Chương 1: Tổng quan nhưng có hàm lượng nhỏ hơn và có nhiều loại khí thải khác. Đặc điểm khí thải lò đốt chất thải y tế [6]: − Hàm lượng các khí HCl, HF thấp (vì thành phần nhựa trong rác thải chủ yếu là PE) − Hàm lượng CO, SOx, bụi, VOCs: không ổn định, thấp nhưng vẫn vượt quá giới hạn cho phép. − Hàm lượng NOx cao do đốt cháy thành phần N hữu cơ trong rác thải (khoảng 70 ÷ 80% thành phần khí NOx sinh ra), và một phần tạo thành do oxi phản ứng với nitơ trong không khí ở nhiệt độ cao. Thành phần khí thải của lò đốt tùy thuộc vào thành phần rác thải và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đốt.
Khí thải lò đốt chất thải y tế phải đảm bảo đạt TCVN 6560:2005 quy định giới hạn tối đa cho phép đối với các thông số ô nhiễm trong khí thải lò đốt chất thải rắn y tế. Hiện nay có hai phương pháp xử lý khói thải lò đốt [6]: Phƣơng pháp xử lý ƣớt: Dùng tháp phun dung dịch hóa chất. Phương pháp này cho phép loại được bụi và giảm nhiệt độ đồng thời hấp thụ được khí axit trong khí thải. Tuy nhiên phương pháp này không có khả năng loại được CO, VOC và NO.
Phƣơng pháp xử lý khô: Hỗn hợp than hoạt tính và soda (Na2CO3) được phun trực tiếp vào dòng khí thải. Phương pháp này cho phép loại bỏ được cả khí axit và CO, VOC, NOx nhờ hấp thụ hóa học trong soda lẫn hấp phụ vật lý trên than hoạt tính. Tuy nhiên, chi phí đầu tư và vận hành đều cao đồng thời sinh ra chất thải thứ cấp là than đã mất hoạt tính và các muối của natri cần phải xử lý. Để bảo đảm xử lý triệt để khí thải, nên kết hợp phương pháp xử lý ướt với phương pháp xúc tác [6].
Hỗn hợp khí trước khi thải vào môi trường sẽ được dẫn qua thiết bị phản ứng chứa xúc tác (reactor) để xử lý CO, VOCs, NOx; tiếp đó qua tháp hấp thụ (xử lý ướt) xử lý các khí axit (HCl, SOx,. Từ kết quả của đề tài nghiên cứu: “Khảo sát đánh giá hiệu quả các lò đốt chất thải y tế khu vực phía nam” do Sở Khoa học Công nghệ & Môi trường Nguyễn Lê Quốc Kháng Trang 7 Chương 1: Tổng quan TPHCM khảo sát thực trạng các lò đốt ở khu vực phía nam hầu như không đạt về một số chỉ tiêu CO, NOx, SOx trong thành phần khí thải theo TCVN 6560:2005 khi lò đốt hoạt động ở chế độ cháy ổn định.2: Kết quả phân tích khói thải và tro lò đốt rác thải y tế tại Bệnh đa khoa Long Phú − Sóc Trăng [6]. Tiêu chuẩn môi trường STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả TCVN 6560:2005 1 SOX Mg/m3 0 300 2 NOx Mg/m3 1 250 3 HF Mg/m3 KPH 2 4 HCL Mg/m3 18,7 100 5 CO Mg/m3 49,5 100 6 Hg Mg/m3 KPH 0,55 7 Cd Mg/m3 KPH 0,16 8 Hàm lượng bụi Mg/m3 10 115 1.3 Các vấn đề khoa học còn tồn tại cần nghiên cứu để giải quyết hiện nay Trong đề tài "Nghiên cứu công nghệ lò đốt và xử lý khói thải lò đốt chất thải công nghiệp nguy hại phù hợp với điều kiện Việt Nam" thì quá trình xử lý khí thải độc hại NOX, SO2, CO2 và CO chỉ mới 70 – 80 % [5] và chất hấp thụ dùng cho hệ thống là nước nên khả năng xử lý chưa cao và xử lý rác thải y tế do có nồng độ khí thải độc hại thấp hơn tiêu chuẩn. Nên vấn đề còn tồn tại trong hệ thống là chưa xử lý tốt khí thải độc hại trong quá trình thiêu đốt, còn lượng khí thải chưa xử lý được thải trực tiếp ra môi trường gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường xung quanh.
Do đó, đề tài này tập trung nghiên cứu xử lý khí thải tại vị trí tháp hấp thụ trước khi đưa ra môi trường với chất hấp thụ là Ca(OH)2.2 Tính cấp thiết của đề tài, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Trong thời điểm như hiện nay, do nhu cầu của người tiêu dùng và đời sống kinh tế của người dân ngày càng tăng việc cung cấp các loại thực phẩm bắt nguồn từ động vật thực ngày càng nhiều, kéo theo một lượng lớn rác thải sinh hoạt bắt nguồn từ các loại thực phẩm này. Đồng thời, trong lĩnh vực chăn nuôi phát sinh dịch bệnh trên động vật làm phát sinh lượng lớn chất thải từ xác động vật, mà cụ thể ở gà có bệnh cúm A/H1N1 và H5N1, ở heo có heo tai xanh, trâu bò có bệnh lở Nguyễn Lê Quốc Kháng Trang 8 Chương 1: Tổng quan mồng lông móng, vừa gây tổn thất trong chăn nuôi và nếu không xử lý tốt các bệnh phẩm này sẽ gây ra dịch bệnh trên diện rộng. Nên vấn đề xử lý xác động vật rất cần thiết, chủ yếu là chất thải ở dạng rắn. Phương pháp xử lý chủ yếu xác động vật trước đây chủ yếu là chôn lắp và hiện nay xử lý xác động vật là thiêu đốt, khi xử lý bằng cách này phát sinh thêm vấn đề là khí thải sinh ra trong quá trình thiêu đốt.
Nên phần nghiên cứu của đề tài chủ yếu về xử lý khí thải sau khi thiêu đốt xác gia cầm.3 Mục đích nghiên cứu, khách thể và đối tƣợng nghiên cứu Dựa trên lượng vật phẩm cần đốt là xác gia cầm, từ đó tính được lượng khí thải sinh ra trong quá trình đốt và lượng nhiên liệu cần để đốt hết lượng chất thải. Từ các giá trị về khí thải và nhiệt lượng sinh ra ta tính được hệ thống xử lý khí thải, dựa trên những tính toán đạt được dùng phần mềm SOLIDWORKS để mô hình hóa hệ thống xử lý khí thải và dùng phần mềm ANSYS FLUENT để tiến hành mô phỏng trên máy tính quá trình xử lý khí thải bên trong tháp hấp thụ trước khi thải ra môi trường. Tiến hành kiểm tra đối chiếu với việc tính toán trong quá trình nghiên cứu chính xác, có cơ sở tối ưu hóa hệ thống xử lý khí thải đưa vào hoạt động.4 Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn của đề tài Nhiệm vụ tính toán lượng khí thải sinh ra khi thiêu 500 kg xác gia cầm và lượng nhiên liệu cần thiết để có thể đốt cháy hoàn toàn lượng xác gia cầm, tính toán hệ thống xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ, tìm chất hấp thụ cần thiết cho quá trình xử lý. Từ đó, mô phỏng số quá trình xử lý bên trong tháp hấp thụ của hệ thồng xử lý khí thải bằng phần mềm ANSYS FLUENT.5 Phƣơng pháp nghiên cứu Tính toán hệ thống xử lý bằng phương pháp hấp thụ và mô phỏng quá trình xử lý bên trong tháp hấp thụ bằng phần mềm ANSYS FLUENT.
Nguyễn Lê Quốc Kháng Trang 9 Chương 1: Tổng quan 1.6 Kế hoạch thực hiện Bảng 1.3: Kế hoạch thực hiện. Chương Nội dung Kế hoạch 1 Tổng quan 2 tuần 2 Cơ sở lý thuyết 2 tuần 3 Chọn chất hấp thụ 2 tuần 4 Tính toán hệ thống xử lý 4 tuần 5 Mô phỏng 8 tuần 6 Kết luận đánh giá 3 tuần Nguyễn Lê Quốc Kháng Trang 10 Chương 2: Cơ sở lý thuyết quá trình xử lý khí thải CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ KHÍ THẢI 2.1 Xử lý khí và hơi bằng phƣơng pháp thiêu hủy Để phân hủy một chất ở dạng khí hoặc hơi có hại cho môi trường thành một hay nhiều chất khác ít hoặc không độc hại có thể thực hiện bằng nguồn nhiệt − phân hủy nhiệt hoặc phân hủy thông qua các phản ứng hóa học, hoặc kết hợp cả hai như phương pháp đốt.1 Thiêu hủy bằng nhiệt Phương pháp này phù hợp với khí thải chứa các hợp chất hữu cơ như các hơi dung môi, hơi lò cốc hoá than, hơi đốt. Trong điều kiện nhiệt độ cao các chất hữu cơ sẽ bị phân huỷ thành than: khí và hơi nước. Muốn phân hủy thành than, khí và hơi nước nhiệt độ phân hủy đòi hỏi phải cao và tốc độ phân hủy thường chậm.
Vì vậy người ta thường tiến hành phân huỷ nhiệt với sự có mặt của các chất xúc tác.2 Thiêu hủy bằng phƣơng pháp hóa học Đây là phương pháp được sử dụng khá phổ biến đối với các khí độc hại [7] SO2 (SO3) + NaOH → Na2SO3 (Na2SO4) (2.1) NOx + NHlOH → NH1NOx (2.2) Đối với các chất hữu cơ độc hại như thuốc trừ dịch hại, người ta thường sử dụng các phản ứng oxy hóa khử hoặc thủy phân trong môi trường thích hợp để thay đổi cấu trúc phân tử hay dạng tồn tại của chúng trở thành các sản phẩm ít hoặc không có hại đối với người và động thực vật.3 Thiêu hủy bằng phƣơng pháp đốt Đây là phương pháp thường được dùng khi mà sản phẩm đó không thể tái sinh hoặc thu hồi được. Quá trình đốt thực chất là quá trình tiêu huỷ bằng nhiệt nhưng luôn phải có mặt không khí. Sản phẩm của quá trình đốt này thường là CO 2, Nguyễn Lê Quốc Kháng Trang 11 Chương 2: Cơ sở lý thuyết quá trình xử lý khí thải hơi nước và các khí không hoặc ít độc hại. Nhiệt độ đòi hỏi cho việc đốt khí và hơi thải thường phải từ 800 − 1000oC [7].1 Đốt không có chất xúc tác Nhiệt độ của quá trình thiêu đốt này không đòi hỏi quá cao để phân huỷ hoàn toàn chất và thường dùng khi nồng độ các chất độc hại cao (vượt quá giới hạn bốc cháy).
Ví dụ như đốt khí đồng hành trong khai thác dầu mỏ [7].2 Đốt có chất xúc tác Trong phương pháp này người ta sử dụng các kim loại có bề mặt rất bền như bạch kim, đồng, niken làm chất xúc tác. Nhiệt độ thiêu đốt thấp (từ 50 − 300oC) [7]. Phương pháp này thích hợp với các khí thải độc hại có nồng độ thấp, gần với giới hạn bắt lửa. So với đốt không xúc tác thì nó rẻ tiền và sản phẩm thường an toàn hơn.2 Phƣơng pháp ngƣng tụ Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên sự hạ thấp nhiệt độ môi trường xuống một giá vị nhất định thì hầu như các chất ở thể hơi sẽ ngưng tụ và sau đó được thu hồi hoặc xử lý tiêu hủy.
Ở điều kiện làm lạnh bình thường, nếu xử lý bằng ngưng tụ thường khi thu hồi được hơi các dung môi hữu cơ, hơi axít. Phương pháp này chỉ phù hợp với những trường hợp khí thải có nồng độ hơi tương đối cao (trên 20 g/m3) [7]. Trong trường hợp nồng độ nhỏ, người ta thường dùng các phương pháp hấp phụ hay hấp thụ. Hiệu suất ngưng tụ (giá trị tương đối) được tính theo công thức [7]: Co C R .3) Co Trong đó: CR: là nồng độ hơi ở đầu ra.