Kỹ thuật xử lý chất thải rắn - Trần Thanh Thư

1/17/2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

Bộ môn Công nghệ Kỹ thuật Môi trường

Môn học: Kỹ thuật xử lý chất thải rắn Biên soạn: Trần Thanh Thư

Nội dung môn học • Chủ đề 1: Giới thiệu về chất thải rắn • Chủ đề 2: Hệ thống thu gom chất thải rắn • Chủ đề 3: Hệ thống trung chuyển và vận chuyển • Chủ đề 4: Các phương pháp xử lý chất thải rắn • Chủ đề 5: Tái chế chất thải rắn • Chủ đề 6: Công nghệ sản xuất phân hữu cơ từ chất thải rắn sinh hoạt • Chủ đề 7: Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp nhiệt • Chủ đề 8: Bãi chôn lấp chất thải hợp vệ sinh 2

1

1/17/2015

Đánh giá quá trình Chuyên cần:

10%

Thảo luận nhóm:

20%

Kiểm tra giữa kỳ:

20%

Thi kết thúc học phần: 50% 3

Chủ đề 1: Giới thiệu về chất thải rắn

4

2

1/17/2015

5

6

3

1/17/2015

1.1 Định nghĩa Chất thải rắn (CTR): tất cả các chất thải ở dạng rắn, phát sinh do các hoạt động của con người và sinh vật, được thải bỏ khi chúng không còn hữu ích hay khi con người không muốn sử dụng nữa.

CTR đô thị - Municipal solid waste: CTR từ các hoạt động của dân cư, khu thương mại, du lịch và văn phòng.

7

1.2 Lịch sử phát triển và quản lý CTR Giai đoạn tiền sử Lượng dân cư ít Diện tích đất đai rộng lớn

khả năng đồng hoá CTR tốt, do đó không gây tổn hại đến môi trường

Giai đoạn con người sống tập trung Dân cư sinh sống đông đúc Tập trung từng nhóm, bộ lạc, cụm…

CTR bị thải bỏ bừa bãi khắp nơi, thành phần phức tạp

Giai đoạn khoa học kỹ thuật & công nghệ phát triển Nhiều ngành công nghiệp, sản xuất nhiều loại sản phẩm

CTR sinh ra đa dạng, khả năng phân hủy kém hoặc tồn tại lâu trong thiên nhiên

8

4

1/17/2015

1.2 Lịch sử phát triển và quản lý CTR Do không có kế hoạch quản lý CTR đã gây ra nhiều ô nhiễm môi trường sống của con người

9

1.2 Lịch sử phát triển và quản lý CTR Các phương pháp phổ biến nhất được sử dụng để xử lý CTR từ đầu thế kỷ 20:  Thải bỏ trên các khu đất trống 

Thải bỏ vào môi trường nước



Chôn lấp



Giảm thiểu và đốt

10

5

1/17/2015

1.3 Nguồn gốc phát sinh CTR

11

1.3 Nguồn gốc phát sinh CTR Loại CTR

Thành phần chất thải

Nguồn gốc phát sinh

Rác sinh hoạt

-

Vật dụng bỏ đi

Dễ cháy:

Hộ gia đình, cơ quan, trường học, bệnh viện, khu công cộng, nhà hàng, chợ, khách sạn,..

Khó cháy: Tro Rác đường phố Chất thải công nghiệp Chất thải xây dựng Chất thải nông nghiệp

Rất đa dạng, tùy ngành nghề sản xuất:

Đường phố, vỉa hè, ngõ hẻm, bãi đất trống Các nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp Các công trình xây dựng Vùng nông thôn, khu sản xuất nông nghiệp 12

6

1/17/2015

1.3 Nguồn gốc phát sinh CTR Loại CTR

Thành phần chất thải

Nguồn gốc phát sinh

Rác thực phẩm Rác sinh hoạt

Vật dụng bỏ đi

Tro Rác đường phố Chất thải công nghiệp Chất thải xây dựng Chất thải nông nghiệp

giấy, carton, nhựa, túi nylon, vải, da, rác vườn, gỗ, thủy tinh, lon thiếc, kim loại, tro, lá cây, vật dụng gia đình hư hỏng (kệ sách, đèn, tủ,…), đồ điện tử hư hỏng (máy radio, Hộ gia đình, cơ quan, trường tivi, tủ lạnh, máy giặt) học, bệnh viện, khu công cộng, Dễ cháy: Giấy, carton, gỗ, vỏ bào, cành cây, nhà hàng, chợ, khách sạn,.. giường, kệ sách, bàn ghế hỏng Không cháy: các vật dụng bằng kim loại, thủy tinh, sành sứ Còn lại sau quá trình đốt cháy được sử dụng trong nấu nướng, thiêu đốt Lá cây, rác vườn, cát, cành cây, phân động vật, rác thực phẩm Rất đa dạng, tùy ngành nghề sản xuất, Bùn (trạm xử lý nước thải), rác thải điện tử Xà bần, sắt thép, thùng sơn, gỗ, bao bì xi măng Xác xúc vật, gia cầm, phân gia súc, gia cầm, rơm rạ, túi nylon, bao bì đựng phân bón, thuốc trừ sâu

Đường phố, vỉa hè, ngõ hẻm, bãi đất trống Các nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp Các công trình xây dựng Vùng nông thôn, khu sản xuất 13 nông nghiệp

1.4 Thành phần CTR - Thành phần CTR mô tả các phần riêng biệt mà từ đó tạo nên dòng chất thải.

- Sự liên hệ giữa các thành phần thường được biểu thị bằng phần trăm khối lượng.

- Thành phần CTR có vai trò quan trọng đối với việc lựa chọn: - Thiết bị xử lý - Quá trình xử lý - Hoạch định các chương trình và hệ thống quản lý

14

7

1/17/2015

1.4 Thành phần CTR STT

THÀNH PHẦN

% KHỐI LƯỢNG

Chất hữu cơ 1

Thực phẩm thừa

9.0

2

Giấy

34.0

3

Giấy Cacton

6.0

4

Nhựa

7.0

5

Vải vụn

2.0

6

Cao su

0.5

7

Da

0.5

8

Rác vườn

18.5

9

Gỗ

2.0

Bảng 1.1: Thành phần CTR sinh hoạt ở Mỹ

Chất vô cư 1

Thủy tinh

8.0

2

Can thiếc

6.0

3

Nhôm

0.5

4

Kim loại khác

3.0

5

Bụi, tro

3.0

Nguồn: Intergrated solid waste management McGRAW-HILL 15 1993.

1.4 Thành phần CTR Stt Thành phần 1 Thực phẩm

Khối lượng (%)

65 – 95

2

Giấy

0.05 – 25

3 4 5

Carton Vải

0.00 – 0.01 0.00 – 5.00

Túi nylon

1.50 – 17.0

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Nhựa cứng Da Gỗ Cao su mềm Cao su cứng Lon đồ hộp Kim loại màu Sắt Thủy tinh Sành sứ Xà bần, tro

0.00 – 0.01 0.00 – 0.05 0.00 – 3.50 0.00 – 1.50 0.00 – 0.01 0.00 – 0.06 0.00 – 0.03 0.00 – 0.01 0.00 – 1.30 0.00 – 1.40 0.00 – 6.10

Bảng 1.2:

Thành phần CTR sinh hoạt tại Tp.Hồ Chí Minh

Nguồn: 16 CENTEMA, 1997

8

1/17/2015

1.4 Thành phần CTR Thành phần Chất hữu cơ 1. Thực phẩm 2. Giấy 3. Carton 4. Plastic 5. Vải 6. Cao su 7. Da 8. Rác làm vườn 10. Gỗ Chất vô cơ 11. Thủy tinh 12. Can thiếc (đồ hộp) 13. Nhôm 14. Kim loại khác 15. Bụi, tro, gạch

Các quốc gia Các quốc gia thu nhập thu nhập thấp trung bình

Các quốc gia thu nhập cao

40-85

20-65

6-30

1-10

8-30

20-45

1-5 1-5 1-5

2-6 2-10 1-4

1-5

1-10

1-10

1-10

4-12

-

-

2-8

1-5 1-40

1-5 1-30

0-1 1-4 0-10

5-15 2-8 2-6 0-2 0-2 10-20 1-4

Bảng 1.3: Thành phần CTR sinh hoạt của các quốc gia có mức thu nhập khác nhau (không tính phần vật liệu đã thu hồi) (1990) 17

Máy nghiền rác thực phẩm

18

9

1/17/2015

1.4 Thành phần CTR - Thành phần CTR phụ thuộc vào:  Mức sống của dân cư  Trình độ sản xuất

 Tài nguyên  Mùa vụ trong năm

- Thành phần riêng biệt của CTR thay đổi theo:  Vị trí địa lý, thời gian  Mùa trong năm

 Điều kiện kinh tế

19

Phương pháp xác định thành phần rác thải đô thị tại hiện trường Kỹ thuật “một phần tư” (quarter technique)

20

10

1/17/2015

1.5 Khối lượng CTR Tầm quan trọng của việc xác định khối lượng CTR: - Hoạch định hoặc đánh giá kết quả của chương trình thu hồi, tái chế, tuần hoàn vật liệu - Thiết kế các phương tiện, thiết bị vận chuyển và xử lý CTR VD: - Việc thiết kế các xe chuyên dùng để thu gom CTR đã phân loại tại nguồn - Kích thước của các phương tiện phụ thuộc vào khối lượng chất thải được thu gom - Kích thước của bãi rác cũng phụ thuộc vào lượng CTR còn lại phải đổ bỏ sau khi tái sinh 21

1.5 Khối lượng CTR Các đơn vị thường được sử dụng để biểu diễn khối lượng CTR: • Khu vực dân cư và thương mại: kg/(người.ngày) • Khu vực công nghiệp: kg/tấn sản phẩm; kg/ca sản xuất • Khu vực nông nghiệp: kg/tấn sản phẩm thô 22

11

1/17/2015

1.5 Khối lượng CTR Phân tích khối lượngthể tích

Đếm tải

Cân bằng vật chất

Phương pháp xác định khối lượng CTR

23

1.5.1 PP Phân tích khối lượng – thể tích Phương pháp này thường có độ sai số cao.

VD: KL 1 m3 CTR CTR xốp (không nén)

< CTR được nén chặt

Kết quả phải được báo cáo kèm theo: • mức độ nén của chất thải hay • khối lượng riêng ở điều kiện nghiên cứu.

24

12

1/17/2015

25

1.5.1 PP Phân tích khối lượng – thể tích Lưu ý: - PP này là cơ sở nghiên cứu chính xác nhất vì trọng tải của xe chở rác có thể cân trực tiếp với bất kỳ mức độ nén chặt nào của CTR. - Những số liệu về khối lượng rất cần thiết trong tính toán vận chuyển vì khối lượng CTR vận chuyển bị hạn chế bởi tải trọng cho phép của trục lộ giao thông.

- PP này cũng rất quan trọng trong tính toán thiết kế công suất bãi chôn lấp, các số liệu được thu thập trong khoảng thời gian dài bằng cách cân và đo thể tích xe thu gom.

26

13

1/17/2015

1.5.2 PP đếm tải - số lượng xe thu gom, - đặc điểm,

- tính chất của chất thải tương ứng (loại chất thải, thể tích ước lượng) được ghi nhận trong suốt một thời gian dài

27

1.5.2 PP đếm tải Khối lượng chất thải phát sinh trong thời gian khảo sát (gọi là khối lượng đơn vị-lượng chất thải TB theo đầu người thải ra trong 1 ngày) được tính bằng cách sử dụng các số liệu thu thập tại khu vực nghiên cứu và các số liệu đã biết trước.

28

14

1/17/2015

1.5.2 PP đếm tải BTVD: Ước tính lượng chất thải phát sinh bình quân đầu người từ khu dân cư theo các dữ liệu sau: -Khu dân cư gồm 1,500 hộ dân -Mỗi hộ dân gồm 6 nhân khẩu

-Thời gian tiến hành giám sát là 7 ngày -Tổng số xe ép rác: 9 xe -Thể tích 1 xe ép rác: 15m3 -Tổng số xe đẩy tay: 20 xe -Thể tích xe đẩy tay: 0.75m3 -Biết rằng KLR của rác trên xe ép rác: 300kg/m3 và xe đẩy 29 tay: 100kg/m3

1.5.2 PP đếm tải BTVD: Lời giải 1. Lượng CTR thu gom trong 1 tuần tại khu dân cư:

Tổng khối lượng CTR cần thu gom: 2. Lượng rác thải phát sinh tính trên đầu người

30

15

1/17/2015

1.5.2 PP đếm tải BT: Một khu dân cư gồm có 12,000 căn hộ, mỗi hộ trung bình có 4 nhân khẩu. Trong khu vực có một trạm trung chuyển để tiếp nhận toàn bộ lượng chất thải rắn thu gom từ khu dân cư này trước khi chúng được vận chuyển đến bãi chôn lấp chất thải rắn. Số liệu thu thập trong một tuần quan sát nghiên cứu trạm trung chuyển như sau: a.

Số xe thu gom có thiết bị ép rác: 9 chiếc, dung tích thùng chứa: 12m3, KLR của CTR sau khi nén: 350kg/m3

b.

Số xe thu gom không có thiết bị ép rác: 7 chiếc, dung tích thùng chứa: 6m3, KLR của CTR: 150kg/m3

c.

Số xe thu gom tư nhân: 20 chiếc, dung tích thùng chứa: 0.8m3, KLR của CTR sau khi nén: 100kg/m3

Xác định khối lượng đơn vị (lượng chất thải TB theo đầu người thải 31 ra trong 1 ngày)

1.5.3 PP cân bằng vật chất Là phương pháp cho kết quả chính xác nhất và dữ liệu đáng tin cậy cho chương trình quản lý CTR, Được áp dụng cho từng nguồn phát sinh riêng lẻ như các hộ dân cư, nhà máy, cũng như cho khu công nghiệp và khu thương mại.

32

16

1/17/2015

1.5.3 PP cân bằng vật chất Các bước thực hiện: B1: Thành lập “hộp” giới hạn nghiên cứu B2: Nhận diện tất cả các hoạt động phát sinh CTR xảy ra bên trong hệ thống nghiên cứu B3: Xác định tốc độ phát sinh CTR liên quan đến từng hoạt động ở bước 2 B4: Sử dụng quan hệ toán học để xác định khối lượng CTR phát sinh, lưu trữ trong hệ thống B5: Vẽ sơ đồ cân bằng vật liệu (biễu diễn dòng vật liệu) của hệ thống nghiên cứu 33

1.5.3 PP cân bằng vật chất Khối lượng vật chất tích lũy bên trong hệ thống (tích lũy)

Khối lượng vật chất đi vào hệ thống (nguyên + nhiên liệu)

Khối lượng vật chất đi ra khỏi hệ thống (sản phẩm + chất thải tuần hoàn)

Khối lượng chất thải phát sinh trong hệ thống (chất thải rắn + khí thải + nước thải) 34

17

1/17/2015

1.5.3 PP cân bằng vật chất BTVD: Một nhà máy chế biến đồ hộp nhập 12 tấn nguyên liệu thô để sản xuất, 5 tấn can để chứa các sản phẩm, 0,5 tấn giấy carton để làm thùng chứa các sản phẩm, và 0,3 tấn các loại nguyên liệu khác.

Trong số 12 tấn nguyên liệu thô thì lượng sản phẩm được chế biến là 10 tấn; 1,2 tấn phế thải được sử dụng làm thức ăn gia súc và 0,8 tấn được thải bỏ vào hệ thống xử lý nước thải.

Trong số 5 tấn can được nhập vào nhà máy thì 4 tấn được lưu trữ trong kho để sử dụng trong tương lai, phần còn lại được sử dụng để đóng hộp; trong số can được sử dụng có 3% bị hỏng và được tách riêng để tái chế.

Lượng giấy carton nhập vào nhà máy được sử dụng hết, trong số đó có 5% bị hỏng và được tách riêng để tái chế. Trong số các loại nguyên liệu khác được nhập vào nhà máy thì 25% được lưu trữ và sử dụng trong tương lai; 25% thải bỏ như chất thải rắn, 50% còn lại là hỗn hợp các loại chất thải và trong số đó có 35% được dùng để tái chế, phần còn lại được xem như CTR đem đi thải bỏ.

•

Thiết lập sơ đồ cân bằng vật liệu dựa vào các dữ kiện trên

•

Xác định lượng chất thải phát sinh và tái chế khi sản xuất 1 tấn sản phẩm?

35

1.5.3 PP cân bằng vật chất Lời giải BTVD 1. Đầu vào của nhà máy sản xuất đồ hộp

2. Các dòng luân chuyển trong quá trình sản xuất - 12 tấn sản phẩm thô: - 5 tấn can:

- 0.5 tấn giấy carton: - 0.3 tấn NL khác: 36

18

1/17/2015

1.5.3 PP cân bằng vật chất Lời giải BTVD: 3. Xác định số lượng các dòng vật chất Tổng khối lượng vật liệu lưu trữ (tích lũy): Tổng khối lượng vật chất đầu vào: Tổng khối lượng vật chất đầu ra:

Hỗn hợp chất thải phát sinh:

37

1.5.3 PP cân bằng vật chất Lời giải BTVD:

4. Chuẩn bị bảng cân bằng vật liệu Tổng khối lượng các vật liệu lưu trữ =Vật liệu vào -Vật liệu ra Chất thải phát sinh Vật liệu lưu trữ = Vật liệu đầu vào = Vật liệu đầu ra = Chất thải phát sinh = Kiểm tra cân bằng vật liệu:

38

19

1/17/2015

1.5.3 PP cân bằng vật chất Lời giải BTVD: 5. Xác định lượng chất thải phát sinh và tái chế khi sản xuất 1 tấn sản phẩm • Tổng khối lượng sản phẩm:

• Hỗn hợp CTR phát sinh = = Vật liệu tái chế = = 39

1.5.3 PP cân bằng vật chất BT: Để đánh giá lượng chất thải phát sinh tại một hộ gia đình.

Người ta tiến hành khảo sát lượng hàng hoá mà gia đình mua vào một ngày là10 kg. Hàng hoá bao gồm: thực phẩm, báo, tạp chí và các vật dụng khác.

• 3,5 kg thực phẩm được tiêu thụ và 2,5kg được lưu trữ.

• Các loại can và chai được tái sử dụng và có trọng lượng bằng 20% trọng lượng thực phẩm tiêu thụ.

• Giấy báo có trọng lượng bằng 22% tổng lượng hàng hoá mua vào. Sau khi xem xong có 20% lượng giấy báo được đốt và phần còn lại được đưa vào các thùng chứa để đổ chung với các loại chất thải khác.

• Tạp chí có trọng lượng bằng 5% lượng giấy báo và sau khi xem xong được lưu trữ tại gia đình.

• Các vật liệu khác sau khi sử dụng thải bỏ hoàn toàn Kiểm tra cân bằng vật liệu và tính lượng chất thải phát sinh mỗi 40 ngày?

20

1/17/2015

1.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến khối lượng CTR  Các hoạt động tái sinh và giảm thiểu khối lượng chất thải rắn tại nguồn phát sinh: • Giảm phần bao bì không cần thiết hay dư thừa • Phát triển và sử dụng các sản phẩm bền, sản phẩm có khả năng phục hồi cao hơn • Thay thế các sản phẩm chỉ sử dụng 1 lần bằng các sản phẩm có thể tái sử dụng (ví dụ: Các loại dao, nĩa, dĩa có thể tái sử dụng, các loại thùng chứa có thể sử dụng lại…)

• Sử dụng tiết kiệm nguyên liệu (ví dụ: giấy photocopy 2 mặt) • Gia tăng các vật liệu tái sinh chứa trong các sản phẩm • Phát triển các cơ cấu, tổ chức khuyến khích các nhà sản xuất thải ra ít chất thải hơn 41

1.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến khối lượng CTR  Luật pháp và thái độ chấp hành luật pháp của người dân • Thái độ, quan điểm của cộng đồng • Sự ban hành luật pháp  Các yếu tố địa lý-tự nhiên và yếu tố khác • Vị trí địa lý • Mùa trong năm • Đặc điểm khu vực thu gom • Tần suất thu gom 42

21

1/17/2015

Máy nghiền rác thực phẩm

43

1.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến khối lượng CTR Bảng 1.4: Mức độ phát sinh CTR ở một số thành phố của Việt Nam Tên thành phố, thị xã

Diện tích nội thị (ha)

Dân số nội thị (nghìn người)

Rác thải (m3/ngày)

5,000

1,000

2,000

140,000

4,000

4,500 – 5,000

3,100

400

300

900

100

200 – 300

2,663

228

200 – 240

Nha Trang

90

180

140

Quảng Ngãi

395

64

66

Vũng Tàu

500

140

20

Buôn Ma Thuột

194

163

55

Cần Thơ

450

250

130

Hà Nội Hồ Chí Minh Hải Phòng Đà Nẵng Huế

44

Nguồn: giáo trình “Kinh tế chất thải”, NXB Giáo dục, 2006

22

1/17/2015

1.6 Tính chất của chất thải rắn 1.6.1 Tính chất vật lý - Khối lượng riêng

- Độ ẩm - Kích thước hạt - Khả năng giữ ẩm tại thực địa - Độ thấm 45

1.6.1 Tính chất vật lý Khối lượng riêng: khối lượng trong một đơn vị thể tích (kg/m3, T/m3) KLR sử dụng để ước lượng tổng khối lượng và thể tích CTR phải quản lý.

KLR của CTR thay đổi theo vị trí địa lý, mùa trong năm và thời gian chứa trong container => cẩn thận lựa chọn giá trị khi thiết kế.

46

23

1/17/2015

1.6.1 Tính chất vật lý Độ ẩm: thường được xác định theo phương pháp khối lượng ướt và tính theo công thức:

M: độ ẩm (%) w: trọng lượng ban đầu của mẫu (kg, g) d: trọng lượng của mẫu sau khi sấy khô ở 1050C (kg, g) 47

1.6.1 Tính chất vật lý Thành phần

Khối lượng riêng (kg/m3)

Độ ẩm (%)

Thực phẩm

490

70

Giấy

150

6

Carton

85

5

Plastic

110

2

Vải

110

10

Cao su

220

2

Da

270

10

Rác vườn

170

60

Gỗ

400

20

Thủy tinh

330

2

Can thiếc đồ hộp

150

3

Nhôm

270

2

Kim loại khác

540

3

Bụi, tro

810

8

Bảng 1.5: Khối lượng riêng và độ ẩm của CTR sinh hoạt

Nguồn: Integrated Solid Waste Management, McGRAW-HILL 48 1993

24

1/17/2015

BTVD: Ước tính độ ẩm (%) của CTR từ khu đô thị khi biết thành phần KL dựa trên bảng 1.5

Bảng 1.6: Khối lượng của một số thành phần hiện diện trong CTR Thành phần

Khối lượng, kg

Độ ẩm (% khối lượng)

Khối lượng khô (kg)

Thực phẩm

9.0

70

2.7

Giấy

34.0

6

32.0

Carton

6.0

5

5.7

Nhựa

7.0

2

6.9

Vải

2.0

10

1.8

Cao su

0.5

2

0.5

Da

0.5

10

0.4

Rác vườn

18.5

60

7.4

Gỗ

2.0

20

1.6

Thủy tinh

8.0

2

7.8

Can thiếc đồ hộp

6.0

3

5.8

Nhôm

0.5

2

0.5

Kim loại khác

3.0

3

2.9

Bụi, tro

3.0

8

2.8

Tổng cộng

100.0

78.8 49

1.6.1 Tính chất vật lý Kích thước hạt:

Kích thước hạt quan trọng trong tính toán thiết kế các thiết bị cơ khí như: sàng phân loại, máy phân loại từ tính.

Kích thước của thành phần chất thải có thể được xác định bằng 1 hoặc nhiều tiêu chuẩn: Sc

Sc = kích thước của thành phần, mm l = chiều dài, mm

Sc Sc = Sc

w = chiều rộng, mm h = chiều cao. mm 50

25

1/17/2015

1.6.1 Tính chất vật lý Khả năng giữ nước tại thực địa • Là toàn bộ khối lượng nước có thể giữ lại trong mẫu chất thải dưới tác dụng của trọng lực.

• Là một chỉ tiêu quan trọng trong việc tính toán, xác định lượng nước rò rỉ từ bãi rác.

• Nước đi vào mẫu CTR vượt quá khả năng giữ nước sẽ thoát ra tạo thành nước rò rỉ.

• Khả năng giữ nước thực tế thay đổi tùy vào lực nén và trạng thái phân hủy của CTR. • Khả năng giữ nước của hỗn hợp CTR (không nén) từ các 51 khu dân cư và thương mại dao động trong khoảng 50 - 60%.

1.6.1 Tính chất vật lý Độ thấm Độ thấm của CTR đã được nén là một tính chất vật lý quan trọng, chi phối sự di chuyển của các chất lỏng (nước rò rỉ, nước ngầm, nước thấm) và khí bên trong các bãi rác.

Hệ số thấm được tính như sau:

K: hệ số thấm, (m2/s) C: hằng số không thứ nguyên d: kích thước trung bình của lỗ rỗng trong rác (m) : trọng lượng riêng của nước (kg.m/s2) µ: độ nhớt động học của nước (Pa.s) k: độ thấm riêng (m2)

52

26

1/17/2015

1.6.1 Tính chất vật lý Độ thấm Độ thấm riêng k = Cd2 phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của CTR: sự phân bố kích thước các lỗ rỗng, bề mặt riêng, tính góc cạnh, độ rỗng.

Giá trị điển hình cho độ thấm riêng đối với CTR được nén trong bãi rác: • 10-11  10-12 m2 theo phương đứng • 10-10 m2 theo phương ngang.

53

1.6.2 Tính chất hóa học Phân tích gần đúng –sơ bộ Điểm nóng chảy của tro Phân tích thành phần nguyên tố tạo nên CTR Nhiệt trị của CTR 54

27

1/17/2015

1.6.2 Tính chất hóa học Phân tích gần đúng –sơ bộ: bao gồm các thí nghiệm sau: - Độ ẩm (lượng nước mất đi sau khi sấy ở 105oC trong 1 giờ) - Chất dễ bay hơi (khối lượng bị mất khi đem mẫu CTR đã sấy ở 105oC trong 1 giờ, nung ở nhiệt độ 550oC trong lò kín) - Cacbon cố định: là lượng cacbon còn lại sau khi đã loại các chất vô cơ khác không phải là cacbon trong tro khi nung ở 905oC, hàm lượng này thường chiếm khoảng 5 – 12%, giá trị trung bình là 7%.

Các chất vô cơ khác trong tro gồm thủy tinh, kim loại,... Đối với CTR đô thị, các chất vô cơ này chiếm khoảng 15 – 30%, giá trị trung bình là 20%.

- Tro (khối lượng còn lại sau khi đốt cháy trong lò hở).

55

1.6.2 Tính chất hóa học Điểm nóng chảy của tro: - Là nhiệt độ tại đó tro tạo thành từ quá trình đốt cháy, chất thải bị nóng chảy và kết dính tạo thành dạng rắn (xỉ) (gọi là clinker).

- Nhiệt độ nóng chảy đặc trưng đối với xỉ từ quá trình đốt CTR dao động trong khoảng từ 1100  1200o56C.

28

1/17/2015

1.6.2 Tính chất hóa học Phân tích thành phần nguyên tố tạo nên CTR - Xác định phần trăm (%) của các nguyên tố C, H, O, N, S và tro.

- Trong suốt quá trình đốt CTR sẽ phát sinh các hợp chất Clo hoá, nên phân tích cuối cùng thường bao gồm cả phân tích xác định các halogen.

- Kết quả phân tích cuối cùng được sử dụng để mô tả các thành phần hoá học của chất hữu cơ trong CTR. - Kết quả phân tích còn đóng vai trò rất quan trọng trong việc xác định tỉ số C/N nhằm đánh giá CTR có thích hợp cho quá trình chuyển hoá sinh học hay không.

57

1.6.2 Tính chất hóa học Bảng 1.7: Phân tích hóa học cuối cùng các thành phần của CTR sinh hoạt Thành phần

Carbon

Hydro

Phần trăm trọng lượng khô (%)

Oxy

Nito

Sulfur

Tro

Thực phẩm

48.0

6.4

37.6

2.6

0.4

5.0

Giấy

43.5

6.0

44.0

0.3

0.2

6.0

Carton

44.0

5.9

44.6

0.3

0.2

5.0

Plastic

60.0

7.2

22.8

-

-

10.0

Vải

55.0

6.6

31.2

4.6

0.15

2.5

Cao su

78.0

10.0

-

2.0

-

10.0

Da

60.0

8.0

11.6

10.0

0.4

10.0

Rác vườn

47.8

6.0

38.0

3.4

0.3

4.5

Gỗ

49.5

6.0

42.7

0.2

0.1

1.5

Thủy tinh

0.5

0.1

0.4

< 0.1

-

98.9

Kim loại

4.5

0.6

4.3

< 0.1

-

90.5

Bụi, tro

26.3

3.0

2.0

0.5

0.2

68.0

58

Nguồn: Integrated Solid Waste Management, McGRAW-HILL 1993

29

1/17/2015

1.6.2 Tính chất hóa học BTVD: Xác định thành phần hóa học của mẫu rác đô thị dựa vào các thông tin về khối lượng ướt, khô, và các NTHH được cho ở Bảng 1.5, 1.6, 1.7 1. Tính khối lượng các nguyên tố hóa học trong CTR khô Thành phần

KL ướt

KL khô

Thành phần hóa học (g) O

N

S

Tro

Thực phẩm 9.0

2.7

1.30

0.17

1.02

0.07

0.01

0.14

Giấy

34.0

C

H

32.0

13.92

1.92

14.08

0.10

0.06

1.92

Giấy carton 6.0

5.7

2.51

0.34

2.54

0.02

0.01

0.28

Nhựa

7.0

6.9

4.14

0.50

1.57

-

-

0.69

Vải vụn

2.0

1.8

0.99

0.12

0.56

0.08

-

0.05

Cao su

0.5

0.5

0.39

0.05

-

0.01

-

0.05

Da

0.5

0.4

0.24

0.03

0.05

0.04

-

0.04

Rác vườn

18.5

6.5

3.11

0.39

2.47

0.22

0.02

0.29

Gỗ

2.0

1.6

0.79

0.10

0.68

-

-

0.02

Tổng cộng

79.5

58.1

27.39

3.62

22.97

0.54

0.10

3.48

Lượng nước trong CTR:

59

Phân tích thành phần nguyên tố tạo nên CTR BTVD 2. Tính khối lượng các nguyên tố hóa học có trong CTR khô và ướt Thành phần

C H O N S Tro

Khối lượng (g) Không tính Có nước nước 27.39 27.39 3.62 6.00 22.97 41.99 0.54 0.10 3.48

0.54 0.10 3.48

60

30

1/17/2015

Phân tích thành phần nguyên tố tạo nên CTR BTVD 3. Tính số mol của các nguyên tố trong CTR bỏ qua phần Tro Thành phần

C H O N S

Khối Số mol lượng Không tính Có nước nguyên tử nước (g/mol) 12.01 2.280 2.280 1.01 3.584 5.940 16.00 1.436 2.624 14.01 0.038 0.038 32.07 0.003 0.003 61

Phân tích thành phần nguyên tố tạo nên CTR BTVD 4. Xác định tỉ số mol và CTHH của CTR có và không có S; có và không có nước Thành Tỉ số mol (N=1) Tỉ số mol (S=1) phần Không tính Có nước Không tính Có nước nước

nước

C

60.0

60.0

760

760

H

94.3

156.3

1194.7

1980.0

O

37.8

69.1

478.7

874.7

N

1.0

1.0

12.7

12.7

S

0.1

0.1

1.0

1.0

CTHH (bỏ qua nguyên tố S): Không tính nước:……………. Có nước: …………….

CTHH (có nguyên tố S): Không tính nước: ………………. Có nước:……………….

Lưu ý: CTHH sau khi tính toán thường được làm tròn số.

62

31

1/17/2015

1.6.2 Tính chất hóa học Nhiệt trị của các thành phần CTR Là lượng nhiệt sinh ra do đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng CTR, có thể được xác định bằng một trong các phương pháp sau: • Sử dụng nồi hơi có thang đo nhiệt lượng.

• Sử dụng bom nhiệt lượng trong phòng thí nghiệm.

• Tính toán theo thành phần các nguyên tố hoá học

63

1.6.2 Tính chất hóa học Nhiệt trị của các thành phần CTR Là lượng nhiệt sinh ra do đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng CTR, có thể được xác định bằng một trong các phương pháp sau: Sử dụng nồi hơi có thang đo nhiệt lượng.

Sử dụng bom nhiệt lượng trong phòng thí nghiệm.

Tính toán theo thành phần các nguyên tố hoá học 64

32

1/17/2015

Nhiệt trị các thành phần CTR Bảng 1.8: Trị số hàm lượng năng lượng và phần trơ còn lại sau khi đốt của các thành phần CTR sinh hoạt Thành phần

Phần trơ còn lại (%)

Hàm lượng năng lượng (Btu/lb)

Thực phẩm

5.0

2.000

Giấy

6.0

7,200

Carton

5.0

7,000

Plastic

10.0

14,000

Vải

2.5

7,500

Cao su

10.0

10,000

Da

10.0

7,500

Rác vườn

4.5

2,800

Gỗ

1.5

8,000

Thủy tinh

98.0

60

Can thiếc

98.0

300

Nhôm

96.0

-

Kim loại khác

98.0

300

Bụi, tro

70.0

3,000

65

Nhiệt trị các thành phần CTR Nếu giá trị hàm lượng năng lương Btu không có sẵn, có thể tính gần đúng bằng CT Dulong cải tiến:

Btu/lb = 145C + 610 (H2 – 1/8 O2) + 40S + 10N Hoặc: Q (kCal/kg) = 0,556 x{145C + 610 (H2 – 1/8 O2) + 40S +10N} Trong đó: Q: nhiệt trị (kcal/kg, kJ/kg, 1Btu/lb = 2,326 kJ/kg = 0,556 kCal/kg) C: % khối lượng Cacbon H2: % khối lượng Hydro O2: % khối lượng Oxy S: % khối lượng Sulfua N: % khối lượng Nito

66

33

1/17/2015

Nhiệt trị của các thành phần CTR BTVD: Ước tính nhiệt trị của một loại CTR có công thức hoá học là C760H1980O875N13S (bao gồm S và nước).

1. Xác định thành phần khối lượng mỗi nguyên tố Thành phần

Số lượng nguyên tử/mol

Khối lượng nguyên tử (g/mol)

Khối lượng từng nguyên tố (g)

% khối lượng

C

760

12

9,120

36.03

H

1980

1

1980

7.82

0

875

16

14,000

55.30

N

13

14

182

0.72

S

1

32

32

0.13

25,314

100

Tổng cộng

2. Xác định nhiệt trị của CTR theo công thức Dulong cải tiến: Q=

67

1.6.3 Tính chất sinh học CTR Phần hữu cơ (không kể plastic, cao su, da) của hầu hết CTR có thể được phân loại về phương diện sinh học như sau:

• Các phân tử có thể hoà tan trong nước như: đường, tinh bột, amino axit và nhiều axit hữu cơ.

• Bán Cellulose: các sản phẩm ngưng tụ của hai đường 5 và 6 carbon.

• Cellulose: sản phẩm ngưng tụ của đường glucose 6 carbon.

• Dầu, mỡ, và sáp: là những este của alcohols và axit béo mạch dài.

• Lignin: một polyme chứa các vòng thơm với nhóm methoxyl (-OCH3).

• Lignocellulose: là kết hợp của lignin và cellulose.

68 • Protein: chất tạo thành từ sự kết hợp chuỗi các amino acid

34

1/17/2015

1.6.3 Tính chất sinh học CTR Khả năng phân hủy sinh học Hàm lượng chất rắn bay hơi (VS) - nung CTR ở nhiệt độ 550oC, thường được dùng để đánh giá khả năng phân hủy sinh học của phần hữu cơ trong chất thải rắn.

Tuy nhiên, sử dụng VS có thể không chính xác, vì một vài thành phần hữu cơ của CTR rất dễ bay hơi nhưng lại kém khả năng phân hủy sinh học, như giấy báo và phần xén bỏ từ cây trồng.

69

1.6.3 Tính chất sinh học CTR Khả năng phân hủy sinh học Hàm lượng lignin của CTR có thể được sử dụng để ước lượng tỉ lệ phần dễ phân hủy sinh học của CTR, và được tính toán bằng công thức sau:

BF = 0,83 – 0,028 LC Trong đó: BF: tỉ lệ phân hủy sinh học tính theo VS 0,83 và 0,028 là hằng số thực nghiệm LC: hàm lượng lignin của VS, biểu diễn bằng % khối lượng khô.

70

35

1/17/2015

1.6.3 Tính chất sinh học CTR Khả năng phân hủy sinh học Bảng 1.8: Khả năng phân hủy sinh học của các chất hữu cơ theo %kl lignin

Thành phần

Phần CTR bay hơi tính theo chất khô (VS/TS), %kl

Hàm lượng lignin/VS (LC/VS), %kl

Phần phân hủy sinh học tính theo VS, %kl

Thực phẩm

7 - 15

0.4

0.82

Giấy báo

94.0

21.9

0.22

Giấy văn phòng

96.4

0.4

0.82

Carton

94.0

12.9

0.47

Rác vườn

50 - 90

4.1

0.72

71

1.6.3 Tính chất sinh học CTR Sự tạo thành mùi hôi Mùi hôi được tạo thành do sự phân hủy kỵ khí các thành phần hữu cơ có khả năng phân rã nhanh có trong rác.

Ví dụ, trong điều kiện kỵ khí, ion sulfate SO42- có thể bị phân hủy thành ion sulfide S2-, và S2- sẽ kết hợp với H+ tạo thành hợp chất có mùi trứng thối là H2S. Sự hình thành H2S là do kết quả của 2 chuỗi phản ứng hoá học: 2CH3CHOHCOOH + SO42-  2CH3COOH H2O + 2CO2 Lactic sulfate

+

S2- + 2 acid acetic

Sulfide

4H2 + SO42-  S2- + 4H2O S2- + 2H+  H2S S2- + Fe2+  FeS

72

36

1/17/2015

1.6.3 Tính chất sinh học CTR Sự tạo thành mùi hôi Sự phân hủy sinh hóa các chất hữu cơ chứa gốc lưu huỳnh có thể tạo thành các chất nặng mùi như metyl mercaptan và aminobutyric axit: CH3SCH2CH2CH(NH2)COOH + 2H  Methionine

CH3SH

+

CH3CH2CH2(NH2)COOH

Methyl Mercaptan

Aminobutyric axit

Methyl Mercaptan có thể bị thủy phân sinh hóa tạo thành metanol và hidro sunphua

CH3SH

+ H2O



CH4OH

+

H2S

73

1.6.3 Tính chất sinh học CTR

Sự sinh sản của ruồi Vào mùa hè hay ở những khu vực khí hậu nóng ẩm, sự sinh trưởng và phát triển của ruồi là vấn đề rất đáng quan tâm tại nơi lưu trữ CTR. Ruồi có thể phát triển trong thời gian 2 tuần sau khi 74 trứng được sinh ra.

37

1/17/2015

1.6.3 Tính chất sinh học CTR Sự sinh sản của ruồi Đời sống của ruồi từ khi còn trong trứng cho đến khi trưởng thành có thể được mô tả như sau: - Trứng phát triển: 8 – 12h - GĐ 1 của ấu trùng: 20h - GĐ 2 của ấu trùng: 24h - GĐ 3 của ấu trùng: 3 ngày - Giai đoạn nhộng: 4 – 5 ngày Tổng cộng:

9 – 11 ngày

75

1.6.4 Ảnh hưởng CTR đến MT sinh thái Mùi hôi Vi sinh vật gây bệnh Nước rò rỉ

77

38

1/17/2015

1.6.4 Ảnh hưởng CTR đến MT sinh thái Vi sinh vật gây bệnh Trong rác sinh hoạt ở các đô thị, thành phần chất hữu cơ chiếm 30-70%. Trong điều kiện nhiệt đới ẩm (Việt Nam: độ ẩm 50-70%) là môi trường tốt cho các vi sinh vật gây bệnh phát triển.

Vi trùng gây bệnh: thương hàn (Salmonnella typhi, Salmonnella paratyphi A&B), lỵ (Shtaalla spp.), tiêu chảy (Escherichia coli), lao (Mycobacterium tubecudis), bạch hầu (Coryner bacterium doptheriac), giun sán (Ascaris lumbricosdis taciaasaginata) 78

1.6.4 Ảnh hưởng CTR đến MT sinh thái

Nước rò rỉ (leachate): Là chất lỏng thấm qua CTR và chứa nhiều chất hòa tan, lơ lửng hóa học và các chất sinh học từ CTR.

79

39

1/17/2015

1.6.4 Ảnh hưởng CTR đến MT sinh thái Nước rò rỉ (leachate): Một phần nước rò rỉ là do chất lỏng sinh ra từ sự phân hủy chất thải và phần còn lại là do chất lỏng đi từ ngoài vào bãi rác: nước mưa, nước ngầm.

Nước rò rỉ từ các bãi chôn lấp không hợp vệ sinh có thể chứa các độc tố: Cu, Arsenic và Uranium, dễ gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm 80

1.6.5 Quản lý tổng hợp CTR Hệ thống quản lý CTR đô thị Nguồn phát sinh CTR Thu gom, phân loại, lưu trữ, và xử lý tại nguồn Thu gom thứ cấp Phân loại, tuần hoàn, xử lý và vận chuyển

Trung chuyển và vận chuyển Thải bỏ (chôn lấp hợp vệ sinh)

Nguồn: Quản lý tổng hợp chất 81 thải rắn, 1993, McGraw-Hill

40

1/17/2015

1.6.5 Quản lý tổng hợp CTR Hệ thống quản lý CTR đô thị Mục đích:

• Bảo vệ sức khỏe cộng đồng • Bảo vệ môi trường • Sử dụng tối đa vật liệu,tiết kiệm tài nguyên và năng lượng • Tái chế và sử dụng tối đa rác hữu cơ • Giảm thiểu CTR tại các bãi đổ

82

1.6.5 Quản lý tổng hợp CTR Công nghệ + kỹ thuật + chương trình quản lý phù hợp = quản lý tổng hợp CTR (Integrated solid waste management, ISWM) Thứ bậc ưu tiên trong quản lý tổng hợp CTR Giảm thiểu tại nguồn Tái chế Tái sử dụng – chế biến chất thải Chôn lấp hợp vệ sinh 83

41

1/17/2015

Thứ bậc ưu tiên trong QLTHCTR Giảm thiểu tại nguồn: Giảm lượng CTR, giảm chi phí phân loại và những tác động bất lợi gây ra đối với môi trường • Trong sản xuất: được thực hiện xuyên suốt từ khâu thiết kế, sản xuất và đóng gói sản phẩm • Tại các hộ gia đình, khu thương mại, nhà máy…: từ việc lựa chọn hàng hóa cho đến việc tái sử dụng các sản phẩm và vật liệu 84

Thứ bậc ưu tiên trong QLTHCTR Tái chế: giảm nhu cầu sử dụng tài nguyên và giảm đáng kể khối lượng CTR phải chôn lấp Gồm 3 giai đoạn: 1) phân loại và thu gom CTR; 2) chuẩn bị nguyên liệu cho việc tái sử dụng, tái chế; 3) tái sử dụng và tái chế 85

42

1/17/2015

Thứ bậc ưu tiên trong QLTHCTR Tái sử dụng – chế biến chất thải: Quá trình biến đổi lý, hóa, sinh của CTR nhằm: 1) nâng cao hiệu quả của hệ thống quản lý CTR, 2) tái sinh và tái sử dụng, 3) sử dụng sản phẩm tái chế (VD: phân Compost) và thu hồi năng lượng ở dạng nhiệt và khí sinh học.

VD: đốt là một ví dụ điển hình của việc giảm thể tích CTR 86

Thứ bậc ưu tiên trong QLTHCTR Chôn lấp: áp dụng với CTR không có khả năng tái chế, tái sử dụng hoặc phần còn lại sau khi chế biến và đốt Hai hướng chôn lấp CTR: 1) thải bỏ trên mặt đất hay chôn lấp vào đất; 2) thải bỏ xuống biển 87

43

1/17/2015

Tóm tắt • Khối lượng CTR • Thành phần CTR • Tính chất CTR • Quản lý tổng hợp CTR 88

Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Văn Phước (2007). Quản lý và xử lý chất thải rắn. NXB Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh [2] Tchobanoglous, G., Theisen, H., Vigil, S. (2000).

Integrated Solid Waste Management. New York: McGraw- Hill, Inc. 89

44

1/17/2015

Chủ đề 2: Hệ thống thu gom CTR Mục tiêu môn học: - Phân biệt các hệ thống thu gom: Hệ thống

Container cố định và di động - Tính toán các đại lượng cần thiết trong hệ thống thu gom để xác định số chuyến xe thu gom và nhân công - Vẽ được sơ đồ tuyến thu gom cho 1 khu vực

90

91

45

1/17/2015

92

Chủ đề 2: Hệ thống thu gom CTR

93

46

1/17/2015

Chủ đề 2: Hệ thống thu gom CTR Thu gom CTR trong khu đô thị là vấn đề khó khăn và phức tạp.

• CTR phát sinh phân tán • Tổng khối lượng CTR gia tăng, • Chi phí nhiên liệu và nhân công cao 94

Chủ đề 2: Hệ thống thu gom CTR Công tác thu gom được xem xét ở 4 khía cạnh: • Các loại dịch vụ thu gom.

• Các hệ thống thu gom, loại thiết bị sử dụng và yêu cầu về nhân công của các hệ thống đó.

• Phân tích hệ thống thu gom, bao gồm các quan hệ toán học có thể sử dụng để tính toán nhân công, số xe thu gom.

• Phương pháp tổng quát để thiết lập tuyến thu gom.

95

47

1/17/2015

2.1 Các loại dịch vụ thu gom 2.1.1 Thu gom CTR chưa phân loại tại nguồn CTR được xem xét cụ thể đối với từng nguồn phát sinh:  Khu dân cư biệt lập thấp tầng: • lề đường,

• lối đi, • ngõ hẻm, • mang đi -trả về, • mang đi  Khu dân cư thấp tầng và trung bình  Khu dân cư cao tầng  Khu thương mại và công nghiệp

96

2.1.1 Thu gom CTR chưa phân loại tại nguồn Bảng 2.1: So sánh các cách thu gom rác dân cư Các vấn đề

Các cách thu gom Lề đường

Đầu hẻm

Mang đi/ trả về

Mang đi

- Mang thùng đi đổ

Có

Tùy

Không

Không

- Mang thùng trống về

Có

Tùy

Không

Không

Cần lịch thu gom

Có

Không

Không

Có

Sự kém mỹ quan -Vương vãi rác - Chướng mắt

Cao Có

Cao Không

Thấp Không

Cao Có

Tiện cho công nhân vệ sinh

Có

Nhiều nhất

Không

Không

Sự ngã đổ

Có

Có

Không

Có

Số công nhân vệ sinh

1-3

1-3

3-7

1-5

Mất thời gian

Ít

Ít

Nhiều

Vừa phải

An toàn lao động

Cao

Cao

Thấp

Trung bình

Sự phiền toái

Thấp

Thấp

Cao

Cao

Chi phí

Thấp

Thấp

Cao

Cần chủ nhà hợp tác

Vừa phải

97

Nguồn: Nguyễn Văn Phước,

48

1/17/2015

2.1.1 Thu gom CTR chưa phân loại tại nguồn

98

2.1.2 Thu gom CTR đã phân loại tại nguồn Các thành phần CTR đã phân loại tại nguồn.

Phương pháp: thu gom dọc theo lề đường. Dịch vụ này được xem xét đối với CTR phát sinh tại khu dân cư và khu thương mại.

Một số thiết bị thu gom CTR đã phân loại:

99

49

1/17/2015

2.1.2 Thu gom CTR đã phân loại tại nguồn BTVD: Xác định số chuyến thu gom CTR đã phân loại để tái chế dọc theo lề đường.

Một cộng đồng yêu cầu thiết kế loại xe chuyên dụng thu gom rác lề đường để thu gom các loại CTR đã được phân loại tại nguồn. Mỗi hộ gia đình được cung cấp 3 thùng chứa, các loại vật liệu tái chế bao gồm giấy và carton, nhựa và thuỷ tinh, lon nhôm và thiếc. Mỗi tuần các hộ dân mang các thùng chứa những loại vật liệu tái chế đến các nơi thu gom dọc theo lề đường để xe chuyên dụng thu gom. Ước tính thể tích cần thiết cho mỗi ngăn của xe chuyên dụng tương ứng với từng loại vật liệu tái chế và số xe chuyên dụng cần thiết. Giả sử rằng các loại vật liệu tái chế được thu hồi là 80% và giấy in được tái chế chiếm tỉ lệ 20% lượng giấy thu gom. Tỉ lệ hộ dân tham gia vào chương trình phân loại các vật liệu tái chế là 60%. Nếu tổng số hộ dân trong khu vực thu gom là 1.200 hộ và mỗi hộ có trung bình 5 nhân khẩu. Biết rằng thể tích của mỗi xe thu gom là 5m3 và mỗi người phát sinh lượng chất thải là 0,62 kg/(người.ngày).

Thành phần CTR được cho trong bảng.

100

2.1.2 Thu gom CTR đã phân loại tại nguồn BTVD: 1. Xác định thể tích của các loại vật liệu tái chế Thành phần

Khối lượng, kg

KL vật liệu tái chế, kg

Khối lượng riêng, kg/m3

Thể tích vật liệu tái chế cho 100kg CTR, m3/100kg

Thực phẩm thừa

8.0

-

28.3

-

Giấy in

35.8

89.7

Giấy carton

6.4

49.7

Nhựa

6.9

Vải vụn

1.8

-

65.7

-

Cao su

0.4

-

129.8

-

Da

0.4

-

160.2

-

Chất thải trong vườn

17.3

-

100.9

-

Gỗ

1.8

-

237.1

-

Chất hữu cơ

65.7

Chất vô cơ Thủy tinh

9.1

195.4

Can thiếc

5.8

89.7

Can nhôm

0.6

Kim loại khác

3.0

-

320.4

-

Bụi, tro

2.7

-

480.6

-

Tổng cộng

100.0

28.7

160.2

0.33

101

50

1/17/2015

2.1.2 Thu gom CTR đã phân loại tại nguồn BTVD: 1. Xác định thể tích của các loại vật liệu tái chế Thành phần

Khối lượng, kg

KL vật liệu tái chế, kg

Khối lượng riêng, kg/m3

Thể tích vật liệu tái chế cho 100kg CTR, m3/100kg

Thực phẩm thừa

8.0

-

28.3

-

Giấy in

35.8

5.7

89.7

0.06

Giấy carton

6.4

5.1

49.7

0.10

Nhựa

6.9

5.5

65.7

0.08

Vải vụn

1.8

-

65.7

-

Cao su

0.4

-

129.8

-

Da

0.4

-

160.2

-

Chất thải trong vườn

17.3

-

100.9

-

Gỗ

1.8

-

237.1

-

Thủy tinh

9.1

7.3

195.4

0.04

Can thiếc

5.8

4.6

89.7

0.05

Can nhôm

0.6

0.5

160.2

0.003

Kim loại khác

3.0

-

320.4

-

Bụi, tro

2.7

-

480.6

-

Tổng cộng

100.0

28.7

Chất hữu cơ

Chất vô cơ

0.33

102

2.1.2 Thu gom CTR đã phân loại tại nguồn BTVD: 1. Xác định thể tích của các loại vật liệu tái chế Giấy in & giấy carton: Nhựa & thủy tinh: Can nhôm & thiếc: Tỷ lệ thể tích khi so sánh các loại vật liệu tái chế khác so với can nhôm & thiếc: Giấy in & giấy carton: Nhựa & thủy tinh: Can nhôm & thiếc: Tổng cộng: Vậy nếu sử dụng xe chuyên dụng có thể tích 5m3 thì tính theo tỷ lệ trên ta có: Thể tích để chứa giấy in & carton là: Thể tích để chứa nhựa & thủy tinh: Thể tích để chứa can nhôm & thiếc: 103

51

1/17/2015

2.1.2 Thu gom CTR đã phân loại tại nguồn BTVD: 2. Số lượng xe cấn thiết để thu gom các vật liệu phân loại -

Khối lượng rác thải phát sinh hàng tuần ở hộ dân cư:

-

Khối lượng giấy in & carton phân loại để thu gom hàng tuần giấy in: giấy carton:

-

Thể tích giấy in & carton phân loại để thu gom hàng tuần giấy in: giấy carton: tổng thể tích:

-

Tổng số xe thu gom CTR phân loại hàng tuần: 104

2.2 Các hệ thống thu gom 1. Hệ thống Container di động (HCS – Hauled Container System)  kiểu cổ điển  kiểu trao đổi container 2. Hệ thống Container cố định (SCS – Stationnary Container System) 105

52

1/17/2015

2.2.1 Hệ thống Container di động (HCS – Hauled Container System) kiểu cổ điển

106

2.2.1 Hệ thống Container di động (HCS – Hauled Container System) kiểu trao đổi container

107

53

1/17/2015

2.2.2 Hệ thống Container cố định (SCS – Stationnary Container System)

108

2.3 Phân tích hệ thống thu gom Mục đích: - Tính toán số lượng xe thu gom và số lượng nhân công cần thiết cho các loại hệ thống, đảm bảo chi phí hợp lý cho mỗi hệ thống thu gom CTR. - Đánh giá các biến số liên quan đến các hoạt động thu gom, phục vụ công tác quản lý CTR. Bằng cách: - xác định thời gian tiến hành mỗi hoạt động đơn vị trong hệ thống.

- chia hoạt động thu gom thành các hoạt động đơn vị, có thể nghiên cứu và thiết lập các biểu thức tính toán để sử dụng cho trường hợp chung.

109

54

1/17/2015

2.3 Phân tích hệ thống thu gom Các hoạt động liên quan đến việc thu gom CTR có thể được chia thành 4 hoạt động đơn vị: •Thời gian lấy tải (pickup) •Thời gian vận chuyển (haul) •Thời gian ở bãi đổ (at-site) •Thời gian không sản xuất (off-route)

110

2.3.1 Định nghĩa các thuật ngữ a.Thời gian lấy tải (P - pickup): - Đối với hệ thống container di động: -

phương pháp cổ điển:

P = thời gian lái xe thu gom đến vị trí đặt container kế tiếp sau khi một container rỗng được thả xuống + thời gian nhấc container đầy tải lên xe + thời gian thả container rỗng xuống sau khi chất thải trong đó được đổ lên xe.

-

phương pháp trao đổi container:

P = thời gian nhấc container đã đầy tải + thả container này ở vị trí kế tiếp sau khi chất thải được đổ lên xe.

111

55

1/17/2015

2.3.1 Định nghĩa các thuật ngữ a.Thời gian lấy tải (P - pickup): -

Đối với hệ thống container cố định: - P = thời gian xe dừng và lấy tải tại vị trí đặt container đầu tiên trên tuyến thu gom và kết thúc khi container cuối cùng của tuyến thu gom được dỡ tải.

- Thời gian lấy tải trong hệ thống container cố định phụ thuộc vào loại xe thu gom và phương pháp lấy tải.

112

2.3.1 Định nghĩa các thuật ngữ b. Thời gian vận chuyển (h - haul): - Đối với hệ thống container di động: h = tổng thời gian cần thiết đến vị trí dỡ tải, bắt đầu sau khi một container đầy tải được đặt lên xe và kết thúc sau khi xe chở container rỗng đã được dỡ tải rời vị trí dỡ tải đến vị trí kế tiếp mà ở đó container rỗng được thả xuống.

Thời gian vận chuyển không tính đến thời gian ở bãi đổ hay trạm trung chuyển - Đối với hệ thống container cố định: h = tổng thời gian cần thiết đến vị trí dỡ tải, bắt đầu khi container cuối cùng trên tuyến thu gom được dỡ tải hoặc xe đã đầy chất thải và kết thúc sau khi rời khỏi vị trí dỡ tải cho đến khi xe đến vị trí đặt container đầu tiên trên tuyến thu gom tiếp theo.

Thời gian vận chuyển không kể thời gian ở bãi đổ hay trạm trung chuyển

113

56

1/17/2015

2.3.1 Định nghĩa các thuật ngữ c. Thời gian ở bãi đổ (s – at side): s = thời gian cần thiết để dỡ tải ra khỏi các container (đối với hệ thống container di động) hoặc xe thu gom (đối với hệ thống container cố định) tại vị trí dỡ tải (trạm trung chuyển, trạm tái thu hồi vật liệu, hay bãi đổ) bao gồm thời gian chờ đợi dỡ tải và thời gian dỡ tải từ các container hay xe thu gom.

114

2.3.1 Định nghĩa các thuật ngữ d. Thời gian không sản xuất (w – offroute): w = toàn bộ thời gian hao phí cho các hoạt động không sản xuất, có thể chia thành 2 loại: thời gian hao phí cần thiết và thời gian hao phí không cần thiết.

Trong thực tế, cả hai loại thời gian được xem xét cùng với nhau bởi vì chúng phải được phân phối đều trên hoạt động tổng thể.

Thời gian hao phí cần thiết: thời gian hao phí cho việc kiểm tra xe khi đi và khi về vào đầu và cuối ngày, thời gian hao phí cho tắc nghẽn giao thông và thời gian hao phí cho việc sửa chữa, bảo quản các thiết bị …

Thời gian hao phí không cần thiết: thời gian hao phí cho bữa ăn trưa vượt quá thời gian qui định và thời gian hao phí cho việc trò chuyện tán gẫu.

115

57

1/17/2015

2.3.2 Hệ thống container di động Thời gian cần thiết cho 1 chuyến vận chuyển: Thcs = Phcs + s + h (2.1) Trong đó: Thcs: thời gian cần thiết cho 1 chuyến (h/ch) Phcs: thời gian lấy tải cho 1 chuyến (h/ch) s: thời gian ở bãi đổ (h/ch) h: thời gian vận chuyển cho 1 chuyến (h/ch) 116

2.3.2 Hệ thống container di động Trong hệ thống container di động, thời gian lấy tải và thời gian ở bãi đổ là hằng số.

Trái lại thời gian vận chuyển phụ thuộc vào tốc độ xe thu gom và khoảng cách vận chuyển. Qua nghiên cứu, thời gian vận chuyển (h) có thể tính gần đúng theo công thức sau: h = a + bx

(2.2)

Trong đó: h: thời gian vận chuyển, h/ch. a: hằng số thời gian theo thực nghiệm, h/ch b: hằng số thời gian theo thực nghiệm, h/km x: khoảng cách vận chuyển 2 chiều trung bình, km/ch

Hằng số tốc độ vận chuyển a, b cho trong bảng sau:

117

58

1/17/2015

2.3.2 Hệ thống container di động Bảng 2.2: Hằng số tốc độ vận chuyển a, b cho trong bảng sau: Tốc độ giới hạn (km/h)

a (h/ch)

b (h/km)

88.5

0.016

0.01119

72.4

0.022

0.01367

56.3

0.034

0.01802

40.2

0.050

0.02860

24.1

0.060

0.04164 Khi số vị trí thu gom trong khu vực phục vụ được xác định, khoảng cách vận chuyển 2 chiều trung bình được tính từ trọng tâm của khu vực phục vụ đến bãi đổ và công thức (2.2) có thể áp dụng trong trường hợp này.

Thay thế biểu thức h cho ở phương trình (2.2) vào (2.1) ta có thời gian cần thiết cho một chuyến có thể biểu diễn như sau: 118

Thcs = Phcs + s + a + bx (2.3)

2.3.2 Hệ thống container di động Thời gian lấy tải cho 1 chuyến được tính theo công thức:

Phcs = pc + uc + dbc

(2.4)

Trong đó: Phcs: thời gian lấy tải cho 1 chuyến, h/ch pc : thời gian hao phí cho việc nâng container, h/ch. uc: thời gian hao phí cho việc thả container đã dỡ tải xuống, h/ch. dbc: thời gian hao phí để lái xe giữa các vị trí đặt container, h/ch.

119

59

1/17/2015

2.3.2 Hệ thống container di động Nếu không biết thời gian trung bình hao phí để lái xe giữa các container (dbc) thì thời gian này có thể tính theo công thức (2.2):

h = a + bx Khoảng cách vận chuyển 2 chiều thay bằng khoảng cách giữa các container; Hằng số thời gian vận chuyển được sử dụng tương ứng vận tốc là 24,1km/h.

120

2.3.2 Hệ thống container di động Số chuyến thu gom trong ngày hoạt động có thể được tính toán bằng cách đưa vào hệ số thời gian không sản xuất W, công thức tính như sau: Nd = Trong đó:

H 1  W   t1  t2 

(2.5)

Thcs

Nd: số chuyến trong ngày, ch/ngày.

H: số giờ làm việc trong ngày, h/ngày.

W: hệ số kể đến các yếu tố không sản xuất, biểu diễn bằng tỷ số. t1: thời gian lái xe từ trạm điều vận đến vị trí đặt container đầu tiên trong ngày, h. t2: thời gian lái xe từ vị trí đặt container cuối cùng trong ngày về trạm điều vận, h.

121 Thcs: thời gian cần thiết cho một chuyến, h/ch.

60

1/17/2015

2.3.2 Hệ thống container di động Trong phương trình (2.5) giả thiết rằng các hoạt động không sản xuất có thể xảy ra ở bất kỳ thời điểm nào trong ngày. Hệ số kể đến các hoạt động không sản xuất trong phương trình (2.5) thay đổi từ 0,10 - 0,40, trung bình là 0,15.

Số chuyến có thể thực hiện trong ngày tính toán từ phương trình (2.5) có thể so sánh với số chuyến yêu cầu trong ngày (trong tuần), được tính bằng cách sử dụng biểu thức sau:

Nd  Trong đó:

Vd cf 

(2.6)

Nd: Số chuyến trong ngày, ch/ngày.

Vd: Thể tích chất thải rắn thu gom trung bình hàng ngày, m3/ngày. c : Thể tích của container, m3/ch. f : Hệ số hiệu dụng trung bình của container (hệ số sử dụng container trung 122 bình)

2.3.2 Hệ thống container di động Hệ số sử dụng container có thể được định nghĩa là tỷ số của thể tích container bị chất thải rắn chiếm chỗ với thể tích hình học của container.

Hệ số này thay đổi theo kích thước của container, nên phương trình (2.6) phải dùng hệ số sử dụng container được chất tải. Hệ số được chất tải có thể xác định bằng cách chia giá trị tổng cộng (có được từ việc nhân số container ứng với từng kích thước với hệ số sử dụng tương ứng) cho tổng số container. k

f 

f1 n1  f 2 n2  f 3 n3  ...  f k nk

n1  n2  n3  ...  nk Trong đó: fi: hệ số sử dụng của container loại i. ni: số lượng container loại i.



f i 1 k

i

ni

n i 1

i

123

61

1/17/2015

2.3.2 Hệ thống container di động BTVD: Chất thải rắn từ một khu công nghiệp mới được thu gom trong các container có kích thước lớn, một vài container trong số này sẽ được sử dụng liên kết với máy nén rác cố định. Trên cơ sở nghiên cứu giao thông tại các khu công nghiệp tương tự, ước tính rằng thời gian trung bình để lái xe từ trạm điều vận đến vị trí đặt container đầu tiên (t1) và từ vị trí container cuối cùng (t2) về trạm điều vận mỗi ngày sẽ tương ứng là 15 phút và 20 phút. Thời gian trung bình hao phí để lái xe giữa các container là 6 phút và khoảng cách vận chuyển một chiều đến bãi đổ là 15,5 km (giới hạn tốc độ 56.3 km/giờ).

Xác định số chuyến container được đổ bỏ mỗi ngày và thời gian thực sự làm việc. Giả thiết rằng mỗi ngày làm việc 8 giờ và hệ số kể đến các yếu tố không sản xuất W = 0,15, thời gian hao phí cho việc nhặt và thả container rỗng là 0,4 giờ/chuyến, thời gian ở bãi đổ 0,133 124 giờ/chuyến.

2.3.2 Hệ thống container di động BTVD : Lời giải

Tóm tắt đề: t1 = 15’ = 0.25h, t2 = 20’=0.33h, H = 8h, W = 0.15 dbc = 6’ = 0.1h, uc+pc = 0.4h/ch s = 0.133h/ch, x = 15.5km (v=56.3km/h) -Thời gian cần thiết cho 1 chuyến container

125

62

1/17/2015

2.3.2 Hệ thống container di động BTVD : Lời giải -Số chuyến container trong ngày:

-Thời gian làm việc thực sự trong ngày:

126

2.3.3 Hệ thống container cố định Do có sự khác biệt giữa việc lấy tải cơ khí hay thủ công, nên các loại hệ thống container cố định phải được xem xét riêng biệt: a.

Hệ thống container cố định với xe thu gom lấy tải cơ khí

b. Hệ thống container cố định lấy tải thủ công

127

63

1/17/2015

a. Hệ thống container cố định với xe thu gom lấy tải cơ khí Đối với hệ thống sử dụng xe thu gom chất tải tự động, thời gian cho một chuyến biểu diễn như sau:

Tscs = (Pscs + s + a + bx)

(2.7)

Trong đó: Tscs : thời gian cho 1 chuyến đối với hệ thống container cố định, h/ch.

Pscs : thời gian lấy tải cho một chuyến, h/ch. s: thời gian lấy tại bãi đổ, h/ch a: hằng số thực nghiệm, h/ch. b: hằng số thực nghiệm, h/km. x: khoảng cách vận chuyển 2 chiều trung bình, km/ch.

128

a. Hệ thống container cố định với xe thu gom lấy tải cơ khí Thời gian lấy tải được tính theo công thức:

Pscs = Ct (uc) + (nP - 1)(dbc) (2.8) Trong đó: Pscs: thời gian lấy tải cho một chuyến, giờ/ch.

Ct:

số container đổ bỏ (dỡ tải) trong một chuyến thu gom, container/ch.

uc:

thời gian lấy tải trung bình cho một container, giờ/container.

n p:

số vị trí đặt container trên một chuyến thu gom, vị trí/ch.

dbc: thời gian trung bình hao phí để lái xe giữa các vị trí đặt container, giờ/vị trí.

Số hạng (nP - 1) biểu thị cho số lần xe thu gom sẽ đi giữa các vị trí đặt container. Giống như trường hợp hệ thống container di động, nếu không biết thời gian hao phí để lái xe giữa các vị trí đặt container, thì thời gian này được tính toán theo phương trình (3.2), trong đó thay thế khoảng cách vận chuyển 2 chiều bằng khoảng cách giữa các container và các hằng số thời gian vận chuyển tương 129 ứng với 24,1 km/h.

64

1/17/2015

a. Hệ thống container cố định với xe thu gom lấy tải cơ khí - Số container được đổ bỏ trên một chuyến thu gom tỉ lệ thuận với thể tích của xe thu gom và tỷ số nén buồng chứa của xe thu gom. Số container này được tính theo công thức:

Ct 

vr cf 

(2.9)

Trong đó: Ct: số container đổ bỏ trên một chuyến, container/ch. v: thể tích xe thu gom, m3/ch. r: tỷ số nén. c: thể tích của container, m3/container.

f:

hệ số sử dụng container đã được chất tải.

130

a. Hệ thống container cố định với xe thu gom lấy tải cơ khí - Số chuyến phải thực hiện trong ngày có thể tính toán theo biểu thức sau:

Nd 

Vd vr

(2.10)

Trong đó: Nd: số chuyến thu gom thực hiện hàng ngày, ch/ngày Vd: khối lượng trung bình ngày của chất thải thu gom, m3/ngày.

131

65

1/17/2015

a. Hệ thống container cố định với xe thu gom lấy tải cơ khí Thời gian công tác trong ngày khi kể đến các yếu tố không sản xuất W có thể tính như sau: t  t   N d Tscs  (2.11) H 1 2 1W Trong đó: t1: thời gian lái xe từ trạm điều vận đến vị trí đặt container đầu tiên để lấy tải trên tuyến thu gom đầu tiên trong ngày, h. t2: thời gian lái xe từ vị trí đặt container cuối cùng trên tuyến thu gom sau cùng của ngày công tác đến trạm điều vận, h.

Các ký hiệu khác được quy ước giống như được sử dụng 132 trong hệ thống container di động.

133

66

1/17/2015

a. Hệ thống container cố định với xe thu gom lấy tải cơ khí Trong định nghĩa t2, thuật ngữ "vị trí đặt container cuối cùng" được sử dụng bởi vì trong hệ thống container cố định, xe thu gom thường lái (trực tiếp) về trạm điều vận sau khi chất thải thu gom trên tuyến cuối cùng được đổ bỏ tại bãi đổ.

- Nếu thời gian đi từ bãi đổ (hay điểm trung chuyển) về trạm điều vận nhỏ hơn một nửa thời gian vận chuyển hscs, t2 được giả sử bằng 0.

- Nếu thời gian đi từ bãi đổ (hay điểm trung chuyển) về trạm điều vận lớn hơn thời gian đi từ vị trí thu gom cuối cùng đến bãi đổ, thì thời gian t2 được giả sử bằng sự chênh lệch giữa thời gian để lái xe từ bãi đổ về trạm điều vận và 1/2 thời gian vận chuyển hscs 134

a. Hệ thống container cố định với xe thu gom lấy tải cơ khí BTVD: Một công ty thu gom chất thải rắn tư nhân muốn

đặt một trạm tái thu hồi vật liệu ở gần khu thương mại.

Công ty này muốn sử dụng hệ thống container di động nhưng họ e ngại rằng chi phí vận chuyển cao. Phải đặt trạm tái thu hồi vật liệu cách xa khu thương mại một khoảng cách tối đa là bao nhiêu để chi phí hàng tuần cho hệ thống container di động không lớn hơn so với hệ thống container cố định? Giả sử rằng chỉ một người vừa lái xe vừa thu gom được sử dụng cho mỗi hệ thống và các số liệu sau đây được áp dụng. Giả sử thời gian t1 và t2 tính trong W bao gồm cả các yếu tố không sản xuất, H = 8 giờ/ngày, W = 0,15.

135

67

1/17/2015

a. Hệ thống container cố định với xe thu gom lấy tải cơ khí BTVD: Hệ thống container di động Khối lượng chất thải rắn

300m3/tuần

Kích thước container

8m3/ch

Hệ số sử dụng container

0,67

Thời gian nhặt container

0,033giờ/ch

Thời gian dỡ tải container 0,033giờ/ch Hằng số thời gian vận chuyển a = 0,022h/ch và b = 0,01367h/km Thời gian ở bãi đổ

0,053giờ/ch

Chi phí chung

6 triệu/tuần

Chi phí vận hành

200.000đ/h làm việc

136

a. Hệ thống container cố định với xe thu gom lấy tải cơ khí BTVD Hệ thống container cố định Khối lượng chất thải 300m3/tuần Kích thước container 8m3/vị trí đặt container Hệ số sử dụng container 0,67 Dung tích xe thu gom 30m3/ch Tỷ số nén xe thu gom r=2 Thời gian dỡ tải 0,050giờ/container Hằng số thời gian vận chuyển a = 0,022h/ch và b = 0,01367h/km.

Thời gian ở bãi đổ 0,10giờ/ch Chi phí tổng cộng 11triệu/tuần Chi phí vận hành 300.000đ/h Đặc điểm vị trí • Khoảng cách trung bình giữa các vị trí đặt container = 0,1mile = 160m • Hằng số để tính toán thời gian lái xe giữa các vị trí đặt container cho cả 137 2 hệ thống là a' = 0,060h/ch và b' = 0,067h/mile = 0,04164h/km.

68

1/17/2015

a. Hệ thống container cố định với xe thu gom lấy tải cơ khí BTVD: Lời giải Hệ thống Container di động - Thời gian cần thiết cho 1 chuyến thu gom:

- Số chuyến thu gom trong 1 tuần

138

a. Hệ thống container cố định với xe thu gom lấy tải cơ khí BTVD: Lời giải

Hệ thống Container di động - Thời gian cần thiết thu gom trong 1 tuần

- Chi phí vận hành

139

69

1/17/2015

a. Hệ thống container cố định với xe thu gom lấy tải cơ khí BTVD: Lời giải Hệ thống Container cố định - Thời gian cần thiết cho 1 chuyến thu gom:

- Số container cần thiết trong 1 chuyến thu gom - Số chuyến thu gom trong 1 tuần 140

a. Hệ thống container cố định với xe thu gom lấy tải cơ khí BTVD: Lời giải Hệ thống Container cố định - Thời gian cần thiết thu gom trong 1 tuần

- Chi phí vận hành

141

70

1/17/2015

a. Hệ thống container cố định với xe thu gom lấy tải cơ khí BTVD: Lời giải Xác định x là khoảng cách vận chuyển trung bình 2 chiều tối đa bằng cách cho chi phí hệ thống container cố định = chi phí hệ thống container di động.

142

b. Hệ thống container cố định lấy tải thủ công Khi thời gian lấy tải trên 1 chuyến đã biết, số vị trí lấy tải mà chất thải có thể được thu gom trên một chuyến được tính như sau:

NP 

60 Pscs n tP

(2.12)

Trong đó: NP : Số vị trí thu gom trong một chuyến, vị trí/chyến.

60 : Hệ số chuyển đổi từ giờ sang phút, 60phút/giờ.

PSCS: Thời gian lấy tải trên một chuyến, giờ/chuyến. n: Số người thu gom, người.

143 tp: Thời gian lấy tải tại mỗi vị trí thu gom, người.phút/vị trí.

71

1/17/2015

b. Hệ thống container cố định lấy tải thủ công Thời gian lấy tải tP tại mỗi vị trí phụ thuộc vào thời gian hao phí để lái xe giữa các vị trí đặt container, số container tại mỗi vị trí thu gom và % vị trí thu gom đặt gần nhau. Biểu thức tính như sau:

tp = dbc + k1Cn + k2(PRH)

(2.13)

Trong đó: tp: Thời gian lấy tải trung bình tại mỗi vị tríthu gom, người.phút/vị trí. dbc: Thời gian trung bình hao phí lái xe giữa các vị trí đặt container, phút /vị trí. k1: Hằng số liên hệ với thời gian lấy tải 1 container, phút/container.

Cn: Số container trung bình ở mỗi vị trí lấy tải. k2: Hằng số liên hệ với thời gian hao phí để thu gom chất thải từ sau vườn của một căn hộ, phút/PRH. PRH: Số vị trí thu gom đặt phía sau nhà,%.

144

b. Hệ thống container cố định lấy tải thủ công Khi biết số vị trí thu gom trên chuyến, ta có thể tính được kích thước thích hợp của xe thu gom như sau: V N V  P P (2.14) r Trong đó: V : Thể tích xe thu gom m3/ch.

VP : Thể tích chất thải rắn thu gom trên một vị trí lấy rác, m3/vị trí.

NP : Số vị trí thu gom trên một chuyến, vị trí/ch. r : Hệ số nén

145

72

1/17/2015

b. Hệ thống container cố định lấy tải thủ công BTVD: Thiết kế hệ thống thu gom kiểu lề đường để phục vụ cho một khu dân cư với 1,000 căn hộ riêng biệt. Tính toán sử dụng 2 hệ thống thu gom chất thải thủ công. Hệ thống thứ nhất sử dụng xe thu gom chất thải mặt bên thùng chứa với một nhân công, hệ thống thứ 2 sử dụng xe thu gom chất thải phía sau với nhân công là 2 người. Xác định kích thước xe thu gom và so sánh nhu cầu nhân công của mỗi hệ thống thu gom. Giả sử có các số liệu sau đây :

146

b. Hệ thống container cố định lấy tải thủ công BTVD: • Số người dân trung bình sử dụng một vị trí phục vụ là: 3,5người/vị trí.

• Tốc độ phát sinh chất thải rắn trên đầu người là: 2,5 kg/(người.ngày).

• Thời gian lấy tải tại mỗi vị trí thu là 0,92 người.phút/vị trí.

• Khối lượng riêng của chất thải rắn (trong container) = 200kg/m3.

• Số container sử dụng cho một vị trí thu gom là: 2 container 32 L

và 1,5 container carton 20 L. • Tần suất thu gom: 1 lần/tuần.

• Tỷ số nén của xe thu gom: r =2,5.

147

73

1/17/2015

b. Hệ thống container cố định lấy tải thủ công BTVD: • Khoảng cách vận chuyển 2 chiều: x = 56,35km • Thời gian làm việc trong ngày: H = 8 giờ.

• Số chuyến trong ngày: Nd = 2 chuyến • Thời gian đi đến vị trí thu gom đầu tiên trong ngày t1 = 0,3h.

• Thời gian đi từ vị trí thu gom cuối cùng trong ngày về trạm điều vận t2 = 0,4h.

• Hệ số kể đến các yếu tố không sản xuất W = 0,15.

• Hằng số thời gian vận chuyển: a = 0,016h/ch và b = 0,01119h/km.

• Thời gian ở bãi đổ của một chuyến: s = 0,10h/ch.

• Hai người thu gom, thời gian lái xe giữa các vị trí đặt container 0,72 phút, k1 = 0,18 phút.

148

b. Hệ thống container cố định lấy tải thủ công BTVD: Lời giải 1. Thời gian lấy tải cho 1 chuyến thu gom:

149

74

1/17/2015

b. Hệ thống container cố định lấy tải thủ công BTVD: Lời giải 2. Thời gian lấy tải cần thiết tại mỗi vị trí thu gom:

150

b. Hệ thống container cố định lấy tải thủ công BTVD: Lời giải 3. Số vị trí cần lấy tải, sử dụng công thức (2.12)

151

75

1/17/2015

b. Hệ thống container cố định lấy tải thủ công BTVD: Lời giải 5. Thể tích xe thu gom, sử dụng CT (2.14):

- Một người thu gom: - Hai người thu gom: 6. Số chuyến cần thiết trong tuần - Một người thu gom: - Hai người thu gom:

152

b. Hệ thống container cố định lấy tải thủ công BTVD: Lời giải

7. Số lao động cần thiết: - Một người thu gom:

- Hai người thu gom:

153

76

1/17/2015

2.4 Vạch tuyến thu gom - Mục đích: xác định nhu cầu nhân lực, thời gian và phương tiện vận chuyển cần thiết.

- Một số nguyên tắc chung hướng dẫn khi vạch tuyến thu gom: • Xác định những chính sách, đường lối và luật lệ hiện hành liên quan đến hệ thống quản lý CTR, vị trí thu gom và tần suất thu gom.

• Khảo sát đặc điểm hệ thống thu gom hiện hành như: số người của đội thu gom, loại xe thu gom.

• Ở những nơi có thể, tuyến thu gom phải được bố trí để nó bắt đầu và kết thúc gần đường phố chính. Sử dụng những rào cản địa lý và tự nhiên như là đường ranh giới của tuyến 154 thu gom.

2.4 Vạch tuyến thu gom - Một số nguyên tắc chung hướng dẫn khi vạch tuyến thu gom:

• Ở những khu vực có độ dốc cao, tuyến thu gom phải được bắt đầu ở đỉnh dốc và đi tiến xuống dốc khi xe đã thu gom được chất tải nặng dần.

• Tuyến thu gom phải được bố trí sao cho container cuối cùng được thu gom trên tuyến đặt ở gần bãi đổ nhất.

• CTR phát sinh ở những vị trí tắt nghẽn giao thông phải được thu gom vào thời điểm sớm nhất trong ngày.

• Các nguồn có khối lượng CTR phát sinh lớn phải được phục vụ nhiều lần vào thời gian đầu của ngày công tác.

• Những điểm thu gom nằm rải rác (nơi có khối lượng CTR phát sinh nhỏ) có cùng số lần thu gom, phải sắp xếp để thu 155 gom trên cùng 1 chuyến trong cùng 1 ngày.

77

1/17/2015

2.4.1 Thiết lập vạch tuyến thu gom • Thông thường, thiết lập tuyến thu gom bao gồm 4 bước. Trong đó, bước 1 về cơ bản giống nhau cho tất cả các loại hệ thống thu gom, còn các bước 2, 3, 4 khác nhau cho từng loại hệ thống.

• Chú ý: các tuyến thu gom chính xác sau khi đã được lập sẵn (ở bước 4) sẽ được thực hiện bởi người lái xe thu gom tại địa bàn.

Dựa trên kinh nghiệm thực tế của người lái xe thu gom, mỗi tuyến thu gom sẽ được điều chỉnh cho phù hợp với từng khu vực riêng.

• Trong đô thị lớn, những người giám sát tuyến thu gom chịu trách nhiệm về việc lên lịch các tuyến thu gom. Trong nhiều trường hợp, tuyến thu gom được vạch ra dựa trên kinh nghiệm điều khiển hoạt động của người giám sát công tác thu gom, có 156 được qua nhiều năm công tác trong cùng một khu vực.

2.4.1 Thiết lập vạch tuyến thu gom • Bước 1: Bố trí tuyến thu gom

Trên bản đồ tỉ lệ lớn của khu vực phục vụ các dữ liệu sau đây phải được ghi cho mỗi điểm thu gom CTR: vị trí, tần suất thu gom, số container.

Nếu khu thương mại hay khu công nghiệp sử dụng hệ thống container cố định chất thải cơ khí, thì khối lượng chất thải đã ước tính để thu gom ở mỗi vị trí thu gom cũng phải ghi lên bản đồ. Đối với khu dân cư, thường giả định rằng khối lượng chất thải thu gom tại mỗi vị trí sẽ xấp xỉ bằng nhau và bằng 157 khối lượng chất thải trung bình.

78

1/17/2015

2.4.1 Thiết lập vạch tuyến thu gom • Bước 1: Bố trí tuyến thu gom Bởi vì bố trí các tuyến thu gom liên quan đến một chuỗi các bài toán thử dần nên bản đồ vẽ nháp phải được sử dụng trước khi các số liệu cơ bản được ghi lên bản vẽ công tác.

Tùy thuộc vào độ lớn khu vực phục vụ và số điểm thu gom, có thể chia khu vực phục vụ ra thành những khu vực nhỏ tương đối đồng nhất như: khu dân cư, khu công nghiệp, khu thương mại. Đối với những nơi có số vị trí thu gom nhỏ hơn 20 - 30 thì bước này thường bỏ qua. Đối với những khu vực lớn hơn, bước này cần phải thực hiện và đưa vào các hệ số tính toán 158 như là tốc độ phát sinh CTR và tần suất thu gom.

2.4.1 Thiết lập vạch tuyến thu gom • Bước 2,3,4: Đối với hệ thống container di động Bước 2: Trên tờ ghi chương trình phân phối, đầu tiên ghi tên các tiêu đề tần suất thu gom, lần/tuần; số vị trí thu gom, tổng số container; số chuyến thu gom, chuyến/tuần; và một cột tách rời để ghi các ngày trong tuần trong suốt thời gian chất thải sẽ được thu gom.

Xác định số vị trí yêu cầu thu gom nhiều lần trong tuần (ví dụ: từ thứ 2 đến thứ 6 hoặc thứ 2, 4 và 6) và ghi những thông tin lên tờ chương trình phân phối. Bắt đầu bảng danh sách với những vị trí thu gom có số lần thu gom cao nhất trong tuần (ví dụ: 5lần/tuần).

Phân phối số container quy định chỉ phục vụ 1 lần trong tuần, để số container trống trong mỗi ngày thu gom cân bằng nhau. Tuyến thu gom sơ bộ có thể được bố trí khi những thông tin này được 159 biết.

79

1/17/2015

2.4.1 Thiết lập vạch tuyến thu gom • Bước 2,3,4: Đối với hệ thống container di động Bước 3: Sử dụng các điều kiện đã cho ở bước 2, việc bố trí tuyến thu gom có thể được phác thảo như sau: Bắt đầu từ trạm điều vận hoặc bãi đậu xe thu gom, một tuyến thu gom sẽ được bố trí nối tất cả các điểm thu gom để phục vụ trong suốt ngày công tác.

Bước kế tiếp là sửa đổi tuyến thu gom cơ sở, kể cả các container thêm vào mà nó sẽ phục vụ cho mỗi ngày thu gom.

Mỗi tuyến thu gom hàng ngày phải được bố trí để nó bắt đầu và kết thúc gần trạm điều vận.

Hoạt động thu gom phải diễn ra một cách chặt chẽ.

160

2.4.1 Thiết lập vạch tuyến thu gom • Bước 2,3,4: Đối với hệ thống container di động Bước 4: Khi những tuyến thu gom sơ bộ được bố trí, khoảng cách trung bình để di chuyển giữa các vị trí đặt container phải được tính toán.

Nếu các tuyến thu gom này không cân bằng về phương diện khoảng cách vận chuyển (15%) thì chúng phải được thiết kế lại để mỗi tuyến thu gom khống chế trong khoảng cách xấp xỉ giống nhau.

Thông thường, một số tuyến thu gom phải được thử nghiệm trước khi quyết định thực hiện những tuyến sau.

Khi lượng xe thu gom lớn hơn 1 thì tuyến thu gom cho mỗi khu vực phục vụ phải được bố trí và công việc dỡ tải cho mỗi chuyến 161 xe phải cân bằng.

80

1/17/2015

2.4.1 Thiết lập vạch tuyến thu gom • Bước 2,3,4: Đối với hệ thống container cố định với xe thu gom chất tải cơ khí Bước 2: Trên tờ ghi chương trình phân phối, đầu tiên ghi các tiêu đề như sau: tần suất thu gom, lần/tuần; số vị trí thu gom; tổng khối lượng CTR và một cột tách riêng để ghi các ngày trong tuần trong suốt thời gian thu gom CTR. Xác định số lượng CTR thu gom từ những vị trí yêu cầu thu gom CTR nhiều lần trong tuần (ví dụ: thứ 2 đến thứ 6; hoặc 2, 4, 6) và ghi các thông tin đã biết lên tờ chương trình phân phối. Bắt đầu danh sách bằng các vị trí yêu cầu số lần thu gom cao nhất trong tuần (ví dụ: 5lần/tuần).

Sử dụng thể tích hữu ích của xe thu gom (thể tích xe thu gom lý thuyết * tỉ số nén), xác định số lượng CTR tăng thêm mỗi ngày từ những vị trí chỉ thu gom 1 lần trong tuần, phân phối sao cho số lượng CTR thu gom (và số container đổ bỏ) trên mỗi chuyến được cân bằng cho mỗi tuyến thu gom. Khi những điều kiện này đã biết thì tuyến thu gom sơ bộ có thể 162 được bố trí.

2.4.1 Thiết lập vạch tuyến thu gom • Bước 2,3,4: Đối với hệ thống container cố định với xe thu gom chất tải cơ khí

Bước 3: Khi biết các thông tin nêu trên thì việc bố trí các tuyến thu gom có thể tiếp tục: Bắt đầu từ trạm điều vận, mỗi tuyến thu gom phải được bố trí nối với tất cả các điểm thu gom để phục vụ suốt mỗi ngày thu gom. Tùy vào khối lượng CTR phải thu gom, có thể bố trí từ 1 đến vài tuyến thu gom.

Bước kế tiếp là sửa đổi tuyến cơ bản, bao gồm cả các điểm thu gom thêm vào mà nó sẽ phục vụ để hoàn thành việc chất tải. Việc sửa đổi này phải được thực hiện để cho khu vực phát sinh giống nhau được phục vụ với cùng một tuyến thu gom. Đối với các khu vực lớn đã được chia nhỏ và các khu vực chia nhỏ được phục vụ thu gom hàng ngày, cần phải thiết lập các tuyến thu gom cơ sở cho mỗi khu vực đã chia nhỏ. Giữa những khu vực chia nhỏ này, trong một vài trường hợp có sự phụ thuộc vào số chuyến thu gom được thực hiện mỗi ngày.

163

81

1/17/2015

2.4.1 Thiết lập vạch tuyến thu gom • Bước 2,3,4: Đối với hệ thống container cố định với xe thu gom chất tải cơ khí Bước 4:

Khi các tuyến thu gom đã được bố trí thì khối lượng CTR và khoảng cách thu gom cho mỗi tuyến phải được xác định.

Trong một vài trường hợp, có thể điểu chỉnh lại các tuyến thu gom để cân bằng công việc chất tải cho mỗi nhân công. Sau khi các tuyến thu gom được thiết lập và tính toán, chúng phải được vẽ lên bản đồ chính.

164

2.4.1 Thiết lập vạch tuyến thu gom • Bước 2,3,4: Đối với hệ thống container cố định chất tải

thủ công Bước 2: Ước tính tổng khối lượng chất thải được thu gom từ những vị trí lấy mỗi ngày và hoạt động thu gom được chỉ đạo hay điều khiển. Sử dụng thể tích hữu ích của xe thu gom (thể tích xe thu gom lý thuyết x tỉ số nén), xác định số hộ dân trung bình được thu gom chất thải trong suốt mỗi chuyến thu gom.

Bước 3: Khi đã biết các số liệu nói trên, việc bố trí tuyến thu gom có thể tiến hành tiếp tục như sau: bắt đầu từ trạm điều vận (hay garage), bố trí hay vạch những tuyến thu gom sao cho phải bao hàm hay đi qua tất cả các điểm thu gom được phục vụ trong suốt tuyến. Các tuyến này phải được bố trí để cho vị trí thu gom cuối cùng ở gần bãi đổ nhất.

165

82

1/17/2015

2.4.1 Thiết lập vạch tuyến thu gom • Bước

2,3,4: Đối với hệ thống container cố định chất tải thủ công Bước 4: Khi tuyến thu gom đã được vạch, số lượng container và khoảng cách vận chuyển của mỗi tuyến phải được xác định. Các số liệu trên và nhu cầu nhân công trong một ngày phải được kiểm tra lại so với thời gian công tác trong một ngày. Trong vài trường hợp, có thể điều chỉnh lại tuyến thu gom để cân bằng khối lượng công việc chất tải.

Sau khi đã thiết lập tuyến thu gom, vẽ chúng lên bản đồ địa chính.

166

2.4.2 Thời gian biểu Một bảng thời gian biểu điều khiển cho mỗi tuyến thu gom phải được chuẩn bị bởi phòng kỹ thuật và người điều hành vận chuyển.

Phải chuẩn bị cho mỗi người tài xế một bảng thời gian biểu mà trong đó có ghi vị trí và trình tự điểm thu gom. Thêm vào đó, một quyển sách ghi lộ trình phải thực hiện bởi tài xế lái xe thu gom.

Tài xế sử dụng quyển sổ ghi lộ trình này để kiểm tra các vị trí thu gom và kê khai bảng thanh toán tiền, mặt khác quyển sổ này cũng ghi chép lại bất kỳ vấn đề nào xảy ra khi thực hiện quá trình thu gom. Các thông tin ghi trong quyển sổ lộ trình rất hữu dụng khi điều chỉnh hay sửa đổi tuyến thu gom.

167

83

1/17/2015

2.4.2 Thời gian biểu Luôn luôn hoàn thiện các hệ thống thu gom.

Các hệ thống thu gom từ trước đến nay hoạt động chủ yếu dựa trên kinh nghiệm được tích lũy theo thời gian.

Quá trình phát triển của xã hội ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả hoạt động của các hệ thống thu gom: sự tăng dân số, sự tăng trưởng kinh tế, tình trạng giao thông đô thị … khiến mọi phương thức hoạt động thu gom cần được cải tiến, bổ sung, nâng cấp, vì vậy phải hoàn thiện các hệ thống thu gom hiện có.

Căn cứ vào tình hình kinh tế, xã hội và kỹ thuật hiện tại cũng như những dự báo phát triển trong tương lai để đầu tư nghiên cứu tìm ra một hệ thống thu gom hoạt động hiệu quả hơn. Chẳng hạn, thông qua các bước phân tích số liệu, nghiên cứu thực tế, lập hệ thống mô phỏng, mô hình hóa… Đó là bài toán dành cho các nhà quản lý với sự trợ giúp của các nhà chuyên môn.

168

2.4.2 Thời gian biểu Các tiêu chí chính đặc trưng cho hiệu quả thu gom: • Khối lượng CTR được thu gom trong một giờ • Tổng số hộ được phục vụ trong một giờ làm việc của một ca.

• Chi phí của một ngày thu gom • Chi phí cho mỗi lần dừng để thu gom • Số lượng người được phục vụ bởi một xe trong một tuần.

• Tính hiệu quả của tuyến thu gom cũng được đánh giá bởi số lần tuyến thu gom bị lặp lại (thể hiện bằng đường nét đứt). Số lần lặp lại càng thấp, tuyến thu gom càng hiệu quả về kinh tế.

169

84

1/17/2015

2.4.2 Thời gian biểu

170

Chủ đề 3: Hệ thống trung chuyển và vận chuyển CTR Mục tiêu môn học: - Nêu được sự cần thiết của hệ thống trung chuyển và vận chuyển CTR - Phân biệt các loại TTC - Xác định vị trí TTC 171

85

1/17/2015

Chủ đề 3: Hệ thống trung chuyển và vận chuyển CTR

172

3.1 Sự cần thiết của hoạt động trung chuyển • Hạn chế tối đa sự xuất hiện các bãi rác hở không hợp pháp do khoảng cách vận chuyển khá xa.

• Vị trí của bãi đổ cách xa tuyến thu gom.

• Việc sử dụng các loại xe thu gom vừa và nhỏ không thích hợp cho việc vận chuyển rác đi xa.

173

86

1/17/2015

3.1 Sự cần thiết của hoạt động trung chuyển • Có nhiều tổ chức thu gom rác quy mô nhỏ từ các khu dân cư • Có nhiều khu vực thu gom CTR với mật độ dân cư

thấp.

• Việc hoạt động của các xe thu gom dùng thùng chứa luân chuyển cho các khu thương mại.

• Khi có sự thay đổi phương tiện vận chuyển: đường bộ – đường sắt, đường bộ – đường thủy …

174

175

87

1/17/2015

3.1 Sự cần thiết của hoạt động trung chuyển 3.1.1 Khoảng cách vận chuyển khá xa • Hầu hết các khâu tiếp nhận rác cuối cùng đều được bố trí cách xa thành phố, khu vực dân cư; • Chí phí nhân công, chi phí hoạt động và nhiên liệu cao; TTC rác là cần thiết.

• Để vận chuyển rác đi càng xa, xe có tải trọng càng lớn → chi phí trên một đơn vị khối lượng càng thấp.

Cần TTC để nhận rác từ các phương tiện vận chuyển nhỏ và giao cho các phương tiện vận chuyển lớn để chở rác đến bãi đổ cuối cùng.176

3.1.1 Khoảng cách vận chuyển khá xa Ví dụ Xác định sự cần thiết của trung chuyển trên cơ sở phân tích chi phí vận hành: • Hệ thống container di động (trực tiếp) • Hệ thống container cố định (trực tiếp) • Hệ thống trung chuyển - vận chuyển Để vận chuyển chất thải được thu gom từ khu đô thị đến bãi chôn lấp, theo các dữ liệu sau: • Hệ thống container di động sử dụng xe thu gom có thể tích thùng chứa 6m3 với chi phí vận hành là 25000đ/h.

• Hệ thống container cố định sử dụng xe có trang bị máy ép rác, có thể tích thùng chứa 15m3, với chi phí vận hành là 40000đ/h.

• Hoạt động trung chuyển - vận chuyển sử dụng xe đầu kéo có thể tích của thùng chứa 80m3 với chi phí vận hành là 60000đ/h.

• Chi phí hoạt động của trạm trung chuyển: 2750đ/m3.

177

88

1/17/2015

3.1.1 Khoảng cách vận chuyển khá xa Ví dụ: Lời giải • Chuyển đổi các chi phí vận hành thành đơn vị đồng/(m3.h) Hệ thống container di động: Hệ thống container cố định: Hoạt động trung chuyển - vận chuyển sử dụng xe đầu kéo:

• Vẽ đường biểu diễn chi phí cho 1m3 CTR theo thời gian lái xe toàn chuyến (2 chiều), cho 3 hệ thống lựa chọn. Đồ thị biểu diễn như sau: 178

3.1.1 Khoảng cách vận chuyển khá xa Ví dụ: Lời giải Chi phí (ñoàng / m3)

12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0

0.5

1

1.5

Thôøi gian (h)

2

2.5

3

Heä thoá ng container di ñoä ng Heä thoá ng container coá ñònh Heä thoá ng trung chuyeå n - vaä n chuyeå n

179

89

1/17/2015

3.1.1 Khoảng cách vận chuyển khá xa • Từ hình vẽ xác định được các điểm giao nhau giữa hệ thống trung chuyển – vận chuyển với hệ thống lựa chọn: Hệ thống container di động: 48 phút Hệ thống container cố định: 86 phút Nhận xét: • Nếu hệ thống container di động được sử dụng và thời gian lái xe toàn chuyến đến bãi đổ lớn hơn 48 phút thì nên đầu tư trạm trung chuyển.

• Nếu hệ thống container cố định được sử dụng và thời gian lái xe toàn tuyến đến bãi đổ lớn hơn 86 phút thì nên đầu tư trạm trung chuyển.

180

3.1.1 Khoảng cách vận chuyển khá xa Nhận xét: Khi vận chuyển CTR với những khoảng cách xa thì chi phí vận chuyển được biểu diễn bằng đơn vị: VNĐ/(tấn x km). Đơn vị biểu diễn này được sử dụng rộng rãi để phân tích TTC bởi vì khối lượng là chỉ tiêu chuẩn quan trọng nhất đối với vận chuyển bằng đường sắt hay đường ô tô.

Tuy nhiên, đơn vị biểu diễn chi phí này có thể dẫn đến tính toán sai khi khối lượng riêng của chất rắn thay đổi đáng kể khi chuyển từ nơi này đến nơi khác hoặc từ container này đến container khác.

181

90

1/17/2015

3.1.1 Khoảng cách vận chuyển khá xa Ví dụ: Xác định thời gian giao nhau giữa hai hệ thống thu gom rác sử dụng xe ép rác và hệ thống trung chuyển, vận chuyển, theo các dữ liệu sau: • Xe ép rác có thể tích là 23m3 • Khối lượng riêng của rác trong xe ép rác là 350 kg/m3.

• Xe đầu kéo (rơmooc) có thể tích là 80m3.

• Khối lượng riêng của rác trong xe đầu kéo là 200kg/m3.

• Chi phí vận hành của xe ép rác là 40000đ/h.

• Chi phí vận hành của xe đầu kéo là 60000đ/h.

• Chi phí vận hành của trạm trung chuyển là 3650đ/tấn.

182

3.1.1 Khoảng cách vận chuyển khá xa Ví dụ: Lời giải - Xác định khối lượng rác vận chuyển cho từng hệ thống • Hệ thống xe ép rác: • Hệ thống xe đầu kéo: - Xác định chi phí vận hành trên 1 tấn rác • Hệ thống xe ép rác:

• Hệ thống xe đầu kéo: 183

91

1/17/2015

3.1.1 Khoảng cách vận chuyển khá xa Ví dụ: Lời giải - Lập phương trình xác định thời gian giao nhau giữa

hai hệ thống: - Từ phương trình trên, xác định thời gian giao nhau của 2 hệ thống là: 184

3.1 Sự cần thiết của hoạt động trung chuyển 3.1.2 Trạm xử lý hay bãi đổ ở xa trục lộ giao thông Nếu điểm tiếp nhận rác cuối cùng không nằm cạnh trục giao thông đường bộ, thì hoạt động trung chuyển phải được sử dụng vì không thể vận chuyển trực tiếp trên đường quốc lộ.

3.1.3 Trạm trung chuyển kết hợp với trạm thu hồi vật liệu - Là những trạm liên hợp đa năng có thể thực hiện nhiều khâu một lúc như: 1) tiếp nhận chất thải; 2) phân loại; 3) tái chế nhựa, thủy tinh ...; 4) sản xuất phân Compost; 5) đốt phát điện ... và 6) vận chuyển phần còn lại đến bãi chôn lấp.

- Việc áp dụng các trạm liên hợp trung chuyển - tái sinh phế liệu quy mô lớn cho phép tiết kiệm chi phí nhờ kết hợp nhiều hoạt động trong một trạm.

185

92

1/17/2015

3.1 Sự cần thiết của hoạt động trung chuyển 3.1.4 Trạm trung chuyển tại bãi chôn lấp hợp vệ sinh (landfill) Để đảm bảo an toàn và khắc phục những khó khăn trong công tác nhận dạng chất thải cho phép tiếp nhận tại bãi chôn lấp thì ngay tại đây cũng cần xây dựng bãi chứa tạm thời (gọi là TTC ở bãi chôn lấp), để nhận chất thải từ các xe tải nhỏ, tư nhân.

Nhờ tách riêng TTC cho xe vận chuyển tư nhân và xe tải nhỏ, nên nguy cơ xảy ra tai nạn ở các khu vực công tác của bãi chôn lấp giảm đi đáng kể.

3.1.5 Trạm trung chuyển khi thay đổi phương thức vận chuyển - Khi xử lí CTR ở trên các đảo, để giảm các chi phí và khó khăn cho quá trình vận chuyển cần phải có trạm trung chuyển kết hợp ép rác vào các container thể tích lớn hơn 530 m 3.

- Ví dụ: Mô hình cảng ép - trung chuyển CTR ở Hồng Kông

186

3.1 Sự cần thiết của hoạt động trung chuyển 3.1.5 Trạm trung chuyển khi thay đổi phương thức vận chuyển - Mô hình cảng ép - trung chuyển CTR ở Hồng Kông

187

93

1/17/2015

3.2 Các loại trạm trung chuyển TTC có chức năng chính là chuyển CTR từ các xe thu gom và các xe vận chuyển nhỏ sang các phương tiện vận chuyển lớn hơn.

Phụ thuộc phương pháp chất tải lên các xe vận chuyển lớn, có thể phân loại trạm trung chuyển thành 3 loại : • Chất tải trực tiếp • Chất tải từ khu vực tích luỹ.

• Kết hợp chất tải trực tiếp và chất tải kiểu tích luỹ TTC cũng có thể được phân loại theo công suất, ví dụ theo cách phân loại của Mỹ như sau: • Loại nhỏ (công suất < 100tấn/ngày).

• Loại trung bình (công suất trong khoảng 100-500 tấn/ngày).

188 • Loại lớn (công suất > 500 tấn/ngày).

Các loại trạm trung chuyển

189

94

1/17/2015

3.2 Các loại trạm trung chuyển 3.2.1 Trạm trung chuyển chất tải trực tiếp • TTC chất tải trực tiếp năng suất lớn không có máy ép • TTC chất tải trực tiếp năng suất lớn có máy ép • TTC chất tải trực tiếp năng suất trung bình và nhỏ có máy ép • TTC chất tải trực tiếp năng suất nhỏ sử dụng ở nông thôn 190

3.2 Các loại trạm trung chuyển 3.2.2 Trạm trung chuyển kiểu tích lũy (storage-load transfer station) • TTC kiểu tích lũy công suất lớn không có máy ép • TTC kiểu tích lũy năng suất lớn có máy ép và xử lý 3.2.3 Trạm trung chuyển kết hợp chất tải trực tiếp và tích lũy 191

95

1/17/2015

3.3 Phương tiện và phương pháp vận chuyển 3.3.1 Phương tiện vận chuyển Xe tải, xe lửa và tàu thuỷ … là những phương tiện chủ yếu được sử dụng trong vận chuyển chất thải rắn. Bên cạnh đó, còn sử dụng các hệ thống khí nén và hệ thống thuỷ lực.

3.3.2 Phương pháp vận chuyển Vận chuyển bằng đường bộ Vận chuyển bằng đường sắt Vận chuyển bằng đường thủy Vận chuyển bằng khí nén, áp lực nước hay các hệ thống 192 khác

3.3.2 Phương pháp vận chuyển a. Vận chuyển bằng đường bộ - Đường bộ sử dụng ở những nơi xe vận chuyển có thể vào được.

- Các loại xe sử dụng để vận chuyển trên xa lộ phải đáp ứng các yêu cầu sau: • Chi phí vận chuyển thấp nhất.

• Chất thải được phủ kín trong suốt quá trình vận chuyển.

• Các loại xe phải được thiết kế phù hợp với giao thông trên xa lộ.

• Khối lượng xe và rác không vượt quá giới hạn khối lượng cho phép.

• Phương pháp dỡ tải phải đơn giản và có khả năng thực 193 hiện độc lập (tự hành).

96

1/17/2015

3.3.2 Phương pháp vận chuyển b. Vận chuyển bằng đường sắt - Mặc dù, đường sắt từng là phương tiện vận chuyển CTR thông dụng, nhưng hiện nay chỉ còn một vài khu vực trên thế giới sử dụng phương tiện này.

VD: Châu Âu tận dụng những đường ray cũ để vận chuyển CTR. Đường ray có chiều rộng là 1m.

- Tuy nhiên, việc sử dụng đường sắt để vận chuyển rác đang được quan tâm và phát triển trở lại, đặc biệt đối với bãi chôn lấp ở xa mà nếu vận chuyển bằng đường bộ thì khó khăn trong khi đã có sẵn hệ 194 thống đường sắt.

3.3.2 Phương pháp vận chuyển c. Vận chuyển bằng đường thủy - Xà lan và những chiếc tàu đặc biệt đã được dùng để vận chuyển CTR đến nơi xử lý hay đến nơi đổ bỏ như bờ biển, đại dương.

- Trong vận chuyển CTR bằng đường thuỷ, có thể sử dụng một số xà lan tự hành, nhưng thông thường, người ta dùng tàu kéo hay những loại tàu đặc biệt để kéo xà lan chở rác. Tuy nhiên, khi biển động, vận chuyển thường xuyên bị ngưng trệ. Trong trường hợp đó, rác phải được lưu trữ, do đó làm tăng chi phí sử dụng kho lưu trữ.

195

97

1/17/2015

3.3.2 Phương pháp vận chuyển c. Vận chuyển bằng đường thủy Ưu điểm chính: - Thuận lợi đối với các thành phố có nhiều kênh rạch. Khi đó, xe chở rác chỉ đi trong nội thành, cự ly ngắn, quay vòng nhanh, giảm tình trạng ùn tắc giao thông.

- Hạn chế đến mức thấp nhất khả năng gây ô nhiễm môi trường nhất là ở những nơi có mật độ dân số cao.

- Thu gom rác trong nội thành sẽ nhanh chóng hơn, xoá bỏ các bô rác trên đường phố. Tốc độ giải phóng rác nhanh hơn, khắc phục tình trạng rác tồn động lâu ngày.

- Cự ly vận chuyển đường bộ giảm còn 5 -10 km nên chi phí vận chuyển giảm đáng kể. Vận chuyển bằng đường thuỷ giá 196 cước rẻ hơn cước đường bộ từ 30-50%.

3.3.2 Phương pháp vận chuyển c. Vận chuyển bằng đường thủy

197

98

1/17/2015

3.3.2 Phương pháp vận chuyển c. Vận chuyển bằng đường thủy Xà lan vận chuyển rác ở Nhật Bản

198

3.3.2 Phương pháp vận chuyển d. Vận chuyển bằng khí nén, áp lực nước hay các hệ thống khác • Cả hai hệ thống vận chuyển bằng ống dẫn khí áp suất thấp và ống dẫn chân không đều đã được sử dụng để vận chuyển chất thải rắn.

• Được sử dụng để vận chuyển rác từ các khu dân cư có mật độ dân cao và các khu thương mại đến trạm tập trung để xử lý hay chất lên thiết bị vận chuyển.

• Về mặt thiết kế và vận hành, hệ thống vận chuyển bằng khí nén phức tạp hơn hệ thống vận chuyển bằng áp lực nước vì hệ thống này có cấu trúc và van điều khiển phức tạp. Nhu cầu quạt gió hay tuabin tốc độ cao càng gây phức tạp cho 199 chế độ bảo dưỡng.

99

1/17/2015

3.3.2 Phương pháp vận chuyển d. Vận chuyển bằng khí nén, áp lực nước hay các hệ thống khác • Giá thành lắp đặt cho những hệ thống này cao nên chúng mang lại hiệu quả kinh tế khi sử dụng cho các công trình mới.

• Vận chuyển bằng sức nước thường được sử dụng để vận chuyển chất thải thực phẩm.

• Hệ thống vận chuyển bằng nước có thể áp dụng ở những khu vực mà các quá trình tiền xử lý và xử lý bậc cao kết hợp với nhau thành hệ thống xử lý. Khả năng ứng dụng của phương pháp này bị hạn chế ở những khu vực có mật độ dân cư cao.

• Những phương pháp vận chuyển chất thải rắn khác đã được đề xuất như băng tải, khí thổi và hệ thống ống dẫn ngầm dưới lòng đất 200 có các giỏ rác di chuyển bằng từ trường.

3.4 Những yêu cầu trong thiết kế trạm trung chuyển Khi thiết kế trạm trung chuyển, những yếu tố sau đây cần được xem xét: • Loại trạm trung chuyển • Công suất trạm trung chuyển.

• Thiết bị, dụng cụ phụ trợ.

• Yêu cầu vệ sinh môi trường.

• Vấn đề sức khoẻ và an toàn lao động 201

100

1/17/2015

3.5 Lựa chọn vị trí trạm trung chuyển TTC nên được bố trí ở nơi: 1) gần khu vực phục vụ, 2) dễ dàng tiếp cận với tuyến đường giao thông chính và các trạm điều phối xe, 3) ảnh hưởng của nó đến cộng đồng dân cư và môi trường do các hoạt động của TTC là thấp nhất, 4) việc xây dựng và vận hành TTC sẽ có hiệu quả kinh tế cao nhất.

Nếu TTC được xây dựng để xử lý CTR như thu hồi vật liệu và sản xuất năng lượng thì tất cả những hoạt động này phải được đánh giá và kiểm soát.

202

3.5 Lựa chọn vị trí trạm trung chuyển 3.5.1 Lựa chọn trạm trung chuyển dựa trên chi phí vận chuyển Với những điều kiện lý tưởng, TTC cần đặt tại những nơi có chi phí vận chuyển thấp nhất. Tuy nhiên, vấn đề khó khăn cho các cơ quan quản lý CTR là chi phí vận chuyển ngày càng trở nên ít quan trọng đối với việc lựa chọn vị trí thích hợp để xây dựng TTC. 3.5.2 Lựa chọn vị trí trạm trung chuyển dựa trên các điều kiện giới hạn Trường hợp khi hai hoặc nhiều TTC và BCL được sử dụng thì vấn đề được đặt ra là vị trí nào sẽ là tối ưu từ TTC đến bãi chôn lấp.

Giả sử phải xác định chi phí thấp nhất để vận chuyển một lượng CTR từ một trong ba TTC đến một trong ba BCL. Vấn đề này thể 203 hiện dưới dạng công thức toán học như sau:

101

1/17/2015

3.5 Lựa chọn vị trí trạm trung chuyển 3.5.2 Lựa chọn vị trí trạm trung chuyển dựa trên các điều kiện giới hạn

204

3.5 Lựa chọn vị trí trạm trung chuyển 3.5.2 Lựa chọn vị trí trạm trung chuyển dựa trên các điều kiện giới hạn • • • • • • •

Gọi vị trí TTC là i Gọi vị trí BCL là j Khi đó, Xij là lượng chất thải vận chuyển từ TTC i đến BCL j Cij là chi phí vận chuyển chất thải từ TTC i đến BCL j Ri là tổng lượng chất thải đưa đến TTC i Dj là tổng lượng chất thải có thể chứa ở BCL j Nếu gọi F là hàm thể hiện tổng chi phí vận chuyển, thì hàm số F được xác định bởi tổng các giá trị như trình bày dưới đây phải là nhỏ nhất với những điều kiện giới hạn: X11C11 + X12C12 + X21C21 + X22C22 + X23C23 + X31C31 + X32C32 + X33C33 = F 3

- Mô tả dưới dạng công thức toán học

3

F   X ij Cij j 1 i 1

-

Theo các giới hạn sau:

3

 X ij  Ri j 1 3

X j 1

ij

(i = 1-3)

 Dij

Xij  0

(j = 1-3) 205

102

1/17/2015

3.5 Lựa chọn vị trí trạm trung chuyển 3.5.2 Lựa chọn vị trí trạm trung chuyển dựa trên các điều kiện giới hạn Điều kiện giới hạn: 1) lượng chất thải vận chuyển đến BCL phải bằng lượng chất thải chuyển đến TTC, 2) tổng lượng chất thải vận chuyển từ TTC đến BCL nhỏ hơn hoặc bằng sức chứa của BCL, 3) khối lượng chất thải vận chuyển từ TTC phải lớn hơn hoặc bằng 0.

206

Chủ đề 4: Các phương pháp xử lý CTR Mục tiêu môn học: • Phân biệt được các phương pháp xử lý CTR; • Xác định phương pháp xử lý thích hợp cho từng loại CTR; • Vận dụng sự chuyển hóa các tính chất CTR từ lý, hóa học và sinh học mà những chủ đề trước đề cập trong việc lựa chọn các phương pháp xử lý CTR hiệu quả trong thực tiễn 207

103

1/17/2015

Chủ đề 4: Các phương pháp xử lý CTR Có 3 phương pháp: Phương pháp cơ học Phương pháp nhiệt Phương pháp xử lý kết hợp sinh học và hóa học

208

4.1 Phương pháp cơ học a. Giảm kích thước b. Phân loại theo kích thước (sàng) c. Phân loại theo khối lượng riêng d. Phân loại bằng điện trường và từ tính

e. Nén 209

104

1/17/2015

a. Giảm kích thước Nhằm giảm kích thước của các thành phần CTR đô thị

Tùy thuộc vào loại, hình dạng, đặc tính của CTR và tiêu chuẩn yêu cầu mà chọn những thiết bị thích hợp 210

a. Giảm kích thước Búa đập: rất có hiệu quả đối với các thành phần có

đặc tính giòn - dễ gãy

211

105

1/17/2015

212

a. Giảm kích thước Kéo cắt thủy lực: dùng để làm giảm kích thước các vật liệu mềm

213

106

1/17/2015

a. Giảm kích thước Máy nghiền: di chuyển dễ dàng, có thể sử dụng để giảm kích thước nhiều loại CTR khác nhau

214

b. Phân loại theo kích thước CTR

Các thiết bị: sàng rung, sàng quay, sàng đĩa 215

107

1/17/2015

Sàng rung (Vibrating Screen): dùng để phân loại các vật liệu khô như thủy tinh, kim loại, mùn gỗ, mảnh vỡ xây dựng…

216

Sàng quay (Trommel Screen): dùng để tách rời các loại giấy carton và giấy vụn, bảo vệ được tác hại máy nghiền khỏi hư hỏng do CTR kích thước lớn

217

108

1/17/2015

218

Sàng đĩa (Disc Screen): Được sử dụng trong các cơ sở tái chế, thu hồi thủy tinh sau khi nghiền

219

109

1/17/2015

220

c. Phân loại theo khối lượng riêng Được sử dụng để phân loại CTR đô thị, tách rời các

loại vật liệu sau quá trình tách nghiền thành nhiều phần riêng biệt: • Khối lượng riêng nhẹ: giấy, nhựa, các chất hữu cơ; • Khối lượng riêng nặng: kim loại, gỗ và • Khối lượng riêng tương đối lớn.

Kỹ thuật: dựa vào sự khác nhau về khối lượng riêng - hay dựa vào khí động lực

221

110

1/17/2015

222

d. Phân loại bằng điện trường và từ tính

223

111

1/17/2015

e. Nén chất thải rắn - Với mục đích gia tăng khối lượng riêng của CTR → tăng tính hiệu quả của công tác lưu trữ và vận chuyển.

- Các kỹ thuật hiện đang áp dụng: •

đóng kiện, đóng gói;

•

đóng khối;

•

ép thành dạng viên 224

e. Nén chất thải rắn

225

112

1/17/2015

4.2 Phương pháp nhiệt Mục đích: xử lý CTR đô thị và đặc biệt là CTR nguy hại (chất thải y tế, phế phẩm từ thuốc bảo vệ thực vật, chất thải công nghiệp…)

Nhược điểm Ưu điểm - giảm thể tích CTR (giảm 80 - 90% khối lượng thành phần hữu cơ trong CTR)

- chi phí đầu tư xây dựng cao, - Chi phí xử lý khí thải lớn,

- CTR được xử lý khá triệt để

- thiết kế, vận hành lò đốt phức tạp,

- thu hồi năng lượng

- người vận hành phải có trình độ chuyên môn cao,

- có thể xử lý CTR tại chỗ mà không cần phải vận chuyển đi xa

- có thể gây ô nhiễm môi trường 226

4.2 Phương pháp nhiệt Quá trình đốt

Quá trình nhiệt

Quá trình khí hóa

phân - CTR được đốt

- Quá trình đốt

- Quá trình xử lý

với lượng Oxy

CTR trong điều

CTR trong điều

vừa đủ hoặc dư

kiện hoàn toàn

kiện thiếu Oxy

để đốt cháy hoàn

không Oxy

toàn CTR - T0: 8710C - Sản phẩm: NOX,

- T0: 9270C - Sản phẩm: CO,

- T0: - Sản phẩm: H2, CH4, CO2, CO,

H2, CH4, CO2,

khí hydrocacbon,

SO2, CO2, H2O,

axit acetic,

N2

tro

axeton, tro

227

113

1/17/2015

228

4.2.1 Quá trình Nhiệt phân - Nguyên lý của vận hành gồm 2 giai đoạn: • Giai đoạn 1 là quá trình khí hóa, chất thải được gia nhiệt để tách các thành phần dễ bay hơi như khí cháy, hơi nước... ra khỏi thành phần cháy không hóa hơi và tro.

• Giai đoạn 2 là quá trình đốt các thành phần bay hơi ở điều kiện phù hợp để tiêu hủy hết các cấu tử nguy hại 229

114

1/17/2015

230

231

115

1/17/2015

232

233

116

1/17/2015

234

235

117

1/17/2015

4.2.2 Kiểm soát ô nhiễm môi trường Các quá trình xử lý bằng nhiệt phát sinh một số tác động đến môi trường xung quanh bao gồm: khí, bụi, chất thải rắn, và lỏng. Ô nhiễm không khí: các chất ô nhiễm cần kiểm soát là: NOx, SO2, CO, và bụi.

236

a. Khí NOx - Tồn tại trong không khí dưới 2 dạng là: NO và NO2; - NOx hình thành từ 2 nguồn: • Nguồn 1: N2 + O2 → NO2 (t0); • Nguồn 2: phản ứng giữa Oxy và Nitơ hữu cơ có trong thành phần của các loại nhiên liệu sử dụng.

NOx → O3 + PAN 237

118

1/17/2015

b. Khí SO2 Hình thành do quá trình đốt nhiên liệu có chứa Lưu huỳnh.

SO2 gây nên các bệnh như viêm mũi, mắt, viêm họng. Ở nồng độ cao có thể gây nên bệnh tật hoặc là tử vong đối với những người đã mắc các chứng bệnh liên quan đến phổi như là viêm phế quản hay cuốn phổi 238

c. Khí CO Hình thành do quá trình đốt các vật liệu có chứa Carbon khi sự cung cấp Oxy không đầy đủ.

CO phản ứng với hemoglobin trong máu tạo thành Carboxylhemoglobyl (HbCO).

Cơ thể con người chỉ thích ứng với Oxyhemoglobin (HbO2), Oxy sẽ được chuyển đến các mô trong cơ thể.

Sự thiếu hụt Oxy sẽ gây nên hiện tượng nhứt đầu, chóng mặt.

239

119

1/17/2015

d. Bụi Hình thành do quá trình đốt không hoàn chỉnh nhiên liệu hoặc là do đặc tính vật lý của các vật liệu không cháy.

Bụi làm giảm thị giác và ảnh hưởng đến sức khỏe.

Bụi có kích thước nhỏ hơn 10µm gọi là bụi hô hấp bởi vì nó có thể đi sâu vào trong phổi.

240

4.3 Phương pháp sinh học kết hợp hóa học Sinh học Hóa học Kết hợp sinh học & hóa học 241

120

1/17/2015

4.3.1 Quá trình chuyển hóa sinh học - Sử dụng VSV để phân hủy các thành phần hữu cơ trong chất thải •

VSV hoạt động trong điều kiện có Oxy gọi là VSV hiếu khí.

•

VSV hoạt động trong điều kiện thiếu Oxy: VSV kỵ khí (kỵ khí bắt buộc và tùy tiện)

- Sản phẩm cuối cùng: các dạng vật chất ổn định về mặt sinh hóa hơn.

Thường là các loại khí, năng lượng, và chất mùn hữu cơ 242

Ụ rác vườn: đã áp dụng pp sinh học để tạo nguồn phân bón cho cây trồng từ thức ăn thừa ở gia đình

243

121

1/17/2015

Bảng 4.1: Phân loại các thành phần có trong rác thải theo khả năng phân hủy sinh học Tỷ lệ (%)

Thành phần Chất thải dễ phân hủy sinh học (chất thải thực phẩm: rau, cỏ,

7 – 68

các sản phẩm tươi sống, bánh mì, bánh ngọt; vải từ sợi tự nhiên; giấy và bìa carton) Chất thải không phân hủy và khó phân hủy sinh học (gỗ, hàng

8 – 48

dệt, nhựa, cao su,…)

Chất thải không có khả năng phân hủy (kim loại, thủy tinh và đá)

3 – 22

Chất thải kích thước nhỏ < 8mm (muối, tro, cát; các cơ chất có

1 – 20

khả năng và không có khả năng phân hủy sinh học) Nguồn: Loub, 1975

244

a. Quá trình chuyển đổi sinh học hiếu khí • Là quá trình phân giải các chất hữu cơ trong điều kiện có mặt của Oxy (VSV hiếu khí aerobic organism).

• Rác thải có thành phần hữu cơ cao phân tử (protein, lipid, hydrocarbon, cellulose, lignin,…) có trong thực phẩm thừa, xác sinh vật chết, phân gia súc, gia cầm…

245

122

1/17/2015

a. Quá trình chuyển đổi sinh học hiếu khí (VSV)

Rác thải + O2 + dinh dưỡng

→ tế bào mới + chất

hữu cơ khác + CO2 + H2O + NH3 + SO42- + Q CaHbOcNd + 0.5(ny + 2s + r – c)O2 → nCwHxOyNz + sCO2 + rH2O + (d-nx)NH3 Trong đó: r = 0.5[b – nx – 3(d – nx)] s = a – nw 246

a. Quá trình chuyển đổi sinh học hiếu khí Trong nhiều trường hợp NH3 bị oxy hóa thành NO3(Nitrate) – gọi là quá trình Nitrate hóa.

NH3 + 3/2O2 → HNO2 + H2O HNO2 + 1/2O2 → HNO3 NH3 + 2O2 → H2O + HNO3 247

123

1/17/2015

b. Quá trình chuyển đổi sinh học kỵ khí • Là quá trình tạo thành Methane (CH4) từ rác thải dưới điều kiện phân hủy kỵ khí hoặc lên men kỵ khí.

• Sự chuyển đổi sinh học kỵ khí các thành phần hữu cơ trong CTR qua 3 giai đoạn;  Quá trình thủy phân (hydrolysis) những chất cao phân tử lớn → những h/c thích hợp dùng làm nguồn năng lượng và mô tế bào  Quá trình chuyển hóa những chất sinh ra trong giai đoạn 1 thành những chất có KL phân tử thấp hơn  Quá trình VSV chuyển hóa sản phẩm từ giai đoạn 2 thành sản phẩm đơn giản và ổn định hơn (CH4 và 248 CO2)

b. Quá trình chuyển đổi sinh học kỵ khí Tương ứng với 3 giai đoạn chuyển đổi có các nhóm VSV khác nhau:  Nhóm VSV có vai trò thủy phân những polymer hữu cơ và lipids  Nhóm VSV lên men, nhiệm vụ cắt nhỏ sản phẩm từ nhóm 1 – nhóm VSV không tạo methane trong quá trình lên men  Nhóm VSV methane hóa chỉ sử dụng 1 số cơ chất nhất định để chuyển hóa thành Methane. Nhóm VSV tìm thấy ở các bãi chôn lấp, trong dạ dày của động vật nhai lại, hoặc ở đầm lầy, các chất mùn ở sông hồ.

249

124

1/17/2015

b. Quá trình chuyển đổi sinh học kỵ khí Giai đoạn 1 Thủy phân Các chất ban đầu

Acid hóa

Acetate hóa

Giai đoạn 3 Metan hóa

Đường đơn giản

Amino acid, Acetate acid hữu cơ

Vi sinh vật

Vi khuẩn acid hóa

Vi khuẩn Vi khuẩn acetate hóa metan hóa

Sản phẩm Đường đơn giản

Amino acid, acid hữu cơ

Acetate

CO2, H2

CO2, NH4, H2

Khí sinh ra

Đường phức tạp, protein, chất béo

Giai đoạn 2

CO2

CO2, NH4

Nguồn: Nguyễn Văn Phước

250

b. Quá trình chuyển đổi sinh học kỵ khí Các phản ứng của giai đoạn Methane hóa 4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O 4HCOOH → CH4 + 3CO2 + 2H2O CH3COOH → CH4 + CO2 4CH3OH → 3CH4 + CO2 + 2H2O 4(CH3)3N + 6H2O → 9CH4 + 3CO2 + 4NH3 4CO + 2H2O → CH4 + 3CO2

251

125

1/17/2015

b. Quá trình chuyển đổi sinh học kỵ khí Sản xuất khí gas: quá trình chuyển đổi kỵ khí CTR tạo sản phẩm theo phương trình phản ứng sau: Rác thải + H2O + dinh dưỡng → tế bào mới + chất hữu cơ khác + CO2 + H2O + NH3 + H2S + Q

252

b. Quá trình chuyển đổi sinh học kỵ khí Trường hợp chung, sản phẩm của quá trình phân hủy kỵ khí CTR là CH4, CO2, NH3.

CaHbOcNd → nCwHxOyNz + mCH4 + sCO2 + rH2O + (d – nx)NH3 Trong đó: s = a – nx – m r = c – ny – 2s

Nếu CTR trộn với bùn của nước thải, lượng khí gas thu được từ quá trình phân hủy sẽ chứa 50-60% CH4.

253

126

1/17/2015

4.3.2 Quá trình chuyển hóa hóa học Phản ứng thủy phân acid Cellulose đun lâu với tác dụng H2SO4, các liên kết β-D-Glucose bị đứt tạo glucose (C6H10O5)n + H2O → nC6H12O6 (xúc tác H+, t0) Cellulose

glucose

Áp dụng trong sản xuất rượu Etylic công nghiệp, có nguyên liệu chứa cellulose (vỏ bào, mùn cưa, trem nứa,….)

254

Các mắt xích β-D-Glucose

255

127

1/17/2015

4.3.2 Quá trình chuyển hóa hóa học Sản xuất metanol từ metan Metan được hình thành do quá trình phân hủy yếm khí của các chất thải rắn hữu cơ có thể được biến đổi thành metanol.

Xúc tác

CH4 + H2O → CO + 3H2 Xúc tác

CO + 2H2 → CH3COOH Thuận lợi: metanol có thể lưu trữ và vận chuyển dễ dàng hơn là việc vận chuyển khí metan.

256

257

128

1/17/2015

Chủ đề 5: Tái chế chất thải rắn Mục tiêu môn học: - Nêu được lợi ích của tái chế CTR - Vận dụng để giải thích thứ bậc ưu tiên trong Quản lý tổng hợp CTR

258

259

129

1/17/2015

260

5.1 Một số khái niệm về tái chế CTR • Tái chế là hoạt động thu hồi lại chất thải có trong thành phần của CTR sau đó được chế biến thành những sản phẩm mới phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt • Được xếp thứ tự ưu tiên thứ hai sau giảm thiểu tại nguồn trong hệ thống quản lý CTR tổng hợp.

261

130

1/17/2015

5.1 Một số khái niệm về tái chế CTR Là một giải pháp có nhiều ưu điểm: • Tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên, giảm nhu cầu sử dụng nguyên liệu thô cho sản xuất • Cung cấp nguồn nguyên liệu thứ cấp có giá trị cho công nghiệp với chi phí thấp, đem lại hiệu quả kinh tế cho người tái chế • Ngăn ngừa sự phát tán những chất độc hại vào môi trường và tránh phải thực hiện các quy trình mang tính bắt buộc như tiêu hủy hoặc chôn lấp chất thải. 262

5.1 Một số khái niệm về tái chế CTR Lợi ích của những hoạt động tái chế:

- Tiết kiệm nguồn TNTN do sử dụng những vật liệu tái chế thay cho những nguồn TNTN cần khai thác.

VD: Tái chế giấy-carton sẽ giảm khai thác gỗ, giúp bảo vệ rừng Tái chế nhiên liệu sẽ giảm áp lực khai thác các nguồn nhiên liệu hóa thạch (dầu mỏ, khí thiên nhiên, than đá) • 1 lít xăng tương đương 23,5 tấn vật chất hữu cơ cổ lắng đọng trên đáy biển.

• Tổng nhiên liệu hóa thạch sử dụng trong năm 1997 tương đương khối lượng thực vật hóa thạch phát triển trong 422 năm trên bề mặt Trái Đất và các đại dương cổ. (http://vi.wikipedia.org)

263

131

1/17/2015

5.1 Một số khái niệm về tái chế CTR Lợi ích của những hoạt động tái chế: - Giảm lượng rác thải cần xử lý, đồng thời giảm chi phí cho các quá trình xử lý, nâng cao tuổi thọ của các bãi chôn lấp rác

- Một số chất thải trong quá trình tái chế tiết kiệm năng lượng hơn các quá trình sản xuất từ các nguyên liệu thô VD: tái chế sắt-thép tiết kiệm được 20-40% năng lượng so với năng lượng dùng trong quá trình luyện kim.

- Giảm tác động đến môi trường - Tạo công ăn việc làm cho người dân - Có thêm thu nhập từ lượng rác thải tưởng như đã vứt bỏ264

5.1 Một số khái niệm về tái chế CTR Bên cạnh nhiều lợi ích và ưu điểm nổi bật của tái chế CTR, việc tái chế gặp nhiều khó khăn: - Thu gom và vận chuyển đòi hỏi tiêu tốn nhiều chi phí (về nhiên liệu cũng như nhân công).

- Lợi nhuận thấp, do vậy, nhiều dự án về tái chế hầu như được tài trợ.

- Những sản phẩm tái chế thường có chất lượng không bằng sản phẩm với nguồn nguyên liệu tinh ban đầu.

- Thị trường tiêu thụ khó khăn vì thói quen tiêu dùng và niềm tin của người sử dụng vào chất lượng sản phẩm tái chế chưa cao.

265

132

1/17/2015

5.2 Tình hình tái chế CTR Ở các nước phát triển: - Có hệ thống thu gom và phân loại tại nguồn phát sinh tốt - Có hệ thống luật pháo cụ thể về tái chế CTR - Có chương trình hỗ trợ, khuyến khích tái chế - Có công nghệ hiện đại

Việc tái chế CTR gặp nhiều thuận lợi, hiệu quả cao 266

5.2 Tình hình tái chế CTR

267

133

1/17/2015

5.2 Tình hình tái chế CTR Mỹ: - Yêu cầu tái chế được cụ thể hóa đến từng nhà máy của từng doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực thu gom, xử lý rác thải ở Mỹ.

- Theo Viện Công nghệ tái chế phế liệu Mỹ, ngành CN tái chế phế liệu Mỹ tạo ra gần 460.000 việc làm và trung bình mỗi năm tạo ra doanh thu khoảng 90,6 tỷ USD. Trong đó, các doanh nghiệp tái chế nộp thuế 10,3 tỷ USD cho Chính phủ.

Nguồn: Bộ TNMT, 2013 268

5.2 Tình hình tái chế CTR Nhật Bản: Việc tái chế và tái sử dụng phế liệu luôn được khuyến khích bằng các chính sách thuế và ưu đãi về tài chính (hiện có 37 đạo luật về bảo vệ môi trường):

- Năm 1992, Nhật Bản ban hành quy định “Xúc tiến sử dụng những tài nguyên tái chế”.

- Năm 1997, Luật Xúc tiến thu gom, phân loại, tái chế các loại bao bì được thông qua, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng những sản phẩm tái chế bằng cách định rõ trách nhiệm của các bên liên quan. Theo luật này, người dân phải phân chia rác theo từng loại. Các cơ quan môi trường sẽ đến thu gom rác theo từng loại và chuyển tới các nhà máy xử lý rác.

269

Nguồn: Bộ TNMT, 2013

134

1/17/2015

5.2 Tình hình tái chế CTR Singapore: - Toàn bộ rác thải được xử lý tại 4 nhà máy đốt rác.

Sau khi xử lý tro được chôn ở đảo nhỏ Pulau Semakau- cách trung tâm 8 km về phía Nam. - Người dân thực hiện 3R - Giáo dục về môi trường.

270

271

135

1/17/2015

5.2 Tình hình tái chế CTR Một số website vế tái chế: • http://www.simplekidscrafts.com/ • http://www.visy.com.au/recycling/ • http://tedvn.com/2014/02/mike-biddlechung-ta-co-the-tai-che-nhua/ • http://tedvn.com

272

5.2 Tình hình tái chế CTR Việt Nam: Các hoạt động thu hồi và tái chế CTR ở VN tập trung vào các vấn đề sau: - Tăng cường sản phẩm đã sử dụng để sử dụng lại với cùng mục đích, hoặc 1 đích khác - Khuyến khích các cơ sở tái chế chất thải = thu hồi các sản phẩm đã qua sử dụng, xử lý hoặc chế biến lại → tạo sản phẩm mới

273

136

1/17/2015

5.2 Tình hình tái chế CTR Việt Nam: Một số khó khăn trong công tác thu hồi tái chế: - Mang tính tự phát

- Công nghệ tái chế lạc hậu, nhiều khâu mang tính thủ công - Thiết bị đã cũ - Ô nhiễm MT do quá trình tái chế lớn - Giảm giá trị của sản phẩm tuần hoàn - Cạnh tranh gay gắt với các sản phẩm giá rẻ hơn 274

Ngày hội tái chế - Sở TNMT tp.HCM tổ chức

275

137

1/17/2015

276

5.3.1 Tái chế nhôm Vòng đời của 1 hộp nhôm

277

138

1/17/2015

5.3.1 Tái chế nhôm Nguồn nguyên liệu • Nhôm là loại phế liệu có giá trị hơn các loại phế liệu khác nên việc thu hồi nhôm sạch từ nhôm phế liệu có ý nghĩa về mặt kinh tế và môi trường rất lớn (giảm được giá thành nguyên liệu đầu vào, tiết kiệm nguyên liệu nhập).

• Nhu cầu năng lượng cần thiết để sản xuất lon nhôm từ nhôm tái chế giảm 5% so với nhôm nguyên chất.

• Đặc tính của nhôm phế liệu là sự tinh khiết sau khi nấu lại.

Nhôm phế liệu sau khi phân loại kỹ, được đưa vào nấu lại theo đúng chủng loại sẽ cho ra nguyên liệu có độ tinh khiết không khác nguyên liệu chính phẩm.

278

5.3.1 Tái chế nhôm Nguồn nguyên liệu Căn cứ vào nguồn gốc phát sinh, chúng ta có thể chia các phế liệu nhôm làm 2 nhóm chính: • Phế liệu của ngành công nghiệp

Nhóm a: Phế liệu nhôm gồm phần lớn là nhôm cùng một phát sinh trong quá trình số vỏ lon, hộp hỏng sử dụng từ các chi tiết, • Phế liệu dân dụng: chủ yếu là các phụ tùng và các thiết bị vỏ lon bia, nước ngọt đã hư hỏng • Phế liệu quân dụng

Nhóm b: Phế liệu nhôm sinh ra trong quá trình sản xuất, gia công kim loại

• các loại phế liệu luyện kim, • phế liệu trong sản xuất cán • phế liệu sinh ra trong quá trình mạ, phủ tráng bề mặt 279

139

1/17/2015

5.3.1 Tái chế nhôm Quá trình tái chế nhôm: - Nhôm

Nhoâm pheá lieäu

được phân làm 2 loại:

Chuaån bò lieäu

• nhôm dẻo (biến dạng được) • nhôm cứng (chứa nhiều Silic) chỉ được dùng để đúc Trôï dung che phuû

Naáu chaûy

sản phẩm nhôm Trôï dung tinh

- Rửa sạch - Sấy khô

Tinh luyeän Ñuùc

Xæ

Hoài lieäu

Nhoâm loûng saïch

- Nấu chảy - Đúc khuôn mới hoặc thành phôi nhôm

Saûn phaåm ñuùc

Phoi 280

5.3.2 Tái chế nhựa

281

140

1/17/2015

Stt Thành phần 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Thực phẩm Giấy Carton Vải Túi nylon Nhựa cứng Da Gỗ Cao su mềm Cao su cứng Lon đồ hộp Kim loại màu Sắt Thủy tinh Sành sứ Xà bần, tro

Khối lượng (%) 65 – 95 0.05 – 25 0.00 – 0.01 0.00 – 5.00 1.50 – 17.0 0.00 – 0.01 0.00 – 0.05 0.00 – 3.50 0.00 – 1.50 0.00 – 0.01 0.00 – 0.06 0.00 – 0.03 0.00 – 0.01 0.00 – 1.30 0.00 – 1.40 0.00 – 6.10

Thành phần CTR sinh hoạt tại Tp.Hồ Chí Minh

Nguồn: CENTEMA, 1997 282

5.3.2 Tái chế nhựa Bảng 5.1: Phân loại các sản phẩm nhựa Vật liệu

Mục đích sử dụng

% nhựa sử dụng cho bao gói

1-PETE

Chai nước giải khát, bao bì thực phẩm,…

7

2-HDPE

Chai sữa, bình đựng xà phòng, túi xách,…

31

Vinyl/polyvinyl chloride

3-PVC

Hộp đựng thức ăn trong gia đình, ống dẫn,…

5

Low-density polyethylene

4-LDPE

Bao bì nylon, tấm trải bằng nhựa,…

33

Polypropylene

5-PP

Thùng, sọt, hộp, rổ,…

10

Polystyrene

6-PS

Ly, dĩa, …

10

Tất cả các sản phẩm nhựa khác

4

Polyethylene terephathlate High-density polyethylene

Kí hiệu và mã số

Các loại nhựa khác 7-loại khác

(Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.)

283

141

1/17/2015

5.3.2 Tái chế nhựa 1-PETE hoặc PET: Polyethylene terephthalate VD: Chai nước giải khát, khay đựng trong lò vi sóng

Loại nhựa này nói chung an toàn Bề mặt xốp có thể cho phép vi khuẩn và mùi vị tích thụ lại.

284 Tốt nhất nên sử dụng 1 lần và rất dễ dàng tái chế

5.3.2 Tái chế nhựa 2-HDPE: High-Density Polyethylene VD: Bình/chai sữa cho trẻ em và nước trái cây, chai/lọ đựng các loại nước tẩy rửa,…

- Có màu đục, được xem là an toàn và khả năng tích tụ vi khuẩn thấp do bề mặt khá trơn láng. Dễ dàng tái chế 285

142

1/17/2015

5.3.2 Tái chế nhựa 3-V/PVC: Vinyl/polyvinyl chloride

- Thành phần chứa phthalates – một trong những hợp chất hóa học gây cản trở sự phát triển của hormone. Do đó không an toàn khi tiếp xúc ở nhiệt độ cao (đựng đồ ăn nóng 286 hoặc nước nóng). Ít sử dụng để tái chế

5.3.2 Tái chế nhựa 4-LDPE: Low-density polyethylene VD: Được sử dụng để làm các loại túi nhựa đựng hàng tạp hóa, giấy gói thực phẩm…

-Loại nhựa này được xem là khá an toàn -Ít sử dụng để tái chế

287

143

1/17/2015

5.3.2 Tái chế nhựa 5-PP: Polypropylene VD: Hộp sữa chua, lọ đựng thuốc, chai đựng nước sirup (Xirô) hoặc nước sốt cà chua, tương ớt, ống hút,….

- Loại nhựa này được xem là an toàn, ngày càng được chấp nhận bởi chương trình tái chế 288

5.3.2 Tái chế nhựa 6-PS: Polystyrene - Còn được gọi là xốp, thường được dùng đóng gói bao bì.

- Được sử dụng để làm ra các loại đĩa và ly dùng 1 lần - Ngày càng nhiều minh chứng cho rằng loại nhựa này tiết ra các chất hóa học độc hại, đặc biệt khi đun nóng - Rất khó để tái chế các loại đồ nhựa nhãn số 6.

-> nên tránh xa các loại đồ nhựa mang nhãn số 6 càng tốt 289

144

1/17/2015

5.3.2 Tái chế nhựa 7-other: Các loại nhựa khác ngoài 6 loại trên, hoặc kết hợp 1 và nhiều loại nhựa - Đây là sản phẩm từ hỗn hợp các loại chất dẻo đã phát minh sau năm 1987, trong đó có Polycarbonate (loại nhựa cứng, trong) và chất BPA (Bisphenol A) rất đáng sợ.

- Hầu như không có bất cứ loại đồ nhựa gia dụng nào mang nhãn số 7 - Loại nhựa này đa phần được sử dụng trong công nghiệp (vỏ máy điện thoại, máy tính…)

290

5.3.2 Tái chế nhựa Quy trình tái chế nhựa thải: Phế liệu nhựa Phân loại: •Theo PP, PS, PVC, PET, PE •Theo màu Nước Ánh sáng mặt trời

Làm sạch, xay nghiền Phơi khô Tạo hạt

Hạt nhựa mới, bột màu

Máy sản xuất đồ dùng nhựa 291

145

1/17/2015

5.3.2 Tái chế nhựa - Các loại đồ nhựa số 2, 4, 5 (thuộc nhóm Polyethylene (PE) và Polypropylene (PP) thường được coi là an toàn.

- Đồ nhựa số 1 cũng được xem là an toàn nếu chỉ được sử dụng 1 lần.

- Khi lựa chọn đồ nhựa gia dụng, nhất là để dùng chứa đựng thức ăn, cần phải hết sức thận trọng và xem xét kỹ những con số được đánh dấu dưới đáy các loại chai, hộp nhựa.

- Tốt nhất là không nên chọn những loại đồ nhựa không 292 có nhãn hiệu gì.

Một số hình ảnh về các loại bao bì nhựa:

Bao bì nhựa PE

Bao bì nhựa LD Bao bì nhựa HD

Bao bì nhựa PP

293

146

1/17/2015

5.3.3 Tái chế thủy tinh • So với các ngành tái chế phế liệu khác thì quy trình sản xuất của thủy tinh phế liệu đơn giản hơn.

• Hầu hết thủy tinh được dùng sản xuất các loại chai lọ thủy tinh mới, một phần nhỏ dùng để chế tạo bông thủy tinh hoặc chất cách điện bằng sợi thủy tinh, vật liệu lát đường và vật liệu xây dựng như gạch, đá lát đường, đá lát sàn nhà và bê tông nhẹ.

294

5.3.3 Tái chế thủy tinh Quy trình tái chế chai lọ thủy tinh: Loại trừ phế liệu Nung và đổ khuôn

Làm nguội

Đập vỡ

Không đạt

Kiểm tra Xuất xưởng 295

147

1/17/2015

5.3.4 Tái chế giấy và carton • Theo các kết quả điều tra cho thấy:  giấy và carton chiếm 1,2 - 4,6% khối lượng dòng thải.

 Ưu điểm lớn nhất về mặt môi trường của tái chế tái sử dụng giấy là tiết kiệm tài nguyên rừng sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất giấy.

• Giấy phế liệu không chỉ được tái chế ở những cơ sở tiểu thủ công nghiệp với những máy móc đơn giản, thủ công hoặc quy mô nhỏ mà còn ở những xí nghiệp quy mô lớn.

296

5.3.4 Tái chế giấy và carton

297

148

1/17/2015

5.3.4 Tái chế giấy và carton Những số liệu thống kê: - 1 tấn giấy tái chế sẽ giúp ta tiết kiệm được 32 m3 nước, số nước này đủ để dội cho 3000 toilet công cộng

- 1 tấn giấy sẽ tiết kiệm được 4.200 Kwh năng lượng điện. Số này đủ dùng cho 1 hộ gia đình có 4 người trong một năm - Tái chế 1 tấn giấy cũng sẽ giúp thành phố giảm khai thác 17 cây xanh, tính về mặt bảo vệ môi trường sinh thái Nguồn: www.baobi.net 298

5.4 Tái chế CTR công nghiệp Các nguồn phát sinh: - Khu công nghiệp - Khai thái về chế biến khoáng sản - Kinh tế biển - Chất thải phóng xạ - Chất thải nhiệt điện - Chất thải chế biến đồ uống 299

149

1/17/2015

5.4 Tái chế CTR công nghiệp Thành phần CTR công nghiệp Thành phần

% khối lượng

Thành phần

% khối lượng

Kim loại

4-9

Thủy tinh

< 0,5

Cao su, da, giả Da

3-7

Plastic các loại

<1

Gỗ vụn, mạt cưa

15-25

Vải giẻ

<1

Các loại bao bì

2-4

Sơn keo, hóa chất, dung môi

1-5

Các loại rác hữu cơ

30-40

Bã vôi, gạch, đá

4-8

Tro xỉ

10-15

Rác điện tử

0,1-1

Bùn khô từ công trình xử lý nước thải

8-17

Nguồn: Viện NC chiến lược, chính sách 300 công nghiệp

Tái chế dầu/nhớt thải

301

150

1/17/2015

Tái chế dung môi thải

302

Tái chế ắc quy

303

151

1/17/2015

5.4 Tái chế CTR công nghiệp Tài liệu đọc thêm: 1. Chất thải rắn CN – Viện NC chiến lược và chính sách CN 2. Bisphenol A

304

Chủ đề 6: Công nghệ sản xuất phân hữu cơ từ CTR sinh hoạt Mục tiêu môn học: • Tóm tắt quá trình phân hủy CTR hữu cơ • Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy sinh học CTR hữu cơ • Phân biệt công nghệ hiếu khí và kỵ khí 305

152

1/17/2015

306

6.1 Giới thiệu chung Quá trình chế biến phân hữu cơ: quá trình chuyển hoá các thành phần hữu cơ trong CTR đô thị thành chất mùn ổn định nhờ hoạt động của các VSV. Phân hữu cơ: • chất mùn ổn định thu được từ quá trình phân hủy các chất hữu cơ, • không chứa các mầm bệnh, không lôi cuốn côn trùng, • có thể lưu trữ an toàn và có lợi cho sự phát triển 307 của cây trồng

153

1/17/2015

6.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy sinh học CTR hữu cơ Vi sinh vật Các quá trình trao đổi chất của VSV

Nhu cầu dinh dưỡng của VSV Điều kiện môi trường:  pH  Nhiệt độ  Độ ẩm

308

6.3.1 Vi sinh vật Procaryotic

Nhóm Eucaryotic

Aubacteria, Archaebacteria

Thực vật, động vật

Vi khuẩn

nguyên sinh: • Nấm • Men • Khuẩn tia (actinomycetes) 309

154

1/17/2015

6.3.1 Vi sinh vật Vi khuẩn: chứa 80% nước và 20% chất khô, chất hữu cơ chiếm 90% và vô cơ chiếm 10% Tồn tại trong tự nhiên, được tìm thấy trong MT hiếu khí và kỵ khí

310

6.3.1 Vi sinh vật Vi khuẩn: CTPT thực nghiệm gần đúng đối với phần chất hữu cơ là C5H7NO2. Dựa trên công thức này, khoảng 53% (theo khối lượng) chất hữu cơ là carbon.

Các hợp chất tạo thành phần vô cơ trong tế bào vi

khuẩn gồm có P2O5 (50%), CaO (9%), Na2O (11%), MgO (8%), K2O (6%), và Fe2O3 (1%).

311

155

1/17/2015

6.3.1 Vi sinh vật Nấm Quá trình TĐC là quá trình hiếu khí.

Nấm có khả năng phân hủy nhiều hc hữu cơ trong những điều kiện MT thay đổi rất rộng, nên được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để sản xuất nhiều hợp chất có giá trị như: • axit hữu cơ (axit citric, axit glutamic,...), • chất kháng sinh (penicillin, griseofulvin) • enzym (cellulase, protease, amylase).

312

6.3.1 Vi Sinh vật Men Trong công nghiệp, men được phân loại thành “men dại” và “men nuôi cấy”.

Men dại do VSV trong tự nhiên sinh ra thực hiện các phản ứng phân hủy chất hữu cơ trong qui trình dinh dưỡng của tế bào.

Men cấy: có từ các chủng VSV được phân lập và nuôi cấy trong điều kiện nhân tạo nhằm thu nhóm enzym có tác dụng xúc tác cho phản ứng sinh hóa trên một loại chất hữu cơ thuần nhất.

313

156

1/17/2015

6.3.1 Vi Sinh vật Khuẩn tia (Actinomycetes) Khuẩn tia là nhóm VSV có tính chất trung gian giữa vi khuẩn và nấm.

Trong công nghiệp, nhóm vi sinh vật này được sử dụng rộng rãi để sản xuất chất kháng sinh.

314

6.3.2 Các quá trình TĐC của VSV Quá trình TĐC hô hấp (respiratory metabolism): vận chuyển điện tử trung gian của enzym từ chất cho điện tử đến chất nhận điện tử bên ngoài (như Oxy).

Quá trình TĐC lên men (fermentative metabolism): không có sự tham gia của chất nhận điện tử bên ngoài.

315

157

1/17/2015

6.3.2 Các quá trình TĐC của VSV Môi

Chất nhận

trường

điện tử

Hiếu khí Kỵ khí

O2

Quá trình

TĐC hiếu khí

NO3-

Khử Nitrat

SO42-

Khử Sunphat

Khí CO2

Metan hóa 316

6.3.3 Nhu cầu dinh dưỡng của VSV Loại

Nguồn năng lượng

Nguồn Cacbon

Tự dưỡng - Quang tự dưỡng Ánh sáng mặt trời

CO2

- Tự dưỡng hóa học Dị dưỡng

Phản ứng Oxy hóa khử chất vô cơ

CO2

- Dị dưỡng hóa học

Phản ứng Oxy hóa khử chất hữu cơ

Cacbon hữu cơ

- Quang dị dưỡng

Ánh sáng mặt trời

Cacon hữu cơ 317

158

1/17/2015

6.3.3 Nhu cầu dinh dưỡng của VSV Chất dinh dưỡng Vô cơ

N, S, P, K. Mg, Ca, Fe, Na, Cl Zn, Mn, Mo, Se, Co, Cu, Ni, W

Hữu cơ

Amino acid Purines & pyrimidines Vitamins

318

6.3.4 Điều kiện môi trường Nhiệt độ Nhiệt độ, 0C Loại VSV

Khoảng giới hạn Tối ưu

Ưa lạnh

-10 – 30

15

Ưa ấm

20 – 50

35

Ưa nhiệt

45 – 75

55 319

159

1/17/2015

6.3.4 Điều kiện môi trường Khoảng pH cho phép: 6 – 9. pH tối ưu cho sự phát triển vi khuẩn: 6.5 – 7.5 Độ ẩm tối ưu của quá trình làm phân theo công nghệ hiếu khí: 50-60%. <40%: tốc độ chậm lại. Để đảm bảo sự chuyển hóa hoàn toàn các thành phần hữu cơ trong CTR theo pp sinh học, cần loại bỏ kim loại nặng, NH3, S2-, và các chất độc khác.

320

Đặc điểm

Công nghệ hiếu

Công nghệ kỵ

khí

khí

Sản phẩm cuối

Mùn, CO2, H2O

Bùn, CO2, CH4

Giảm thể tích

> 50%

> 50%

Thời gian

20-30 ngày

20-40 ngày

Mục đích

Giảm thể tích CTR,

Giảm thể tích;

Sản xuất phân

trung hòa chất

compost

thải; Thu hồi năng lượng

321

160

1/17/2015

6.4 Công nghệ hiếu khí - Áp dụng quá trình phân hủy sinh học hiếu khí để chuyển đổi các thành phần hữu cơ trong CTR sinh hoạt thành vật liệu ổn định hơn về mặt sinh hóa – compost - Các thành phần hữu cơ từ CTR chủ yếu: rác vườn, CTR sinh hoạt đã phân loại hoặc chưa, bùn từ xử lý nước thải 322

6.4 Công nghệ hiếu khí

Xử lý sơ bộ CTR

Phân hủy các thành phần hữu cơ trong đk hiếu khí

Tạo thành phẩm

323

161

1/17/2015

6.4 Công nghệ hiếu khí Các yếu tố ảnh hưởng Các yếu tố

Yêu cầu

Kích cỡ vật liệu

25 – 75mm

Tỷ lệ C/N

25-50 : 1

Độ ẩm

50-60%, tối ưu: 55%

Đảo trộn

Theo định kỳ

Nhiệt độ

50-55oC thời điểm đầu; 55-60oC vào giai đoạn thích nghi; > 66oC: VSV giảm hoạt động

324

6.4 Công nghệ hiếu khí Các yếu tố ảnh hưởng Các yếu tố

Yêu cầu

Không khí

O2 chiếm ≥ 50%

pH

7 – 7.5; ≤ 8.5 (tránh thất thoát N2)

Kiểm soát mầm bệnh

Theo đúng quy trình, To cần duy trì 60-70oC trong 1-2eh để loại trừ các mầm bệnh

Diện tích bãi (Công suất 6000 – 8000m2 50 tấn/ngày)

325

162

1/17/2015

6.4 Công nghệ hiếu khí 70 60 Nhieät ñoä

50 40 30 20

Pha thích nghi

Pha taêng tröôûng

Pha öa nhieät

Pha tröôûng thaønh

10 0 Thôøi gian

Sự biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ hiếu khí

326

6.4 Công nghệ hiếu khí Các nhóm VSV có mặt trong quá trình ủ: - Vi khuẩn có dạng hình que, hình cầu hay hình xoắn, nhiều loài có khả năng tự di chuyển.

- Khi bắt đầu của quá trình ủ phân rác, các vi khuẩn chịu nhiệt trung bình chiếm ưu thế.

- Khi nhiệt độ gia tăng > 40oC, các vi khuẩn hiếu nhiệt phát triển. Trong giai đoạn này, khuẩn hình que sẽ chiếm ưu thế về số lượng.

- Khi quá trình ủ phân rác được làm mát, vi khuẩn chịu nhiệt trung bình lại chiếm ưu thế.

327

163

1/17/2015

6.4 Công nghệ hiếu khí Các nhóm VSV có mặt trong quá trình ủ: Xạ khuẩn: phân hủy các chất hữu cơ phức tạp như xenlulo , lignin, chitin và protein trong quá trình ủ rác.

Enzym của chúng phân hủy hóa học các mảnh vụn như thân cây, vỏ cây hoặc các loại giấy (tạp chí).

Một vài loài xuất hiện trong giai đoạn chịu nhiệt trung bình, những loài khác đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn làm mát và ổn định.

328

6.4 Công nghệ hiếu khí Các nhóm VSV có mặt trong quá trình ủ: • Nấm: phân hủy hết các mảnh vụn, xenlulo còn lại. Các loài nấm có số lượng lớn trong cả 2 giai đoạn: nhiệt độ trung bình và nhiệt độ cao. Hầu hết nấm sống ở lớp bên ngoài của đống ủ khi nhiệt độ cao.

• Động vật nguyên sinh được tìm thấy trong nước rỉ rác của đống ủ nhưng có vai trò khá nhỏ trong phân hủy phân rác.

• Trùng roi được tìm thấy trong nước rỉ rác của đống ủ. Chúng ăn các hợp chất hữu cơ, vi khuẩn và nấm.

329

164

1/17/2015

6.4 Công nghệ hiếu khí Lợi ích

• Ổn định chất thải, mất hoạt tính VSV gây bệnh • Thu hồi dinh dưỡng

• Làm khô bùn • Tăng khả năng kháng bệnh cho cây trồng

Hạn chế

• Đặc tính chất hữu cơ thay đổi, nhiệt độ phân bố không đồng đều -> mất hoạt tính VSV • Tạo mùi hôi, mất mỹ quan • Mức độ tự động công nghệ chưa cao

330

6.4 Công nghệ hiếu khí Các phương pháp chế biến phân a. PP ủ phân theo luống dài (đánh luống cấp khí tự nhiên)

Chiều cao: 1 – 3,5m Chiều rộng:

1,5 – 6m 331

165

1/17/2015

KK được cấp tự nhiên: khuếch tán, gió, đối lưu nhiệt…

Các luống phân được xáo trộn định kỳ

332

Vùng 1: điểm chết – vùng gây mùi – vùng phân hủy kỵ khí Vùng 2: vùng hoạt động nhất trong đống phân: có nhiệt độ cao nhất, và hoạt động sinh học diễn ra mạnh nhất – Vùng lý tưởng trong quá trình ủ phân compost hiếu khí Vùng 3: vùng bao phủ bên ngoài: hoạt động VSV giảm vì độ ẩm bay hơi 333

166

1/17/2015

6.4 Công nghệ hiếu khí Các phương pháp chế biến phân a. PP ủ phân theo luống dài (đánh luống cấp khí tự nhiên) - Do xáo trộn thường xuyên nên chất lượng phân hữu cơ đồng đều.

- Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp vì không cần hệ thống cung cấp oxy cưỡng bức.

- Kỹ thuật đơn giản - Cần nhiều nhân công.

- Thời gian ủ dài (3 6) tháng.

- Do sử dụng thổi khí thụ động nên khó quản lý, đặc biệt là khó kiểm soát nhiệt độ và mầm bệnh.

- Xáo trộn luống ủ thường gây thất thoát nitơ và gây mùi.

- Quá trình ủ bị phụ thuộc vào thời tiết 335 - Diện tích đất cần thiết lớn

6.4 Công nghệ hiếu khí Các phương pháp chế biến phân b. PP ủ phân theo luống dài (thổi khí cưỡng bức)

Luống phân có thể cao và rộng hơn so với thổi khí thụ động 336

167

1/17/2015

337

6.4 Công nghệ hiếu khí Các phương pháp chế biến phân b. PP ủ phân theo luống dài (thổi khí cưỡng bức) Nhược Ưu điểm điểm Dễ soát khi vận hành hệ thống, đặc biệt là kiểm soát nhiệt độ và nồng độ oxy trong luống ủ Giảm mùi hôi và mầm bệnh Thời gian ủ ngắn (3 6 tuần).

Nhu cầu sử dụng đất thấp hơn, có thể vận hành ngoài trời hoặc có che phủ

Hệ thống phân phối khí dễ bị tắt nghẽn, cần phải bảo trì thường xuyên Chi phí cho hệ thống này cao hơn hệ thống thổi khí thụ động

338

168

1/17/2015

6.4 Công nghệ hiếu khí Các phương pháp chế biến phân c. PP ủ phân trong container Enviro-drum (DT-Environmental)

339

6.4 Công nghệ hiếu khí Các phương pháp chế biến phân c. PP ủ phân trong container

+

Ít nhạy cảm với điều kiện thời tiết.

-

Vốn đầu tư cao

Khả năng kiểm soát quá trình ủ và kiểm soát mùi tốt

Chi phí vận hành và bảo trì hệ thống cao

Thời gian ủ ngắn

Thiết kế phức tạp

Nhu cầu diện tích nhỏ

Công nhân vận hành đòi hỏi trình độ cao

Chất lượng phân tốt hơn

340

169

1/17/2015

341

6.4 Công nghệ hiếu khí • Công nghệ Lemna: http://www.lemnatechnologies.com/ • Công nghệ Dano – Đan Mạch • Công nghệ Steinmueller – Đức 342

170

1/17/2015

6.5 Công nghệ kỵ khí Định nghĩa: Áp dụng quá trình phân hủy sinh học kỵ khí phân huỷ chất hữu cơ (phân gia súc, gia cầm, người; thực phẩm thừa) ở điều kiện nhiệt độ từ 30  650C. Sản phẩm của quá trình phân huỷ kị khí là khí sinh học (CO2 và CH4).

Quá trình phân hủy kỵ khí (xem lại chủ đề 4) 343

6.5 Công nghệ kỵ khí Các yếu tố ảnh hưởng: Các yếu tố

Yêu cầu

Tỷ lệ C/N

20-30 : 1

Nhiệt độ

Giai đoạn nhiệt độ trung bình: 30-38oC Giai đoạn hiếu nhiệt: 55-60oC

pH

Khoảng tối ưu: 6-7 344

171

1/17/2015

345

6.5 Công nghệ kỵ khí Một số quy trình công nghệ Đặc điểm

Tên Công nghệ

Theo công nghệ phân hủy khô, được dùng

DRANCO

để chuyển các thành phần hữu cơ có trong

(Bỉ)

CTR đô thị thành năng lượng và mùn (humutex). Công nghệ này được thực hiện trong lờ phản ứng đứng và không hỗ trợ thiết bị trộn, nước rỉ từ đáy bể được tái tuần hoàn.

346

172

1/17/2015

347

6.5 Công nghệ kỵ khí Tên

Ưu điểm

Công nghệ

• Áp dụng CN khô-một giai đoạn: TS cao Tỷ lệ thu khí cao Vận hành đơn giản • Bể phản ứng dạng đứng Tiết kiệm diện tích bể • Không khuấy trộn bên trong Bảo quản thiết bị tốt • Hệ thống tái tuần hoàn nước rỉ • Hoạt động trong điều kiện hiếu nhiệt (48-55oC) Tỷ lệ thu khí biogas cao Hạn chế chất độc hại • Công suất lớn: 60000 tấn/năm CTR sinh hoạt 348

DRANCO (Bỉ)

173

1/17/2015

6.5 Công nghệ kỵ khí Tên

Đặc điểm

Công nghệ Diễn ra 4 giai đoạn: - GĐ 1: xử lý sơ bộ CTR BTA - GĐ 2: phân loại CTR: chất hữu cơ không tan và hòa tan – huyền phù và chất lỏng (Đức) - GĐ 3: thủy phân dạng huyền phù trong bể phản ứng dạng khuấy trộn hoàn toàn - GĐ 4: chất lỏng được chuyển vào bể metan hóa Quá trình metan hóa diễn ra tại nhiệt độ trung bình Sau khi sấy khô, phần chất rắn (TS khoảng 35%) không phân hủy được dùng như phân 349 compost.

350

174

1/17/2015

6.5 Công nghệ kỵ khí Đặc điểm

Tên Công nghệ

- Bao gồm công đoạn: phân loại, tạo khí

VALORGA

Metan, tinh chế.

- Thiết bị lên men hoạt động ở nông độ TS

(Pháp)

cao trong điều kiện nhiệt độ trung bình - Quá trình xáo trộn chất hữu cơ được thực hiện bằng cách tuần hoàn khí sinh học dưới áp suất ở đáy thiết bị phân hủy 351

6.5 Công nghệ kỵ khí Đặc điểm

Tên

Công nghệ KOMPOGAS (Thụy Sỹ)

- Áp dụng quy trình công nghệ khô đang phát triển - Thiết bị có dạng trụ tròn thẳng đứng hoặc ngang, được trang bị máy khuấy thủy lực và vận hành ở TS cao ở nhiệt độ cao.

352

175

1/17/2015

353

354

176

1/17/2015

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Định nghĩa: là quá trình sử dụng nhiệt để chuyển hóa chất thải từ dạng rắn sang dạng khí, lỏng và tro... đồng thời giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt.

Các hệ thống xử lý CTR bằng nhiệt được phân loại dựa theo yêu cầu sử dụng không khí bao gồm: - Quá trình đốt - Quá trình khí hóa - Quá trình nhiệt phân

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt

177

1/17/2015

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Hệ thống đốt Định nghĩa: - Quá trình đốt CTR với lượng KK vừa đủ hoặc dư - Sản phẩm cuối: khí gas, N2, CO2, hơi nước, tro - Năng lượng được thu hồi từ hơi nóng thoát ra từ quá trình đốt

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Hệ thống đốt Các loại mô hình - Mô hình đốt loại chất thải hỗn hợp (chưa phân loại) - Mô hình đốt loại chất thải đã phân loại (phần còn

lại sau khi tách vật liệu tái sử dụng & tái chế)

178

1/17/2015

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Hệ thống đốt RDF Trong lò đốt, RDF được đốt trên một ghi lò di động.

Ghi lò là một cái bệ mà trên đó CTR cháy và cung cấp không khí sơ bộ nhằm xáo trộn và đốt cháy đồng bộ.

Hệ thống lò đốt RDF có hiệu quả cao về năng lượng, độ ẩm và tro.

Dạng vật liệu tạo thành có thể ở dạng sợi nhỏ, viên tròn hay hình khối

179

1/17/2015

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Các loại lò đốt 1. Lò đốt một cấp 2. Lò đốt nhiều cấp 3. Lò đốt thùng quay 4. Lò đốt tầng sôi

180

1/17/2015

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Các loại lò đốt 4. Lò đốt tầng sôi: - Khoang phía dưới lò (trên lớp vỉ phân bố gió): khu vực cháy sơ cấp có To buồng đốt từ 850 – 9200C, - Khoang phía trên phình to hơn: khu vực cháy thứ cấp có To cháy cao hơn (990 – 11000C) để đốt cháy hoàn toàn CTR. - Khí thải sau đó được làm nguội và qua hệ thống xử lý trước khi qua ống khói thải ra môi trường

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Hệ thống Nhiệt phân Là quá trình phân hủy hay biến đổi hóa học CTR ở nhiệt độ cao trong điều kiện không có oxy. Phản ứng quan trọng nhất trong quá trình nhiệt phân là bẻ gãy mạch liên kết C – C (phản ứng cracking).

Quá trình nhiệt phân là quá trình thu nhiệt, tốc độ nhiệt phân phụ thuộc vào nhiệt độ, thành phần, cấu trúc chất thải, và xúc tác.

181

1/17/2015

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Hệ thống Nhiệt phân Nhiệt phân có thể thực hiện ở nhiều điều kiện nhiệt độ:

- nhiệt độ thấp: < 4000C - Nhiệt độ trung bình: 400 – 6000C - Nhiệt độ cao: > 6000C

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Hệ thống Nhiệt phân Sản phẩm của quá trình nhiệt phân CTR thu được gồm các chất ở 3 dạng: - Khí: H2, CH4, CO, CO2, các loại khác phụ thuộc vào thành phần chất hữu cơ - Lỏng: acid acetic, acetone, methanol, hỗn hợp các hyddrocacbon. Sản phẩm tạo thành có thể dùng như nhiên liệu dầu tổng hợp - Rắn: cacbon và chất trơ

182

1/17/2015

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Hệ thống Nhiệt phân • Khi nhiệt phân, chất thải sinh ra khí gas, khí gas này sẽ cháy sinh ra nhiệt.

• Quá trình nhiệt phân thuần tuý (hoàn toàn không có oxy) đòi hỏi phải có sự cấp nhiệt cho hệ phản ứng từ bên ngoài • Nhiệt cho quá trình được cấp bởi quá trình đốt cháy 1 phần của khí gas nhiệt phân trong lò và quá trình đốt cháy Cacbon cơ bản.

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Hệ thống Nhiệt phân Nhiệt phân cellulose: T0

C6H10O5

→ CH

4

+ CO + H2O + 3C

CH4, CO: tiếp tục cháy tạo nhiệt cho quá trình nhiệt phân Cacbon: thu hồi

183

1/17/2015

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Hệ thống Nhiệt phân Nhiệt phân polymer: - Sản phẩm: khí, dầu, cặn PE

4500C

→ khí (C1-C4) : 20% dầu và sáp, chứa hydrocacbon (C5-C35): 75% cặn rắn: 5%

184

1/17/2015

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Hệ thống Nhiệt phân

Nguyên liệu (bao bì) Buồng đốt

Thiết bị ngưng tụ Sản phẩm

185

1/17/2015

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Hệ thống Khí hóa - Khí hóa là quá trình oxy hóa không hoàn toàn sinh khối ở nhiệt độ cao (1100-13000C) bằng hơi nước và không khí với tỷ lệ thích hợp - Sản phẩm: CO, H2, CH4, và 1 số khí khác & các hc có mạch cacbon dài hơn Khí tổng hợp qua quá trình khí hóa: syngas → khí đốt, tổng hợp các loại nhiên liệu lỏng

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Hệ thống Khí hóa Nguyên liệu: than đá 1 Sinh khối bị đốt cháy -> CO2 + Q

2 3 Quá trình hoàn nguyên CO2, H2O + C nóng đỏ -> CO + H2

Sinh khối được sấy khô, thoát ra chất bay hơi -> làm sạch và thu khí

186

1/17/2015

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Hệ thống Khí hóa Sinh khối (than đá, chất hữu cơ)

900-13000C H2O, O2

hh khí + tro

CO và H2 dẫn qua bình pư FT với xúc tác cobalt → hh các hydrocacbon (trải rộng từ khí đến sáp) Hàm lượng dầu diesel thu được: ≤ 30%

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Hệ thống Khí hóa Các sản phẩm điển hình của quá trình khí hóa Các cấu tử chính

% thể tích

Khí CO

18

H2

16

CO2

16

H2O

13

N2

42

CH4

5,5

C2H2

0,05

C2H4

1,7

C2H6

0,1

Benzen, toluene, xylene

0,53

Nhựa đường

0,12

187

1/17/2015

Chủ đề 7: Xử lý CTR bằng PP nhiệt Hệ thống Khí hóa Quá trình tổng hợp Fischer-Tropsch (FT): Là quá trình phản ứng tổng hợp có xúc tác giữa khí CO và H2 trong syngas → hydrocacbon lỏng.

(2n+1) H2 + nCO

cobalt 2600C, 15-40 bar

CnH(2n+2) + nH2O

Sau pư, thu được hỗn hợp các hydrocacbon: có trong xăng C8-C11; có trong dầu diesel C11-C21

188

1/17/2015

Các hệ thống kiểm soát môi trường Vận hành các hệ thống xử lý CTR bằng pp nhiệt và hệ thống thu hồi năng lượng đi kèm gây nhiều tác hại đến MT: • Các loại khí • Bụi • Chất cặn rắn • Chất lỏng Thiết kế các hệ thống xử lý những ô nhiễm là 1 phần quan trọng trong quá trình xử lý nhiệt

Các loại khí thải Theo EPA (Environmental Protection Agency), sự tập trung của những chất ô nhiễm MTKK gây ảnh hưởng xấu đến con người và môi trường xung quanh.

Những loại khí đặc trưng: CO, SO2, NOx, O3, PM10 và bụi chì.

189

1/17/2015

Kim loại CTR là hỗn hợp không đồng nhất, có lẫn nhiều thành phần: thủy tinh, giấy, pin,….chứa các nguyên tố kim loại Một số kim loại ảnh hưởng đến sức khỏe con người: Cd, Cr, Hg, Pb Sau khi đốt, kim loại thải ra MT dưới dạng bụi và khí thải. Vd: Hg bay hơi ở nhiệt độ thấp (3570C)

190

1/17/2015

Khí acid Khi đốt chất thải có chứa Cl và F tạo khí có tính acid: HCl và HF Flo tìm thấy trong một số loài cây Clo tìm thấy trong thủy tinh, nhựa PVC, PS, PE Khi đốt chất thải có chứa S và N tạo H2SO4 và HNO3 (bị oxy hóa và tiếp xúc với hơi nước)

Dioxin và Furan Dioxin – PCDD – Polychlorinated Dibenzodioxin

Furan – PCDF - Polychlorinated Dibenzofuran

191

1/17/2015

Dioxin và Furan 2 hợp chất hữu cơ này tồn tại trong những chất độc hại. Đặc biệt: 2,3,7,8 TCDD – 2,3,7,8 Tetracloro-dibenzo-p-dioxin

VD: LD50 của 2,3,7,8 TCDD trên chuột lang: < 1µg/kg trọng lượng cơ thể

Dioxin và Furan Những đồng phân của PCDDs và PCDFs là những chất độc hại trong rất nhiều chất hóa học VD: chất màu da cam – chất làm rụng lá trong chiến tranh ở VN, đã tìm thấy hc 2,3,7,8 TCDD PCDDs và PCDFs tìm thấy trong không khí khi đốt CTR, thậm chí khi đốt cháy gỗ và pháo hoa.

Với liều lượng thấp chưa ảnh hưởng đáng kể đến con người. Tuy nhiên EPA vẫn chú tâm đến PCDDs và PCDFs

192

1/17/2015

Dioxin và Furan Nguồn gốc Dioxin và Furan trong không khí khi đốt CTR: - Sự hiện diện Dioxin và Furan trong chất thải - Quá trình đốt những hợp chất có chứa Clo (chlorophenols, chlorobenzenes – có trong thuốc diệt côn trùng, chất bảo quản giấy & gỗ) - Được tổng hợp bởi pư giữa lignin và hc Clo (có trong PVC hoặc hc vô cơ như NaCl)

Dioxin và Furan Nguồn gốc Dioxin và Furan trong không khí khi đốt CTR: - Sự hiện diện Dioxin và Furan trong chất thải - Quá trình đốt những hợp chất có chứa Clo (chlorophenols, chlorobenzenes – có trong thuốc diệt côn trùng, chất bảo quản giấy & gỗ)

- Được tổng hợp bởi pư giữa lignin và hc Clo (có trong PVC hoặc hc vô cơ như NaCl)

193

1/17/2015

Các hệ thống kiểm soát môi trường BỤI Đối với ~ hạt bụi có kích cỡ < 10µm, có 3 kỹ thuật kiểm soát: - Thiết bị lọc tĩnh điện (Electrostatic precipitator) - ESP - Thiết bị lọc vải (fabric filter / baghouse) - Thiết bị lọc tĩnh điện bằng sỏi (electrostatic gravel bed filter)

Các hệ thống kiểm soát môi trường Thiết bị lọc bụi tĩnh điện – ESP Thiết bị đầu tiên dùng loại bỏ PM10 và PM2 Nguyên lý: dựa vào lực hút tĩnh điện - Điện áp âm (20000-100000 V) đặt ở điện cực phóng điện – tạo vùng tích điện mạnh giữa vùng điện cực âm và dương - Hạt bụi có điện tích âm đi qua vùng điện cực âm và rơi vào điện cực dương. Sau đó được thu hồi trên đĩa rung.

194

1/17/2015

195

1/17/2015

Các hệ thống kiểm soát môi trường Thiết bị lọc bụi tĩnh điện – ESP Hiệu suất thiết bị: phụ thuộc vào đặc tính của dòng khí thải (nhiệt độ & độ ẩm) và điện trở suất của hạt bụi - 93% đv PM2 - > 99.8% đv PM10

Các hệ thống kiểm soát môi trường Thiết bị lọc bụi vải Cấu tạo: gồm nhiều túi vải gắn song song Hạt bụi sẽ bám trên bề mặt của túi vải, kích thước lỗ túi vải từ 0.1 – 50/75 µm khi bụi bám đủ nặng, sẽ được thu bằng cách: rung, thổi ngược dòng khí

196

1/17/2015

Các hệ thống kiểm soát môi trường Thiết bị lọc bụi tĩnh điện bằng sỏi Nguyên lý: áp dụng cả lực hút tĩnh điện và cơ học. Áp dụng hạt bụi trong lò đốt có nguyên liệu gỗ

197

1/17/2015

Kiểm soát NOx Xử lý khí NOx có thể thông qua kiểm soát quá trình đốt và xử lý khí thải - Quá trình đốt: - hồi lưu khí thải; - đốt dư khí và thiếu khí

198

1/17/2015

Kiểm soát NOx Quá trình đốt Hồi lưu khí thải: một phần khí thải từ buồng đốt được tái chế trở lại thành khí đốt cho lò.

Không khí vào lò: được chia 2 dòng (buồng đốt) – cấp thiếu khí (khí hóa) và buồng đốt cấp dư khí Quá trình khí hóa, theo bản chất ít thải NOx

Kiểm soát NOx Xử lý khí thải - Sử dụng xúc tác: đồng, sắt, niken, coban Thêm NH3 vào dòng khí thải ở 276-4260C NO + NH3 + 1/4O2 → N2 + 3/2H2O Hiệu suất khá cao: giảm > 90% NOx khi đốt than hoặc dầu. Đối với CTR chưa áp dụng bởi khí sinh ra có thể bị ô nhiễm do xúc tác

199

1/17/2015

Kiểm soát NOx Xử lý khí thải - Không sử dụng xúc tác: NH3 đưa trực tiếp vào lò đốt ở 704 -12040C NO + NH3 + O2 + H2O + H2 → N2 + H2O Nếu H2 không thêm vào, To: 8710C To > 12040C: NH3 + O2 + H2O → NO + H2O Hiệu suất đạt 50-80%

Kiểm soát các khí acid - Các loại khí acid: HCl, HF, HNO3, H2SO4 • HCl và HF: dạng sol khí • HNO3, H2SO4: dạng hơi sương do khí NO2 và SO2 tiếp xúc hơi nước

- Phương pháp loại trừ: • Phân loại rác: loại trừ rác chứa Cl và S

• Dùng thiết bị lọc ướt khí thải: dung dịch có tác dụng trung hòa acid • dùng thiết bị lọc khô: sử dụng bùn trung hòa acid

200

1/17/2015

Kiểm soát các khí acid - Phân loại rác: loại trừ rác có chứa lượng lớn Cl và S Vật liệu

% lưu huỳnh (KL khô)

% Clo (KL khô)

Giấy carton

0.05

0.05

Giấy in

0.03

0.05

Rác vườn

0.07

0.34

Cao su, gỗ, vải

0.18

0.14

Nhựa – plastic

0.27

6.48

Giấy các loại khác

0.04

0.12

Kiểm soát các khí acid Thiết bị lọc ướt: được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu và Nhật Bản.

• Máy lọc hơi khí đốt có ống khuếch tán • Thiết bị ngăn không cho sương đọng lại • Hệ thống cấp Ca(OH)2 • Bộ trao đổi nhiệt tái sinh Hiệu suất xử lý: HCl: 89-98%; HF: 84-96%; SO2: 55-79%

201

1/17/2015

202

1/17/2015

Tài liệu tham khảo 1. Ngô Đăng Nghĩa và CTV (2012). Nghiên cứu nhiệt phân bao bì chất dẻo phế thải thành nhiên liệu lỏng. Tạp chí Khoa học-Công nghệ Thủy sản, số 4-2012. ISN 1859-2252.

2. Ngô Đăng Nghĩa (2012). Năng lượng xanh.

NXB Giáo dục Việt Nam.

Chủ đề 8: Bãi chôn lấp hợp vệ sinh

203

1/17/2015

8.1 Khái niệm Theo quy định của TCVN 6696:2000 Bãi chôn lấp hợp vệ sinh (bãi chôn lấp-BCL): “Khu vực được quy hoạch thiết kế, xây dựng để chôn lấp các chất thải rắn thông thường phát sinh từ các khu dân cư và các khu công nghiệp.

Bãi chôn lấp bao gồm các ô chôn lấp chất thải, vùng đệm, các công trình phụ trợ như trạm xử lý nước, trạm xử lý khí thải, trạm cung cấp điện nước, văn phòng làm việc và các hạng mục khác để giảm thiểu tối đa các tác động tiêu cực của bãi chôn lấp tới môi trường xung quanh.

8.1 Khái niệm Tham khảo quy định của TCVN 6696:2000: - Khí rác - Nước rác - Vùng đệm - Ô chôn lấp - Lớp lót đáy - Lớp che phủ - Hệ thống thu gom nước rác

204

1/17/2015

8.2 Phân loại Theo chất thải được chôn lấp: - BCL rác sinh hoạt - BCL chất thải công nghiệp - BCL chất thải nguy hại - Bãi chôn lấp tro xỉ

8.2 Phân loại Theo diện tích: Loại bãi

Diện tích, ha

Nhỏ

< 10

Vừa

10 – 30

Lớn

30 – 50

Rất lớn

≥ 50 Nguồn: TCVN 6696:2000

205

1/17/2015

8.2 Phân loại Theo kết cấu BCL: - BCL nổi: chất thải chất cao trên mặt đất, được áp dụng tại các vùng đất bằng phẳng, xung quanh phải có hệ thống đê, kè để cách ly chất thải và nước rác với MT xung quanh - BCL chìm: CTR được chôn lấp dưới mặt đất - BCL nửa chìm nửa nổi: một phần chất thải được chôn dưới mặt đất và một phần được chất tiếp lên trên.

BCL nổi

BCL chìm

206

1/17/2015

8.3 Các yếu tố quan trọng khi thiết kế BCL

Nghị định số 16/2005/NĐ-CP, ngày 07/02/2005 của Chính phủ về việc ban hành quy chế quản lí đầu tư xây dựng Nghị định 209/2005/NĐ-CP ngày 16/02/2004 của Chính phủ về việc quản lý chất lượng công trình xây dựng Theo các quy định tại Thông tư liên tịch số 01/2001/TTLT-BKHCNMT-BXD ngày 18/01/2001 của Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường và Bộ Xây dựng về việc hướng dẫn các quy định về bảo vệ môi trường đối với việc lựa chọn địa điểm, xây dựng và vận hành BCL CTR

8.3 Các yếu tố quan trọng khi thiết kế BCL a. Quy mô BCL b. Vị trí BCL c. Địa chất công trình và thủy văn d. Yêu cầu kinh tế-xã hội e. Vấn đề môi trường liên quan

207

1/17/2015

Vị trí BCL đến các công trình khác Đối tượng cần cách ly

Đặc điểm và quy mô các công trình

Khoảng cách tối thiểu từ vành đại công trình tới bãi chôn lấp (m) Bãi chôn Bãi chôn Bãi chôn lấp nhỏ lấp vừa lấp lớn

Đô thị

Các thành phố, thị xã

 5.000

 10.000

 15.000

Sân bay, các khu công nghiệp, hải cảng

Quy mô nhỏ đến lớn

 3.000

 5.000

 10.000

Thị trấn, thị tứ, cụm dân cư ở đồng bằng và trung du

 15 hộ: - Cuối hướng gió chính - Các hướng khác - Theo hướng dòng chảy

Cụm dân cư miền núi

 15 hộ, cùng khe núi (có dòng chảy xuống)

 3.000  500  5.000

 3.000

 5.000

 5.000

Công trình khai thác nước ngầm

m3/ng

CS <100 CS 100-10.000 m3/ng CS 10.000 m3/ng

 100  300  1.000

 300  1.000  2.000

 1.000  3.000  5.000

Khoảng cách tới đường giao thông

Quốc lộ, tỉnh lộ

 300

500

 1.000

Nguồn: TCXDVN 320:2004

8.3 Các yếu tố quan trọng khi thiết kế BCL c. Địa chất công trình và thủy văn - BCL nên đặt nơi tương đối cao, tránh lũ lụt - Nên chọn nơi có hàm lượng đất sét cao và lớp đất nền vững chắc - Không nằm trong khu vực có tài nguyên khoáng sản - Cách xa khu vực có trữ nước ngầm lớn

208

1/17/2015

8.3 Các yếu tố quan trọng khi thiết kế BCL d. Các vấn đề kinh tế-xã hội e. Các vấn đề môi trường liên quan: - Quá trình phân hủy CTR sẽ tạo nước rò rỉ và khí - Nơi sinh sôi các loại côn trùng, ruồi nhặng

8.4 Các quá trình phân hủy CTR trong BCL CTR ở BCL chịu đồng thời cùng một lúc những biến đổi sinh học, hóa học và lý học Sinh học: - Liên quan đến sự phân hủy hiếu khí hoặc kỵ khí tạo các sản phẩm khí gas và lỏng.

Hóa học: - Sự oxy hóa hóa học các vật liệu - Sự hoà tan, sự rò rỉ các chất hữu cơ và vô cơ vào nước, nước rò rỉ di chuyển xuyên qua BCL Lý học: - Nén ép: do đầm nén, do trọng lượng lớp đất che phủ - Phân rã: do nước xâm nhập hòa tan các chất

209

1/17/2015

210

1/17/2015

8.5 Cấu trúc chính của BCL Cấu tạo BCL hoàn chỉnh bao gồm: - Lớp lót đáy - Lớp phủ trung gian - Hệ thống thu gom nước rác - Ô chôn lấp - Hệ thống thu gom khí - Lớp phủ bên trên - Các rảnh thu gom nước mưa

211

1/17/2015

Cấu tạo lớp lót đáy Rác

Lớp đất bảo vệ dày 60cm Lớp sỏi thoát nước rò rỉ dày 30cm

Lớp vải địa kỹ thuật Lớp đất sét nén dày 60cm

Lớp màng địa chất 1.5mm

Sơ đồ cấu tạo lớp lót đáy BCL

Cấu tạo lớp lót đáy Mục đích của lớp lót đáy: tránh nguồn nước rò rỉ xâm nhập vào MT đất và nước ngầm -> lớp lót đảm bảo cách ly được nước rỉ rác không thấm qua.

Các yêu cầu cần thiết: - Lớp vải kỹ thuật nhằm ngăn không cho cát và sỏi nhỏ rơi vào ống thu gom -> tắc nghẽn hệ thống thu gom nước rỉ rác - Lớp sỏi cát nhằm lọc nước rỉ

- Màng địa chất nhằm ngăn chặn nước thấm qua - Lớp sét tạo độ an toàn cho hệ thống thu gom (có độ nghiêng từ 1-2% để tập trung nước)

212

1/17/2015

Hệ thống thu gom nước rỉ rác Nước rỉ rác bao gồm: lượng nước sẵn có ban đầu trong rác thải, nước từ các phản ứng hóa sinh xảy ra trong BCL, nước mưa thấm vào,…

-> cần có hệ thống thu gom nước rác được đặt phía trên hệ thống lớp lót đáy Các yêu cầu khi thiết kế: - Hệ thống đủ lớn để thu gom hết lượng nước phát sinh - Việc lắp đặt đảm bảo thu gom hết nước đọng lại, độ dốc tối thiểu 1% - Ống thu gom nhẵn, đường kính 15-20cm

213

1/17/2015

Hệ thống thu gom khí Rác thải trong BCL xảy ra hàng loạt các phản ứng hóa sinh, làm phát sinh các khí: CO2, CH4, NOx, SOx,….

Do quá trình phân hủy yếm khí diễn ra lấu, lượng khí CH4 sinh ra khá lớn -> cần có hệ thống thu hồi để tận dụng nguồn năng lượng này.

Nếu ô chôn lấp kín sẽ tạo ra áp suất lớn -> gây hại đến BCL

214

1/17/2015

Nguồn: www.cleanair.com

Hình 9.10: Sô ñoà caáu taïo gieáng thu khí gas ñöùng

215

1/17/2015

Cấu tạo 1 ô chôn lấp

Hình 9.6: Caáu taïo oâ choân laáp OÁng thu khí

Lôùp phuû beà maët

`

Lôùp ñaát troàng coû Lôùp caùt thoaùt nöôùc Lôùp vaûi ñòa chaát Lôùp choáng thaám HDPE 1mm Lôùp ñaát (0,6m)

Lôùp raùc thöù n (2m)

Lôùp raùc

Lôùp phuû trung gian (0,2m) Lôùp raùc thöù n -1

vaø ñaát phuû

Lôùp raùc thöù 1 (2m/lôùp)

Lôùp ñaát baûo veä (0,3m)

Lôùp ñaùy choáng thaám

          

Lôùp vaûi ñòa chaát 2 Lôùp soûi + ñöôøng oáng (0,2m) Lôùp caùt (0,2m)

Lôùp vaûi ñòa chaát 1 Lôùp choáng thaám HDPE 1.5mm Lôùp seùt choáng thaám (0,6m)

216

1/17/2015

8.6 Sự hình thành nước rò rỉ và khí gas

217

1/17/2015

Khối lượng phân tử và KLR của các khí sinh ra ở ĐK chuẩn Loại khí

Không khí Ammonia Carbon dioxide Carbon monoxide Hydrogen Hydrogen Sunfit Metan Nitrogen Oxygen

Công thức

NH3 CO2 CO H2 H2S CH4 N2 O2

Khối lượng phân tử

Khối lượng riêng (kg/m3)

1.2928 0.7708 1.9768 1.2501 0.0898 1.5392 0.7167 1.2507 1.4289

17.03 44.00 28.00 2.016 34.08 16.03 28.02 32.00

Nguồn: Intergrated solid waste management McGRAW-HILL 1993.

Sự hình thành các khí gas trong BCL Trường hợp chung, quá trình chuyển hóa kỵ khí hoàn toàn phần hữu cơ có trong CTRSH được mô tả như sau: CaHbOcNd + ¼ (4a - b - 2c + 3d)H2O → 1/8 (4a + b - 2c - 3d) CH4 + 1/8 (4a - b + 2c + 3d) CO2 + dNH3

218

1/17/2015

Sự hình thành các khí gas trong BCL Chất hữu cơ có trong CTR được phân làm hai loại: 1) chất có khả năng phân hủy sinh học nhanh (3 tháng

đến 5 năm); 2) chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học chậm (5 đến 50 năm).

Tỷ lệ chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học tuỳ thuộc rất nhiều vào hàm lượng lignin của chất thải

Thành phần các khí sinh ra trong một BCL suốt 48 tháng đầu sau khi một ô chôn lấp rác hoàn chỉnh Khoảng thời gian tính từ khi ô chôn lấp hoàn chỉnh (tháng)

0–3 3–6 6 – 12 12 – 18 18 – 24 24 – 30 30 – 36 36 – 42 42 – 48

Phần trăm trung bình theo thể tích, %

N2 5.2 3.8 0.4 1.1 0.4 0.2 1.3 0.9 0.4

CO2 88 76 65 52 53 52 46 50 51

CH4 5 21 29 40 47 48 51 47 48

Nguồn: Intergrated solid waste management McGRAW-HILL 1993.

219

1/17/2015

Những thành phần hữu cơ có khả năng phân hủy sinh nhanh và chậm trong CTRSH Thành phần

Phân hủy sinh học nhanh

Thực phẩm thừa

x

Giấy báo

x

Giấy văn phòng

x

Giấy carton

x

Phân hủy sinh học chậm

Vải

x

Cao su

x

Da

x

Rác vườn (lá cây, cỏ) Gỗ

x x Nguồn: Intergrated solid waste management McGRAW-HILL 1993.

Sự hình thành nước rò rỉ trong BCL Nước rò rỉ trong BCL hình thành chủ yếu do các quá trình: • Đầm nén: lượng nước tự do chứa trong CTR được tách ra trong quá trình này.

• Phân hủy sinh học: một trong những sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học (hiếu khí và kị khí) thành phần hữu cơ của CTR là nước.

• Nước bên ngoài: nước bên ngoài thấm vào BCL.  Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn rác.  Nước có thể rỉ vào qua các cạnh (vách) của ô chôn lấp.  Nước từ các khu vực khác chảy qua có thể thấm xuống ô chôn lấp.  Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp CTR trước khi được phủ đất hoặc trước khi ô chôn lấp đóng lại.  Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp CTR sau khi các ô chôn lấp đã đầy (ô chôn lấp được đóng lại).

220

1/17/2015

Thành phần

Giá trị, mg/l BCL hoạt động 2 năm Khoảng Giá trị điển hình

BCL hoạt động hơn 10 năm

BOD5

2.000 – 3.000

10.000

100 – 200

TOC (total organic carbon) COD

1.550 – 20.000 3.000 – 60.000

6.000 18.000

80 - 160 100 – 500

TSS (total suspended solids)

200 – 2.000

500

100 – 400

N hữu cơ (organic nitrogen) N amoniac (amonia nitrogen)

10 – 800 10 – 800

200 200

80 – 120 20 – 40

NO3- (nitrat )

5 – 40

25

5 – 10

Phospho tổng (total phosphorus) 5 – 100 Phospho Ortho 4 - 80

30 20

5 – 10 4–8

Độ kiềm

1.000 – 10.000

3.000

200 – 1.000

pH Độ cứng

4.5 – 7.5 300 – 10.000

6 3.500

6,6 – 7.5 200 – 500

Ca

200 – 3.000

1.000

100 – 400

Mg K

50 – 1.500 200 – 1.000

250 300

50 – 200 50 – 400

Na

200 – 2.500

500

100 – 200

ClSO42-

200 – 3.000 50 – 1.000

500 300

100 – 400 20 – 50

Fe tổng

50 – 1.200

60

20 - 200

Dự đoán khối lượng nước rác

221

1/17/2015

Phương trình cân bằng nước SSW = W SW + WTS + WCM + WA(R) – WLG – WWV – WE – WB(L) Trong đó: - SSW : lượng nước tích trữ trong rác ở BCL (kg/m3) - WSW : độ ẩm ban đầu của rác thải (kg/m3) - WTS : độ ẩm ban đầu của bùn từ trạm xử lý (kg/m3) - WCM : độ ẩm ban đầu của vật liệu phủ (kg/m3) - WA(R) : lượng nước thấm từ phía trên – nước mưa (kg/m3) - WLG : lượng nước thất thoát trong qt hình thành khí thải (kg/m3) - WWV : lượng nước thất thoát do bay hơi theo khí thải (kg/m3) - WE : lượng nước thất thoát do qt hóa hơi bề mặt (kg/m3) - WB(L) : lượng nước thoát ra từ đáy BCL (kg/m3)

Tính toán nước rò rỉ Trên cơ sở của phương trình cân bằng nước, các số liệu về lượng mưa, độ ẩm của rác trước và sau nén, có thể tính sơ bộ lượng nước rò rỉ theo mô hình sự di chuyển một chiều của nước xuyên qua rác nén và đất như sau

C = M(W2 – W1) + P(1 – R) - EA (m3/ngày) = 35%M + (0.85P – E) A Trong đó: M: khối lượng rác sinh hoạt trung bình ngày tấn/ngày (cuối giai đoạn thiết kế).

W1:độ ẩm của rác sau khi nén = 25%.

W2:độ ẩm của rác trước khi nén = 60%.

P: lượng mưa ngày lớn nhất của tháng , m/ngày.

R: hệ số thoát nước bề mặt, R = 0.15.

E: lượng bốc hơi, m/ngày.

A: diện tích công tác mỗi ngày lấy ở cuối giai đoạn thiết kế, m2/ngày

222