Chương 3. Công nghệ xử lý chất thải rắn
3.3. Thu hồi và tái chế một số thành phần trong chất thải sinh hoạt
Tái chế là hoạt động thu hồi lại từ chất thải các thành phần có thể sử dụng để chế biến thành sản phẩm mới sử dụng cho sinh hoạt và sản xuất. Vật liệu có thể tái chế gồm có:
chất thải hữu cơ, kim loại, nhựa, giấy thuỷ tinh, cao su...
Có thể coi tái chế là hình thức tái sinh lại vật liệu với các quá trình chủ yếu:
- Tái sinh thông qua chuyển hoá sinh học: chủ yếu thông qua các quá trình lên men, phân huỷ, oxy hoá sinh học để thu được các sản phẩm như phân bón, khí mêtan...;
- Tái sinh sản phẩm chuyển hoá hoá học: chủ yếu là thông qua các quá trình nhiệt phân vật liệu cao su, chất dẻo, kim loại...;
- Tái sinh năng lượng: thông thường nhất là quá trình đốt rác và tận thu năng lượng sinh ra.
Tuy nhiên, do tính đặc thù và quy mô hoạt động nên các hình thức đốt và chuyển hoá sinh học vẫn được coi là những phương pháp xử lý chất thải rắn riêng biệt và tách khỏi khái niệm tái chế thông thường.
Hoạt động tái chế mang lại những lợi ích sau:
- Tiết kiệm được tài nguyên thiên nhiên;
- Giảm lượng rác thải vào môi trường do đó giảm thiểu tác động môi trường do việc đổ thải, tiết kiệm diện tích chôn lấp;
- Thu được lợi ích kinh tế từ hoạt động tái chế do sản phẩm tái chế có thể trở thành sản phẩm tiêu dùng cho sinh hoạt và sản xuất.
Hiện tại ở Việt Nam, hoạt động thu hồi vật liệu được thực hiện thông qua ba cấp:
- Cấp thứ nhất gồm những người đồng nát và người nhặt rác. Hai nhóm người này có cùng chức năng trong hệ thống thu gom nhưng khác nhau về địa điểm hoạt động, công cụ làm việc và nhu cầu vốn lưu động;
- Cấp thứ hai gồm những người thu mua đồng nát và người thu mua phế liệu nhỏ, lẻ tại những địa điểm cố định;
- Cấp thứ ba gồm những người buôn bán hoạt động kinh doanh với quy mô lớn hơn. Các đại lý thu mua thường là điểm nút quan trọng trong buôn bán có vai trò như bên trung gian giứa các cơ sở sản suất tái chế và người bán lại.
Tuy nhiên, trong thực tế việc buôn bán và tập trung phế liệu có thể chỉ diễn ra giữa các hai cấp (cấp thứ nhất và cấp thứ ba).
Tái chế là phương pháp tối ưu nhất trong tất cả các phương pháp xử lý chất thải rắn bởi những lợi ích về môi trường và kinh tế đạt được. Tuy nhiên công nghệ sử dụng trong tái chế rất phức tạp mang tính đặc thù của các ngành công nghiệp sản xuất kinh doanh thu lợi nhuận nên đã trở thành những ngành học riêng biệt, do đó, trong nội dung chương trình học không giới thiệu các công nghệ sử dụng trong công nghiệp tái chế mà chỉ đưa ra Tái chế như là một hướng giải quyết đối với chất thải rắn.
* Bể Biogas
Bể Biogas hay bể thu khí sinh học là phương pháp xử lý chất thải rắn kết hợp với tận thu sản phẩm. Nguyên lý của phương pháp là hoàn toàn dựa vào các quá trình phân huỷ tự nhiên các chất hữu cơ nhưng có sự theo dõi, kiểm soát của con người.
Đối tượng áp dụng: thường áp dụng cho các gia đình ở nông thôn do có sẵn nguồn nguyên liệu và không gian xây dựng công trình.
Những lợi ích do phương pháp mang lại:
- Giảm sức ép về nhu cầu năng lượng, đặc biệt là ở vùng nông thôn, nguồn chất đốt chủ yếu là củi hay khí đốt tự nhiên. Do đó, hạn chế nạn chặt cây rừng lấy củi, bảo vệ môi trường sinh thái và tài nguyên thiên nhiên;
- Tận dụng nguồn phân gia súc, góp phần làm sạch môi trường tại các hộ gia đình và trang trại;
- Cải thiện đời sống tinh thần, vật chất cho người dân, cụ thể là: 1m3 khí mêtan thu được từ bể Biogas có thể cung cấp năng lượng cho các nguồn: Thắp sáng một bóng đèn 60W trong vòng 7 giờ; Đun ba bữa ăn cho một gia đình 4 người; Tạo ra nguồn điện 1,25 KW.
Tuy nhiên, phương pháp cũng có một số hạn chế như sau:
- Chi phí đầu tư ban đầu cao, đây là điểm hạn chế đối với các hộ gia đình có thu nhập hàng năm thấp;
- Cần có đủ lượng phân gia súc hàng ngày đủ để cung cấp năng lượng cho sinh hoạt hàng ngày;
- Cần có sự kiểm soát thường xuyên;
- Có thể xảy ra sự cố cháy nổ.
Trong quá trình vận hành Bể Biogas cần lưu ý các yếu tố sau:
- Đầu vào hệ thống gồm: phân tươi, nước giải, nước trộn, có thể gồm cả rác hữu cơ. Cần duy trì sự ổn định về lượng của hỗn hợp này để đạt được mức độ sinh khí ổn định;
Để sản xuất 1m3 khí mêtan trong một ngày, lượng phân gia súc cần với mỗi loại là:
- Phân trâu, bò: 32kg;
- Phân lợn: 20kg;
- Phân gà, vịt: 12kg.
Trong đó, mức độ sinh khí của mỗi loại phân là:
- Phân trâu, bò: 22 – 40 l khí/kg;
- Phân lợn: 40 – 60 l khí/kg;
- Phân gà, vịt: 65,6 – 115 l khí/kg;
- Phân người: 20 – 28 l khí/kg.
- Theo dõi, kiểm tra định kỳ: trong quá trình vận hành bể Biogas, có thể xảy ra hiện tượng tạo lớp váng dày hạn chế sự thoát khí hay hiện tượng rò rỉ khí... Do đó, cần phải theo dõi, kiểm tra hoạt động của bể hàng ngày;
- Thời tiết: sự thay đổi thời tiết có ảnh hưởng lớn đến quá trình sinh khí, đặc biệt là ở miền Bắc Việt Nam, tốc độ sinh khí vào mùa Hè cao hơn vào mùa Đông.
Kích thước bể Biogas:
Kích thước bể Biogas tuỳ thuộc vào khả năng về tài chính, số lượng gia súc và nhu cầu về khí đốt của gia đình.
Bảng 3.4. Thể tích bể Biogas theo nhu cầu về chất đốt Nhu cầu về chất đốt
(m3khí/ngày) Thể tích của bể sinh khí và bể chứa khí (m3)
2 10
3 15
5 25
10 50
Thể tích của bể (thùng, túi) chứa khí không dưới 20% thể tích của bể sinh khí. Bể sinh khí mêtan (bể phốt, bể phản ứng) và bể (thùng, túi) chứa khí có nhiều kiểu dáng khác nhau như hình trống, hình vại, hình vòm... Nối với bể sinh khí là hai đường ống: ống vào của hỗn hợp phân tươi, nước tiểu, nước trộn và ống ra của hỗn hợp phân lẫn nước sau khi đã phân huỷ. Nối với bể thu khí là ống dẫn khí đến nguồn tiêu thụ như bếp đun, đèn...
Hình 3.12. Bể sinh khí hình vòm vuông
Các quá trình sinh học trong bể Biogas:
Trong bể sinh khí, do hoạt động của các vi khuẩn kị khí (chủ yếu là vi khuẩn methanogenes), hỗn hợp phân và nước bị phân huỷ yếm khí tạo ra CH4, CO2, các hợp chất hữu cơ... Khi nhiệt độ trong bể là 350C, vi khuẩn hoạt động mạnh nhất và tạo ra nhiều khí.
Nhiệt độ càng thấp thì hoạt động sinh khí của vi sinh vật càng giảm. Ở nhiệt độ 100C hoạt động của vi sinh khí dừng hẳn. Trong điều kiện nhiệt độ 250C – 300C, thời gian để quá trình lên men bắt đầu sinh khí mạnh là 50 ngày, ở nhiệt độ cao hơn thời gian có thể giảm còn 40 ngày.
Để bể sinh khí hoạt động tốt, cần đảm bảo một số yếu tố sau:
- Hằng ngày nạp đủ lượng phân, nước theo tỷ lệ hợp lý. Tỷ lệ thông thường là 1:1 hoặc 2:3 nhưng cũng có thể là 4:5;
- Đảm bảo pH là 8 của hỗn hợp phân nước.
MỤC LỤC
Chương 1. Công nghệ xử lý khí thải...1
1.1. Một số vấn đề liên quan đến khí thải và xử lý khí thải...1
1.1.1. Khái niệm ô nhiễm không khí...1
1.1.2. Các nguồn tạo ra khí thải và bụi...1
1.1.3. Các dạng thải vào không khí...1
1.1.4. Tác hại của các chất gây ô nhiễm không khí...4
1.1.5. Các biện pháp kỹ thuật cơ bản làm sạch không khí...4
1.1.5.1. Các biện pháp mang tính vĩ mô...4
1.1.5.2. Các biện pháp mang tính cục bộ...4
1.2. Xử lý bụi...5
1.2.1. Khái quát về bụi và phân loại bụi...5
1.2.2. Buồng lắng bụi...5
b. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động...5
g. Ưu - nhược điểm...6
1.2.3. Thiết bị lọc bụi ly tâm (xyclon)...6
a. Nguyên lý...6
b. Cấu tạo – Cơ chế hoạt động...7
c. Phân loại xyclon...7
d. Ưu – nhược điểm...8
e. Phạm vi áp dụng...8
1.2.4. Thiết bị lọc bụi kiểu túi vải hoặc ống tay áo...8
a. Vải lọc...8
b. Cấu tạo ...8
c. Cơ chế hoạt động...9
d. Ưu - nhược điểm...9
e. Phạm vi áp dụng...10
1.2.5. Thiết bị lọc bụi kiểu ướt...10
a. Nguyên lý...10
b. Cấu tạo – Cơ chế hoạt động của một số loại thiết bị...10
Hình 1.5. Buồng phun hoặc thùng rửa khí rỗng...11
Hình 1.6. Xyclon ướt Piso – Antonny...12
Hình 1.7. Thiết bị lọc bụi ướt Ventury nằm ngang...13
Hình 1.8. Thiết bị lọc bụi ướt Ventury thẳng đứng...14
c. Ưu – nhược điểm...14
1.2.6. Thiết bị lọc tĩnh điện...15
a. Cấu tạo của buồng lọc tĩnh điện:...15
Hình 1.9. Sự di chuyển của các hạt bụi trong buồng tĩnh điện 15
b. Nguyên lý làm việc:...15
c. Hiệu suất tách bụi...16
2.1. Một số vấn đề cơ bản liên quan đến nước thải và xử lý nước thải...29
2.1.1. Nước thải và nguồn phát sinh...29
2.1.2. Ảnh hưởng của nước thải gây ra đối với nguồn nước tiếp nhận...29
2.1.3. Các điều kiện và các phương án công nghệ xử lý nước thải...30
2.1.4. Trình tự xử lý nước thải ...31
Bảng 2.1. Xử lý bậc 1...31
2.2. Các phương pháp xử lý nước thải...32
2.2.1. Các phương pháp xử lý cơ học...32
a. Song chắn rác...32
b. Bể điều hoà...32
Hình 2.1. Bể điều hòa với tường ngăn...33
Hình 2.2. Bể dẫn nước vào kiểu tiếp tuyến...34
Hình 2.3. Bể điều hòa có thổi khí nén...34
c. Lắng...34
Hình 2.4. Các loại bể lắng thông thường: (a) bể lắng ngang hình chữ nhật; (b) Bể lắng tròn dòng chảy đồng tâm; (c) bể lắng dòng chảy ngược có đáy dạng phễu...36
Hình 2.5. Cấu tạo bể lắng đứng...37
Hình 2.6. Cấu tạo bể lắng ngang...37
d. Lọc...37
Hình 2.7. Phương pháp lọc bề mặt...38
Hình 2.8. Phương pháp lọc sâu...38
Bảng 2.4. Sự khác biệt giữa hai quá trình lọc nhanh và lọc chậm...39
Hình 2.9. Các hạt nhỏ đi qua lỗ mao quản...40
2.2.2. Các phương pháp xử lý lý hóa – hóa học...42
a. Tuyển nổi...42
Hình 2.10. Quy trình tuyển nổi trực tiếp...43
Hình 2.11. Quy trình tuyển nổi hồi lưu...44
b. Hấp phụ...45
c. Trao đổi ion...46
d. Phương pháp trung hòa...46
Phương pháp trộn nước thải...47
Cho dòng thải chảy qua lớp đệm đá vôi...47
Xử lý nước thải bằng vôi...48
Xử lý nước thải bằng xút NaOH...48
Trung hòa bằng khí cacbonic CO2...49
Xử lý nước thải chứa kiềm bằng axit sunfuric...49
e. Phương pháp keo tụ ...49
Hình 2.12. Bể tạo bông với thiết bị khuấy cơ khí...50
Hình 2.13. Cấu trúc bề mặt hạt keo âm...55
2.2.3. Các phương pháp xử lý sinh học...57
(1) Ao, hồ sinh học...57
(2) Phương pháp bùn hoạt tính...59
Hình 2.14. Quy trình công nghệ xử lý bằng bùn hoạt tính...60
(3) Cánh đồng tưới và bãi lọc...62
Hình 2.15. Quy trình công nghệ ứng dụng cánh đồng tưới, bãi lọc...63
2.3. Các phương pháp xử lý nước cấp...64
2.3.1. Đặc điểm nước cấp...64
2.3.2. Các phương pháp xử lý nước cấp...65
Bảng 2.5. Các thông số chất lượng nước đầu vào...65
Hình 2.18. Quy trình công nghệ xử lý nước cấp quy mô nhà máy...66
Hình 2.20. Mô hình hệ thống xử lý nước cấp sinh hoạt...66
...66
Chương 3. Công nghệ xử lý chất thải rắn...67
(Tổng số tiết: 11, lý thuyết: 10, bài tập lớn: 1)...67
3.1. Một số vấn đề liên quan đến chất thải rắn và xử lý chất thải rắn ...67
3.1.1. Định nghĩa chất thải rắn...67
3.1.2. Nguồn gốc và phân loại chất thải rắn...67
3.1.3. Thành phần và tính chất chất thải rắn...67
a. Các phương pháp phân tích thành phần và tính chất chất thải...67
b. Nguyên tắc lấy mẫu chất thải rắn...68
Hình 3.1. Đánh đống chất thải theo hình nón...68
Hình 3.2. Quy trình lấy mẫu chất thải rắn...69
c. Nguyên tắc phân loại lý học...69
d. Các chỉ tiêu lý học...69
e. Các chỉ tiêu hóa học...70
3.1.4. Các quá trình tiền xử lý chất thải rắn...71
3.1.4.1. Thu gom, lưu trữ và xử lý tại chỗ chất thải rắn...71
a. Thu gom tại chỗ (thu dọn)...71
Hình 3.3. Quy trình thu gom chất thải rắn...71
Hình 3.4. Mô hình hệ thống ống đứng...72
b. Các phương pháp xử lý sơ bộ và xử lý tại chỗ chất thải rắn...72
3.1.4.2. Thu gom tập trung và vận chuyển chất thải rắn...73