiệu SPM 5300 Thông số máy đảo trộn SPM 5300 Đơn vị tính Động cơ IVECO Công suất 270 HP Số lượng xi lanh 6 Dài 2,98 m Rộng 7,30 m Cao 3,60 m Thông số máy đảo trộn SPM 5300 Đơn vị tính Trọng lượng 9.200 kg Đường kính guồng trộn 1,10 m Chiều dài guồng trộn 5,30 m Hoạt động đến độ cao 2,00 m Số lá guồng 50 Nguồn: Menart, 2003. Sau thời gian ủ chín khoảng 20 22 ngày, mùn compost được chín và ổn định hoàn toàn, sẵn sàng cho việc tinh chế và đóng bao thành phân compost. 6.4.4 Giai Đoạn Tinh Chế Và Đóng Bao Thành Phẩm Phân Compost Giai đoạn cuối của quá trình ủ phân compost là tinh chế bằng các thiết bị chuyên dụng khác nhau. Giai đoạn này chủ yếu là sàng phân loại các thành phần có kích thước không phù hợp tách ra khỏi hỗn hợp mùn trước khi thành compost. Ngoài ra, việc sàng phân loại sau ủ chín và ổn định để loại bỏ các tạp chất và xơ sợi chưa phân hủy trong quá trình ủ. Các thành phần này hầu như được đem đi chôn lấp tại các ô chôn lấp rác hợp vệ sinh. Phần mùn còn lại được đưa đến thiết bị phân loại bằng trọng lực để tách riêng các phần nặng (đá, sỏi, cát, thủy tinh, …) ra khỏi phần nhẹ (mùn compost). Phần nặng tập trung lại một nơi, phần nào có thể tái sử dụng trong mục đích san lấp mặt bằng. Phần nhẹ tiếp tục đuợc đưa qua hệ thống tách kim loại cyclon và sau cùng đưa tới máy đóng bao thành phân compost. Hệ thống phân loại sau ủ chín và ổn định mùn gồm có các hệ thống sau: (1) hệ thống phân loại thô, (2) hê thống phân loại tinh, (3) hệ thống phân loại bằng từ. Compost sau khi thành phẩm, sẽ được qua khâu kiểm tra chất lượng trước khi cho vào lưu kho chuẩn bị bán ra thị trường. 6.5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH CỦA NHÀ MÁY COMPOST 6.5.1 Xác Định Khối Lượng, Công Thức Phân Tử CTR Hữu Cơ Khối lượng CTR là thông số quan trọng để xác định công suất của nhà máy sản xuất compost. Hiện tại, tổng lượng rác vận chuyển về trạm trung chuyển là 351 tấn/ngày. Do thực hiện phân loại rác tại trạm trung chuyển nên có khối lượng rác hữu cơ là 262,85 tấn/ngày. Trong 100% khối lượng rác hữu cơ phân loại được giả sử có 85% được làm phân compost. Do đó, thành phần CTR hữu cơ đem làm phân compost chỉ chứa những chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong thời gian ngắn (chất thải thực phẩm). Khối lượng chất thải rắn hữu cơ có thể chế biến compost: 262,85 × 85% = 224,42 (tấn/ngày) ≈ 225 tấn/ngày Với thành phần 100% là các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học cùng độ ẩm là 70% (giả sử việc tính toán được thực hiện trên 100kg mẫu chất thải lấy từ nguyên liệu dùng làm compost). Vậy khối lượng khô thật sự có trong CTR là: = 30 (kg) Tỷ lệ phần trăm khối lượng các nguyên tố (tính theo khối lượng khô) có trong thành phần CTR được thể hiện trong Bảng 6.3. Bảng 6.3 Tỷ lệ % khối lượng các nguyên tố của mẫu CTR Thành phần nguyên tố Tỷ lệ khối lượng (%) C 48,0 H 6,4 O 37,6 N 2,60 S 0,40 Tro 5,00 Nguồn: Diệu, 2008. Từ tỷ lệ % này ta tính được khối lượng của từng nguyên tố trong CTR, kết quả được thể hiện qua Bảng 6.4. Bảng 6.4 Khối lượng (khô) các nguyên tố cơ bản có trong thành phần CTR Thành phần nguyên tố Tỷ lệ khối lượng (%) Khối lượng (kg) C 48,0 14,40 H 6,4 1,920 O 37,6 11,28 N 2,60 0,780 S 0,40 0,120 Tro 5,00 1,500 Khối lượng nước có trong mẫu CTR: Mnước = 100 kg – 30 kg = 70 (kg) Khối lượng nguyên tố H trong nước: (kg) Tổng khối lượng nguyên tố H = 1,92 + 7,78 = 9,7 (kg) Khối lượng nguyên tố O trong nước: (kg) Tổng khối lượng nguyên tố O = 11,18 + 62,2 = 73,5 (kg) Công thức phân tử của mẫu CTR: x : y : z : t : u = = = 22: 173 : 83 : 1 Vậy công thức phân tử của nguyên liệu làm compost: C22H173O83N. 6.5.2 Tính Toán Thiết Kế Khu Tiếp Nhận Rác Tổng lượng CTR hữu cơ cần cho nhà máy hoạt động là 225 tấn/ngđ. Tuy nhiên, để đảm bảo lúc nào nhà máy cũng có nguyên liệu để hoạt động hay những lúc gặp sự cố nhà máy ngưng hoạt động trong một thời gian, nhất là các khoảng thời gian cần cho việc duy tu sửa chữa máy móc thiết bị làm lượng CTR vận chuyển về sẽ tồn đọng lại. Vì vậy, khu tiếp nhận được thiết kế có thể lưu rác trong 2 ngày, do đó công suất của khu tiếp nhận: Q = 225 2 = 450 (tấn) Với khối lượng riêng của rác thải hữu cơ là 290 kg/m3 (0,29 tấn/m3) (Diệu, 2008), thể tích khu tiếp nhận: V = 450 : 0,29 = 1.552 (m3) Chọn chiều cao rác có thể đạt được trong khu tiếp nhận tối đa là 3 m, vậy diện tích cần thiết của khu tiếp nhận là: S1 = 1.552 : 3 = 517 (m2) Kích thước khu tiếp nhận được thiết kế: L B = 26 m 20m. Khu tiếp nhận được xây dựng có mái che bằng tôn trên có gắn các quạt thông gió tự nhiên, có tường bao xung quanh. Ngoài ra, tại đây có thêm các hệ thống thu, dẫn nước rò rỉ từ CTR đến bể chứa trung tâm của trạm xử lý cũng như việc phun chế phẩm khử mùi và diệt côn trùng được thực hiện liên tục trong suốt quá trình hoạt động. 6.5.3 Xác Định Và Tính Toán Lượng Vật Liệu Cần Thiết Để Phối Trộn Xác Định Vật Liệu Cần Thiết Để Phối Trộn Giả định tính chất của nguyên liệu (CTR) sử dụng làm compost có thành phần như sau: - Tỷ lệ C/N = 22/1. - Hàm lượng tro 5%. - Độ ẩm 70%. Từ kết quả này không thể tiến hành ủ compost ngay mà phải tiến hành phối trộn với các thành phần khác để đạt kết quả cần thiết có tỷ lệ C/N = 25/1 50/1 và độ ẩm từ 50 60%. Để thuận tiện cho việc tính toán, phần này chỉ đề cử phối trộn với một loại vật liệu duy nhất là vỏ trấu. Loại vật liệu này tương đối rẻ khi phải mua, rất dễ kiếm, hiện nay vỏ trấu có rất nhiều ở vựa lúa các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, rất gần Tp. Hồ Chí Minh, dễ vận chuyển, ít tốn chi phí so với các thành phần khác. Để dễ dàng cho việc tính toán, giả sử chỉ dùng duy nhất 1 vật liệu phối trộn là vỏ trấu. Tính chất của trấu sử dụng phối trộn: - Tỷ lệ C/N = 80 : 1. - Hàm lượng N chiếm 2% khối lượng khô. - Độ ẩm: 10 – 20%, chọn 20%. Tính Hàm Lượng Vỏ Trấu Cần Cho Phối Trộn Phần trăm thành phần cacbon (C) có trong CTR được tính theo công thức: Gọi X (kg) là khối lượng trấu cần sử dụng để trộn với khối lượng giả sử là 1 (kg) CTR (khối lượng tính theo khối lượng khô). Hàm lượng nitơ (N) có trong X (kg) vỏ trấu = 0,02 X (kg) Hàm lượng cacbon (C) có trong X (kg) vỏ trấu = 80 (0,02 X) (kg) Hàm lượng C trong 1 (kg) CTR hữu cơ = 0,53 (kg) Hàm lượng N trong 1 (kg) CTR hữu cơ = 0,53 : 22 = 0,024 (kg). Hỗn hợp sau khi trộn cần đạt tỷ lệ C/N = 25 : 1 è è X = 0,2 (kg) Với mẫu rác 100 kg có khối lượng khô là 30 kg. è Khối lượng vỏ trấu cần thiết: Mtrấu = 30 kg 0,2 kg = 6 (kg) Vậy tổng khối lượng trấu cần cho mỗi ngày: (tấn) Kiểm tra về độ ẩm: (trong giới hạn cho phép) 6.5.4 Khu Vực Lưu Trữ Vật Liệu Phối Trộn Do tính chất của CTR bắt buộc phải phối trộn với một vật liệu khác nên phải có khu vực để chứa riêng loại nguyên liệu này nhằm đáp ứng lúc nào cũng có sẵn để tiến hành ngay việc phối trộn khi có yêu cầu. Tùy theo tình hình của từng giai đoạn mà kho này sẽ tiếp nhận các loại vật liệu phối trộn khác nhau. Theo tính toán từ phần trên hàng ngày nhà máy cần có 13,5 tấn vỏ trấu cung cấp cho việc phối trộn. Từ khối lượng này sẽ được làm nền để tính toán diện tích cho kho lưu trữ này. Để dự trữ và tính an toàn sẽ thiết kế kho với công suất gấp đôi khối lượng vật liệu trên là 27 tấn/ngày. Với khối lượng riêng là 0,15 kg/m3. Thể tích kho chứa: V = 27 : 0,15 = 180 (m3) Tính chất là kho lưu một vật liệu không có tính đặc biệt về chất lượng cần bảo quản nên kho có thể tiếp nhận vật liệu cao tối đa là 2 m. Vì vậy, diện tích kho là: S3 = 180 : 2 = 90 (m2) Kích thước kho lưu trữ: L B = 10 m 9 m. 6.5.5 Khu Vực Phối Trộn Vật Liệu Khu vực dành cho việc phối trộn hỗn hợp ủ phân đặt trong khuôn viên của khu chuẩn bị nguyên liệu (khu phân loại thủ công). Khu phối trộn được thiết kế nhằm đáp ứng việc phối trộn lượng nguyên liệu đủ cung cấp trong một ngày với khối lượng lớn vừa làm nơi có thể lưu trữ một lượng nguyên liệu sau khi phân loại nhưng chưa được tiến hành đảo trộn và cũng là nơi lưu trữ lại nguyên liệu sau trộn khi chưa tiến hành ủ. Để bảo đảm độ an toàn và khoảng trống thích hợp cho các xe đảo trộn thực hiện nhiệm vụ. Khu vực được thiết kế có diện tích gấp 1,5 lần khu tiếp nhận CTR ban đầu. Diện tích khu phối trộn: S4 = S1 1,5 = 517 m2 1,5 = 775,5 (m2) Chọn kích thước khu nhà: L B = 39 m 20 m CTR hữu cơ sau khi qua giai đoạn phân loại thủ công từ các công nhân sẽ được đưa qua khu phối trộn. Tại đây, nhân viên kỹ thuật tiến hành đo đạc các yếu tố kỹ thuật sau đó quyết định hàm lượng và vật liệu phối trộn. Khi đã cung cấp đủ vật liệu phối trộn, các xe đảo trộn sẽ tiến hành đảo trộn. Nguyên tắc, phải đảo thật đều tạo điều kiện tốt nhất giúp các thành phần của vật liệu phối trộn hòa đều vào CTR. Sau khi đảo trộn xong, nhân viên kỹ thuật tiến hành lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu lần nữa nếu đạt các xe xúc sẽ đưa nguyên liệu tới các hầm ủ và tiến hành ủ. 6.5.6 Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Hầm Ủ Tổng khối lượng chất thải cần vận chuyển về các hầm ủ mỗi ngày: MT = MCTR + Mtrấu = 225 + 13,5 = 238,5 (tấn/ngày) Giả định khối lượng riêng của hỗn hợp sau phối trộn là: 0,3 tấn/m3 Thể tích hỗn hợp cần ủ mỗi ngày: (m3/ngày) Chọn số lượng hầm ủ mỗi ngày là 6 hầm. Thể tích chứa của mỗi hầm là: (m3/ngày) Kích thước của mỗi hầm ủ: L B H = 9 m 5 m 3 m. Thời gian ủ nguyên liệu tại mỗi hầm theo quy định là 20 ngày. Vậy tổng số hầm cần thiết cho nhà máy hoạt động liên tục: Số ngày ủ tại mỗi hầm số hầm ủ trong ngày = 20 6 = 120 (hầm ủ) Ta có tổng diện tích khu vực ủ phân compost: S5 = 120 hầm (9 5) (m2/hầm) = 5.400 (m2) Khối lượng nguyên liệu cung cấp cho mỗi hầm ủ trong một ngày: Mhầm = = 39,75 (tấn/ngày) Thiết kế, sắp xếp một dãy có 10 hầm nằm sát nhau, ở giữa có một ngăn chứa thiết bị cấp khí. Hầm được xây dựng bằng bê tông cốt thép bố trí trong nhà có mái che. Dưới đáy mỗi hầm có hệ thống cung cấp khí và hệ thống thu nước rò rỉ sinh ra trong quá trình phân hủy CTR. Nước rò rỉ được thu và dẫn về bể tập trung của trung tâm xử lý nước thải tại khu liên hợp xử lý chất thải rắn. Bảng 6.5 Tổng kết số liệu tính toán về hầm ủ Thông số Đơn vị Giá trị Tổng lượng rác đem ủ Tấn/ngày 225 Số hầm ủ Cái/ngày Cái/nhà máy 6 120 Kích thước hầm ủ: - Chiều dài - Chiều rộng - Chiều cao m m m 9 5 3 Lượng rác trong 1 hầm ủ tấn 39,75 6.5.7 Tính Toán Hệ Thống Cấp Khí Xác Định Thể Tích Khí Trước khi chưa có nguyên liệu, 2 cửa trước và sau đều mở, nguyên liệu được nạp đầy, 2 cửa này được đóng lại và bắt đầu thổi khí cưỡng bức. Việc thổi khí cho bể ủ được điều khiển tự động nhờ tín hiệu nhiệt độ trong khối ủ phản hồi về bảng điều khiển của trung tâm. Khối lượng không khí thật sự cần thiết phải cung cấp cho mỗi luống ủ trong suốt quá trình ủ được tính toán như sau. Lượng không khí (oxy) cần thiết cho quá trình phân hủy được tính toán dựa vào phương trình phản ứng giữa oxy và công thức phân tử của nguyên liệu làm compost. Phương trình phản ứng: C20H160O77N + 20,75O2 → 20CO2 + 78,5H2O + NH3 (1646) (664) (1 kg) (Moxy ) Từ phương trình ta có 1 kg CTR cần lượng oxy: Moxy = = 0,4 (kg) Tổng lượng khí cần cung cấp cho mỗi hầm ủ trong một ngày (trong tổng số 15 ngày cấp khí). = 1.060 (kgO2/ngđ) Vì oxy chiếm 0,23% không khí nên lượng khí cần cung cấp cho hầm ủ mỗi ngày: 1.060 : 0,23 = 4.609 (kg không khí/ngđ) Với khối lượng riêng của không khí là 1,3 kg/m3, thể tích không khí cần: = 3.545 (m3/ngđ) = 0,04 (m3/s) Hệ Thống Phân Phối Khí Việc thổi khí cho bể ủ được thực hiện liên tục trong 20 giờ/ngày trong 5 ngày đầu cho đến khi nhiệt độ thật sự ổn định, sau đó thổi khí theo chế độ 2 giờ thổi 1 lần. Vậy lượng khí cần cung cấp cho 5 ngày đầu là: = 2.954 (m3/lần) Và lượng khí cần cung cấp cho những ngày theo chu kỳ 2 giờ thổi 1 lần (10 ngày) là: = 295,4 (m3/lần) Chọn đường kính ống cấp khí d = 150 mm. Vận tốc cấp khí trong 5 ngày đầu với thời gian cấp liên tục t = 20 giờ (thời gian cho máy ngưng hoạt động 4 giờ/ngày, chia làm 2 lần mỗi lần nghỉ 2 giờ, chu kỳ hoạt động sau 10 tiếng nghỉ 1 lần). Vận tốc khí là: v1 = = 1,3 (m/s) Vận tốc trong thời gian 10 ngày còn lại, chọn thời gian thổi khí mỗi lần hoạt động là t = 20 phút. Vận tốc khí là: v2 = = 23,6 (m/s) Rãnh phân phối khí tại các hầm ủ được thiết kế đặt song song theo chiều dài của hầm ủ. Mỗi hầm ủ có 2 rãnh cấp khí mỗi rãnh có kích thước: L x W x H = 9 m x 0,25 m x 0,25 m. Khí được dẫn về hầm ủ được chia thành 2 nhánh ở 2 bên thành hầm ủ và phân phối vào các rãnh trong hầm ủ. Mặt trên của rãnh được che bởi khung sắt có các song chắn hạn chế tối đa rác làm tắc nghẽn đường ống cấp khí. Bảng 6.6 Tổng kết số liệu tính toán về hệ thống phân phối khí Đơn vị Giá trị Chu kỳ thổi khí: - 5 ngày đầu - 10 ngày kế tiếp giờ/lần giờ/lần 20 2 Thời gian thổi khí: - 5 ngày đầu - 10 ngày kế tiếp phút/lần phút/lần 600 20 Vận tốc thổi khí: - 5 ngày đầu - 10 ngày kế tiếp m/s m/s 1,3 23,6 Số rãnh trong 1 hầm ủ cái 2 Kích thước rãnh cấp khí: - Chiều dài - Chiều rộng - Chiều cao m m m 9 0,25 0,25 Khoảng cách giữa rãnh và tường m 0,6 6.5.8 Khu Vực Ủ Chín Và Ổn Định Mùn Compost Khu vực dùng để tiếp nhận lượng bùn sau khi qua giai đoạn ủ lên men tại các hầm ủ. Mùn sau khi chuyển qua khu vực này sẽ được lưu lại trong vòng 20 ngày trước khi chuyển qua giai đoạn tinh chế thành phân compost. Khu vực được thiết kế có mái che, không phân thành từng ngăn như hầm ủ, xung quanh trống không có tường. Vì phải đáp ứng một lượng nguyên liệu tương đương với lượng nguyên liệu mà khu vực ủ phân compost tiếp nhận nên diện tích khu vực ủ chính cũng được thiết kế bằng diện tích của khu ủ phân compost là: S6 = S5 = 5.400 (m2). Khu vực ủ có kích thước L B = 90 m 60 m. Khu vực hoạt động có vai trò không chỉ là nơi ổn định mùn và ủ chín mà còn có vai trò điều hòa sản phẩm cuối cùng khi bị ứ đọng thị trường, khi nhà máy tạm ngưng hoạt động ở giai đoạn tinh chế cuối cùng để cho ra sản phẩm, trong khi đó các giai đoạn đầu vẫn diễn ra nhằm giải quyết vấn đề tồn đọng lại CTR trong nhà máy. Do vậy, đây cũng được xem là kho chứa nguyên liệu chưa thành phẩm cho đến khi nhà máy ổn định được thị trường bắt đầu hoạt động bình thường trở lại. 6.5.9 Hệ Thống Phân Loại Thô Hệ thống phân loại thô sẽ khởi đầu cho một giai đoạn phân loại mùn sau ủ. Hệ thống được đầu tư hoàn toàn mới, có 3 bộ phận chính là: - Phễu lắc trung gian. - Hệ thống băng chuyền. - Thùng quay. Nguyên liệu sau ủ chín sẽ được xe xúc vận chuyển tới khu vực phân loại và nạp liệu vào phễu lắc trung gian của hệ thống phân loại thô. Phễu lắc được thiết kế có kích thước các lỗ bên trong là 100 mm 100 mm, các lỗ có nhiệm vụ giữ lại các hạt vật liệu có kích thước lớn hơn 100 mm trong suốt quá trình rung của phễu. Phần vật liệu không qua được phễu lắc sẽ được công nhân cào xuống thùng chứa bên dưới rồi đem đi chôn lấp nếu vật liệu không còn mục đích tái chế hay tái sử dụng cho bất kỳ việc gì. Phần lọt qua phễu lắc được xem như đạt yêu cầu ở giai đoạn này sẽ rơi vào băng tải chuyển đến thùng quay. Thùng quay có kích thước lỗ bên trong nhỏ gấp đôi phễu lắc trung gian là 50 mm 50 mm. Khi thùng quay hoạt động nguyên liệu sẽ được xáo trộn theo chiều quay của thùng làm các vật liệu hữu cơ tách ra khỏi các vật liệu phi hữu cơ. Sau khi tách các vật liệu hữu cơ rơi xuống vít tải chuyển đến các thùng chứa đặt ngay phía cuối của vít tải, phần này sẽ được công nhân vận chuyển tới hệ thống phân loại tinh của giai đoạn tiếp theo. Vật liệu còn lại một số không có nguồn gốc hữu cơ, chủ yếu là những thành phần còn lại có kích thước lớn lớn hơn kích thước lỗ thùng quay sẽ trượt theo mặt sàng thùng quay rồi rơi xuống băng tải (băng tải đặt vuông góc với thùng quay), phần này được băng tải chuyển tới khu vực chứa chất thải phi hữu cơ. Khu vực phân loại thô có kích thước L W = 42 m 15 m. Hệ thống được thiết kế và cung cấp bởi công ty Menart (Bỉ). Các thông số kỹ thuật như sau: Bảng 6.7 Thông số kỹ thuật 2 loại máy sàng Thông số kỹ thuật Máy sàng thô (TR 1535) Máy sàng tinh (TR 1850) 1. Động cơ Động cơ Diesel 26 kW – 35 HP 26 kW – 35 HP 4 động cơ phục vụ thùng quay 5,50 kW 5,50 kW 1 động cơ điện kéo băng tải 7,50 kW 7,50 kW 2. Phễu lắc trung gian Độ cao miệng nạp liệu 2,50 m 2,50 m Miệng phễu 3,85 m x 1,70 m 3,85 m x 1,70 m Công suất nạp 3,50 m3 3,50 m3 Kích thước lỗ sàng trong 100 mm x 100 mm 20 mm x 20 mm Băng chuyền trong phiễu: dài 4,00 m 4,00 m Băng chuyền trong phiễu: rộng 1,10 m 1,10 m 3. Thùng quay Đường kính 1,50 m 1,50 m Độ dài 3,50 m 3,50 m Mắc lưới chuẩn 50 mm x 50 mm 10 mm x 10 mm Khoang 6 6 4. Băng chuyền Độ dài 8,00 m 8,00 m Rộng 1,10 m 1,10 m Độ nghiêng 30o 30o 5. Công suất máy sàng 10 – 30 m3/giờ 75 m3/giờ Nguồn: Menart, 2003. 6.5.10 Hệ Thống Phân Loại Tinh Máy phân loại tinh có nguyên tắc hoạt động giống như máy phân loại thô. Tuy nhiên, máy phân loại tinh có cấu tạo có phần khác là kích thước các lỗ mắt lưới nhỏ hơn so với máy sàng thô. Nguyên liệu từ các thùng chứa sau khi phân loại thô sẽ được vận chuyển qua máy sàng tinh, sau khi nguyên liệu qua máy sàng các tạp chất còn lẫn trong mùn hữu cơ như sành, sứ, nắp bia, đá, … sẽ được tách ra khỏi mùn. Mùn hữu cơ sau khi lọt qua các lỗ trên mặt sàng sẽ rơi xuống vít tải và chuyển tới máy tách kim loại. Các thông số kỹ thuật thể hiện chung trong Bảng 6.7 cùng với máy sàng thô thuộc phần trước. 1. Phễu lắc trung gian; 2. Thùng quay với kích thước lỗ sàng 50 mm x 50 mm; 3. Thùng quay với kích thước lỗ sàng 10 mm x 10 mm; 4. Thiết bị phân loại trọng lực; 5. Phễu nạp liệu cho máy đóng bao; 6. Máy đóng bao. Vít tải Compost Xe xúc Băng tải Compost đã ủ chín Hình 6.7 Sơ đồ quy trình công nghệ tinh chế phân compost. 6.5.11 Tách Kim Loại Kim loại thường là thành phần dễ lẫn lộn trong hỗn hợp mùn compost nhất. Do các kim loại còn sót lại có kích thước nhỏ và màu sắc thường khó nhận ra khi phân loại bằng cách thủ công làm cho công nhân phân loại thường bỏ qua thành phần này. Nhưng nếu không được phân loại triệt để thành phần này sẽ ảnh hưởng lớn đến chất lượng compost sau thành phẩm do các tính chất oxy hóa của chúng rất cao khi tiếp xúc với môi trường bên ngoài làm hạn chế giới hạn khả năng cung cấp chất dinh dưỡng tốt nhất cho cây trồng và môi trường đất và nhất là ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Chính vì thế, hệ thống tách kim loại đã được đề xuất trong giai đoạn tinh chế mùn compost sau ủ của nhà máy. Máy tách kim loại bao gồm một băng vòng quay liên tục theo phương vuông góc với vít tải. Nam châm từ đặt phía trong bên trên băng vòng quay. Khi hoạt động, các thành phần là kim loại có trong mùn sẽ đi qua vùng có nam châm từ tính và kim loại sẽ được hút dính lên băng vòng quay cùng di chuyển theo chiều quay của băng vòng quay. Khi ra khỏi vùng ảnh hưởng của nam châm kim loại tự động sẽ bong ra và rơi xuống theo vít tải chuyển tới thùng chứa. Phần mùn (chất hữu cơ) sau khi được tách kim loại sẽ chuyển qua giai đoạn kiểm tra kỹ thuật để xác định lại chính xác thành phần và chất lượng nhằm đưa ra điều chỉnh cho phù hợp với chất lượng đã đề ra khi bắt đầu sản xuất. Sau khi, kiểm tra xong tiến hành đóng bao và đưa vào lưu kho chuẩn bị cung cấp cho thị trường. 6.5.12 Các Thiết Bị Và Công Trình Khác Trong Nhà Máy - Xe xúc CTR (6 chiếc). - Nhà bảo vệ. - Trạm điện. - Nhà điều hành. - Phòng thí nghiệm. - Phòng kỹ thuật máy móc thiết bị. - Nhà nghỉ công nhân. - Hệ thống cơ sở hạ tầng: đường xá, điện, nước. - Nhà ăn tập thể. Bảng 6.8 Thông số kỹ thuật xây dựng nhà máy compost Thông số kỹ thuật Diện tích (m2) L x B (Dài x rộng ) Khu tiếp nhận rác hữu cơ 520 26 x 20 Phân loại băng chuyền bằng tay 30 10 x 3 Khu vực lưu trữ vật liệu phối trộn 90 10 x 9 Khu vực phối trộn vật liệu 780 39 x 20 Hầm ủ hiếu khí 45 9 x 5 Khu vực ủ kín và ổn định mùn compost 5.400 90 x 60 Hệ thống phân loại thô 630 42 x 15 Hệ thống phân loại tinh 300 40 x 7,5 Nhà bảo vệ 40 8 x 5 Nhà điều hành 121,5 13,5 x 9 Phòng thí nghiệm 56,25 7,5 x 7,5 Phòng kỹ thuật máy móc thiết bị 100 10 x 10 Nhà nghỉ công nhân 81 9 x 9 Khu vực đậu xe xúc 100 20 x 5 Trạm điện 100 10 x 10 Nhà ăn tập thể 81 9 x 9 Kho chứa thành phẩm 180 30 x 6 Kho thiết bị 72 12 x 6