Bài giảng Quản lý và xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại

125 trang vanle 2311

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Quản lý và xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_quan_ly_va_xu_ly_chat_thai_ran_chat_thai_nguy_hai.pdf

Nội dung text: Bài giảng Quản lý và xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại

Bộ môn Hóa Môi Trường TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & MÔI TRƯỜNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG BÀI GIẢNG QUẢN LÝ & XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN, CHẤT THẢI NGUY HẠI Hưng Yên, 10/2009 (Lưu hành nội bộ) Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 1
Bộ môn Hóa Môi Trường MỤC LỤC CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆM, NGUỒN GỐC, PHÂN LOẠI CHẤT THẢI RẮN 5 1.1. Định nghĩa chất thải rắn 5 1.2. Nguồn gốc tạo thành và phân loại chất thải rắn 5 1.2.1. Nguồn gốc 5 1.2.2. Phân loại chất thải rắn 6 1.3. Lượng chất thải rắn đô thị phát sinh 7 1.4. Thành phần và tính chất của chất thải rắn 8 1.4.1. Các phương pháp phân tích thành phần và tính chất của chất thải rắn 10 1.4.2. Nguyên tắc lấy mẫu chất thải rắn 10 1.4.3. Nguyên tắc phân loại lý học 11 1.5. Các chỉ tiêu lý học 11 1.5.1. Trọng lượng riêng hay trọng lượng thể tích 11 1.5.2. Độ ẩm 12 1.6. Các chỉ tiêu hóa học 14 1.7. Đặc điểm về thành phần rác thải ở các đô thị Việt Nam 16 1.8. Chất thải rắn nguy hại 18 CHƯƠNG II. THU GOM, LƯU TRỮ, VẬN CHUYỂN VÀ XỬ LÝ SƠ BỘ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ 21 2.1. Thu gom, lưu trữ chất thải rắn từ nhà ở 21 2.1.1. Hệ thống thu gom chất thải rắn từ trong nhà ở 21 2.1.2. Các phương tiện lưu chứa tại chỗ và trung gian 23 2.1.3. Ưu nhược điểm của các phương pháp thu gom tại chỗ 26 2.1.4. Các biện pháp giảm lượng phát sinh chất thải rắn 29 2.2. Các biện pháp xử lý sơ bộ và xử lý tại chỗ chất thải rắn 30 2.2.1.Phân loại tại nguồn chất thải hữu cơ-vô cơ-chất thải có thể tái sinh. 30 2.2.2.Nghiền chất thải thực phẩm 31 2.2.3. Ép chất thải 32 2.2.4. Xử lý tại chổ chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh học 33 2.2.5. Phương pháp thiêu đốt 36 2.2.6. Khử trùng, khử mùi. 36 2.3. Thu gom, vận chuyển chất thải rắn 37 2.3.1. Hệ thống thu gom vận chuyển chất thải rắn 37 2.3.2. Phân tích hệ thống thu gom 38 Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 2
Bộ môn Hóa Môi Trường 2.3.3. Xác định các thông số tính toán đối với hệ vận chuyển xe thùng tách rời 41 2.3.4. Xác định các thông số tính toán đối với hệ vận chuyển xe thùng cố định 42 2.3.5. Chọn tuyến đường thu gom vận chuyển 48 2.3.6. Công nghệ và thiết bị thu gom rác bụi đường 49 2.3.7. Thiết bị và công nghệ thu gom phân xí máy 50 2.3.8. Vận chuyển phế thải công nghiệp, thủ công nghiệp. 52 2.4. Thiết bị phụ trợ trong xử lý chất thải rắn 52 2.4.1. Thiết bị vận chuyển nội bộ, băng chuyền 52 2.4.2. Máy phân loại 53 2.4.3. Sàng, nghiền, tuyển cơ giới 54 2.4.4.Thiết bị tách kim loại có từ tính 57 CHƯƠNG III. CÔNG NGHỆ THIÊU ĐỐT CHẤT THẢI RẮN 59 3.1. Tình hình sử dụng công nghệ đốt rác thải trên thế giới và Việt nam 59 3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy 62 3.2.1. Thành phần hóa học của chất thải 63 3.2.2. Ảnh hưởng của hệ số dư không khí 64 3.2.3. Các tính chất của chất thải cần quan tâm khi đốt 66 3.3. Một số công nghệ đốt chất thải 67 3.2.1. Đốt bằng phương pháp phun chất lỏng. 67 3.3.2. Đốt thùng quay. 68 3.3.3. Lò đốt tầng sôi 69 3.3.4. Công nghệ đốt nhiệt phân 71 3.4. So sánh một số công nghệ đốt rác thải 72 CHƯƠNG 4. CÔNG NGHỆ PHÂN HỦY HỮU CƠ HIẾU KHÍ 73 4.1. Các vi sinh vật và sự phân hủy hiếu khí 73 4.1.1. Quá trình phân hủy hiếu khí 73 4.1.2. Các vi sinh vật trong quá trình phân hủy hiếu khí 75 4.2. Công nghệ xử lý chất thải theo phương pháp ủ lên men đống tĩnh, có thổi khí cưỡng bức 75 4.2.1. Bản chất của công nghệ. 75 4.2.2. Hệ thống thiết bị 76 4.2.3. Quy trình công nghệ 77 4.3. Công nghệ ủ lên men động - có đảo trộn 87 4.4. Một số ví dụ ứng dụng công nghệ hiếu khí 87 4.4.1. Công nghệ Dano system 87 Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 3
Bộ môn Hóa Môi Trường 4.4.2. Công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt ở Nhà máy phân hữu cơ Cầu Diễn Hà Nội 88 CHƯƠNG 5. CÔNG NGHỆ PHÂN HỦY HỮU CƠ YẾM KHÍ 93 5.1. Các vi sinh vật và quá trình phân hủy yếm khí 93 5.1.1. Quá trình phân hủy yếm khí 93 5.1.2. Các vi sinh vật trong quá trình phân hủy yếm khí 94 5.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy yếm khí 96 5.5. Một số ví dụ ứng dụng công nghệ yếm khí 99 5.5.1. Bãi chôn lấp 99 5.5.2. Hầm ủ biogas 102 5.5.3. Công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt làm phân bón hữu cơ ở Mỹ 104 5.6. Chất thải thứ cấp 105 5.6.1. Nước rỉ rác 105 5.6.2. Khí thải 107 5.7. Chế phẩm sinh học 111 5.7.1. Chế phẩm EM 111 5.7.2. Chế phẩm Emuni 113 5.7.3. Chế phẩm Micromix 113 5.8. Một số công nghệ xử lý rác thải khác 114 5.8.1. Công nghệ Hydromex 114 5.8.2. Công nghệ ép kiện và cách ly rác 115 CHƯƠNG 6. CÁC CÔNG CỤ PHÁP LÝ VÀ CHÍNH SÁCH TRONG 117 QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN 117 6.1. Tổng quan chung về chính sách môi trường 117 6.1.1. Đánh giá chi phí môi trường 118 6.1.2 Phương pháp xây dựng chính sách môi trường 118 6.2. Các công cụ pháp lý trong quản lý chất thải rắn 120 6.2.1. Các tiêu chuẩn 120 6.2.2. Các loại giấy phép 121 6.2.3. Các công cụ kinh tế 121 6.3. Chiến lược quản lý CTR ở Việt Nam 122 6.3.1. Đường lối chiến lược ở Việt Nam 122 6.3.2. Chính sách quản lý chất thải rắn 123 Tài liệu tham khảo 125 Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 4
Bộ môn Hóa Môi Trường CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆM, NGUỒN GỐC, PHÂN LOẠI CHẤT THẢI RẮN 1.1. Định nghĩa chất thải rắn Chất thải là toàn bộ các loại vật chất được con người loại bỏ trong các hoạt động kinh tế- xã hội, bao gồm các hoạt động sản xuất và hoạt động sống và duy trì sự tồn tại của cộng đồng. Chất thải là sản phẩm được phát sinh trong quá trình sinh hoạt của con người, sản xuất công nghiệp, xây dựng, nông nghiệp, thương mại, du lịch, giao thông, sinh hoạt tại các gia đình, trường học, các khu dân cư, nhà hàng, khách sạn. Lượng chất thải phát sinh thay đổi do tác động của nhiều yếu tố như tăng trưởng và phát triển sản xuất, sự gia tăng dân số, quá trình đô thị hoá, công nghiệp hoá và sự phát triển điều kiện sống và trình độ dân trí. Theo quan niệm chung: Chất thải rắn là toàn bộ các loại vật chất được con người loại bỏ trong các hoạt động kinh tế - xã hội của mình (bao gồm các hoạt động sản xuất, các hoạt động sống và duy trì sự tồn tại của cộng đồng v.v ). Trong đó quan trọng nhất là các loại chất thải sinh ra từ các hoạt động sản xuất và hoạt động sống. Theo quan điểm mới: Chất thải rắn đô thị (gọi chung là rác thải đô thị) được định nghĩa là: Vật chất mà con người tạo ra ban đầu vứt bỏ đi trong khu vực đô thị mà không đòi hỏi được bồi thường cho sự vứt bỏ đó. Thêm vào đó, chất thải được coi là chất thải rắn đô thị nếu chúng được xã hội nhìn nhận như một thứ mà thành phố phải có trách nhiệm thu gom và tiêu hủy. Theo quan điểm này, chất thải rắn đô thị có các đặc trưng sau: - Bị vứt bỏ trong khu vực đô thị; - Thành phố có trách nhiệm thu dọn. 1.2. Nguồn gốc tạo thành và phân loại chất thải rắn 1.2.1. Nguồn gốc Các nguồn chất thải chủ yếu phát sinh bao gồm: Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 5
Bộ môn Hóa Môi Trường - Từ các khu dân cư (chất thải sinh hoạt) - Từ các trung tâm thương mại - Từ các công sở, trường học, công trình công cộng - Từ các dịch vụ đô thị, sân bay, - Từ các hoạt động công nghiệp - Từ các hoạt động xây dựng - Từ các trạm xử lý nước thải và từ các đường ống thoát nước của thành phố 1.2.2. Phân loại chất thải rắn 1.2.1.1. Phân loại theo nguồn phát sinh - Chất thải sinh hoạt: phát sinh hàng ngày ở các đô thị, làng mạc, khu dân cư, các trung tâm dịch vụ, công viên. - Chất thải công nghiệp: phát sinh từ trong quá trình sản xuất công nghiệp và thủ công nghiệp (gồm nhiều thành phần phức tạp, đa dạng, trong đó chủ yếu là các dạng rắn, dạng lỏng, dạng khí) - Chất thải xây dựng: là các phế thải như đất đá, gạch ngói, bê tông vỡ, vôi vữa, đồ gỗ, nhựa, kim loại do các hoạt động xây dựng tạo ra. - Chất thải nông nghiệp: sinh ra do các hoạt động nông nghiệp như trồng trọt, chăn nuôi, chế biến nông sản trước và sau thu hoạch. 1.2.1.2. Phân loại theo trạng thái chất thải - Chất thải trạng thái rắn: bao gồm chất thải sinh hoạt, chất thải từ các cơ sở chế tạo máy, xây dựng ( kim loại, da, hoá chất sơn , nhựa, thuỷ tinh, vật liệu xây dựng ) - Chất thải ở trạng thái lỏng: phân bùn từ cống rãnh, bể phốt, nước thải từ nhà máy lọc dầu, rượu bia, nước từ nhà máy sản xuất giấy, dệt nhuộm và vệ sinh công nghiệp . - Chất thải ở trạng thái khí: bao gồm các khí thải các động cơ đốt trong các máy động lực, giao thông, ô tô, máy kéo, tàu hoả, nhà máy nhiệt điện, sản xuất vật liệu Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 6
Bộ môn Hóa Môi Trường 1.2.1.3. Phân loại theo mức độ nguy hại - Chất thải nguy hại: là chất thải dễ gây phản ứng, dễ cháy nổ, ăn mòn, nhiễm khuẩn độc hại, chứa chất phóng xạ, các kim loại nặng. Các chất thải này tiềm ẩn nhiều khả năng gây sự cố rủi ro, nhiễm độc, đe doạ sức khoẻ con người và sự phát triển của động thực vật, đồng thời là nguồn lan truyền gây ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí - Chất thải không nguy hại: là các chất thải không chứa các chất và các hợp chất có các tính chất nguy hại. Thường là các chất thải phát sinh trong sinh hoạt gia đình, đô thị . 1.2.1.4 Phân loại theo thành phần - Chất thải vô cơ: là các chất thải có nguồn gốc vô cơ như tro, bụi, xỉ, vật liệu xây dựng như gạch, vữa, thuỷ tinh, gốm sứ, một số loại phân bón, đồ dùng thải bỏ gia đình. - Chất thải hữu cơ: là các chất thải có nguồn gốc hữu cơ như thực phẩm thừa, chất thải từ lò giết mổ, chăn nuôi cho đến các dung môi, nhựa, dầu mỡ và các loại thuốc bảo vệ thực vật. 1.3. Lượng chất thải rắn đô thị phát sinh Lượng chất thải tạo thành hay còn gọi là tiêu chuẩn tạo rác được định nghĩa là lượng rác thải phát sinh từ hoạt động của một người trong một ngày đêm (kg/người/ngày/đêm) Tiêu chuẩn tạo rác trung bình theo đầu người đối với từng loại chất thải rắn mang tính đặc thù của từng địa phương và phụ thuộc vào mức sống, văn minh của dân cư ở mỗi khu vực (bảng 1.1) Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 7
Bộ môn Hóa Môi Trường Bảng 1.1. Tiêu chuẩn tạo rác trung bình theo đầu người đối với từng loại chất thải rắn đô thị Nguồn Tiêu chuẩn (kg/người – ngày đêm) Khoảng giá trị Trung bình Sinh hoạt đô thị (1) 1-3 1,59 Công nghiệp 0,5 – 1,6 0,86 Vật liệu phế thải bị tháo dỡ 0,05 – 0,4 0,27 Nguồn thải sinh hoạt khác 0,05 -0,3 0,18 (2) Ghi chú: (1): kể cả nhà ở và trung tâm dịch vụ thương mại (2): Không kể nước và nước thải Các yếu tố ảnh hưởng tới tiêu chuẩn, thành phần chất thải rắn đô thị bao gồm: -Điều kiện sinh hoạt: -Điều kiện thời tiết, khí hậu -Các yếu tố xã hội -Tập quán Hệ số không điều hoà: Kng = Rmax\Rtb Trong đó: Rmax : lượng thải rác lớn nhất theo ngày, tháng, năm Rtb : lượng rác thải trung bình theo ngày, tháng, năm Giá trị của hệ số không điều hoà K phụ thuộc nhiều vào quy mô của đô thị, vào mức sống và các yếu tố khác, thường có giá trị Kng = 1,2 – 2; Kb = 1,5 – 2,5 1.4. Thành phần và tính chất của chất thải rắn Thành phần lý, hóa học của chất rắn đô thị rất khác nhau tuỳ thuộc vào từng địa phương, vào các mùa khí hậu, các điều kiện kinh tế và nhiêu yếu tố khác (bảng 1.2) Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 8
Bộ môn Hóa Môi Trường Bảng 1.2 Thành phần lý, hoá học của chất thải rắn đô thị phụ thuộc vào các yếu tố Hợp % trọng lượng Độ ẩm (%) Trọng lượng riêng phần (kg/m3) khoảng Trung KGT TB KGT TB giá trị bình (KGT) (TB) Chất thải 6-25 15 50-80 70 128-80 228 thực phẩm Giấy 25-45 40 4-10 6 32-128 81,6 Catton 3-15 4 4-8 5 38-80 49,6 Chất dẻo 2-8 3 1-4 2 32-128 64 Vải vụn 0-4 2 6-15 10 32-96 64 Cao su 0-2 0,5 1-4 2 96-192 128 Da vụn 0-2 0,5 8-12 10 96-256 160 Sản 0-20 12 30-80 60 84-224 104 phẩm vườn gỗ 1-4 2 15-40 20 128-20 240 Thuỷ 4-16 8 1-4 2 160-480 193,6 tinh Can hộp 2-8 6 2-4 3 48-160 88 Kim loại 0-1 1 2-4 2 64-240 160 không thép Kim loại 1-4 2 2-6 3 128- 320 thép 1120 Bụi, tro, 0-10 4 6-12 8 320-960 480 Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 9
Bộ môn Hóa Môi Trường gạch Tổng 100 15-40 20 180-420 300 hợp 1.4.1. Các phương pháp phân tích thành phần và tính chất của chất thải rắn Ba phương pháp cơ bản sau thường được sử dụng trong quá trình phân tích thành phần và tính chất của chất thải rắn: - Phân tích / kiểm tra trực tiếp (nghiên cứu phân loại cổ điển); - Phân tích sản phẩm thị trường (từ cân bằng vật chất của khu vực); - Phân tích sản phẩm của chất thải (từ các quá trình xử lý). * Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng. Không có phương pháp đơn độc nào có thể phân tích được toàn bộ tính chất của phế thải. * Tại những khu vực thiếu các số liệu và các phương tiện, cần thiết phải phối hợp các phương pháp để đạt được kết quả hoàn chỉnh, tin cậy. 1.4.2. Nguyên tắc lấy mẫu chất thải rắn Tùy thuộc mục đích nghiên cứu, các mẫu chất thải rắn thường được lấy ở những bãi rác tập trung, trên xe tải của từng khu vực, từng phường. Phải điều tra theo mùa và phải được tiến hành theo các quy trinh sau: Bước 1:đối với các mẫu để phân loại lý học a) Đổ các chất thải đã được thu gom xuống sàn; B b) Trộn kỹ các chất thải; A D C c) Đánh đống chất thải theo hình nón; d) Chia thành 4 phần bằng nhau và lấy 2 phần chéo nhau (A + D) (B + C), nhập 2 phần với nhau và trộn đều. e) Chia mỗi phần chéo đã phối thành 2 phần bằng nhau; f) Phối các phần chéo thành 2 đống, sau đó lại lấy ra ở mỗi đống 1/2 phần (xấp xỉ khoảng 20÷30 kg) để phân loại lý học. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 10
Bộ môn Hóa Môi Trường Bước 2: Đối với các mẫu phân loại hóa học. Mẫu phân tích được lấy theo quy trình như ở hình 2.2. 1.4.3. Nguyên tắc phân loại lý học Mẫu chất thải thu được từ bước 1 được phân ra các loại sau đó bỏ từng loại vào trong thùng đựng riêng như nhau: 1. Các chất cháy được: a) Giấy; b) Rác (bao gồm cả thịt nhưng không bao gồm phần xương, vỏ sò); c) Hàng dệt; d) Gỗ, cỏ , rơm, rạ; e) Chất dẻo; f) Da và cao su. 2. Các chất không cháy được: a) Kim loại sắt; b) Kim loại không phải sắt; c) Thủy tinh; d) Đá và sành sứ (không bao gồm xương và vỏ sò). 3. Các chất hỗn hợp: a) Các chất hỗn hợp có kích thước lớn hơn 5 mm; b) Các chất hỗn hợp có kích thước nhỏ hơn 5 mm. (tách các chất hỗn hợp có kích thước nhỏ hơn 5mm và lớn hơn 5mm bằng cách sàng qua một cặp sàng, phân càng nhiều loại càng tốt). Cân và ghi lại trọng lượng của từng loại vào trong mẫu ghi sẵn trên cơ sở của trọng lượngười ướt và biểu thị theo phần trăm của toàn bộ mẫu 1.5. Các chỉ tiêu lý học 1.5.1. Trọng lượng riêng hay trọng lượng thể tích Nguyên tắc: Lấy mẫu chất thải thu được theo quy trình ở mục 2.4.2. Thể tích mẫu khoảng 50 ÷ 100 lít. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 11
Bộ môn Hóa Môi Trường 1. Cho mẫu chất thải một cách nhẹ nhàng vào một thùng chứa đã biết dung tích (thích hợp nhất là thùng có dung tích 100 lít) cho tới khi thùng được làm đầy. 2. Nhấc thùng lên cách mặt sàn khoảng 30 cm và thả xuống, lặp lại điều này 4 lần. 3. Tiếp tục làm đầy thùng. 4. Cân và ghi lại kết quả trọng lượng của cả thùng và chất thải. 5. Lấy kết quả ở bước 4 trừ đi trọng lượng của thùng chứa. 6. Lấy kết quả ở bước 5 chia cho dung tích của thùng chứa ta thu được tỷ trọng theo đơn vị kg/lít. Làm điều này 2 lần và lấy kết quả trung bình. Trọng lượng riêng của chất thải rắn (BD) được xác định theo công thức sau: (Trọng lượng thùng chứa + chất thải) - (Trọng lượng thùng chứa) BD = Dung tích thùng chứa 1.5.2. Độ ẩm Độ ẩm của chất thải rắn được định nghĩa là lượng nước chứa trong một đơn vị trọng lượng chất thải ở trạng thái nguyên thủy. Xác định độ âm được tuân theo công thức: a b Độ ẩm = 100(%) a Trong đó: a - trọng lượng ban đầu của mẫu. b - trọng lượng của mẫu sau khi sấy khô ở 105oC. Độ ẩm và trọng lượng riêng của các hợp phần trong chất thải rắn đô thị được biểu thị ở bảng Các định nghĩa chi tiết của thành phần chất thải được trình bày ở bảng 1.3. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 12
Bộ môn Hóa Môi Trường Bảng 1.3. Định nghĩa các thành phần lý học của chất thải rắn Thành phần Định nghĩa Thí dụ 1. Các chất cháy được Các vật liệu làm từ giấy Các túi giấy, các mảnh a) Giấy và bột giấy bìa, giấy vệ sinh Có nguồn gốc từ các sợi Vải , len , nylon b) Hàng dệt Các chất thải ra từ đồ ăn Các cọng rau , vỏ quả, c) Thực phẩm thực phẩm thân cây, lõi ngô Các vật liệu và sản Đồ dùng bằng gô như d) Cỏ, gỗ củi, rơm rạ phẩm được chế tạo từ bàn ghế, thang, giường, gỗ, tre và rơm đồ chơi e) Chất dẻo Các vật liệu và sản Phim cuộn, túi chất dẻo, phẩm được chế tạo từ chai lọ chất dẻo, các chất dẻo đầu vòi bằng chất dẻo, f) Da và cao su dây bện Các vật liệu và sản Bóng, giầy, ví, băng cao 2. Các chất không phâm được chế tạo từ da su cháy và cao su a) Các kim loại sắt Vỏ hộp, dây điện, hàng Các loại vật liệu và sản rào, dao, nắp lọ phẩm được chế tạo từ b) Các kim loại phi sắt sắt mà dễ bị nam châm Vỏ hộp nhôm, giấy bao hút. gói, đồ đựng c) Thủy tinh Các loai vật liệu không Chai lọ , đồ đựng bằng bị nam châm hút thủy tinh, bóng đèn d) Đá và sành sứ Các loại vật liệu và sản Vỏ trai, ốc , xương, phẩm chế tạo từ thủy gạch đá, gốm tinh 3. Các chất hỗn hợp Bất kỳ các lọai vật liệu Đá cuội, cát, đất, tóc Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 13
Bộ môn Hóa Môi Trường không cháy khác ngoài kim loại và thủy tinh Tất cả các loại vật liệu khác không phân loại ở bảng này. Loại này có thể được chia thành 2 phần: Kích thước lớn hơn 5 và loại nhỏ hơn 5mm 1.6. Các chỉ tiêu hóa học a) Chất hữu cơ: Lấy mẫu, nung ở 950oC. Phần bay hơi đi là chất hữu cơ hay còn gọi là tổn thất khi nung, thông thường chất hữu cơ dao động trong khoảng 40 - 60%. Trong tính toán, lấy trung bình 53% chất hữu cơ. b) Chất tro: Phần còn lại sau khi nung - tức là các chất trơ dư hay chất vô cơ. c) Hàm lượng cacbon cố định: là lượng cacbon còn lại sau khi đã loại các chất vô cơ khác không phải là cacbon trong tro, hàm lượng này thường chiếm khoảng 5 - 12%, trung bình là 7%. Các chất vô cơ khác trong tro bao gồm thủy tinh, kim loại Đối với chất thải rắn đô thị, các chất này có trong khoảng 15 - 30%, trung bình là 20%. d) Nhiệt trị: Giá trị nhiệt tạo thành khi đốt chất thải rắn. Giá trị này được xác định theo công thức Dulông: KJ 1 Đơn vị nhiệt trị = 2,326 [145,4C + 620 H O + 41.S ] Kg 8 Trong đó: C : Lượng cacbon tính theo % H : Hydro tính theo % O : Oxi tính theo % S : Sunfua tính theo % Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 14
Bộ môn Hóa Môi Trường Thành phần hóa học của các hợp phần cháy được - được trình bày ở bảng 1.4. Bảng 1.4. Thành phần hóa học của các hợp phần cháy được của chất thải rắn % trọng lượng theo trạng thái khô Hợp phần C H O N S Tro Chất thải T/phẩm 48 6,4 37,6 2,6 0,4 5 Giấy 3,5 6 44 0,3 0,2 6 Catton 4,4 5,9 44,6 0,3 0,2 5 Chất dẻo 60 7,2 22,8 KXĐ KXĐ 10 Vải, hàng dệt 55 6,6 31,2 4,6 0,15 2,45 Cao su 78 10 KXĐ 2 KXĐ 10 Da 60 8 11,6 10 0,4 10 Lá cây, cỏ 47,8 6 38 3,4 0,3 4,5 Gỗ 49,5 6 42,7 0,2 0,1 1,5 Bụi, gạch vụn, tro 26,3 3 2 0,5 0,2 68 Số liệu trung bình về các chất dư trơ và nhiệt năng của chất thải rắn đô thị được trình bày ở bảng 1.5. Bảng 1.5. Số liệu trung bình về các chất dư trơ và nhiệt năng của chất thải rắn đô thị Chất dư trơ *(%) Nhiệt trị KJ/Kg Hợp phần Khoảng giá Trung Khoảng giá trị Trung bình trị bình Chất thải thực 2 - 8 5 3.489 - 6.978 4.652 phẩm 4 - 8 6 11.630 - 1.608 16.747,2 Giấy 3 - 6 5 13.956 - 17.445 16.282 Catton 6 - 20 10 27.912 - 37.216 32.564 Chất dẻo 2 - 4 2,5 15.119 - 18.608 17.445 Vải vụn 8 - 20 10 20.934 - 27.912 23.260 Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 15
Bộ môn Hóa Môi Trường Cao su 8 - 20 1 15.119 - 19.771 17.445 Da vụn 2 - 6 4,5 2.326 - 18.608 6.512,8 Lá cây, cỏ 0,6 - 2 1,5 17.445 - 19.771 18.608 Gỗ 96 - 99+ 98 116,3 - 22,6 18.608 Thủy tinh 96 - 99+ 98 232,6 - 1.163 697,8 Can hộp 90 - 99+ 96 Không xđ Không xđ Phi kim loại 94 - 99+ 96 232,6 - 1.163 697,8 Kim loại 60 - 80 70 2.326 - 11.630 6.978 Bụi, tro, gạch Tổng hợp 9.304 - 12.793 10.467 1.7. Đặc điểm về thành phần rác thải ở các đô thị Việt Nam Ở Việt Nam, tốc độ phát sinh rác thải tùy thuộc vào từng loại đô thị và dao động từ 0,35 - 0,8 kg/người.ngày. Lượng chất thải rắn trung bình phát sinh từ các đô thị và thành phố năm 1996 là 16.237 tấn/ngày; năm 1997 là 19.315 tấn/ngày. Con số này đạt đến giá trị 22.210 tấn/ngày vào năm 1998. Hiệu suất thu gom dao động từ 40 - 67% ở các thành phố lớn và từ 20 - 40% ở các đô thị nhỏ; Lượng bùn cặn cống thường lấy theo định kỳ hàng năm, số lượng ước tính trung bình cho một ngày là 822 tấn.Tổng lượng chất thải rắn phát sinh và tỷ lệ thu gom được thể hiện ở bảng 1.6 Trọng lượng riêng của chất thải rắn đóng vai trò quyết định trong việc lựa chọn thiết bị thu gom và phương thức vận chuyển. Số liệu này dao động từ 480 - 580 kg/m3 tại Hà Nội; Tại Đà Nẵng : 420 kg/m3; Hải Phòng: 580 kg/m3; Thành phố Hồ Chí Minh: 500 kg/m3. Thành phần của chất thải rắn rất đa dạng và đặc trưng theo từng loại đô thị (thói quen, mức độ văn minh, tốc độ phát triển). Các đặc trưng điển hình của chất thải rắn như sau: - Hợp phần có nguồn gốc hữu cơ cao (50,27 - 62,22%) - Chứa nhiều đất cát, sỏi đá vụn, gạch vỡ Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 16
Bộ môn Hóa Môi Trường - Độ ẩm cao, nhiệt trị thấp (900 kcal/kg). Việc phân tích thành phần chất thải rắn đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn công nghệ xử lý. Thành phần chất thải rắn của một số đô thị Việt Nam theo các số liệu nghiên cứu năm 1998 được trình bày ở bảng 1.7. Bảng 1.6. Lượng chất thải rắn tạo thành và tỷ lệ thu gom trên toàn quốc từ 1997 - 1999 Lượng phát sinh Lượng thu gom (%) Loại chất thải (tấn/ngày) 1997 1998 1999 1997 1998 1999 Chất thải sinh hoạt 14.525 16.558 18.879 55 68 75 Bùn, cặn cống 822 920 1049 90 92 92 Phế thải xây dựng 1.798 2.049 2.336 55 65 65 Chất thải y tế nguy hại 240 252 277 75 75 75 Chất thải công nghiệp nguy 1.930 2.200 2.508 48 50 60 hại Tổng cộng 19.315 21.979 25.049 56 70 73 Bảng 1.7. Thành phần chất thải rắn ở một số đô thị năm 1998 (theo % trọng lượng) Tại Tại Tại TP Tại Tại TP STT Thành phần Hải Hà Nội Hạ Long Đà Nẵng HCM Phòng Chất hữu cơ 40,1 - 1 51,10 50,58 31,50 41,25 44,7 2 Cao su, nhựa 5,50 4,52 2,7 - 4,5 22,50 8,78 Giấy, catton, giẻ 3 4,20 7,52 5,5 - 5,7 6,81 24,83 vụn 4 Kim loại 2,50 0,22 0,3 - 0,5 1,40 1,55 5 Thủy tinh, sứ, gốm 1,80 0,63 3,9 - 8,5 1,80 5,59 Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 17
Bộ môn Hóa Môi Trường Đất, đá,cát, gạch 47,5 - 6 35,90 36,53 36,00 18,00 vụn 36,1 Độ ẩm 40 - 46 47,7 45 - 48 39,05 27,18 Độ tro 11,0 15,9 16,62 40,25 58,75 Tỷ trọng - tấn/m3 0,57 - 0,42 0,45 0,38 0,412 0,65 Diễn biến về thành phần rác thải sinh hoạt tại Hà Nội từ năm 1995 đến 1998 được thể hiện ở bảng 1.8. Bảng 1.8. Diễn biến về thành phần rác thải sinh hoạt tại Hà Nội từ năm 1995 đến 1999 Thành phần 1995 1996 1997 1998 Giấy vụn Lá cây, rác hữu cơ 2,20 2,90 2,30 4,20 Túi nilon, đồ nhựa 45,90 50,40 53,00 50,10 Kim loại, vỏ đồ hộp 1,70 3,20 4,10 5,50 Thủy tinh, sành , gốm 1,20 1,80 5,50 2,50 Đất, cát và các chất 1,40 2,60 3,80 1,80 khác 47,60 39,10 31,30 35,90 Tổng cộng 100 100 100 100 Độ ẩm của rác thải 52,0 47,6 50,0 47,70 Độ tro 12,0 10,5 21,4 15,90 Tỷ trọng trung bình- 0,432 0,416 0,420 0,420 T/m3 1.8. Chất thải rắn nguy hại Hiện nay thực hiện việc phân loại nguy hại đều chưa được xử lý hoặc mới chỉ được xử lý rất sơ bộ sau đó được đem chôn lấp cùng các loại chất thải sinh hoạt tại các bãi chôn lấp, chất thải nguy hại ở Việt Nam. Lượng rác thải Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 18
Bộ môn Hóa Môi Trường nguy hại phát sinh hàng ngày từ các cơ sở y tế ước tính từ 50 - 70 tấn/ngày (chiếm 22% tổng rác thải y tế phát sinh). Thành phần của rác thải y tế theo các khu vực khác nhau ở Việt Nam được trình bày ở bảng 1.9. Bảng 1.9. Thành phần của rác thải y tế theo các khu vực khác nhau ở Việt Nam Tỷ lệ Có thành phần chất Thành phần rác thải y tế (%) thải nguy hại Các chất hữu cơ Không 52,9 Chai nhựa PVC, PE, PP Có 10,1 Bông băng Có 8,8 Vỏ hộp kim loại Không 2,9 Chai lọ thủy tinh, xilanh thủy tinh, ống thuốc thủy Có 2,3 tinh Có 0,9 Kim tiêm, ống tiêm Không 0,8 Giấy các loại, catton Có 0,6 Các bệnh phẩm sau mổ Không 20,9 Đất, cát, sành sứ và các chất rắn khác 100 Tổng cộng 22,6 Tỷ lệ phần chất thải nguy hại Tỷ trọng trung bình của rác thải y tế là 150 kg/m3. Độ ẩm : 37 - 42%. Nhiệt trị: 400 - 2.150 kcal/kg. Chất thải rắn công nghiệp: theo số liệu thống kê của 4 thành phố lớn (Hà Nội, Hải Phòng, Đà Nẵng và TP.HCM), tổng lượng chất thải rắn công nghiệp chiếm 15 - 26% của chất thải rắn thành phố. Trong chất thải rắn công nghiệp có khoảng 35 - 41% mang tính nguy hại. Thành phần của chất thải công nghiệp nguy hại rất phức tạp, tùy thuộc vào nguyên liệu sản xuất, sản phẩm tạo thành của từng công nghệ và các dịch vụ có liên quan. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 19
Bộ môn Hóa Môi Trường Lượng chất thải nguy hại tạo thành hàng ngày từ các hoạt động công nghiệp năm 1997 ước tính khoảng 1.930 tấn/ngày (chiếm 19% chất thải rắn công nghiệp). Con số này tăng tới 2.200 tấn/ngày vào năm 1998 và lên tới 2.574 tấn/ngày vào năm 1999. Lượng chất thải rắn phát sinh từ một số ngành công nghiệp điển hình ở một số thành phố năm 1998 được trình bày ở bảng 1.10. Bảng 1.10. Lượng chất thải rắn nguy hại phát sinh tại một số tỉnh, Thành phố ở Việt Nam (tấn/năm) Công Công Chế nghiệp Công Công Các nghiệp biến Tổng Tỉnh/Thành phố điện, nghiệp nghiệp ngành hóa thực cộng điện cơ khí nhẹ khác chất phẩm tử Hà Nội 1.801 5.005 7.333 2.242 87 1.640 10.108 Hải Phòng 58 558 3.300 270 51 420 4.657 Quảng Ninh - 15 - - - - 15 Đà Nẵng - 1.622 73 32 36 170 1.933 Quảng Nam - 1.544 - - 10 219 1.783 Quảng Ngãi - - - 10 36 40 86 TP.HCM 27 7.506 5.571 25.002 2.026 6.040 46.172 Đồng Nai 50 3.330 1.029 28.614 200 1.661 34.884 Bà Rịa - Vũng - 879 635 91 128 97 1.830 Tàu Tổng cộng 1.936 20.469 17.941 56.261 2.574 10.287 109.468 Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 20
Bộ môn Hóa Môi Trường CHƯƠNG II. THU GOM, LƯU TRỮ, VẬN CHUYỂN VÀ XỬ LÝ SƠ BỘ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ 2.1. Thu gom, lưu trữ chất thải rắn từ nhà ở 2.1.1. Hệ thống thu gom chất thải rắn từ trong nhà ở Trong hệ thống này, các hộ gia đình có thể tham gia hoặc không cần tham gia vào quá trình thu gom. Những người thu gom rác sẽ đi vào từng nhà (sân hay vườn), mang thùng rác ra đổ vào xe của họ và sau đó trả về chổ cũ. Hệ thống này chủ yếu chi phí cho nhân công lao động vì mất nhiều thời gian vào ra từng căn nhà và từ nhà này sang nhà khác. Tuy nhiên, ở những nước có thu nhập thấp - lao động thường khá rẻ nên hình thức này tương đối tốt. Một dạng khác của hình thức này là những người thu gom rung chuông hay gõ cữa từng nhà và đợi chủ nhà mang rác ra cửa. thường thì những chiếc xe chở rác củng có đủ tiếng động để các cư dân biết và sẵn sàng với thùng rác của họ. Điều này về một vài điểm nào đó, tương tự như những hệ thống thu gom cơ bản đã được trình bày ở trên. Trong phạm vi cuốn sách, thuật ngữ "nhà ở thấp tầng" được sử dụng tương đối với những ngôi nhà có số tầng nhỏ hơn 4. thuật ngữ " nhà ở cao tầng" được sử dụng đối với những ngôi nhà có số tầng lớn hơn 7. Đối với những nhà có số tầng từ 4-7 thì được xem là những nhà có độ cao trung bình. Việc thu gom tại chổ là toàn bộ những hoạt động có liên quan tới thu gom chất thải rắn tới khi chúng lưu giữ trong các côngtenơ trước khi được vận chuyển bằng các phương tiện thu gom ở bên ngoài. Nguồn nhân công và thiết bị thu gom tại chổ được trình bày ở bảng 2.1. Bảng 2.1. Nguồn nhân công và các thiết bị thu gom tại chỗ Nguồn phát sinh rác Người chịu trách Thiết bị thu gom thải nhiệm 1. Từ các khu dân cư Dân cư tại khu vực, Các đồ dùng thu gom tại Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 21
Bộ môn Hóa Môi Trường - Nhà ở thấp tầng người làm thuê nhà, các xe thu gom - Nhà trung cao người làm thuê, nhân Các máng tự chảy, các viên phục vụ của khu thang nâng, các xe gom, nhà, dịch vụ của các các băng chuyền chạy công ty vệ sinh bằng khí nén. - Nhà cao tầng Người làm thuê, nhân Các máng tự chảy, các viên phục vụ của khu thang nâng, các xe gom, nhà, dịch vụ của các các băng chuyền chạy công ty vệ sinh bằng khí nén. 2. Các khu vực kinh Nhân viên, dịch vụ của Các xe thu gom có bánh doanh, thương mại các công ty vệ sinh lăn, các toa côngtenơ lưu giữ, các thang nâng hoặc băng chuyền. 3. Các khu công nghiệp Nhân viên, dịch vụ của Các xe thu gom có bánh các công ty vệ sinh lăn, các toa côngtenơ lưu giữ, các thang nâng hoặc băng chuyền. 4. Các khu sinh hoạt Chủ nhân của khu vực Các thùng lưu giữ có ngoài trời (quảng hoặc các công ty công mái che hoặc nắp đậy. trường, công viên .) viên, cây xanh. 5. Các trạm xử lý nước Các nhân viên vận hành Các loại băng chuyền thải trạm khác nhau và các thiết bị. 6. Các khu nông nghiệp Chủ nhân của khu vực Tuỳ thuộc vào trang bị hoặc công nhân của từng đơn vị đơn lẻ. 2.1.1.1. Thu gom từ các nhà ở thấp tầng Người nhà hoặc người thuê có nhiệm vụ quét dọn và gom rác vào thùn chứa hay các túi đựng bằng nhựa. Việc tập trung và thu gom chất thải ở các khu nhà này thường là ít nhất 1lần/ngày, đặc biệt đối với các khu nhà ổ chuột có thu nhập thấp bởi vì ở những khu này có mật độ dân cư tương đối chen Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 22
Bộ môn Hóa Môi Trường chúc hơn những khu nhà ở bình thường. Lượng rác tạo thành thường dao động nhiều và có khả năng tái chế. Lưu ý rằng lượng chất thải rắn theo đầu người trong năm sẽ rất ít ở những nơi thực hiện tuần hoàn dùng lại các loại chất thải (thủy tinh, giấy, kim loại ) 2.1.1.2. Thu gom từ các nhà ở trung và cao tầng Đối với nhà ở loại này, mỗi căn hộ phải có người thu dọn hoặc gom rác để đưa xuống tầng dưới cùng để đổ vào bể chứa. Tiến bộ hơn, người ta áp dụng công nghệ gom rác chủ yếu bằng các ống đứng. Các ống đứng thải rác thường có tiết diện tròn hay chữ nhật, xây bằng thép, bê tông hoặc gạch. Đường kính 300 - 900mm, trung bình 500 - 600mm. Những yếu tố quan trọng nhất cần được xem xét khi xây dựng một dịch vụ thu gom sơ cấp bao gồm: - Cấu trúc hành chính và quản lý đối với dịch vụ; - Các tiêu chuẩn của dịch vụ sẽ được đưa ra; - Cơ quan chịu trách nhiệm thu gom (chính quyền thành phố, xí nghiệp, cơ quan trong thành phố, những người nhặt rác, các gia đình); - Địa điểm thu gom (từ các gia đình, từ lề đường, từ bãi rác công cộng); - Loại xe thu gom sẽ được sử dụng; - Liệu sự phân loại tại nguồn các vật liệu dùng lại có khả năng kinh tế không và cần phải được cho phép? - Tần suất thu gom. 2.1.2. Các phương tiện lưu chứa tại chỗ và trung gian Các loại thùng rác có thiết kế khác nhau có thể được sử dụng để chứa rác tại các khu nhà ở hay những khu có mật độ dân cư cao như những khu chung cư. Cũng có thể thiết kế những điểm thu gom công cộng mà rác thải được đổ trực tiếp vào những thùng côngtenơ được đặt bên trong điểm thu gom, mọi gia đình đều đổ những thùng rác của họ vào điểm thu gom này. Việc này tạo điều kiện thuận lợi cho bốc dỡ trực tiếp rác thải vào những xe thu gom thứ cấp, giúp giảm bớt bốc dỡ bằng thủ công. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 23
Bộ môn Hóa Môi Trường Các nguyên tắc thực tế khi lựa chọn hay thiết kế một hệ thống chứa rác thải bao gồm: - Chọn các vật liệu của địa phương, vật liệu dùng lại hay đã có sẵn: Đôi khi thiết kế một loại thùng rác có dáng vẻ hấp dẫn và đồng nhất lại có thể làm thay đổi đáng kể cách đổ rác của quần chúng và ảnh hưởng đến thái độ của họ. Việc sử dụng thành công những thùng rác màu xanh bằng các vật liệu dùng lại ở Bắc Mỹ đã kích thích và thúc đẩy sự chấp nhận của các vật liệu dùng lại và làm tăng tỷ lệ thu lại từ 20% lên tới 75% ở một số nơi. - Chọn thùng chứa dễ dàng nhìn thấy, bất kể bằng hình dáng, màu sắc hay những dấu hiệu đặc biệt: Đây cũng là một ưu điểm để chỉ rõ một loại thùng chứa đồng nhất khi bắt đầu đưa vào hệ thống thu gom mới, vì điều này nói lên tính chính thức của thu gom và đưa thêm tầm quan trọng vào sự chấp nhận. Ngoài ra, nếu các thùng này là dễ dàng nhận ra thì điều này cũng có thể có một phần vai trò chống trộm cắp. - Chọn các thùng cứng dễ sửa chữa hoặc dễ thay thế: Điều này là cần thiết đối với tính lâu dài của hệ thống thu gom về mặt độ tin cậy của hệ thống và chi phí. Đó cũng chính là cần thiết để đảm bảo rằng các thùng chứa sẽ không bị gió thổi bay đi mất hay dễ bị bỏ qua do những người bới rác hay súc vật bới. - Chọn loại thùng mà không ngăn cản những người bới rác: nếu những người bới rác cảm thấy khó khăn khi tìm kiếm, họ có thể sẽ lật đổ cả thùng ra và làm cho rác vương vãi ra, do vậy thùng rác sẽ không có giá trị. - Xem xét việc nhận diện thùng rác theo các chủ nhân bằng địa chỉ, tên hay mã số. Đôi khi tên và địa chỉ trên thùng rác lại mang một ý thức tốt hơn về trách nhiệm và có xu hướng giữ cho thùng rác được sạch/hoặc lấy về ngay khỏi điểm đổ rác sau khi đã đổ hết. - Chọn thùng rác phù hợp với địa hình: chọn loại có bánh xe nếu đó là những đường phố được lát phẳng, bằng vật liệu không thấm nước nếu ở đó có nhiều mưa, bằng vật liệu nặng nếu ở đó có gió mạnh . - Chế tạo thùng rác bằng những vật liệu không hấp dẫn kẻ trộm: nếu các thùng rác làm bằng những vật liệu có giá trị rất có thể sẽ bị ăn trộm. Có thể Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 24
Bộ môn Hóa Môi Trường giảm thiểu sự rủi ro này bằng cách chế tạo thùng bằng những vật liệu không có giá trị, thí dụ như loại nhựa không tái sinh được . Nhìn chung, các phương tiện thu chứa rác phải thoả mãn các tiêu chuẩn sau: - Chống sự xâm nhập của súc vật, côn trùng. - Bền chắc, đẹp và không bị hư hỏng do thời tiết. - Dễ cọ rửa.  Các phương tiện lưu, chứa tại chỗ Dung tích trung bình của phương tiện thu chứa được quyết định bởi số người trong gia đình, số lượng nhà được phục vụ và tần suất thu gom rác thải. Dung tích trên được tính toán với mức thải rác 0,5 -0,8 kg/người/ngày. Có các phương tiện thu chứa sau: Túi đựng rác không thu hồi: túi được làm bằng giấy hoặc bằng chất dẻo, những túi làm bằng chất dẻo còn có các khung đỡ kim loại để dỡ túi khi đổ rác vào, còn túi bằng giấy thì cứng hơn. Kích thước và màu sắc của túi được tiêu chuẩn hoá để tránh sử dụng túi rác vào mục đích khác. Thùng đựng rác: thùng đựng rác thông dụng thường làm bằng chất dẻo. Dung tích loại dùng trong nhà 5 -10 lít, loại dùng tại cơ quan, văn phòng thường từ 30 -75 lít, đôi khi 90 lít. Thùng phải có nắp đậy. Nhìn chung kích thước của các loại thùng rác có thể được lựa chọn theo quy mô và vị trí thùng chứa. - Thùng chứa rác trong nhà được sử dụng để chứa rác thải trong nhà và được đưa ra ngoài vào thời điểm được định trước để đổ - Thùng rác bên ngoài là những thùng chứa lớn hơn đặt bên ngoài nhà ở và để bên lề đường để thu gom. - Thùng đựng rác dùng khi sử dụng thu gom bằng các phương tiện đậy kín rác. Đó là các thùng đựng rác có nắp lắp vào bản lề một hệ thống moóc để có thể đổ rác bằng máy vào trong xe qua một cửa đặc biệt. Dung tích thùng thường từ 110 – 160 lít và thường làm bằng chất dẻo. - Thùng đựng rác di động: Thùng đựng rác bằng sắt hoặc bằng chất dẻo, có nắp đậy lắp vào bản lề. Để di chuyển được dễ dàng, các thùng này được đặt Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 25
Bộ môn Hóa Môi Trường trên các bánh xe: 2 bánh xe nhỏ cố định đối với loại hình nhỏ và 4 bánh xe xoay được cho loại thùng lớn. Một hệ thống moóc cho phép đổ rác bằng máy vào xe thu rác. Có 3 cỡ: cỡ nhỏ 500lít, cỡ vừa 750 lít, cỡ lớn 1000 lít. Gồm có 2 loại: - Loại thông dụng cho những loại rác thải có khối lượng trung bình 0,15 kg/l. - Loại bền chắc cho những loại rác thải có khối lượng trung bình là 0,4 kg/l. Loại “thùng rác lớn thông dụng” thường được sử dụng trong các khu nhà cao tầng. Phương tiện lưu chứa rác cho các toà nhà thường là các loại thùng kim loại (cố định); bể chứa rác hoặc các hố rác. Một số thùng chứa rác vụn đặt trên đường phố và nơi công cộng hiện nay hầu như không có rác ở trong. Sở dĩ như vậy là vì người dân rất ngại khi vứt rác vào thùng lại phải dùng tay nâng nắp đậy thùng lên. Khi thiết kế các loại thùng chứa rác vụn loại này phải thoả mãn các yểu cầu sau: - Đẹp và vệ sinh - Dễ sử dụng - Được đặt cố định trên hè phố.  Các phương tiện lưu, chứa trung gian Thu gom rác trên các xe đẩy cải tiến: Rác các hộ dân cư, được công nhận sử dụng xe đẩy tay đi thu gom đem tập trung tại vị trí xác định. Sau đó, các thùng rác của xe đẩy tay (xe đẩy tay có thùng xe rời) được cẩu lên đổ vào xe chuyên dùng. 2.1.3. Ưu nhược điểm của các phương pháp thu gom tại chỗ Những thuận lợi và bất lợi của từng phương thức thu gom, lưu giữ chất thải rắn tại chổ được trình bày ở bảng 2.3. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 26
Bộ môn Hóa Môi Trường Bảng 2.3. Các thuận lợi và bất lợi của từng phương thức thu gom, lưu giữ tại chổ Phương thức Thuận lợi Bất lợi Khu dân cư và thương mại - Chất đống Dễ dàng đối với dân Mất vệ sinh. Kém mỹ quan và rơi vãi bởi những người nhặt rác. - Kho chứa cố định Gộp nhóm chất thải thu Đòi hỏi sự đóng góp tự nguyện (xây bằng gạch) gom của dân. Mất thời gian khi chuyển giao. Kém mỹ quan và rơi vãi bởi những người nhặt rác. - Túi chất dẻo Vệ sinh, lấy nhanh, ít Đòi hỏi phải thu gom từng nhà. phải quét. Bọc kín các Dân phải mua túi. chất thải - Bọc cứng nhỏ Kinh tế hơn và có thể Đòi hỏi phải thu gom từng nhà, tái sinh, thu nhanh hơn. có mùi, các thùng chứa dễ bị Không phải quét. mất cắp, phải lau chùi thường - Bể chứa chất thải Dân dễ sử dụng. Tập xuyên. (nhiều hộ gia đình) trung chất thải. Khó thực hiện việc thu gom có phân loại đối với bể một ngăn. Khó khuyến khích nhân dân, sử - Côngtennơ (nhiều hộ Gộp nhóm chất thải. dụng không có hiệu quả. gia đình và chất thải xây Thu gom và vận Đòi hỏi sự đóng góp tự nguyện dựng) chuyển dễ dàng. của dân. Phải có không gian. Kém mỹ quan và rơi vải bởi những người nhặt rác. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 27
Bộ môn Hóa Môi Trường Đường công cộng Dễ sử dụng cho người Có khả năng tràn đầy. - Thùng rác nhỏ cố định qua lại. - Xe đẩy cố định 350 lít Thu gom và vận Kém mỹ quan, dễ bị phá hoại. chuyển dễ dàng. - Côngtennơ Gộp nhóm chất thải. Xa nhà ở. Không có nhiều Thu gom và vận không gian. Kém mỹ quan. Rơi chuyển dễ dàng vãi bởi những người nhặt rác. Cơ quan và xí nghiệp - Kho cố định Gộp nhóm chất thải. Mất thời gian khi chuyển giao. Rơi vãi bởi những người thu - Côngtennơ Gộp nhóm chất thải. nhặt rác và các nhân viên. Thu gom và vận Phải có sẵn không gian. Kém mỹ chuyển dễ dàng. quan. Phương thức sử dụng các côngtennơ để lưu giữ tạm thời các loại chất thải rắn là phương thức được áp dụng phổ biến ở các nước đang phát triển vì nó cho phép những người dân không có túi nhựa để đựng chất thải của họ, được xả rác mà không ảnh hưởng tiêu cực. Đồng thời phương thức này củng cho phép giảm giá thu gom củng như góp phần làm sạch thành phố một cách đáng kể, đặc biệt đối với các khu nhà đông đúc, các cơ quan, nhà máy và dùng cho các chất thải xây dựng. Việc sử dụng các loại túi nhựa đòi hỏi phải động viên mạnh mẽ dân chúng có sự thay đổi lớn các thói quen của họ. Các bể chứa chất thải ở các khu dân cư nhiều hộ gia đình củng được áp dụng thành công ở nhiều nước phương Tây. Tuy nhiên ở các nơi dân cư đông đúc, cần phải bố trí xây dựng các bể lưu giữ hai ngăn để tạo điều kiện cho việc sàn chất thải, nâng cao giá trị tái sử dụng lại hoặc tái chế. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 28
Bộ môn Hóa Môi Trường 2.1.4. Các biện pháp giảm lượng phát sinh chất thải rắn Khối lượng rác sinh ra tại các nguồn xả ngày càng lớn vì vậy việc giảm khối lượng và đặc tính các chất thải rắn là những vấn đề kỹ thuật đòi hỏi xã hội phải giải quyết với mục tiêu lâu dài, phù hợp với tình hình phát triển và bảo vệ môi trường , bảo đảm cân bằng sinh thái. Hiện nay nhu cầu của dân chúng ngày càng cao, số lượng chất thải khổng lồ ngày càng tăng, và do vậy có nhiều sự cố xảy ra trong quá trình quản lý, giải quyết chất thải rắn tạo thành và xu thế ảnh hưởng của chất thải rắn tới môi trường thiên nhiên ngày càng tăng. Giai đoạn đầu của việc giảm lượng chất thải là phải nhận thức được rằng chất thải rắn là loại chất thải không mong muốn, không biết trước được quá trình trao đổi của nó trong vùng và những tác động của nó gây ra mang tính xã hội. Các vấn đề liên quan dưới đây sẽ trả lời câu hỏi tại sao việc tạo ra ít chất thải và ít ô nhiễm là cách lựa chọn tốt nhất: 1. Tiết kiệm năng lượng và các nguồn năng lượng gốc; 2. Giảm sự khai thác, xử lý, sử dụng các nguồn gây tác động xấu tới môi trường; 3. Tăng cường sức khỏe công nhân và sự an toàn bởi việc giảm sự xuất hiện các vật liệu có tính độc hại hay nguy hiểm. 4. Giảm chi phí khống chế ô nhiễm và quản lý chất thải (chi phí này đang tăng rất nhanh hơn cả tỷ lệ tăng sản phẩm công nghiệp) và khả năng mắc phải trong tương lai đối với chất thải độc hại và nguy hiểm. Phương thức để giảm chất thải và ô nhiễm: - Tăng mức tiêu thụ; - Thiết kế lại các quy trình sản xuất và sản phẩm sao cho sử dụng ít nguyên liệu hơn; - Thiết kế và tạo ra các sản phẩm ít gây ô nhiễm và ít các nguồn gây chất thải hơn khi sử dụng; - Loại bỏ sự đóng gói không cần thiết. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 29
Bộ môn Hóa Môi Trường Áp dụng công nghệ sản xuất sạch hơn trong sản xuất. Mục tiêu của công nghệ này là hạn chế sử dụng tài nguyên và giảm thiểu chất thải. Trong tương lai có thể tạo ra công nghệ hiệu quả hơn, tạo ra quá trình sản xuất mới, củng như bảo vệ và tái sử dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên kể cả việc chuyển hóa chất thải thành năng lượng. 2.2. Các biện pháp xử lý sơ bộ và xử lý tại chỗ chất thải rắn Quá trình xử lý chất thải tại nguồn và tại điểm thu trung gian được áp dụng nhằm (1) giảm thể tích, (2) thu hồi vật liệu có trể tái sử dụng, hoặc (3) thay đổi hình dạng vật lý của chất thải. Các hình thức xử lý tại nguồn thường được áp dụng đối với các căn hộ thấp tầng riêng lẻ của khu dân cư như nghiền chất thải thực phẩm, phân loại chất thải, ép, đốt chất thải, làm phân compost. Tuy nhiên, hiện nay, phương pháp tự đốt chất thải trong sân nhà để giảm thể tích chất thải không được phép sử dụng ở các vùng đô thị. 2.2.1.Phân loại tại nguồn chất thải hữu cơ-vô cơ-chất thải có thể tái sinh. Phân loại các thành phần chất thải rắn có thể tái sinh là một phương thức hiệu quả nhất để thu hồi và tái sử dụng vật liệu, giảm thể tích chất thải xử lý, giảm chi phí đầu tư công nghệ xử lý, tăng hiệu quả cho quá trình xử lý. Đối với chất thải rắn sinh hoạt , do có thành phần chất hữu cơ chiếm tỷ trọng lớn (44-50% trọng lượng) nên có thể tận dụng để sản xuất phân hữu cơ, cung cấp cho khu vực ngoại thành để cải tạo đất nông nghiệp, và như vậy việc áp dụng phương pháp ủ đối với thành phần hữu cơ sẽ phù hợp. Các thành phần chất dễ cháy như giấy vụn, giẻ rách, nhựa, cao su, da , cây gỗ mà không còn khả năng tái chế có thể dùng phương pháp đốt để giảm thể tích sau đó chôn lấp, loại này thường chiếm từ 5-10% trọng lượng chất thải rắn đô thị. Thành phần chất tái chế được thu hồi để tái sử dụng bao gồm chủ yếu là thủy tinh (0,31-2,1%); kim loại (1,02-5,0%), giấy, chất dẻo (4,71-9,5%). Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 30
Bộ môn Hóa Môi Trường Chất thải rắn xây dựng và các thành phần không cháy được khác như vỏ ốc, xương , gạch đá, sạn sứ và tạp chất khó phân hủy chiếm từ 38,5-27,5% đưa đi san nền hoặc chôn lấp trực tiếp tại bãi chôn lấp. Đối với các loại bùn, phân sử dụng phương pháp ủ sinh học (composting) chung với thành phần hữu cơ trong rác thải sinh hoạt. Các phế thải của các quá trình sản xuất công nghiệp được phân loại từ xí nghiệp để thu hồi phần có tái chế, phần loại bỏ, tùy theo mức độ nguy hiểm, độc hại phải áp dụng các biện pháp xử lý đặc biệt để đưa đi chôn lấp. Hiện nay trên toàn thế giới đã có một số công nghệ mới xử lý, chế biến chất thải công nghiệp và phế thải xây dựng được liên kết lại bằng chất lỏng hỗn hợp và polime hóa và đúc ép, để tạo thành các tấm, khối vật liệu dùng trong xây dựng. Một số hãng ở Nhật Bản và Hòa Kỳ đã giới thiệu công nghệ này ở nước ta như công nghệ pasta, hydromex. Việc áp dụng các công nghệ trên theo giới thiệu của các hãng Nhật Bản và Hòa Kỳ cho phép tận dụng những chất thải công nghiệp, giảm các chi phí xử lý, chông lấp Việc một số chất độc hại được đúc ép và polyme hóa có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường và mức độ nguy cơ đó như thế nào còn được xem xét. Tuy nhiên mức ô nhiễm đó nhỏ hơn nhiều so với việc chôn lấp đơn thuần các chất thải này trong các bãi chôn lấp. 2.2.2.Nghiền chất thải thực phẩm Máy nghiền chất thải thực phẩm đã được sử dụng rông rãi trong hơn 20 năm qua, chử yếu để nghiền chất thải từ quá trình chuẩn bị, nấu nướng và các dịch vụ về thực phẩm. Hầu hết các máy nghiền ở hộ gia đình xương lớn và các chất thải cồng kềnh khác. Về nguyên tắt, máy nghiền nghiền các vật liệu đi qua nó đến kích thước thích hợp để có thể vận chuyển trong hệ thống thoát nước. Vì thành phần chất hữu cơ đưa vào nước thải gây quá tải cho nhiều công trình xử lý nước thải nên nhiều nơi cấm lắp đặt các máy nghiền chất thải thực phẩm trừ khi trạm xử lý có đủ công suất hoạt động. Khi sử dụng máy nghiền chất thải thực phẩm, khối lượng chất thải rắn tính trên đầu người sẽ giảm. Tuy nhiên, đối với hoạt động thu gom, việc sử dụng máy nghiền ở các hộ gia đình không ảnh hưởng lớn đến thể tích chất Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 31
Bộ môn Hóa Môi Trường thải rắn thu gom. Ngay cả sự chênh lệch về khối lượng cũng không đáng kể. Trong một số trường hợp, việc sử dụng máy nghiền chất thải thực phẩm giúp lám tăng khoảng thời gian giữa các lần thu gom vì các chất thải dễ phân huỷ đã được thải theo chất thải. 2.2.3. Ép chất thải Đối với các tòa nhà trung bình và nhà cao tầng, quá trình xử lý vận hành đối với chất thải từ các nhà riêng bao gồm: nén đầm, đốt, nghiền, đốt và tạo thành bột nhão, hoặc củng có khi nghiền nhỏ và phân loại như ở các nhà ít tầng. - Đầm nén: để giảm dung tích chất thải rắn, khi thu gom người ta thường dùng các thiết bị đầm nén ở các tòa nhà lớn. Thiết bị đầm nén được đặt ở đầu dưới ống đứng ở tầng dưới cùng. Chất thải sau khi rơi xuống đáy ống đứng, người ta dùng tế bào quang điện hoặc nút bấm để đấy rác - chất thải rắn đến thiết bị đầm nén. Tùy thuộc thiết kế chế tạo thiết bị đầm nén, chất thải rắn có thể được nén thành kiện và tự động xếp tải vào thùng kim loại hoặc túi giấy. khi các kiện được hình thành và thùng hoặc túi đầy thì máy đầm nén lại tự động đẩy đi và cứ thế lặp đi lặp lại. Trọng lượng chất thải không thay đổi nhưng dung tích giảm được 20 - 60% so với dung tích ban đầu. Chất thải rắn đã được đầm chặt rất thuận lợi cho việc đổ đầy vào các bãi rác thải. Khi dùng phương pháp đốt thì chất thải đã được đầm nén lại phải được xới lên để dễ cháy và cháy hết trong lò đốt. Cho dù chất thải rắn được xới lên thì củng không thu hồi được các vật liệu cần hoặc có thể thu hồi. Sơ đồ xử lý sơ bộ bằng nén ép được thể hiện ở hình 2.1. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 32
Bộ môn Hóa Môi Trường a) Bắt đầu chu trình nén Cửa đổ rác ở các tầng Thùng nhấc Rác thải di động Khung thép b) Kéo khỏi buồng nén c) Nén ép trong thùng Hình 2.1. Sơ đồ của xử lý sơ bộ bằng nén ép 2.2.4. Xử lý tại chổ chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh học Ủ là chất rác thải thành đống, trong đó dưới tác dụng của oxy và sự hoạt động của vi sinh vật mà quá trình sinh hóa diễn ra phân hủy chất hữu cơ thành mùn. Đây là phương pháp phổ biến để xử lý rác, tạo điều kiện cho rác được phân hủy thành mùn, có thể dùng làm phân bón phục vụ trồng trọt. Trong các đống ủ rác, do kết quả của quá trình sinh hóa, nhiệt độ có thể đạt tới 60oC và hơn nữa. Với nhiệt độ đó và các yếu tố khác, các vi khuẩn đường ruột không tạo nha bào (thương hàn, tiêu chảy, lị ) và trứng giun sẽ bị tiêu diệt. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình ủ bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm, pH, hợp phần nguyên liệu Sau thời gian ủ thì các mầm bệnh sẽ bị tiêu diệt. phương pháp này được đề nghị áp dụng để xử lý cục bộ chất thải do các khu Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 33
Bộ môn Hóa Môi Trường dân cư có diện tích không nằm trong khu vực trung tâm đô thị và cho các xí nghiệp chế biến hoa quả, thực phẩm củng như các khu vực khác có tạo ra tỷ lệ cao của thành phần hữu cơ trong rác thải. Bãi ủ rác (cánh đồng ủ rác): Rác được ủ ở khu vực riêng biệt. Trong cánh đồng ủ người ta chia thành các khu vực lần lượt ủ rác. Nếu tính toán sơ bộ thì 1000 dân cần 0,13 - 0,15 ha diện tích ủ, có trồng cây xanh cách ly với các khu vực xung quanh. Hố ủ rác: xây dựng các hố ủ rác ngoài trời, đào trực tiếp dưới đất. Tuy nhiên cần lưu ý tránh gây ô nhiễm nguồn nước ngầm. Bể ủ sinh học: Bể có dung tích 5 - 15 m3. Để tăng hiệu quả quá trình ủ người ta cơ giới hóa khâu nạp và lấy rác ủ ra ngoài. Quá trình sinh hóa trong bể chủ yếu nhờ sự tham gia tích cực của các vi sinh vật hiếu khí hoặc yếm khí tùy tiện. Để tăng cường quá trình sinh hóa trong bể, người ta phải thực hiện làm thoáng, thông hơi tốt và phải xây dựng sau cho giử được nhiệt độ cao trong đó. Vị trí xây dựng bể phải được sự đồng ý của cơ quan vệ sinh dịch tễ và quản lý môi trường. Sơ đồ một số bể ủ sinh học được trình bày ở hình 2.2. a) Loại hố ủ với rào chắn đơn giản b) Loại thùng ủ ba ngăn theo quá trình phân hủy sinh học Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 34
Bộ môn Hóa Môi Trường c) Loại hình trống ủ với dung tích 200 lít Hình 2.2. Các loại bể ủ sinh học tại chỗ Các thuận lợi và bất lợi và bất lợi của từng phương thức ủ chất thải rắn tại chổ được trình bày ở bảng 2.4. Bảng 2.4.Các thuận lợi và bất lợi của từng phương thức ủ chất thải rắn tại chổ. Phương thức Thuận lợi Bất lợi Làm phân ủ ở nhà Không ảnh hưởng gì tới môi Cần có sự ủng hộ và theo dõi. trường. Rẻ tiền. Khuyến khích Chỉ áp dụng đối với rác thải nhân dân về lợi ích của phân ủ hữu cơ. Phân ủ tại chổ Có thể áp dụng cho một Cần có sự tham gia của dân. (nhiều hộ gia đình) chương trình mang tính cộng Cần có thời gian. đồng để nâng cao giá trị khu dân cư. Động viên nhân dân bảo vệ môi trường của họ. Giảm chi phí về lắp đặt. Phân ủ tại chổ Người sử dụng được dùng Cần không gian. Cần có sự (tại các khu công những sản phẩm để cải thiện kiểm tra. nghiệp và cơ quan) nơi trú ngụ của mình. Trong tương lai, các chương trình làm phân ủ ở nhiều hộ gia đình, các cơ quan, trường học sẽ phải được thực hiện phương pháp này. Cần lưu ý tới các chất cặn đã được làm phân ủ ở các cơ sở xí nghiệp, trường học và lưu lý tới việc sử dụng cuối cùng của các sản phẩm đó. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 35
Bộ môn Hóa Môi Trường 2.2.5.Phương pháp thiêu đốt Phương pháp này tuy chi phí cao, thông thường là 20 – 23 USD/tấn, nhưng chu trình xử lý ngắn , chỉ 3-4 ngày. Vì giá thành đắt nên chỉ có các nước phát triển áp dụng nhiều. Ở các nước đang phát triển nên áp dụng phương pháp này với quy mô nhỏ để xử lý chất thải độc hại như: chất thải bệnh viện, chất thải công nghiệp Nhờ thiêu đốt, dung tích chất thải rắn được giảm nhiều chỉ còn khoảng 10% so với dung tích ban đầu; trọng lượng giảm chỉ còn 25% hoặc thấp hơn so với ban đầu. Như vậy sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu gom và giảm nhu cầu về dung tích chứa tại chổ, ngay tại nguồn, đồng thời củng dễ dàng chuyên chở ra bãi chôn lấp tập trung nếu cần. Tuy nhiên phương pháp đốt rác thải tại chổ sẽ gây ô nhiễm không khí cho khu vực dân cư xung quanh, đồng thời làm mất mỹ quan đô thị, vì vậy phương pháp này chỉ dùng tại các địa phương nhỏ, có mật độ dân số thấp. Ngoài ra còn có các kỹ thuật mới như chất thải là vỏ bào, vỏ trấu, mùn cưa đem ép áp lực cao với keo tổng hợp để làm thành tấm tường, trần nhà, tủ, bàn ghế, hoăc xử lý dầu cặn dùng lại 2.2.6. Khử trùng, khử mùi. Đặc điểm của chất thải rán là có thành phần rất phức tạp, là môi trường rất thuận lợi cho các chủng loại vi sinh vật, côn trùng sinh trưởng và phát triển do đó để hạn chế gây ô nhiễm môi trường trong giai đoạn tiền xử lý và phân loại thủ công do con người thực hiện do chất thải gây ra, cần khử trùng, khử mùi cho chất thải. Biện pháp phổ biến trong việc khử trùng, khử mùi chất thải rắn trước khi xử lý hiện nay là dùng các loại chế phẩm sinh học Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 36
Bộ môn Hóa Môi Trường 2.3. Thu gom, vận chuyển chất thải rắn 2.3.1. Hệ thống thu gom vận chuyển chất thải rắn Có thể phân loại theo nhiều cách như: - Theo kiểu vận hành hoạt động - Theo thiết bị, dụng cụ được sử dụng như các loại xe tải cỡ lớn, nhỏ - Theo loại chất thải cần thu gom. Theo kiểu vận hành hoạt động gồm: Hệ thống xe thùng di động (tách rời), hệ thống xe thùng cố định. - Hệ thống xe thùng di động(HTĐ) là hệ thu gom trong đó các thùng chứa đầy rác được chuyên chở đến bãi thải rồi đưa thùng không về vị trí tập kết rác ban đầu. Hệ thống này phù hợp để vận chuyển chất thải rắn từ các nguồn tạo ra nhiều chất thải rắn., củng có thể nhấc thùng rác đã đầy lên xe và thay bằng thùng rỗng tại điểm tập kết. - Hệ thống xe thùng cố định(HTCĐ) là hệ thu gom trong đó các thùng chứa đầy rác vẫn cố định đặt ở nơi tập kết rác, trừ một khoảng thời gian rất ngắn nhấc lên đổ rác vào xe gom rác (xe có thành xung quang làm thùng). Xe nâng: trước đây được sử dụng phổ biến trong thiết bị quân sự, trong các xí nghiệp công nghiệp. Nó có thể tự nâng và thu gom, tuy nhiên có nhược điểm và hạn chế là chỉ sử dụng để: - Thu gom chất thải rắn từ các điểm rải rác về một nơi và lượng chất thải rắn là đáng kể. - Thu gom các đống chất thải rắn hoặc chất thải rắn công nghiệp mà không dùng các xe có bộ nén được. Xe sàn nghiêng(nâng lên hạ xuống): hệ này dùng xe tải kiểu đây nghiêng lên hạ xuống với các thùng lơn – được dùng để thu gom mọi loại chất thải rắn từ nguồn mới tạo ra. Các thùng hở phía trên được dùng hàng ngày ở nơi phá dỡ hoặc công trường xây dựng. Các thùng lớn thường kèm với bộ đầm nén cố định dùng để thu gom chất thải rắn ở các trung tâm thương mại, các công trình đa năng, ở các Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 37
Bộ môn Hóa Môi Trường trạm trung chuyển chất thải rắn. Vì có dung tích lớn và vận chuyển tương đối tốt nên loại xe thùng đổ nghiêng được dùng rất rộng rãi. Xe thùng có tời kéo: giống như loại xe thùng có sàn đổ nghiêng, dùng rộng rãi để thu gom chuyên chở chất thải rắn như cát, gỗ xẻ nhà cửa, mảnh vụn kim loại, tức là dùng cho việc phá dỡ nhà cửa công trình (demolition). Hệ thống xe thùng cố định và trang bị: hệ thống này được sử dụng rộng rải để thu gom mọi loại chất thải rắn. Những hệ thống này được sử dụng tùy thuộc vào số lượng chất thải rắn cần thu dọn và số điểm (nguồn) tạo chất thải rắn. Hệ thống này có hai loại chính: + Hệ thống với bộ nén và tự bốc dỡ (cơ khí): thường để vận chuyển chất thải rắn đến khu trại, bãi thải vệ sinh, trạm trung chuyển hoặc trạm xử lý chất thải rắn . Loại này khá đa dạng về hình dáng và kích thước. Tuy nhiên có nhược điểm là không thu gom được các loại chất thải rắn nặng, cồng kềnh như của công nghiệp, công trường xây dựng, phá dỡ công trình + Hệ thống với xe bốc dỡ thủ công: loại này phổ biến dùng để chuyên chở bốc dỡ chất thải rắn ở các khu nhà ở. Loại bốc dỡ thủ công có hiệu quả hơn loại bốc dỡ cơ giới trong các khu nhà ở bởi vì lượng chất thải rắn cần bốc xếp ở rải rác các nơi với số lượng ít, thời gian tiếp xúc , bốc xếp ngắn. 2.3.2. Phân tích hệ thống thu gom Để xét nhu cầu về dụng cụ, phương tiện, nhân công đối với hệ thống thu gom, người ta phải xác định thời gian , đơn vị, định mức, thời gian hoàn thành từng nhiệm vụ, công đoạn. Bằng cách phân chia các hoạt động người ta có thể : - Xác định các số liệu thiết kế, tổ chức và xác lập các mối quan hệ trong hệ thống. - Đánh giá các phương án trong hoạt động thu gom chất thải rắn và kiểm soát các vị trí đặc biệt. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 38
Bộ môn Hóa Môi Trường 2.3.2.1.Sơ đồ hóa hệ thống thu gom Để mô hình hóa hệ thống thu gom chất thải rắn người ta phải phân biệt từng nhiệm vụ, từng công đoạn. Hình 2.3 Sơ đồ hóa hệ thống thu gom XTDĐ và XTCĐ 2.3.2.2. Phân tích hệ thống thu gom Quá tình vận chuyển bao gồm 4 thao tác cơ bản là : Bốc xếp – chuyên chở - các thao tác tại điểm tập trung – hoạt động ngoài hành trình. Bốc xếp: thời gian để bốc xếp chất thải rắn từ thùng lên xe được tính toán như sau: - Với hệ thống xe thùng di động kiểu thông thường Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 39
Bộ môn Hóa Môi Trường - TBốc xếp = TĐặt thùng không xuống + TDi chuyển + TBốc xếp lên xe (2-1) - Với hệ thống xe thùng tách rời kiểu thay thùng TBốc xếp = TBốc xếp lên xe + TĐặt thùng không xuống (2-2) - Với hệ thống xe thùng cố định: TBốc xếp = Nt.Tbốc xếp lên xe + (Np - 1).Thành trình thu gom (2-3) Trong đó: Tđặt thùng : Thời gian đặt một thùng không xuống (phút/ thùng) Tdi chuyển : Thời gian di chuyển trung bình giữa các vị trí đặt thùng chất thải rắn(phút/điểm, phút/chuyến). Tbốc xếp lên xe : Thời gian bốc xếp các thùng chứa đầy chất thải rắn lên xe(phút/chuyến) Nt : Số thùng chất thải rắn làm đầy 1 chuyến xe (thùng/chuyến) Thành trình thu gom : Thời gian di chuyển trung bình giữa các vị trí đặt thùng chứa đối với hệ thùng xe cố định. Cần lưu ý rằng khi tính toán phải chuyển đổi đơn vị thời gian phút thành giờ. Chuyên chở: thời gian chuyên chở là thời gian vận chuyển chất thải rắn từ các vị trí đặt các thùng chứa chất thải rắn tới điểm tập trung (trạm trung chuyển, trạm xử lý hoặc bãi chôn lấp) Với hệ thống xe thùng di động (tách rời): Tchuyên chở = ttừ điểm tập kết – điểm tập trung + tbãi tập trung – điểm tập kết tiếp theo (2-4) Với hệ thống xe thùng cố định: Tchuyên chở = ttừ điểm cuối của hành trình – điểm tập trung + tđiểm tập trung – điểm đầu của hành trình tới (2-5) Thao tác tại bãi thải: Thời gian thao tác tại bãi thải được xác định như sau: Tbãi = tbốc dỡ + tchờ đợi (2-6) Thời gian hoạt động ngoài hành trình: Bao gồm thời gian không hiệu quả (thời gian vô ích): + Thời gian tính toán để kiểm tra phương tiện; + Thời gian đi từ cơ quan tới vị trí bốc xếp đầu tiên; Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 40
Bộ môn Hóa Môi Trường + Thời gian khắc phục do ngoại cảnh gây ra; + Thời gian bảo dưỡng, sửa chữa thiết bị. Đây là thời gian bắt buộc phải chi phí. Ngoài ra hoạt động của ngoài hành trình còn bao gồm thời gian không bắt buộc: + Thời gian kéo dài khi ăn uống, nghỉ ngơi và thời gian chời đợi, nói chuyện. Thông thường để tính đến thời gian này người ta sử dụng hệ số ngoài hành trình W. Hệ số ngoài hành trình W có giá trị dao động từ 0,10 – 0-,25 ; đa số trường hợp W = 0,15. 2.3.3. Xác định các thông số tính toán đối với hệ vận chuyển xe thùng tách rời Thời gian yêu cầu cho một chuyến , một hành trình của một xe(gọi tắt là một chuyến xe): Tyêu cầu = (Tbốc xếp + Tchuyên chở + Tbãi ).1/(1-W) (2-7) Trong đó: Tyêu cầu : Thời gian yêu cầu cho một chuyến xe (giờ/chuyến). Tbốc xếp : Thời gian bốc xếp cho một chuyến xe (giờ/chuyến) được xác định theo công thức (2-1), (2-2) và (2-3). Thời gian bốc xếp và bốc dỡ thường ít thay đổi. Tchuyên chở : Thời gian chuyên chở cho một chuyến (Tchuyên chở = a + bx) (2-8) Thời gian chuyên chở phụ thuộc vào chiều dài quảng đường và tốc độ của xe. Kết quả phân tích nhiều số liệu cho thấy thời gian chuyên chở có thể biểu thị gần đúng theo công thức (2-8). a : Hằng số thực nghiệm (giời/chuyến). a = 0,060 b : Hằng số thực nghiệm (giờ/km) b = 0,042 x : khoảng cách vận chuyển cho một chuyến đi và về (km/chuyến). Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 41
Bộ môn Hóa Môi Trường Tbãi : Thời gian thao tác ở bãi thải (giờ/chuyến) được xác định theo công thức (2-6). Từ công thức (2-7) và (2-8) ta có: Tyêu cầu = (Tbốc xếp + Tbãi + a + bx)/(1-W) (2-9) Trong đó W: hệ số ngoài hành trình Số chuyến xe thực hiện được trong một ngày: H H(1 W) Nngày = (2-10) Tyêu câu (Tbô c xê p Tba~i Tchuyên cho ) Trong đó: Nngày : số chuyến xe thực hiện được trong một ngày (chuyến/ngày); H : Số giờ làm việc trong` ngày (giờ/ngày) Thời gian yêu cầu làm việc trong một tuần: 1 Dw = Xw(Tbốc xếp + Tbãi + Tchuyên chở) (2-11) (1 W )H Trong đó: Dw : Số ngày yêu cầu làm việc trong một tuần; Xw : Số chuyến xe yêu cầu trong một tuần (chuyến/tuần); Vw Xw = (2-12) V. f 3 Vw : Lượng chất thải rắn tạo ra trong một tuần (m /tuần); V : Thể tích trung bình của xe(m3/chuyến); f : Hệ số sử dụng dung tích xe tính theo tải trọng, thường f = 0,8 Lưu ý: có thể tính toán Xw theo công thức (2-12) sau đó làm tròn số. Xác định nhu cầu lao động (NCLĐ): Nhu cầu lao động được xác định theo công thức sau: Số ngày công lao động/1tuần = Dw × Số người cần phục vụ. 2.3.4. Xác định các thông số tính toán đối với hệ vận chuyển xe thùng cố định Do có sự khác nhau trong khâu bốc xếp nên ta phải xét các trường hợp khác nhau: Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 42
Bộ môn Hóa Môi Trường a) Bốc xếp cơ giới Thời gian yêu cầu cho một chuyến xe: 1 Tyêu cầu = (Tbốc xếp + Tbãi + a + bx) (2-13) 1 W Trong đó: Tbốc xếp : được xác định theo công thức (2-3) TBốc xếp = Nt.Tbốc thùng lên xe + (Np - 1).Thành trình thu gom (2-14) Tbãi : Thời gian thao tác ở bãi thải (giờ/chuyến); Các thông số a, b, x như đã giải thích ở công thức (2-8), (2-9); Nt : số thùng chất thải làm đầy một chuyến xe; Np : số điểm bốc xếp cho một chuyến xe; Số thùng chất thải làm đầy một chuyến xe được xác định: V.r N t Vt . f Trong đó: Nt : Số thùng chất thải rắn làm đầy một chuyến xe (thùng/chuyến); V : Dung tích trung bình của thùng xe (m3/chuyến); r : Hệ số đầm nén r = 2 3 Vt : Dung tích trung bình của mỗi thùng chất thải rắn (m /thùng); f : Hệ số sử dụng (dung tích) của thùng nhưng tính theo trọng lượng. Số chuyến xe yêu cầu thực hiện trong một tuần: V X w (chuyến/tuần) (2-15) w V.r Trong đó: 3 Vw : Lượng chất thải rắn được tạo ra trong một tuần (m /tuần); V,r : Dung tích trung bình của thùng xe(m3/chuyến) và hệ số đầm nén r = 2 Thời gian yêu cầu làm việc trong một tuần: 1 Dw = Xw(Tbốc xếp + Tbãi + Tchuyên chở) (2-16) (1 W )H Trong đó: Dw : Số ngày yêu cầu làm việc trong một tuần; Xw : Số chuyến xe yêu cầu trong một tuần (chuyến/tuần); Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 43
Bộ môn Hóa Môi Trường Vw Xw = (2-17) C. f 3 Vw :lượng chất thải rắn được tạo ra trong 1 tuần (m /tuần); C : thể tích trung bình của thùng xe (m3/chuyến); f : hệ số sử dụng dung tích thùng xe theo tải trọng, thường f = 0,8; H : thời gian làm việc trong ngày (giờ/ngày); Nếu làm tròn số chuyến trong ngày thì thời gian làm việc trong một ngày là: 1 H = Nng(Tbốc xếp + Tbãi + Tchuyên chở) (2-18) 1 W Hay : 1 H = Nng(Tbốc xếp + Tbãi + a + bx) (2-18a) 1 W Nng : số chuyến xe thực hiện trong một ngày (chuyến/ngày). Sau đó tiếp tục xác định được nhu cầu lao động và số lượng xe cần thiết vận chuyển chất thải rắn . b) Bốc xếp thủ công Việc phân tích vận chuyển tập trung chất thải rắn bằng thủ công cho thấy: - Nếu biết H là thời gian làm việc trong ngày (giờ/ngày); - Nếu biệt Nng là số chuyến xe làm việc trong ngày (chuyến/ngày) Theo công thức (2-15) tính được thời gian bốc xếp Tbốc xếp và tính được các thông số khác. Số điểm cần bốc xếp cho một chuyến xe: N Np = 60.Tbốc xếp . (2-19) t p Trong đó: Np : Số điểm cần bốc xếp cho một chuyến xe (điểm/chuyến); Tbốc xếp : Thời gian bốc xếp cho một chuyến (giờ/chuyến); 60 : Hệ số đổi từ giờ sang phút; N : Số người tham gia bốc xếp, thu dọn (người) tp : Thời gian bốc xếp thu dọn cho một điểm chất thải rắn (người/phút/điểm); Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 44
Bộ môn Hóa Môi Trường Dung tích của thùng xe được xác định khi biết số điểm cần bốc xếp cho một chuyến xe (Np): 1 V = Vp.Np× (2-20) r Trong đó: V : dung tích trung bình của thùng xe (m3/chuyến); 3 Vp : lượng chất thải rắn của một điểm (m /điểm); r : tỷ số đầm nén; Số chuyến xe yêu cầu trong một tuần: F Nw = Tp (2-21) N p Trong đó: Tp : Tổng số điểm cần bốc xếp (điểm); F : Tần suất (số lần) thu gom trong một tuần F = 2 ÷ 3 (lần/tuần); Nhu cầu lao động hàng tuần: D NC = w (2-22) Tw Trong đó: NC : nhân công hay số người lao động cần thiết trong một tuần; Dw : số ngày làm việc trong tuần(ngày/tuần); Tw : tổng thời gian làm việc của một người trong 1 tuần (giờ/người.tuần); Số lượng xe yêu cầu cho công tác vận chuyển: Dw Xyêu cầu = (2-23) 5  6 Các số liệu trung bình để tính nhu cầu trang thiết bị và nhu cầu lao động đối với các hệ thu gom được trình bày ở bảng 2.4 Thời gian cần thiết Thời gian Thời gian Phương Tỷ lệ để bốc xếp nhấc cần để đổ ở bãi thải Loại xe pháp đầm nén thùng và đặt thùng thùng khu trại bốc xếp (r) không về vị trí chứa đầy Tbãi Tbốc xếp CTR Tbốc (h/chuyến) Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 45
Bộ môn Hóa Môi Trường (h/chuyến) xếp (h/thùng) Hệ xe thùng di động Xe nâng Cơ giới - 0,067 0,053 Xe sàn nghiêng - 0,40 0,127 Xe có tời kéo 2 – 4 0,40 0,133 Hệ xe thùng cố định Có bộ nén Cơ giới 2 – 2,5 0,05 0,10 Thủ Có bộ nén 2 – 2,5 - 0,10 công BÀI TẬP Bài 1. Vẽ sơ đồ thu gom, xác định số chuyến xe rác cần thiết trong ngày và thời gian cần làm việc trong tuần của hệ thống xe thùng di động kiểu cổ điển Biết rằng: - Thời gian vận chuyển giữa hai điểm lấy CTRSH là 6 phút. Thời gian lấy rác là 0,3 h/chuyến. - Khoảng cách từ điểm lấy CTRSH đến bãi đổ là 20 km. Các hằng số trong phương trình tính vận tốc là a = 0,006 h/chuyến, và b = 0,042 h/km. - Thời gian tại bãi đổ là Tbãi = 0,133 h/chuyến và hệ số tính đến thời gian không vận chuyển là w = 0,15. - Số dân của đô thị là 10000 người, tốc độ phát sinh CTR trung bình: 1,5 kg/người/ngày đêm, tỷ trọng của CTR là 0,5 tấn/m3, thể tích của xe là 12m3, f = 0,85 Bài 2. Vẽ sơ đồ thu gom, xác định số chuyến xe rác cần thiết trong ngày và thời gian cần làm việc trong tuần của hệ thống XTCĐ. Biết rằng: - Thời gian di chuyển giữa 2 vị trí lấy rác là 6 phút. Số điểm lấy rác là 10 vị trí - Thời gian bốc xếp thùng rác lên xe là 0,05 h/chuyến. Kích thước thùng chứa 3 ở vị trí lấy CTRSH là Vt = 7 m /vị trí, hệ số sử dụng thùng chứa f=0.89, Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 46
Bộ môn Hóa Môi Trường - Khoảng cách từ điểm lấy CTRSH đến bãi đổ là 20 km. Các hằng số trong phương trình tính vận tốc là a = 0,06 h/chuyến, và b = 0,042 h/km. - Thời gian tại bãi đổ là Tbãi = 0,1 h/chuyến và hệ số tính đến thời gian không vận chuyển là w = 0,15. - Lượng CTRSH phát sinh là 1050 m3/tuần, thể tích của thùng xe là 25 m3, hệ số đầm nén r = 2. Bài 3. Xác định đoạn đường dài nhất từ vị trí cần lấy CTRSH đến trạm xử lý sao cho chi phí ($/tuần) của hệ thống container di động kiểu truyền thống = chi phí dùng cho hệ thống container cố định. Biết: Hệ thống XTDĐ: 3 - Lượng chất thải rắn Vw = 450 m /tuần - Kích thước thùng chứa V = 10 m3/chuyến - Hệ số hữu ích của thùng chứa f = 0,7 - Thời gian chất thùng CTRSH lên xe = 0,033 h/chuyến - Thời gian trả thùng về vị trí cũ = 0,033 h/chuyến - Thời gian di chuyển giữa hai container = 0,06 h/chuyến - Hằng số vận chuyển a = 0,022 h/chuyến b = 0,022 h/km. Thời gian tại bãi đổ = 0,053 h/chuyến - Lệ phí = 400 $/tuần - Chi phí vận hành = 15 $/h Hệ thống XTCĐ 3 - Lượng chất thải rắn Vw = 450 m /tuần - Kích thước thùng chứa ở vị trí lấy CTRSH = 8 m3/vị trí - Hệ số hữu ích của thùng chứa f = 0, 7 - Sức chứa của xe thu gom V = 30 m3/chuyến - Tỷ số nén CTRSH r = 2 - Thời gian đổ CTRSH lên xe = 0,05 h/chuyến - Thời gian di chuyển giữa các vị trí đặt thùng chứa là 0,06 h/chuyến Hằng số vận chuyển a = 0,022 h/chuyến b = 0,022 h/km - Thời gian tại bãi đổ s = 0,10 h/chuyến Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 47
Bộ môn Hóa Môi Trường - Lệ phí = 750 $/tuần - Chi phí vận hành = 20 $/h 2.3.5. Chọn tuyến đường thu gom vận chuyển Sau khi xác định được thông số tính toán với nhu cầu vận chuyển chung như máy móc, thiết bị, nhân công, thì phải vạch tuyến thu gom sao cho hợp lý. 2.3.5.1. Các yếu tố cần xét đến khi chọn tuyến đường vận chuyển - Xét đến chính sách và quy tắc hiện hành có liên quan tới việc tập trung chất thải rắn, số lần thu gom 1 tuần; - Điều kiện làm việc của hệ thống vận chuyển, các loại xe, máy vận chuyển; - Tuyến đường cần phải chọn sao cho lúc bắt đầu và kết thúc hành trình phải ở đường phố chính; - Ở địa hình dốc thì hành trình nên xuất phát từ điểm cao xuống thấp; - Chất thải phát sinh tại các nút giao thông, khu phố đông đúc thì phải được thu gom vào các giờ có mật độ giao thông thấp; - Nguyên nhân nguồn tạo thành chất thải rắn với khối lượng lớn cần phải tổ chức vận chuyển vào lúc ít gây ách tắc, ảnh hưởng cho môi trường ; - Những vị trí có chất thải rắn ít và phân tán thì việc vận chuyển phải tổ chức thu gom cho phù hợp. 2.3.5.2. Tạo lập tuyến đường vận chuyển - Chuẩn bị bản đồ vị trí các điểm tập trung chất thải rắn trên đó chỉ rõ số lượng, thông tin nguồn chất thải rắn; - Phải phân tích thông tin và số liệu, cần thiết phải lập bảng tổng hợp thông tin; - Phải sơ bộ chọn tuyến đường theo 2 hay 3 phương án; - So sánh các tuyến đường cân nhắc bằng cách thử dần để chọn được tuyến đường hợp lý; Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 48
Bộ môn Hóa Môi Trường 2.3.6. Công nghệ và thiết bị thu gom rác bụi đường 2.3.6.1. Rác mặt đường ở các đô thị Rác trên các mặt đường đô thị được hình thành do nhiều nguồn: do hàng hóa ven đường, do người bộ hành, do sự phóng uế của gia đình ở mặt đường, do rơi vãi của các phương tiện chuyên chở vật liệu xây dựng, do các phương tiện giao thông mang đất, do bụi Do vậy rác trên mặt đường rất đa dạng về chủng loại, về kích thước, về hình dạng và khối lượng riêng: - Loại nhỏ như hạt cát, bụi; - Loại lớn như trang giấy, viên đá, mảnh gạch; - Loại nhẹ như mút, miếng bông; - Loại nặng như hòn gạch, viên đá lớn. Độ ẩm của rác mặt đường thay đổi lớn phụ thuộc vào sự thay đổi thời tiết. Thành phần của rác mặt đường thay đổi phụ thuộc vào tính chất của khu phố (công chức hay buôn bán). 2.3.6.2. Công nghệ và phương thức thu gom rác mặt đường Công nghệ và phương thức thu gom thay đổi phụ thuộc và các điều kiện cụ thể. Có những phương thức sau: - Thu gom bằng thủ công (quét tay) và bằng xe cơ giới; - Thu gom khô và có tưới nước ; - Thu gom 1 giai đoạn và 2 giai đoạn (thô và sạch); 2.3.6.3.Các thiết bị thu gom bụi đường a. Theo nguyên tắc thu gom: - Xe quét và dồn rác bụi thành đống dọc theo lề đường; - Xe quét thu rác bụi: làm sạch mặt đường bằng quét và thu đựng trong thùng chứa riêng; - Xe hút rác bụi: làm sạch và vận chuyển bằng hút; - Xe quét – hút rác bụi; - Xe thu gom đặc biệt: dùng để thu các vật thể có khối lượng lớn. b. Theo dẫn động: Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 49
Bộ môn Hóa Môi Trường - Xe dẫn động chung: quạt gió và chổi quét đều được dẫn động bằng động cơ của xe cơ sở qua các bộ trích công suất và bộ truyền; - Xe dẫn động riêng: có trang bị thêm một nguồn động lực(máy nổ) để quay quạt hút và chổi quét. Tốc độ quạt và chổi quét sẽ độc lập với tốc độ chuyển động của xe. Để dẫn động quay chổi quét, người ta sử dụng ngay động cơ của xe cơ sở qua bộ trích công suất. Với dẫn động riêng quạt gió luôn làm việc ổn định không phụ thuộc vào tốc độ xe chạy, do vậy mặt đường luôn được làm sạch , không phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của xe trên đường. - Ngoài ra còn phân biệt : xe thu gom khô và tưới nước . 2.3.6 4. Chọn công nghệ , phương thức thu gom rác bụi đường Do rác bụi mặt đường phức tạp, đa dạng nên chọn phương thức thu gom 2 giai đoạn: Thu gom khô: quét dọn rác nặng có kích thước lớn bằng quét thủ công. Quét dọn sạch bụi: dùng xe hút ở dạng khô (không tưới ẩm) sử dụng phương thức quét hút khô để làm kết cấu xe đơn giản và tránh các phiền phức do phải bổ sung nước khi làm việc trên đường, xe quét hút thu gom bụi và rác nhỏ, nhẹ còn lại trên đường sau khi đã làm sạch các rác nặng kích thước lớn. Xe quét hút có kích thước nhỏ với các tính năng sẽ được nêu ở các mục 4.9.2. 2.3.7. Thiết bị và công nghệ thu gom phân xí máy 2.3.7.1. Các loại công nghệ thu chuyển Công nghệ thu gom và vận chuyển ở các bệ xí tự hoại và bán tự hoại bao gồm các phương thức sau: - Hút và chuyển phân bằng xe hút phân chuyên dùng; - Múc thủ công và chuyển bằng các phương tiện thô sơ; Hình thức sau thường áp dụng đối với các công trình vệ sinh tại các vị trí ngõ hẹp , ngoài tầm với của các loại xe hút phân hiện có. 2.3.7.2.Công nghệ và thiết bị hút chuyển phân xí tự hoại 1. Dùng xe hút chuyển cỡ nhỏ: Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 50
Bộ môn Hóa Môi Trường Theo giải pháp này để có thể tiếp cận được các bể xí ở trong xóm sâu ngõ hẹp cần chế tạo loại xe hút phân có kích thươc nhỏ song năng lực hút lớn. Kích thước bao của xe hút không lớn hơn 4200 × 2500 mm. Kích thước vệt bánh xe không lớn hơn: dài × rộng = 2700 × 1500mm. Dung tích thùng chứa không ít hơn 2m3, cự ly hút không ít hơn 70m trên cùng độ cao với bệ xí. Giải pháp này, xe hút trực tiếp tiếp cận bể phốt, hút phân vào thùng chứa đặt trên xe rồi chuyển đến nơi xả. Dùng thiết bị này không những mở rộng được phạm vi hoạt động của xe hút chuyển phân, vươn sâu vào các bể xí ở xóm sâu ngõ hẹp mà còn mang lại lợi ích kinh tế lớn cho các bể phốt dung tích nhỏ hơn 1,5m3. Với các bể phốt đó khi dùng xe hút loại nhỏ sẽ giảm được chi phí so với khi thuê xe có tải trọng và dung tích lớn. Điều đáng khích lệ là số lượng các bể phốt có dung tích dưới 1,5 m3 là đa số hiện nay. 2. Dùng liên hợp bơm hút đầy: Theo giải pháp này thì ngoài xe bơm hút cỡ nhỏ kể trên cần chế tạo thêm một rơmoóc bơm đẩy chuyên dùng có kích thước nhỏ. Kích thước bao của xe rơmoóc này không lớn hơn: dài × rộng = 1400×800mm. Năng lực bơm đẩy không nhỏ hơn: - Chiều cao hút H = 2m - Chiều xa đẩy L = 250m 3. Đặc tính kỹ thuật của xe hút phân (loại Multicar) - Trọng lượng không tải : 1950 kg - Trọng lượng đầy tải : 3950 kg - Phân bố tải trọng Trục trước : 1450 kg Trục sau : 2500 kg - Dung tích thùng chứa : 2 m3 - Dung tích chứa cho phép : 1,5 m3 - Năng suất hút : 30 m3/h - Cự ly hút cho phép : 80 m Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 51
Bộ môn Hóa Môi Trường - Kích thước bao Dài : 4380 mm Rộng : 1700 mm Cao : 2520 mm 2.3.8. Vận chuyển phế thải công nghiệp, thủ công nghiệp. Việc vận chuyển chất thải rắn công nghiệp phải được tổ chức chặt chẽ với sự giám sát của các cơ quan bảo vệ môi trường và sự bảo đảm của cơ quan vận chuyển nhằm mục đích hạn chế ảnh hưởng của chất thải đối với môi trường trên đường vận chuyển. Chu kì vận chuyển sẽ được quy hoạch bởi xí nghiệp vận chuyển để chi phí là tối thiểu và không gây cản trở cho sản xuất. Đối với chất thải nguy hại, xe vận chuyển chất thải thường sử dụng các loại xe chuyên dùng với cấu tạo và thiết kế đặc biệt nhằm tránh các sự cố có thể xảy ra trong quá trình vận chuyển. Chất thải nguy hại nên được vận chuyển trong thùng chứa an toàn và chắc chắn trên tuyến đường vận chuyển. Tất cả các loại chất thải nguy hại phải được sắp xếp gọn gàng và buộc chặt để trnhs sự dịch chuyển tự do của chất thải. Lộ trình vận chuyển phải được hoạch định (lựa chọn) sao cho tránh tối đa các sự cố giao thông và ô nhiễm môi trường. Tuyến vận chuyển chất thải thường được chọn sao cho ngắn nhất, đảm bảo khoảng cách an toàn đối với khu dân cư, khu vực có nguồn nước dùng cho sinh hoạt, không đi qua các giao lộ lớn, nhiều xe và đông người qua lại. Thời điểm vận chuyển không nên trùng với giờ cao điểm và rút ngắn tối đa thời gian vận chuyển. 2.4. Thiết bị phụ trợ trong xử lý chất thải rắn 2.4.1. Thiết bị vận chuyển nội bộ, băng chuyền Là hệ thống băng chuyền tải được bố trí trong khu xử lý rác nhằm thực hiện các công đoạn vận chuyển, phân loại thô rác thải trong khu xử lý. Hệ thống băng tải được làm bằng nhiều chất liệu khác nhau: vải, cao su, polime, tuỳ thuộc vào trạng thái và tính chất của từng loại rác thải. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 52
Bộ môn Hóa Môi Trường Hình 2.4. Hệ thống băng tải phân loại thô 1.Động cơ giảm tốc 2.Quả lô chủ động 3.Con lăn đỡ băng 4. Quả lô bị động 5. Phễu đưa rác vào máy nghiền 6.Buồng nghiền 7.Cửa phân phối rác 8.Băng tải dao 2.4.2. Máy phân loại Máy phân loại được thiết kế dựa trên nguyên lý phân loại theo trọng lượng bằng không khí cưỡng bức: rác thải chuyển động theo một hướng khi thay đổi hướng chuyển động gặp không khí, các chất thải rắn có trọng lượng lớn rơi gần, hạt có trọng lượng nhẹ rơi xa. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 53
Bộ môn Hóa Môi Trường Hình 2.5. Sơ đồ máy phân loại rác thải 1. Phễu nạp liệu 2. Băng tải đưa rác 3. Động cơ giảm tốc 4. Kích truyền động 5. Nhông kéo băng tải 6. Buồng phân loại 7. Đường dẫn gió vào 8. Động cơ băng tải thu rác thải bé 9. Xe cải tiến thu rác thải bé 10. Băng tải vận chuyển 11. Quạt gió 12. Động cơ quạt gió 13. Cửa thu rác thải kích thước lớn. 2.4.3. Sàng, nghiền, tuyển cơ giới a)Máy nghiền Nghiền là quá trình biến các chất rắn thành những chất nhỏ hơn dưới tác dụng của va đập, nén vỡ, chà xát, chia cắt và các yếu tố khác. Tỷ số kích thước các hạt trước và sau khi nghiền được gọi là mức nghiền. Thực tế thường chọn theo kích thước lớn nhất của các hạt lọt qua sàng. Hình dạng các lỗ sàng cần phải giống nhau (hình tròn, hình vuông, hình chữ nhật ). Kích thước các hạt được xác định bởi lỗ sàng mà các hạt lọt qua. Trong công nghiệp đã sản xuất ra các loại máy nghiền khác nhau để thoả mãn với yêu cầu trong sản xuất và nhu cầu phân loại. Các máy nghiền được phân loại chủ yếu theo phương pháp nghiền và theo độ lớn của các hạt thu được. Việc phân loại theo phương pháp nghiền là tiện lợi nhất vì khi cần thiết nghiền một vật liệu bất kỳ đến một mức nhất định Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 54
Bộ môn Hóa Môi Trường nào đó, trước tiên phải chọn phương pháp nghiền sau đó mới chọn dạng máy nghiền. Theo phương pháp nghiền gồm các loại máy sau: máy nghiền cắt, máy nghiền dập, máy nghiền chà nén, máy nghiền va đập, máy nghiền mài - va đập và máy nghiền keo. b)Máy sàng Quá trình phân loại cơ học được thực hiện trên bề mặt sàng được gọi là sàng hay là tán, còn các máy và thiết bị - máy sàng hay máy phân loại. Bản chất của quá trình là ở chổ hỗn hợp các phần qua các lỗ nhất định của bộ phận làm việc chủ yếu trong máy rây - sàng. Nhờ kích thước sàng khác nhau mà có Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 55
Bộ môn Hóa Môi Trường thể chia hỗn hợp ra thành một số hợp phần cần thiết. Khi lượng sàng trong máy là Z thì có thể nhận được Z+1 hợp phần. Quá trình phân loại được đánh giá chủ yếu bằng năng suất - lượng nguyên liệu được đưa vào máy phân loại và hiệu suất của máy (%): trong đó : m1 - khối lượng các hạt được phân loại (lọt sàng), kg; m - khối lượng của hỗn hợp ban đầu, kg. Đối với các máy phân loại kiểu rung, hiệu suất đạt gần 90 %, còn đối với các máy khác 60 - 70 %. Hình dạng, độ ẩm của các hạt, chiều dày lớp hỗn hợp hạt trên bề mặt sàng, độ đồng nhất của hỗn hợp hạt, góc nghiêng và biên độ dao động của sàng, kích thước và sự phân bố kích thước lỗ sàng đều ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của máy phân loại. Các hạt tròn dễ sàng hơn so với các hạt có hình bầu dục. Hiệu suất sàng sẽ giảm khi tăng độ ẩm nguyên liệu cũng như bề dày của nguyên liệu rất lớn hoặc rất nhỏ. Biên độ dao động của sàng cần phải phù hợp để phân chia nhanh các hạt khi sàng rung. Sàng và sàng đột lỗ. Rây, sàng đột lỗ và ghi đều là bề mặt sàng trong máy phân loại. Sàng được dùng để phân loại hỗn hợp nghiền gồm các loại sàng luới và sàng vải với lỗ sàng hình vuông, hình bầu dục. Sàng được sản xuất từ các loại dây kim loại, sợi kaprông, sợi tơ và những vật liệu khác. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 56
Bộ môn Hóa Môi Trường 2.4.4.Thiết bị tách kim loại có từ tính Thường được bố trí trên hệ thống băng chuyền tải nhằm tách kim loại(sắt) khỏi rác thải trước khi đưa vào hệ thống nghiền. Các tạp chất kim loại thường chứa trong các nguyên liệu dạng rời, trong bán thành phẩm và thành phẩm. Tạp chất kim loại chủ yếu là thép và gang có tính chất sắt từ. Hình 2.9. Máy phân loại từ tính Các tạp chất kim loại trước hết có thể gây ra sứt mẻ thiết bị, tạo ra tia sáng khi va đập với phần kim loại của thiết bị, khi đó các hỗn hợp rời phân tán mịn có thể nổ. Cho nên không cho phép có tạp chất kim loại trong sản phẩm. Vì vậy trong các giai đoạn sản xuất cần chú ý tách chúng ra bằng các máy phân ly từ tính. Nguyên tắc hoạt động của các loại máy phân ly là dựa vào lực hút tạp chất kim loại của các nam châm có từ tính, sau đó tách chúng ra khỏi nam châm bằng những phương pháp khác nhau. Sử dụng nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện để tạo nên trường từ tính trong máy. Cực bắc và cực nam của nam châm có lượng từ tính như nhau, tỷ lệ với khối lượng nam châm. Lực của từ trường là lực tác động tới một đơn vị cực tại một điểm nào đó của trường từ. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 57
Bộ môn Hóa Môi Trường Trường từ tính có hai loại: loại trường đồng nhất và loại trường không đồng nhất. Do hình dạng và sự phân bố́́́ của các cực nam châm mà trong không gian làm việc của máy phân ly tạo ra những từ tính không thống nhất. Lực hút của nam châm (N) được xác định theo công thức: N = B.S ; trong đó: B - cường độ cảm ứng từ, N; S - diện tích tiết diện của cực nam châm, m2. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 58
Bộ môn Hóa Môi Trường CHƯƠNG III. CÔNG NGHỆ THIÊU ĐỐT CHẤT THẢI RẮN Xử lý chất thải rắn và nguy hại (chất thải y tế, thuốc bảo vệ thực vật, chất thải nhiễm dầu ) bằng phương pháp đốt là một phương pháp hiệu quả và được sử dụng khá phổ biến hiện nay. Ngoài các ưu điểm chính như: có khả năng giảm 90 –95 % trọng lượng thành phần hữu cơ trong chất thải trong thời gian ngắn, chất thải được xử lý khá triệt để. Trong nhiều trường hợp có thể xử lý tại chỗ mà không cần phải vận chuyển đi xa, tránh được các rủi ro và chi phí vận chuyển. Song phương pháp đốt cũng có những hạn chế như: đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu cho xây dựng lò đốt chi phí vận hành và xử lý khí thải lớn. Việc thiết kế, vận hành lò đốt phức tạp, người vận hành lò đốt đòi hỏi phải có trình độ, kiến thức và tay nghề nhất định. Đặc biệt quá trình đốt chất thải có thể gây ô nhiễm môi trường nếu các biện pháp kiểm soát quá trình đốt, xử lý khí thải không đảm bảo. 3.1. Tình hình sử dụng công nghệ đốt rác thải trên thế giới và Việt nam Tại nhiều nước Châu Âu do quỹ đất hạn hẹp, cần phải bảo vệ tầng nước ngầm nghiêm ngặt, nên lượng chất thải nguy hại được xử lý bằng phương pháp đốt chiếm ưu thế: ở Đức tới trên 60% chất thải nguy hại được đốt, ở Đan mạch chất thải nguy hại được đốt gần 100% (đốt có thu hồi năng lượng). Trái ngược với các nước Châu Âu thì ở Mỹ lượng chất thải đem đốt chỉ chiếm khoảng 20% tổng lượng chất thải nguy hại, phần lớn còn lại chủ yếu được xử lý bằng phương pháp chôn lấp thông thường hoặc đưa xuống các giếng sâu. Tuy nhiên với tỉ lệ 20% (tương đương 4 triệu tấn/năm) tổng lượng chất thải nguy hại ở Mỹ được đem đốt thì cũng đã lớn hơn nhiều so với nhiều nước Châu Âu cộng lại. Bảng 3.1 là lượng chất thải nguy hại phát sinh trung bình hàng năm tại một số nước Châu Âu và Mỹ. Tỷ lệ sử dụng các phương pháp khác nhau trong xử lý CTR tại một số quốc gia trên thế giới được trình bày trong bảng 3.2. Bảng 3.1 Lượng chất thải nguy hại phát sinh trung bình hàng năm tại một số nước Châu Âu và Mỹ Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 59
Bộ môn Hóa Môi Trường Bảng 3.2. Mức độ áp dụng các phương pháp xử lý chất thải rắn tại một số nước trên thế giới Tại Việt Nam cùng với sự phát triển kinh tế khối lượng chất thải từ các ngành sản xuất, dịch vụ cũng tăng lên nhanh chóng. Vấn đề quản lý chất thải (đô thị, công nghiệp, bệnh viện) đang tồn tại những vấn đề nan giải trong công tác bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 60
Bộ môn Hóa Môi Trường Theo kết quả đánh giá của Bộ KHCN&MT thì tổng lượng chất thải rắn phát sinh trong cả nước năm 1999 vào khoảng 49,3 nghìn tấn/ngày, trong đó chất thải công nghiệp là 27 nghìn tấn, chất thải bệnh viện là 0,4 nghìn tấn. Năm 1999 lượng chất thải công nghiệp trên địa bàn TP. HCM khoảng 2000 tấn/ngày, dự báo tới năm 2010 con số này lên tới gần 8000 tấn/ngày. Trong đó chỉ cần xử lý 30% lượng rác trên bằng phương pháp đốt (do không tái chế và chôn lấp được cùng rác sinh hoạt) thì nhu cầu đốt chất thải hiện nay là trên 600 tấn/ngày và tới năm 2010 sẽ là trên 2400 tấn/ngày. Về nguyên tắc tất cả chất thải dạng hữu cơ, không tái sử dụng được thì có thể xử lý bằng phương pháp đốt. Ở Việt Nam xử lý chất thải bằng phương pháp đốt cũng còn mới, còn nhiều vấn đề phải bàn cả về giá thành cũng như hiệu quả xử lý của nó. Trong giai đoạn giữa những năm 1990 – 2000 một số nơi đã đưa vào vận hành các lò hỏa táng hiện đại do nước ngoài sản xuất như Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh, Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu. Trong những năm gần đây ở nước ta đã nổi cộm lên vấn đề đốt rác y tế cũng như chất thải nguy hại khác. Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh đã đầu tư lò đốt rác y tế có công suất lớn (7 tấn/ngày) nhập ngoại, ngoài ra dự án 25 lò nhập của Bộ Y tế cung cấp cho 25 bệnh viện trên toàn quốc, đã được triển khai tại các tỉnh: Đồng Tháp, An Giang, Cần Thơ, Quảng Ngãi, Bình Định, Khánh Hòa, Đồng Nai, Vũng Tàu Bên cạnh các lò nhập ngoại, tại khu vực phía Nam đã có trên 30 lò đốt rác y tế được các cơ quan, công ty trong nước chế tạo, triển khai cho các trung tâm y tế, bệnh viện. Riêng khu vực các tỉnh miền Đông Nam Bộ, Long An, Tây Ninh, hiện nay đã đưa vào hoạt động hàng chục lò đốt chất thải công nghiệp qui mô nhỏ (< 100kg/giờ) trong đó có khoảng 50% là lò chế tạo trong nước. Các con số nêu trên đã nói lên mức độ quan tâm xử lý chất thải công nghiệp và chất thải nguy hại tại nước ta dần dần được quan tâm và phát triển khá nhanh, phù hợp với xu hướng chung của thế giới. Về phía các cơ quan quản lý, bên cạnh việc triển khai và đầu tư vốn để trang bị một số lò đốt rác ngoại nhập, đã ban hành các tiêu chuẩn về khí thải nói chung và khí thải cho Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 61
Bộ môn Hóa Môi Trường các lò đốt rác nói riêng, cụ thể như sau: TCVN 5939 – 1995 qui định đối với các thông số ô nhiễm trong khí thải công nghiệp nói chung. TCVN 6560 – 1999 là qui định đối với các thông số ô nhiễm trong khí thải lò đốt chất thải rắn y tế Bảng 3.3. Tiêu chuẩn xả thải của một số nguồn khí thải của Việt Nam 3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy Quá trình cháy và các chất ô nhiễm tạo thành (sản phẩm cháy) liên quan chặt chẽ tới thành phần, bản chất của chất thải được đốt, nhiên liệu sử dụng, điều kiện đốt như: hệ số dư không khí (ôxy), nhiệt độ đốt, độ tiếp xúc và thời gian tiếp xúc giữa nhiên liệu (hoặc khí gas) với ôxy Quá trình cháy của chất thải rắn bao gồm 4 giai đoạn cơ bản sau: + Quá trình sấy khô (bốc hơi nước). + Quá trình phân hủy nhiệt chất thải (hình thành khí gas). + Quá trình phối trộn khí gas hoặc chất đốt với gió (không khí) và sự mồi lửa. + Quá trình cháy ở dạng khí. Các nguyên tắc cơ bản của quá trình đốt cháy là áp dụng nguyên tắc 3T: + Temperature (nhiệt độ): nhiệt độ của không khí trước khi đưa vào lò và nhiệt độ của buồng đốt đủ cao để phản ứng xảy ra nhanh, cháy hoàn toàn. Nhiệt độ không đủ cao phản ứng sẽ không xảy ra hoàn toàn và sản phẩm khí thải sẽ có khói đen và các chất ô nhiễm khí như CO, Hydrocacbon (THC) cao. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 62
Bộ môn Hóa Môi Trường Điều này liên quan tới hoặc là do kích thước buồng đốt quá nhỏ hoặc lượng không khí cấp vào quá dư làm nguội buồng đốt. + Turbulence (xáo trộn): để tăng hiệu quả tiếp xúc giữa chất cháy và chất ôxy hóa, có thể đặt các tấm ngăn trong buồng đốt hoặc tạo các van đổi chiều dòng khí để tăng khả năng xáo trộn. + Time (thời gian): thời gian tiếp xúc đủ để phản ứng ôxy hóa xảy ra hoàn toàn bằng cách đặt các vách ngăn nhằm tăng thời gian tiếp xúc hoặc kích thước buồng đốt đủ lớn. Trong các lò đốt rác kiểu cũ, nhiệt độ thấp theo cách đốt cổ điển thì các điểm cháy hở, 4 giai đoạn của quá trình cháy xảy ra cùng một vị trí và cùng một lúc. Do sự phối trộn kém nên cháy không hoàn toàn, hiệu quả cháy kém, có nhiều bụi cùng các chất ô nhiễm (CO, THC, ) kéo theo trong khói thải. Để khắc phục nhược điểm trên hiện nay người ta tiến hành đốt chất thải trong lò đốt nhiều cấp, đặc biệt việc ứng dụng công nghệ đốt nhiệt phân đã cải thiện được vấn đề ô nhiễm môi trường đáng kể. 3.2.1. Thành phần hóa học của chất thải Đối với chất thải được đem đốt chưa các thành phần hữu cơ cũng có thể được coi như một dạng nhiên liệu. Thực chất nhiên liệu là những vật chất mà khi đốt cháy thì phát sáng và tỏa ra một nhiệt lượng nào đó. Cũng như nhiên liệu, chất thải được đốt có thể tồn tại ở các dạng: rắn, lỏng hoặc khí. Đối với thành phần nhiên liệu rắn và lỏng thường được biểu diễn dưới các dạng: - Thành phần hữu cơ Ch + Hh + Oh + Nh = 100% - Thành phần cháy Cc + Hc + Oc + Nc + Sc = 100% - Thành phần khô Ck + Hk + Ok + Nk + Sk + Ak = 100% - Thành phần sử dụng Cd + Hd + Od + Nd + Sd + Ad + Wd = 100% Thành phần cơ bản của nhiên liệu công nghiệp (chất thải) bao gồm: C + H + O + N + S + A + W = 100% Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 63
Bộ môn Hóa Môi Trường Trong đó: C, H, O, N, S, A, W là hàm lượng phần trăm trọng lượng của các nguyên tố cacbon, hydro, ôxy, nitơ, lưu huỳnh, tro, ẩm trong chất thải. Bảng 3.4. Thành phần hóa học của một số chất thải Nhiệt trị Bảng 3.5 Nhiệt lượng của một số chất thải Nhiệt trị của chất thải là nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg chất thải. Nhiệt trị có liên quan tới quá trình sinh nhiệt trong khi cháy. Nhiệt trị thấp của nhiên liệu rắn, lỏng tính theo công thức của Mendeleep Q = 81C + 300H - 26 ( O - S ) - 6 ( 9A + W) Kcal/kg 3.2.2. Ảnh hưởng của hệ số dư không khí Hệ số tiêu hao không khí (α) là tỉ số giữa lượng không khí thực tế và lượng không khí lý thuyết, hay còn gọi là hệ số dư không khí. Vì phản ứng cháy chủ yếu là sử dụng ôxy của không khí , nên lựa chọn hệ số tiêu hao không khí thích hợp là cần thiết, đây là một thông số rất quan trọng trong quá trình đốt chất thải. Thông thường α có giá trị từ 1,05 - 2 tùy thuộc vào loại chất thải được đốt, kiểu lò đốt. Giá trị α tăng hợp lý thì quá trình cháy xảy ra hoàn toàn, tuy nhiên khi giá trị α càng tăng thì nhiệt độ của lò đốt sẽ bị giảm Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 64
Bộ môn Hóa Môi Trường đi lúc đó sẽ ảnh hưởng tới quá trình đốt. Trong hình 3.1 và 3.2. biểu diễn sự ảnh hưởng của khí dư trong quá trình đốt tới nhiệt độ buồng lửa. Đối với phản ứng cháy khi lượng không khí cấp vào buồng đốt tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ buồng đốt có nghĩa là lúc này lò đốt đang hoạt động ở chế độ đốt thiếu khí và ngược lại. Nhờ tính chất này mà bằng nghiên cứu thực nghiệm có thể xác định được giá trị α mà cũng từ đây có thể xác định được điều kiện đốt thích hợp cho các loại chất thải khác nhau. Tuy nhiên cũng còn nhiều yếu tố khác có ảnh hưởng như chế độ nhiệt, tải trọng rác . Hình 3.1. Đường biểu diễn liên quan giữa nhiệt độ và không khí dư Hình 3.2. Ảnh hưởng của không khí dư tới nhiệt độ buồng đốt Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 65
Bộ môn Hóa Môi Trường Từ Bảng 3.6 cho thấy lượng không khí cần thiết cung cấp cho quá trình cháy của các chất khác nhau. Mỗi chất được đốt có nhiệt trị khác nhau và lượng không khí lý thuyết cung cấp cho quá trình cháy cũng khác nhau. Những chất thải có thành phần xenlulô như giấy chẳng hạn khi đốt cần duy trì ở nhiệt độ 1400 oF (tương đương 760 0C) và thời gian cháy cần tối thiểu 0,5 giây. Trong khi đó có nhiều chất cần phải duy trì cháy hoàn toàn phải ở nhiệt độ 1800 oF (tương đương 982 0C) và thời gian cháy cần tối thiểu 2 giây. Đối với mỗi chất thải được đốt cần phải xác định mối liên hệ giữa nhiệt độ đốt và thời gian lưu. Bảng 3.6. Nhiệt trị và nhu cầu cấp khí của một số chất thải được đốt 3.2.3. Các tính chất của chất thải cần quan tâm khi đốt - Thành phần hóa học của chất thải, độ tro, độ ẩm. - Khả năng ăn mòn. - Độ nhớt, chất thải đem đốt có thể ở dạng rắn hoặc lỏng - Hoạt tính (khả năng phản ứng) - Khả năng polymer hóa - Nhiệt nóng chảy của tro Đối với công nghệ đốt chất thải có tận dụng năng lượng hoặc đốt kèm với nhiên liệu trong các công nghệ như đốt nồi hơi, nung clinker người ta sẽ đưa ra một số các yêu cầu riêng. Khi sử dụng chất thải nguy hại làm nhiên liệu thì 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: Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 66
Bộ môn Hóa Môi Trường nồi hơi, lò nung, lò luyện kim, lò nấu thủy tinh. Lượng chất thải bổ sung vào lò đốt có thể chiếm 25% tổng lượng nhiên liệu. Ngoài các tính chất thông thường đã nêu ở trên thì người ta phải quan tâm tới giá trị nhiệt trị của chất thải. 3.3. Một số công nghệ đốt chất thải Đốt là kỹ thuật xử lý chất thải nguy hại có nhiều ưu điểm hơn các kỹ thuật xử lý khác được sử dụng để xử lý chất thải nguy hại không thể chôn lấp mà có khả năng cháy. Phương pháp này được áp dụng cho tất cả các chất thải rắn, lỏng, khí. Trong phương pháp này, nhờ sự oxy hoá và phân huỷ nhiệt, các chất hữu cơ sẽ bị khử độc tính và phá vỡ cấu trúc. tuỳ theo thành phần của chất thải mà khí sinh ra từ quá trình đốt có thành phần khác nhau. Nhìn chung, thành phần khí thải cũng có thành phần như sản phẩm cháy thông thường (bụi, CO2, CO, SOx, NOx). Tuy nhiên trong thành phần khí thải còn có các thành phần khác như HF, HCl, P2O5, Cl2, Hiện nay các loại lò đốt sau thường được sử dụng - Lò đốt chất lỏng - Lò đốt thùng quay - Lò đốt gi cố định - Lò đốt tầng sôi. 3.2.1. Đốt bằng phương pháp phun chất lỏng. 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. Chất thải sẽ được phun vào lò đốt dưới dạng sương bụi với kích thước giọt chất lỏng từ 1μm trở lên. Lò đốt được duy trì nhiệt độ khoảng trên 1000 0C. Thời gian lưu của chất thải lỏng trong lò từ vài phần giây đến 2,5 giây. Loại thiết bị này thường có dạng hình trụ nằm ngang, tuy nhiên trong trường hợp chất thải lỏng có thành phần hữu cơ cao thì thiết bị có dạng thẳng đứng. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 67
Bộ môn Hóa Môi Trường Hình 3.3. Sơ đồ lò đốt chất thải lỏng Thiết bị này có những ưu và nhược điểm sau: Ưu điểm: + Đốt được nhiều loại chất thải nguy hại + Không yêu cầu lấy sỉ thường xuyên + Thay đổi nhiệt độ nhanh chóng theo tốc độ nhập liệu + Chi phí bảo trì thấp Nhược điểm: + Chỉ ápdụng được với các loại chất lỏng có thể nguyên tử hoá + Cần cung cấp nhiên liệu để quá trình cháy hoàn tất và tránh ngọn lửa tác động lên gạch chịu lửa + Dễ bị ngẹt béc khi phun chất thải lỏng có cặn 3.3.2. Đốt thùng quay. Lò đốt thùng quay được sử dụng để xử lý các loại chất thải ở dạng rắn, cặn, bùn và cũng có thể ở dạng lỏng. Thùng quay hoạt động ở nhiệt độ khoảng 1100oC. Vận tốc quay của lò và thời gian lưu của CTR trong lò phụ thuộc vào công suất xử lý Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 68
Bộ môn Hóa Môi Trường v ~ 0,5 – 1 v/ph t ~ 0,5 -1,5 h Hình 3.4. Sơ đồ lò đo thùng quay . Ưu nhược điểm của phương pháp thùng quay:  Đốt được nhiều loại chất thải cùng lúc  Đạt được nhiệt độ cao  Tạo được sự xáo trộn chất thải đồng đều Nhược điểm  Vốn đầu tư ban đầu và chi phí vận hành cao  CN vận hành phải được đào tạo kỹ  Tạo nhiều bụi mịn 3.3.3. Lò đốt tầng sôi - Có kết cấu dạng ống trụ, lót bằng vật liệu chịu lửa - Lò được chia làm hai phần: phần dưới là lớp đệm cát được đỡ bởi sàng đỡ và có các vòi phun không khí ở phía dưới. Phần trên là khoang đốt khí Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 69
Bộ môn Hóa Môi Trường Hình. Lò đốt tầng sôi Hình 3.5. Lò đốt tầng sôi Thuộc loại lò đốt tĩnh được lát một lớp gạch chịu lửa bên trong để làm việc với nhiệt độ cao. Đặc điểm của tháp là luôn chứa một lớp cát dày 40 – 50cm nhằm: Lớp cát nhận nhiệt và giữ nhiệt cho lò đốt, bổ sung nhiệt cho rác ướt. Lớp cát được gió thổi xáo động là chất thải rắn bị tơi ra, xáo động theo nên cháy dẽ dàng. Chất thải lỏng khi bơm vào lò sẽ bám dính lên bề mặt các hạt cát nóng đang xáo động, nhờ vậy sẽ bị đốt cháy còn thành phần nước sẽ bay hơi hết. Gió thổi mạnh vào dưới lớp vỉ đỡ có lỗ nên gió sẽ phân bố đều dưới đáy tháp làm lớp đệm cát cùng các phế liệu rắn, nhão đều được thổi tơi, tạo điều kiện cháy triệt để. Khoang phía dưới tháp (trên vỉ phân bố gió), là khu vực cháy sơ cấp nhiệt độ buồng đốt từ 850 – 9200C, còn khoang phía trên phình to hơn là khu vực cháy thứ cấp có nhiệt độ cháy cao hơn (990 – 11000C) để đốt cháy hoàn toàn chất thải. Trong tháp sôi cần duy trì Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 70
Bộ môn Hóa Môi Trường một lượng cát nhất định tạo một lớp đệm giữ nhiệt ổn định và hỗ trợ cho quá trình sôi của lớp chất thải đưa vào đốt. Khí thải sau đó được làm nguội và qua hệ thống xử lý trước khi qua ống khói thải ra môi trường  Ưu nhược điểm Ưu điểm:  Kết cấu đơn giản, chi phí bảo dưỡng thấp  Hiệu quả thiêu đốt cao  Nhiệt độ phân bố đồng đều trong lớp đệm Nhược điểm:  Đường kính và chiều cao bị hạn chế bởi thiết kế công nghệ  Lượng bụi phát sinh nhiều  Không xử lý được đa dạng các loại chất thải 3.3.4. Công nghệ đốt nhiệt phân Nguyên lý hoạt động của lò chủ yếu là dựa vào quá trình kiểm soát không khí cấp vào lò. Quan hệ giữa lượng không khí được cấp cho quá trình đốt và nhiệt độ buồng đốt đã được người ta lợi dụng tính chất này để kiểm soát quá trình đốt (cả buồng sơ cấp lẫn thứ cấp). Khi V (lượng không khí cấp tức thời) V0 (vùng dư khí) thì nhiệt độ sẽ giảm khi lưu lượng không khí cấp vào lò tăng. Trong buồng đốt sơ cấp lượng không khí – V, chỉ được cấp bằng 70 – 80% nhu cầu cần thiết –V0 (theo tính toán lý thuyết). Nhiệt độ lò đốt kiểm soát từ 250 – 9000C, giai đoạn cuối cùng có thể nâng nhiệt độ cao hơn để đốt cháy hoàn toàn các chất hữu cơ còn lại trong tro. Khí tách ra từ phản ứng này gồm có hỗn hợp các khí cháy (khí gas) và hơi nước sẽ được dẫn lên buồng thứ cấp và khí gas sẽ được đốt tiếp trong buồng thứ cấp. Ở buồng thứ cấp lượng không khí cung cấp dư để cháy hoàn toàn (thường vượt 110 – 200% )lượng không khí cần thiết. Khí thải tiếp tục được Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 71
Bộ môn Hóa Môi Trường làm sạch (khử bụi, khí axít ) bằng các thiết bị xử lý trước khi thải ra môi trường. Nhiệt độ là việc ở buồng thứ cấptrên 10000C. 3.4. So sánh một số công nghệ đốt rác thải Với những phân tích các phương pháp đốt như trên thì công nghệ đốt bằng cách hóa hơi nguyên liệu trong điều kiện nghèo khí (công nghệ nhiệt phân) có kiểm soát khí là một trong số công nghệ tiên tiến và tối ưu hiện nay, nó khắc phục được các nhược điểm của công nghệ đốt hở. Các quá trình sấy, thu nhiệt, hóa hơi xảy ra ở trong buồng sơ cấp, quá trình xáo trộn, đốt cháy khí gas xảy ra trong buồng thứ cấp nên đốt cháy triệt để, nhiệt độ cháy cao, hầu như không sinh bụi. Trên thế giới hiện nay đang áp dụng rộng rãi công nghệ này. Ở Mỹ, hiệu ứng nhiệt phân đã ứng dụng nhiều trong các quá trình công nghiệp, tuy nhiên mãi tới nhưng năm 1960 mới dần dần được ứng dụng trong lĩnh vực đốt chất thải nhưng cũng chưa gặt hái được thành công nhiều so với một số nước Châu âu. Do ở Mỹ sử dụng công nghệ đốt thùng quay trong đốt chất thải nguy hại là phổ biến nhất (tới 70% tổng số lò đốt chất thải nguy hại). Ở Châu âu, và châu Mỹ có một số công ty hàng đầu về thiết kế chế tạo các loại lò đốt sử dụng hiệu ứng nhiệt phân, như: công ty Thyssen của Đức với lò đốt tầng sôi, Del Monego của Ý với lò đốt thùng quay, HOVAL với lò nhiệt phân tĩnh, BIC của Bỉ, Trong đó lò HOVAL đã có mặt trong nhiều dự án đốt rác công nghiệp và rác y tế ở nước ta như: lò HOVAL tĩnh của công ty Novatits - sản xuất thuốc BVTV ; lò GG42-HOVAL của công ty môi trường đô thị Tp.HCM, đốt rác y tế tập trung; ở Việt Nam dự án 25 lò nhập của bộ Y tế cung cấp cho 25 bệnh viện trên toàn quốc. Bài giảng Quản lý & Xử lý chất thải rắn, chất thải nguy hại 72