Đề tài Sản xuất năng lượng từ rác thải

Trong mọi hoạt động của con người như thương mại, công nghiệp, y tế, nông nghiệp chúng ta đều tạo ra rác thải. Số lượng và thành phần của các rác thải rất khác nhau, tùy thuộc vào các hoạt động và sự phát triển của từng quốc gia. Chỉ riêng khu vực đô thị của châu Á, lượng rác thải đô thị phát sinh một ngày vào khoảng 760.000 tấn, tương đương với 2,7 triệu m 3 /ngày. Dự đoán năm 2025, con số này sẽ tăng đến 1,8 triệu tấn chất thải mỗi ngày, hoặc 5.200.000 m 3/ ngày. Ta có thể thấy rằng chất thải rắn là một vấn đề càng ngày càng quan trọng ở tất cả các nước, đặc biệt là những quốc gia đang phát triển như ở Việt Nam. Trong những năm gần đây, trong khi những nước phát triển đang tích cực giảm thiểu những tác động xấu từ chất thải rắn đến môi trường như xây dựng những bãi chôn lấp hợp vệ sinh, đốt rác ở nhiệt độ cao, cũng như bảo tồn tài nguyên thiên nhiên và năng lượng thông qua tái chế, tái sử dụng thì ở những nước đang phát triển, lượng rác thải ngày càng gia tăng. Rất ít thành phố có những thống kê đầy đủ về chất thải rắn và những hệ thống xử lý, khiến cho chất lượng cuộc sống của người dân ngày càng giảm. Do vậy, đã đến lúc chúng ta cần gia tăng các phương pháp khoa học để xử lý chất thải một cách an toàn. Cùng với việc giảm thiểu lượng rác thải phát sinh, tái chế và tái sử dụng chúng, các công nghệ thu hồi năng lượng từ chất thải đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu ô nhiễm cũng như nguồn năng lượng, tài nguyên thiên nhiên. Những công nghệ này có thể làm giảm một lượng rác thải khổng lồ cần xử lý, giảm một phần không nhỏ chi phí cho các hoạt động sống của con người đồng thời bảo vệ môi trường. Một mặc tích cực của những hệ thống thu hồi năng lượng mà các nhà khoa học đang hướng tới là từ những hệ thống thu hồi năng lượng, một nguồn nhiên liệu sinh học được tạo thành, thay thế dần nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt của con người, hướng đến phát triển bền vững.

docx41 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Ngày: 18/10/2013 | Lượt xem: 3862 | Lượt tải: 50download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Sản xuất năng lượng từ rác thải, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Luận Văn ĐỀ TÀI: SẢN XUẤT NĂNG LƯỢNG TỪ RÁC THẢI MỤC LỤC Giới thiệu. 1. Các khái niệm. 2 1.1. Hệ thống thu hồi năng lượng. 2 Lịch sử của hệ thống. 2 1.3. Lợi ích thu hồi năng lượng từ rác thải. 3 2. Các thông số ảnh hưởng đến thu hồi năng lượng và lựa chọn công nghệ. 4 3. Đánh giá năng lượng thu hồi được từ rác thải. 6 4. Sơ đồ hệ thống tận dụng nhiệt. 7 4.1. Tường nước. 7 4.2. Lò hơi. 7 5. Các công nghệ thu hồi năng lượng. 8 5.1. Công nghệ sinh học. 8 5.1.1. Công nghệ phân hủy kị khí Anaerobic Digestion( AD ). 8 5.1.2. Kiểu dáng và cấu hình của các hệ thống Anaerobic Digestion( AD ). 10 5.2. Công nghệ thiêu đốt. 12 5.2.1. Các hệ thống thiêu đốt cơ bản. 13 Thiêu đốt hàng loạt. 13 Đốt theo modular. 14 RDF. 14 5.3. Nhiệt phân/ khí hóa. 18 5.3.1. Quá trình nhiệt phân Garets Flash. 20 5.3.2. Hệ thống khí hóa Destrugas. 21 5.3.3. Quá trình nhiệt phân được phát triển bởi Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng của Cục Mỏ, Pittsburg. 23 Quy trình Slury card. 24 5.3.5. Quy trình Voest Alpine. 25 5.3.6. Nhiệt phân khí hóa plasma. 26 6. Đánh giá ưu nhược điểm từng công nghệ. 28 7. Tính khả thi khi áp dụng ở Việt Nam. 30 Kết luận. 31 DANH MỤC BẢNG Bảng 1:Các thông số kỹ thuật áp dụng cho thu hồi năng. 5 Bảng 2: So sánh nhiên liệu Efuel và nhiên liệu hóa thạch. 24 Bảng 3: Đánh giá ưu nhược điểm từng công nghệ. 28 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Hệ thống tuabin hơi 7 Hình 2: Hệ thống máy phát tuabin khí. 8 Hình 3: Sơ đồ hệ thống Anaerobic Digestion (AD) .9 Hình 4 : Hệ thống phân hủy chất thải rắn có nồng độ cao. 11 Hình 5: Hệ thống phân hủy hai giai đoạn. 12 Hình 6: Hệ thống thêu đốt hàng loạt. 14 Hình 7: Sản xuất RDF từ chất thải rắn đô thị. 15 Hình 8: Hệ thống khí hóa chung. 19 Hình 9: Quá trình nhiệt phân Garets Flash. 20 Hình 10: Hệ thống khí hóa Destrugas .22 Hình11: Quy trình Slury card. 24 Hình12: Quy trình Voest Alpine. 26 Hình13 :Nhiệt phân khí hóa plasma. 27 GIỚI THIỆU Trong mọi hoạt động của con người như thương mại, công nghiệp, y tế, nông nghiệp…chúng ta đều tạo ra rác thải. Số lượng và thành phần của các rác thải rất khác nhau, tùy thuộc vào các hoạt động và sự phát triển của từng quốc gia. Chỉ riêng khu vực đô thị của châu Á, lượng rác thải đô thị phát sinh một ngày vào khoảng 760.000 tấn, tương đương với 2,7 triệu m 3 /ngày. Dự đoán năm 2025, con số này sẽ tăng đến 1,8 triệu tấn chất thải mỗi ngày, hoặc 5.200.000 m 3/ ngày. Ta có thể thấy rằng chất thải rắn là một vấn đề càng ngày càng quan trọng ở tất cả các nước, đặc biệt là những quốc gia đang phát triển như ở Việt Nam. Trong những năm gần đây, trong khi những nước phát triển đang tích cực giảm thiểu những tác động xấu từ chất thải rắn đến môi trường như xây dựng những bãi chôn lấp hợp vệ sinh, đốt rác ở nhiệt độ cao, cũng như bảo tồn tài nguyên thiên nhiên và năng lượng thông qua tái chế, tái sử dụng thì ở những nước đang phát triển, lượng rác thải ngày càng gia tăng. Rất ít thành phố có những thống kê đầy đủ về chất thải rắn và những hệ thống xử lý, khiến cho chất lượng cuộc sống của người dân ngày càng giảm. Do vậy, đã đến lúc chúng ta cần gia tăng các phương pháp khoa học để xử lý chất thải một cách an toàn. Cùng với việc giảm thiểu lượng rác thải phát sinh, tái chế và tái sử dụng chúng, các công nghệ thu hồi năng lượng từ chất thải đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu ô nhiễm cũng như nguồn năng lượng, tài nguyên thiên nhiên. Những công nghệ này có thể làm giảm một lượng rác thải khổng lồ cần xử lý, giảm một phần không nhỏ chi phí cho các hoạt động sống của con người đồng thời bảo vệ môi trường. Một mặc tích cực của những hệ thống thu hồi năng lượng mà các nhà khoa học đang hướng tới là từ những hệ thống thu hồi năng lượng, một nguồn nhiên liệu sinh học được tạo thành, thay thế dần nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt của con người, hướng đến phát triển bền vững. Các khái niệm Hệ thống thu hồi năng lượng Hệ thống thu hồi năng lượng là một hệ thống trao đổi nhiệt trong đó nhiệt năng của chất thải rắn đem đốt được chuyển thành nhiệt của nước do sự chênh lệch nhiệt độ giữa nước và khí lò thải ra. Năng lượng có thể được thu hồi từ các chất thải có thành phần hữu cơ (phân hủy sinh học cũng như không phân hủy sinh học) cơ bản thông qua hai phương pháp sau: Chuyển đổi Nhiệt hóa học: Quá trình này đòi hỏi phải có sự tham gia của nhiệt độ để biến các thành phần không hữu cơ, dùng để sản xuất hoặc tạo năng lượng nhiệt, dầu nhiên liệu hay nhiên liệu khí. Chuyển đổi Nhiệt sinh - hóa: Quá trình này dựa trên sự phân hủy enzyme các chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật nhằm tạo ra khí metan hay rượu. Các quá trình chuyển đổi nhiệt hóa học rất hữu ích đổi với những chất thải có chứa thành phần chất không phân hũy hữu cơ cao và có độ ẩm thấp. Công nghệ được sử dụng chủ yếu là Thiêu hủy và Nhiệt phân/ Khí hóa. In 2008 Tom Casten , chairman of Recycled Energy Development , said that " We think we could make about 19 to 20 percent of US electricity with heat that is currently thrown away by industry. [ 15 Lịch sử của hệ thống Có lẽ hệ thống thu hồi năng lượng nhiệt đầu tiên trên thế giới được thực hiện bởi Thomas Edison. Vào năm 1882, ông cho xây dựng một nhà máy phát điện thương mại, sản xuất cả điện và nhiệt năng trong đó dùng nhiệt thải để sưởi ấm các tòa nhà lân cận. Việc thu hồi năng lượng nhiệt này đã giúp nhà máy của Edison giảm khoảng 50% chi phí. Đến năm 1900, những mạng lưới điện nông thôn được xây dựng ở Hoa Kỳ. Những mạng lưới này không chỉ cung cấp điện mà còn cung cấp lượng nhiệt phát ra từ những hệ thống phát điện. Gần cùng thời điểm đó, các hệ thống phân hủy kị khí đầu tiên đã được xây dựng ở Bombay, Ấn Độ năm 1859. Năm 1895, hệ thống thu hồi khí đã được phát triển ở Exeter, Anh, nơi mà khí được thu hồi cho việc chiếu sáng thành phố. Từ năm 1930, các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu các công nghệ phân hủy kị khí nhằm thu hồi năng lượng khí một cách triệt để nhất. Cùng với sự phát triển của con người, yêu cầu về thu hồi năng lượng cũng tăng cao, hoàn thiện hơn, do vậy mà công nghệ nhiệt phân/ khí hóa và plasma ngày càng được nghiên cứu kĩ. Trong sự phát triển của con người, nhiệt phân đã có từ rất lâu nhưng những công nghệ thì phát triển cuối thế kỉ 19, đầu thế kỉ 20 và các hệ thống thu hồi năng lượng được phát triển mạnh nhất từ 50 năm trở lại đây. Bên cạnh Hoa Kỳ, việc thu hồi năng lượng còn được áp dụng ở nhiều nước khác. Đan Mạch có lẽ là quốc gia thu hồi năng lượng nhiều nhất, có khoảng 55 % năng lượng ở nước này được lấy từ những nhà máy phát điện. Ngoài ra còn có những nước khác như Đức, Nga, Ấn Độ cũng đang tích cực trong việc thu hồi năng lượng 1.3 Lợi ích thu hồi năng lượng từ rác thải + Tổng khối lượng chất thải giảm gần 60 đến 90% tùy thuộc vào thành phần chất thải và công nghệ phục hồi. + Giảm nhu cầu sử dụng đất đai. + Giảm được chi phí vận chuyển, tùy vào từng công nghệ áp dụng mà chi phí sẽ giảm xuống tương ứng. + Giảm thiểu ô nhiễm môi trường. +Improvement in the quality of leftover waste. Nâng cao chất lượng chất thải còn sót lại. +Improved commercial viability of the waste disposal project from the sale of energy/products. Cải thiện khả năng thương mại của dự án xử lý chất thải từ việc bán năng lượng/ sản phẩm. +Hướng đến phát triển bền vững. 2. Các thông số ảnh hưởng đến thu hồi năng lượng và lựa chọn công nghệ Các thông số chính nhằm xác định khả năng thu hồi năng lượng từ chất thải (bao gồm cả rác thải sinh hoạt) là: + Số lượng chất thải + Tính chất vật lý, hóa học của chất thải Việc áp dụng thu hồi năng lượng trên thực tế sẽ phụ thuộc vào quá trình xử lý được ứng dụng, việc lựa chọn quá trình xử lý còn phụ thuộc vào thông tin chính xác, tỷ lệ biến động của các thành phần rác thải theo thời gian (ngày/mùa) để có thể áp dụng quá trình xử lý nhằm đem lại hiệu quả nhất Các thông số vật lý quan trọng cần xem xét bao gồm: + Kích thước của các thành phần: chất thải có kích thước càng nhỏ càng dễ phân hủy. + Mật độ : Chất thải có mật độ cao thì thành phần chất hữu cơ cao và độ ẩm cao, chất thải có mật độ thấp thì tỷ lệ giấy, nhựa, các chất dễ cháy khác cao. + Độ ẩm: Độ ẩm cao tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy sinh học. Độ ẩm thấp thuận lợi cho quá trình thiêu đốt, nhiệt phân, khí hóa. Các thông số hóa học quan trọng để xem xét nhằm xác định công nghệ thu hồi năng lượng, phù hợp với xử lý chất thải bằng cách chuyển đổi hóa sinh hay chuyển đối nhiệt hóa học, bao gồm: +Các chất rắn dễ bay hơi +Thành phần Carbon cố định +Trơ +Giá trị nhiệt +Tỷ lệ Carbon/ Nito +Chất độc Những chỉ tiêu cụ thể của các thông số quan trọng nhằm áp dụng cho hệ thống phục hồi năng lượng thông qua các công nghệ xử lý được nêu cụ thể trong bảng 1 Các chỉ tiêu này biểu thị cho yêu cầu khi áp dụng các phương pháp xử lý chất thải cụ thể. Do vậy, không nhất thiết phải áp dụng cho rác thải phát sinh/ tiếp nhận tại bãi chứa rác hay các cơ sở xử lý chất thải rắn. Thông thường, chất thải sau khi được thu gom, chúng được tách riêng biệt, phân loại nhằm áp dụng từng công nghệ thu hồi khác nhau một cách tương ứng. Ngoài ra, người ta còn có thể trộn lẫn rác thải nhằm tạo ra hỗn hợp phủ hợp nhất với từng hệ thống thu hồi. Ví dụ, nếu rác thải được áp dụng phương pháp thu hồi năng lượng bằng trao đổi sinh hóa kỵ khí, nếu C/N thấp hơn yêu cầu, người ta cho thêm vào rác thải rơm rạ, giấy… hoặc nếu như C/N quá cao, người ta có thể cho thêm nước bùn thải nhằm đạt được chỉ số C/N mong muốn. Bảng 1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT ÁP DỤNG CHO THU HỒI NĂNG LƯỢNG Cac phương pháp thu hồi năng lượng từ chất thải rắn Nguyên tắc cơ bản Các tham số xử lý quan trọng Phạm vi cụ thể Chuyển đổi nhiệt hóa học + Thiêu đốt + Nhiệt phân + Khí hóa Phân hủy chất hữu cơ do tác động của nhiệt Độ ẩm Chất hữu cơ dễ bay hơi/Tổng chất hữu cơ Carbon cố định   Tổng chất trơ   Nhiệt trị < 45 % > 40 % < 15 % < 35 % >1200 k-cal/kg Chuyển đối hóa sinh + Phân hủy Kị khí + Bio ethanol Phân hủy chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật Độ ẩm Tỷ lệ hữu cơ Tỷ lệ C/N >50 % >40% 25-30 3. Đánh giá năng lượng thu hồi được từ rác thải Đánh gia sơ bộ khả năng phục hồi năng lượng từ rác thải đô thị thông qua các phương pháp khác nhau dựa vào hiểu biết của chúng ta về giá trị nhiệt, thành phần chất thải ... Trong chuyển đổi nhiệt hóa học tất cả các chất hữu cơ, những chất có khả năng phân hủy sinh học cũng như không phân hủy sinh học, nhằm sản xuất năng lượng thì ta có thể tính sơ bộ như sau: Tổng lượng chất thải rắn ( W) tấn Nhiệt giá trị (NCV) k-cal/kg Khả năng thu hồi năng lượng (kWh) = NCV x W x 1000 / 860 = 1,16 x NCV x W Khả năng phát điện (kW) = 1,16 x NCV x W / 24 = 0,048 x NCV x W Hiệu suất chuyển đổi = 25% Do vậy, khả năng phát điện (kW)= 14.4x W Trong chuyển đối hóa sinh, chỉ có thành phần chất hữu cơ đóng góp vào tạo năng lượng Tổng lượng chất thải: W (tấn) Chất rắn dễ bay hơi/ tổng chất hữu cơ: VS = 50%. Chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học: xấp xỉ. 66% của VS = 0,33 x W Hiệu suất tiêu hóa của vi sinh vật trung bình = 60% Sản lượng khí đốt sinh học trung bình: B (m3) = 0,80 m3/ kg. của VS bị phá hủy              = 0,80 x 0,60 x 0,33 x W x1000 = 158,4 x W Nhiệt trị của khí sinh học = 5000 kcal/m3 Khả năng thu hồi năng lượng (kWh) = B x 5000 / 860 = 921 x W Khả năng phát điện (kW) = 921 x W / 24 = 38,4 x W Với hiệu suất chuyển đổi = 30% Do vậy, khả năng phát điện (kW) = 11,5 x W Nhìn chung, với khoảng 100 tấn chất thải rắn đô thị, nếu thành phần rác đô thị có chứa từ 50-60% chất hữu cơ thì có thể tạo thành 1-1.5 Mega Watt điện năng, tùy thuộc vào đặc tính của chất thải rắn. Ở Việt Nam, theo Tiến sĩ Lê Văn Khoa, Giám đốc Quỹ tái chế TPHCM, tại nhà máy thu hồi khí phát điện tại bãi chôn lấp Gò Cát, trung bình 1m3 biogas có thể sản xuất được 1,67 kWh điện. Như vậy 1 tấn CTR hữu cơ có thể tạo ra trên 300 kWh điện, tiết kiệm được 0,239 m3 đất chôn lấp, giảm 240.000 đồng chi phí chuyên chở, chôn lấp... 4. Sơ đồ hệ thống tận dụng nhiệt Nhiệt năng được thu hồi từ khí lò đốt sinh ra ở nhiệt độ cao bằng hai phương pháp: + Tường nước. + Lò hơi. 4.1 Tường nước: tường thành của buồng được nối với các ống của nồi hơi. Các ống này được đặt thẳng đứng và hàn lại với nhau. Nước lưu thông trong ống sẽ hấp thu năng lượng nhiệt sinh ra từ lò hơi và tạo ra hơi nóng. 4.2 Lò hơi: buồng đốt của lò đốt được làm từ gạch chịu lửa nhằm hạn chế thất thoát nhiệt qua tường lò. Khí lò thải ra có nhiệt độ cao sẽ được hướng vào các ống nhiệt thải lò hơi riêng lẻ lắp đặt bên ngoài buồng đốt. Sơ đồ hệ thống tận dụng nhiệt: lò hơi để sản xuất hơi nước. Tuabin hơi, tuabin khí hoặc động cơ pitton tạo năng lượng cơ (tuabin hơi sử dụng các hệ thống lớn 10-50 MW, tuabin khí và động cơ pitton sử dụng trong các hệ thống nhỏ hơn). Máy phát điện chuyển năng lượng thành điện năng. Điện năng Cảm biến nhiệt Máy phát điện Tuabin Nóngchảy CTR đô thi, nhiên liệu sản xuất từ CTR(RDF Sử dụng tua bin hơi Bơm bổ sung Hình 1: Hệ thống tuabin hơi Hơi nước được tạo ra từ lò hơi đốt bằng chất thải rắn đô thị hoặc nhiên liệu thu hồi (sản phẩm khí hoặc nhiên liệu lỏng do chuyển hóa chất thải có thể được sử dụng). Hơi nước này giúp cho tuabin hơi chạy, còn nước ngưng tụ quay trở lại cấp cho lò hơi. Tuabin hơi làm cho máy phát điện hoạt động, tạo ra công suất điện ở đầu ra. Hình 2: Hệ thống máy phát tuabin khí Điện năng Xả khí Buồng đốt Tuabin áp lực Không khí Khí đốt Sử dụng tuabin khí Tuabin khí cần nhiên liệu khí hoặc lỏng: Các nhiên liệu này có thể cung cấp bởi quá trình sinh học, như khí thải bãi rác hoặc do phân hủy kỵ khí CTR đô thị hoặc nhiệt phân hay khí hóa. Tua bin khí tương tự như động cơ phản lực nhằm chuyển hóa nhiệt năng thành cơ năng. Máy phát điện được nối trực tiếp với trục của tuabin khí. Tuabin khí có hiệu suất cao, gọn nên được ứng dụng nhiều trong hệ thống xử lý khí của bãi rác. 5. Các công nghệ thu hồi năng lượng Công nghệ sinh học Công nghệ phân hủy kị khí Anaerobic Digestion (AD) Quá trình này cũng được gọi là methanation sinh học, các chất thải hữu cơ được đặt trong các container kín, tạo điều kiện yếm khí, các chất hữu cơ trải qua qua trình phân hủy nhằm tạo khí metan sinh học, bùn và nước rỉ rác. Có thể tạo khoảng 50-150 m3 khí từ một tấn chất thải, tùy thuộc vào thành phần chất thải rắn. Các khí sinh học có thể dùng để đun nóng, đốt, hay dùng để chạy các tua bin nhằm tạo ra điện. Đối với bùn từ quá trình phân hủy kị khí, sau một thời gian ổn định, có thể sử dụng như một chất bổ sung vào đất, cũng có thể bán như phân bón, tùy thuộc vào thành phần của phân dựa vào thành phần của chất thải đầu vào Về cơ bản, quá trình tiêu hóa kỵ khí có thể được chia thành ba giai đoạn với ba nhóm vi sinh vật khác nhau. Giai đoạn I: Nó bao gồm các vi khuẩn lên men, trong đó bao gồm kỵ khí và vi sinh vật tùy ý. Vật liệu hữu cơ phức tạp, carbohydrate, protein và chất béo bị thủy phân và lên men thành acid béo, alcohol, khí carbon dioxide, hydro, amoniac và sulfua. Giai đoạn II: Trong giai đoạn này, vi khuẩn acetogenic tiêu thụ các sản phẩm của giai đoạn I và tạo ra hydro, carbon dioxide và acid acetic. Giai đoạn III: chủ yếu vi khuẩn sử dụng hai loại men methanogenic. Loại men đầu làm giảm carbon dioxide để tạo khí mê-tan, loại men thứ hai làm giảm các decarboxylates của axit axetic nhằm tạo khí mê-tan và carbon dioxide. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kị khí bao gồm nhiệt độ, pH, chất dinh dưỡng, tốc độ tải, độc tố. Nhiệt độ tối ưu là khoảng 35-38 oC, đối với vi sinh vật thuộc nhóm mesophilic thì nhiệt độ thích hợp khoảng 20-45oC, đối với vi khuẩn thermophillic, nhiệt độ cần thiết khoảng 45-60oC, như vậy sẽ hiệu quả hơn cho các hệ thống cung cấp nhiệt nhằm sản xuất điện. Phân hủy kị khí (AD) đối với chất thải rắn có lợi thế nhất định so với phân hủy hiếu khí về sản xuất năng lượng, phân compost và lợi ích môi trường, cụ thể: + Chất lượng phân compost tốt hơn do nitơ không bị mất bởi quá trình oxy hóa. + Hệ thống khép kín nên không gây ô nhiễm môi trường không khí. + Mang lại nhiều lợi ích cho môi trường Hình 3: Sơ đồ hệ thống Anaerobic Digestion (AD) 5.1.2 Kiểu dáng và cấu hình của các hệ thống Anaerobic Digestion (AD) Các thiết kế và cấu hình khác nhau của các hệ thống AD được phát triển bởi những công ty khác nhau để phù hợp với thành phần chất thải rắn và từng giai đoạn phát triển của vi sinh vật. a/ Hệ thống phân hủy chất thải rắn có hàm lượng trung bình/ thấp Một số lượng lớn các hệ thống hiện nay sẵn có trên thị trường thế giới áp dụng để phân hủy rác thải có nồng độ chất thải rắn thấp (<10%) hay trung bình (10-16%). Một số hệ thống này, khi áp dụng cho chất thải rắn đô thị hay thị trường xử lý chất thải, yêu cầu sử dụng nước, nước bùn thải hay phân bón. Ưu điểm của phương pháp này là chi phí vận hành đơn giản và thiết bị rẻ tiền. Tuy nhiên, nhược điểm của hệ thống này là tốn nhiều nước, phải xử lý nước thải và tốn năng lượng để gia nhiệt cho hệ thống. b/ Hệ thống phân hủy chất thải rắn có nồng độ cao Các hệ thống này được phát triển vào cuối thập niên tám mươi không chỉ để chỉ áp dụng đối với chất thải rắn đô thị mà còn cho công nghiệp, chất thải nông nghiệp. Hệ thống này có thể phân hủy rác thải có nồng độ chất thải rắn từ 16-40%. Các hệ thống này được gọi là “ phân hủy khô” hay “ phân bón kị khí” khi nồng độ rắn khoảng 25-40% và nước được cung cấp cho hệ thống là rất ít. Hệ thống này có nhiều thiết kế khác nhau. Hình 4. Sơ đồ hệ thống Anaerobic Digestion nồng độ cao Ưu điểm của phương pháp này là có thể phân hủy được cả xenlulo, ít kim loại nặng trong sản phẩm hữu cơ thu được, tuy nhiên chi phí đầu tư lớn. c/ Hệ thống phân hủy hai giai đoạn Trong quá trình phân hủy kị khí gồm gia đoạn acid hóa và metan hoa. Người ta dùng thiết bị tách riêng hai quá trình nhằm tăng hiệu suất. Tuy nhiên, hệ thống cần phải được vận hành và kiểm soát chặt chẽ. Hình 5. Sơ đồ hệ thống phân hủy hai giai đoạn Ưu điểm của phương pháp này là hiệu suất thu hồi khí cao, tuy nhiên hệ thống này lại tốn diện tích, cần kinh nghiệm của người vận hành . 5.2 Công nghệ thiêu đốt Công nghệ thiêu đốt là quá trình đốt cháy trực tiếp của chất thải với sự hiện diện của không khí ở nhiệt độ trên 8000C, giải phóng được nhiệt, khí trơ và tro. Sản lượng năng lượng phụ thuộc vào mật độ và thành phần của chất thải, tỷ lệ phần trăm độ ẩm tương đối, ngoài ra còn do tổn thất nhiệt, nhiệt độ đánh lửa, kích thước và hình dạng của rác, thiết kế của các hệ thống đốt (hệ thống cố định/ tầng sôi). Trong thực tế, có khoảng 65 -80% năng lượng của các chất hữu cơ có thể được phục hồi như năng lượng nhiệt, có thể được sử dụng hay cho ứng dụng trực tiếp, để sản xuất điện năng thông qua các tua bin hơi nước, các máy phát điện (với hiệu suất chuyển đổi khoảng 30%). Nhiệt độ cháy của lò khoảng 7600C ở buồng sơ cấp, khoảng 8700C tại buồng thứ cấp. Nhiệt độ này cần thiết để khử mùi nhưng không đủ để đốt cháy hoặc làm tan chảy thủy tinh. Để tránh những thiếu sót của những lò đốt thông thường, một số lò đốt hiện đại có thể sử dụng nhiệt độ lên đến 16500C bằng cách bổ sung nhiên liệu. Với nhiệt độ này, có thể giảm đến 97 % lượng rác thải, kim loại bị chuyển đổi và thủy tinh thành tro. Chất thải bị đốt cháy để giảm khối lượng có thể không cần bất kì nhiên liệu phụ trợ ngoại trừ khi khởi động. Khi mục đích của phương pháp đốt nhằm sản xuất hơi nước, nhiên liệu bổ sung có thể được sử dụng với rác nghiền thành bột, vì hàm lượng chất thải sẽ thay đổi năng lượng, ta cũng cần phải bổ sung nhiên liệu phụ trợ trong trường hợp chất thải hiện diện trong lò không đủ. Trong khi phương pháp thiêu đốt được sử dụng rộng rãi như là một phương pháp quan trọng để xử lý chất thải, nó gắn liền với việc gây ô nhiễm môi trường, mặc dù ở những mức độ khác nhau. Chúng ta có thể kiểm soát việc này bằng cách lắp đặt các thiết bị kiểm soát ô nhiễm phù hợp, xây dựng lò phù hợp và kiểm soát quá trình cháy. 5.2.1 Các hệ thống thiêu đốt cơ bản Một số hệ thống thiêu hủy cơ bản được áp dụng tại các nước phát triển ở phương Tây và Nhật Bản như sau: Thiêu đốt hàng loạt Khoảng ba phần tư các cơ sở đ
Luận văn liên quan