Đồ án Thiết kế hệ thống quản lý, thu gom và xử lý chất thải rắn cho thành phố Hội An

òa lượng bột cung cấp cho quá trình sản xuất, mỗi máy xeo có một bể chứa riêng. Bột phải được trộn đều trước khi bơm qua bể phân phối phải tránh tình trạng bột bị đóng cục hay đóng thành đống dưới đáy bể gây tắt nghẽn đường ống dẫn. Ngoài việc khuấy trộn trước khi bơm bể chứa còn có hệ thống hỗ trợ bơm khi bị nghẹt. Hệ thống có đường ống gắn liền với đường ống dẫn, dùng bơm khí để tạo áp lực đẩy bột khi bị nghẹt. Hệ thống ống dẫn được nối lại với nhau bằng 3 bể sử dụng 1 bơm hút, ống được đặt thẳng từ trên xuống cắp sát thành bể. Tại mỗi bể đều có gắn van, các bể không hoạt động đồng thời. Ngoài các bộ phận trên, theo cụm bể chứa còn có hệ thống lọc cát. Cát sẽ làm bột giấy mất khả năng kết dính khi qua máy xeo làm sản phẩm tạo ra kém chất lượng, giảm năng suất và thất thoát nguyên liệu. Sau khi qua lọc cát, bột được dẫn qua bể phân phối, bể được đặt cao phía trên để tạo áp lực tự chảy đưa bột đến các lu sấy. Đây là giai đoạn quyết định của quá trình sản xuất. Sử dụng hệ thống xeo giấy, hệ thống này hoạt động khá phức tạp, giấy sản phẩm ra tốt còn phụ thuộc vào người đứng máy. Bột từ bể phân phối theo ống dẫn vào bể tiếp xúc, khi hoạt động các lu xeo sẽ quay, lúc quay bột giấy từ bể phân phối sẽ bám vào lu, khi lu quay tới màng xeo bột giấy bám vào màng xeo, theo màng xeo bột chuyển tới bộ phận trục ép trước khi qua hệ thống hấp. Độ dày của giấy phụ thuộc vào các lu xeo này, khi ta giảm 1 lu thì độ dày giấy làm ra sẽ giảm. Hệ thống hấp có nhiệm vụ làm bột giấy mất nước tạo độ dai và mịn cho giấy trước khi qua sấy. Hệ thống có một lu hấp lớn và các trục ép. Lu lớn có đường kính khoảng 2m bên trong rỗng để chứa hơi nóng lấy từ ống dẫn của lò hơi. Hệ thống dình liền với máy xeo, bột sau khi bám vào màng xeo sẽ được chuyển tới vị trí tách màng. Tại đây bột sẽ được chuyển từ màng xeo sang màng hấp, bột giấy được hấp tách nước trước khi tiếp xúc với lu hấp. Sau khi qua lu hấp bột giấy đã chuyển thành giấy nhưng chưa đủ độ dai và cứng. Nhiệt độ lại lu sấy lớn hơn 1000C, nhiệt độ này được cung cấp từ lò hơi.Giấy hình thành từ quá trình hấp được chuyển qua các lu sấy nhằm tăng độ dai và mịnSau khi sấy xong giấy đã đạt tiêu chuẩn và được chuyển qua máy cuốn thành cuộn. Máy cuốn giấy được thiết kế liền với hệ thống sấy. Hệ thống lò hơi được đặt trong một khu vực riêng cách xa bộ phận sản xuất, hơi sau khi hình thành được dẫn qua hệ thống ống dẫn cặp sát tường cách mái nhà máy đến vị trí các lu hấp và sấy. 6.3.2 Tái chế nhựa Với khả năng thay thế các sản phẩm từ giấy và kim loại cao các sản phẩm như ngày nay được sử dụng rất nhiều trong cuộc sống. Sản phẩm nhựa đa dạng về hình dáng, nhẹ dễ vận chuyển có thể chứa dụng nhiều dạng vật chất. Ngoài ra, thành phần nilon cũng chiếm tỉ lệ lớn trong thành phần chất thải rắn. Như vậy, thu hồi và tái chế nhựa, nilon sẽ giảm đáng kể thể tích ô chôn lấp CTR. Sản phẩm sau tái chế là các bao tải nilon cung cấp cho nhà máy làm phân compost để chứa sản phẩm cung cấp cho thị trường, ngoài ra còn tạo ra các sản phẩm khác như bao bì nilon, tấm trải bằng nhựa, thùng, thau, rổ, hộp…. Sau khi phân loại, phế liệu được đem rửa hay giặt tùy theo độ nhiễm bẩn của nguyên liệu. Nước được dùng là nước giếng, nước sau sử dụng thải bỏ vào đường nước sinh hoạt không tuần hoàn tái sinh lại. Sau đó, đem phơi khô và xay bằng máy nghiền. Sau khi xay được đem sấy khô để tránh hiện tượng còn nước cản trở quá trình kết dính trong quá trình nấu tạo sợi sau cùng. Sợi nhựa tạo ra từ công đoạn 1 được cắt nhỏ bằng máy nghiền với kích thước bằng hạt lựu. Sau đó, hạt nhựa được đem pha hóa chất. Quá trình pha hóa chất như sau: 1 thùng hạt nhựa + 1 ca bột màu + 1 ca bột tẩy + 1 nắm bột chống cháy + 1 ca chất hóa dẻo. Khi hạt nhựa được sấy khô đến nhiệt độ khoảng 60 – 700C thì được đem vào máng chứa của thiết bị tạo ống. Dưới sức nóng, tốc độ quay và ép của máy thì hạt nhựa được nấu chảy ra ở dạng sệt. Sau đó được đẩy ra ngoài qua một ống có thổi khí gọi là ống thổi tạo ống. Tùy theo yêu cầu sản xuất của khách hàng mà người quản lý sẽ điều chỉnh lại miệng ống thổi khí, như thế có thể tao ra được nhiều sản phẩm khác nhau từ một máy. Để giảm nhiệt độ và định hình sản phẩm người ta cho sản phẩm mới tạo qua một máng chứa nước lạnh. Nguồn nước được lấy từ nước giếng và máng có đường tuần hoàn nước xuống hầm chứa nước đặt dưới sàn nhà. Sản phẩm được chạy qua máy in tạo chữ tạo hoa văn cho sản phẩm hay máy keo dán nhãn hiệu sản phẩm. Sau khi phân loại Rửa hay giặt lại Phơi khô Xay Sấy Nấu lại và tạo sợi Xay tạo hạt nhựa Pha màu, hóa chất Sấy khô đến 60-700 Tạo ống Máy ép kéo Máy in chữ Sản phẩm Hình 6.4 Dây chuyền công nghệ tạo nhựa cứng. Hạt nhựa trắng Pha màu, dầu carol Thùng xào 60-700 Bình ó kéo Đầu máy đốt keo Đầu ép keo Thùng nước làm nguội Giàn tách sợi Giàn tạo sợi Giàn tạo sợi Hệ thống kéo sợi Hệ thống cuộn sợi Đan lưới, cắt, in, may Sản phẩm Hình 6.3 Dây chuyền công nghệ chế tạo bao nilon cung cấp cho nhà máy làm phân compost. Xào hạt keo là một trong những công đoạn được xem là quan trọng nhất trong dây chuyền sản xuất. Thùng xào hạt keo được vận hành từng mẻ khoảng 100kg cho một lần xào. Khởi động máy thì moto sẽ quay chuyền chuyển động quay đến giàn trục làm giàn trục quay theo. Trong quá trình quay, hạt keo sẽ được đảo đều cùng với hơi nóng của 2 bếp lò bên dưới sẽ làm cho bột màu, dầu cùng với hạt keo dính thấm vào nhau làm cho hạt keo dẻo hơn trước khi qua công đoạn tạo sợi. Bình ó dạng hình phễu là nơi đựng hạt keo sau khi xào. Bình có nhiệm vụ phân phối hạt keo đều vào trong thanh nung. Một bình ó chứa tối đa 12kg hạt keo. Bình được gắn liền với đầu máy kéo dây. Do thùng xào và bình ó nằm rời nhau lúc hạt keo chín công nhân phải dùng dụng cụ để đưa hạt keo qua bình ó, gây bất tiện khi lấy hạt keo tron lúc thùng xào đang hoạt động. Đầu máy đổ keo dạng khối hình chữ nhật có nhiệm vụ nung chảy hạt keo và trộn đều đưa nhựa keo đến đầu ép dây. Nhiệt độ bên trong được điều chỉnh bằng hệ thống tạo nhiệt tự động. Độ mịn của dây tùy thuộc rất nhiều vào hệ thống này. Hạt keo được nấu chín thành nhựa nóng chảy nhờ lực quay của trục xoắn trong đầu máy đốt keo làm nhựa keo trôi theo rãnh xoắn ốc tới đầu ép nhựa. Tại đây, cũng chính áp lực đẩy của thanh sẽ dồn nén nhựa lại thành khối trong đầu ép tạo thành lực ép đẩy nhựa xuống lưới tạo màng, sau khi ra khỏi lưới nhựa sẽ tạo thành màng nhựa có bề rộng là 0,3m. Sau khi ra khỏi đầu ép màng nhựa tiếp xúc ngay với nước làm mát để tạo nhiệt độ ổn định cho màng trước khi kéo. Nước được chứa trong một hồ được cung cấp từ bồn chứa phía trên, nước sẽ chảy liên tục xuống hồ làm trong hồ luôn có nước sạch. Màng nhựa sau khi được làm nguội bắt đầu vào công đoạn kéo thành sợi, trước khi qua giàn tạo sợi màng nhựa đi qua bộ phận rọc màng lớn thành 3 màng nhỏ đều nhau rồi trượt qua các ống hình trụ và một tấm phẳng dài nhằm tạo độ căng và độ dày cho sợi sau khi thành phẩm. Giàn tạo sợi có nhiệm vụ trước tiên là kéo, gấp 3 màng nhỏ thành 5 sợi có kích thước cố định trước khi qua bộ phận cuốn dây. Đây là, công đoạn cuối cùng của quá trình sản xuất, hệ thống có nhiệm vụ kéo các màng nhựa đã được cố định vá quấn lại thành cuộn. Hệ thống có 6 ống cuộn ,trong đó có 5 ống lấy dây trực tiếp từ giàn tạo sợi, ống còn lại có nhiệm vụ cuốn dây. Sản phẩm nhựa dạng sợi được tiếp tục cho qu máy đan tự động tạo thành những tấm nilon lớn, kể đến sẽ chuyển qua máy cắt và may lại tạo bao nilon hoàn chỉnh. Cuối cùng, được đưa qua máy in tạo nhãn bao sản phẩm. 6.3.3 Tái chế thủy tinhKho tiếp nhận Rửa, đập nhỏ Lò nấu Định khối lượng Dầu FO Định hình Gỡ khuôn Hấp giải nhiệt Giảm nhiệt tự nhiên Lưu kho Máy cấp khí Hình 6.4 Dây chuyền tái chế thủy tinh. Đối với thủy tinh dạng chai sau khi cân nhập kho được đem rửa sơ đối với những chai rất dơ. Những chai dơ ít không cần rửa vì ở nhiệt độ cao những chất này bị đốt cháy thành khói nên không gây ảnh hưởng. Sau đó, chai thủy tinh được công nhân đập nhỏ với kích thước khoảng 5cm2 hay thấp hơn bằng một ống sắt nhỏ. Thủy tinh được bỏ vào lò nấu bằng máng xúc và nấu chảy bằng dầu DO ở dạng phun sương (lượng dầu dùng trên 2000 l/ngày) bởi một béc dầu với nhiệt độ lò lên tới 12000C. Thủy tinh sau khi nóng chảy được chứa tại bụng lò. Tại đây thủy tinh đạt chất lượng, sạch sẽ lắng xuống dưới còn những thành phần dơ hay thủy tinh kém chất lượng sẽ nổi lên bề mặt ở dạng bọt hay xỉ thủy tinh. Với nhiệt độ cao và được đốt nóng liên tục nên thành phần bọt và xỉ ở phía trên theo thời gian sẽ chuyển thành khí bay hơi hoặc sẽ được lấy ra vào thời gian bảo trì máy móc nhà xưởng. Thủy tinh nóng chảy được vích ra từ miệng nồi nhờ vào cây vích có đầu cầm làm bằng đất. Khối tích của quả cầu được làm tương đương với khối tích của sản phẩm tạo thành. Sau đó, được người thợ định khối lượng dùng kéo cắt theo một vạch mức định sẵn trong khuôn và bơm hơi từ dưới lên để tạo một bọc khí giữa long thủy tinh. Theo vòng xoay của đĩa băng chuyền, sản phẩm được chuyển qua công đoạn tạo hình. Tại đây người công nhân tiếp tục bơm khí từ trên xuống với một áp lực cao để tạo độ rỗng trong long sản phẩm. Sau khi định hình, sản phẩm được gỡ khuôn bằng cách tách đôi khuôn. Sau khi sản phẩm được lấy ra khỏi khuôn, người công nhân thoa một lớp dầu dừa vào đáy khuôn nơi có mặt lồi để in chữ nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc lấy sản phẩm ra khỏi khuôn của sản phẩm tiếp theo. Sản phẩm tiếp tục được vận chuyển sang lò hấp giảm nhiệt để tránh sự giảm nhiệt đột ngột gây hiện tượng nứt hay bể sản phẩm. Lò hấp dùng nhiệt sinh ra từ quá trình đốt dầu DO ở dạng phun sương, nhiệt độ của dầu là 8000C. Tùy theo mặt hàng sản xuất lớn hay nhỏ mà thời gian làm đầy một khay trong lò hấp nhiệt là nhanh hay chậm. Trung bình thời gian lưu trong lò hấp nhiệt là 30phút, sau đó sản phẩm được kéo ra khỏi lò bằng ròng rọc ở cuối lò hấp lúc này nhiệt độ sản phẩm còn 50 – 600C. Sau khi ra khỏi lò hấp, sản phẩm được chuyển sang giỏ cần xé bằng sắt để hạ nhiệt độ tự nhiên, sau đó được vận chuyển qua lưu kho. 6.3.4 Tái chế kim loại Tái chế sắt thép Sắt, thép thu hồi từ CTRĐT chủ yếu là các dạng lon thiếc và sắt phế liệu. Các lon thép hoặc bao bì thép (thường gọi là lon thiếc vì được tráng một lớp thiếc bên ngoài để chống gỉ) được phân loại riêng, ép và đóng thành kiện trước khi chuyển đến các cơ sở tái chế. Các lon, vỏ hộp này đầu tiên được cắt vụn tạo điều kiện cho quá trình tách thực phẩm thừa và giấy nhãn bằng quá trình hút chân không. Nhôm và những kim loại màu khác được phân loại bằng phương pháp từ tính. Thép sau khi làm sạch các tạp chất nói trên được khử thiếc bằng cách gia nhiệt trong lò nung để làm hóa hơi thiếc hoặc bằng quá trình hóa học sử dụng NaOH và tác nhân oxy hóa. Thiếc được thu hồi từ dung dịch bằng quá trình điện phân tạo thành thiếc dạng thỏi. Thép đã khử thiếc được dùng để sản xuất thép mới. Các phế liệu được khử thiếc bằng phương pháp gia nhiệt không thích hợp để sản xuất thiếc vì quá trình gia nhiệt làm cho một phần thiếc khuếch tán vào thép và làm cho thép mới không tinh khiết. Tái chế kim loại màu Những phế liệu kim loại màu được thu hồi từ đồ dùng để ngoài trời, đồ dùng nhà bếp, thang xếp, dụng cụ, máy móc, từ chất thải xây dựng (dây đồng, máng nước, cửa, …). Hầu như phế liệu kim loại màu đều được tái chế nếu chúng được phân loại và tách các tạp chất khác như nhựa, cao su, vải,… 6.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHU TÁI CHẾ RÁC HỮU CƠ 6.4.1 Lựa chọn hình thức xử lý chất thải rắn hữu cơ Lựa chọn quy trình sản xuất compost để xử lý chất thải rắn hữu cơ. Quá trình compost là một quy trình xử lý sinh học, được thực hiện bởi hoạt động sống của hơn 12 loài vi sinh vật và các sinh vật nhỏ. Sản phẩm hữu cơ cuối cùng là mùn. Quá trình ủ compost Rác hữu cơ + vi sinh vật + dinh dưỡng + O2 →Chất hữu cơ +CO2 +H2O +NH3+SO4+...+độ nóng (Bền vững) Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình quá trình chế biến compost Tỉ lệ C/N(khoảng giá trị tối ưu từ 25 – 30) Độ ẩm (khoảng giá trị tối ưu từ 50 -60) pH (khoảng giá trị tối ưu từ 6,5 – 8) Thông khí để cung cấp oxy (bằng các phương pháp đảo trộn,cắm ống tre, thổi khí cưởng bức, thổi khí thụ động…) Vi sinh vật mà đảm nhiệm vai trò việc phân hủy thành phần hữu cơ gồm 2 loại: Vi sinh vật Vi khuẩn Nấm Actinomycete Sinh vật: hiện diện trong giai đoạn cuối của quá trình ủ chín compost Sâu bọ Côn trùng Ốc sên Rết, rít Hai công nghệ ủ hiện nay được áp dụng rộng rãi là Ủ hiếu khí Công nghệ ủ hiếu khí dựa vào sự hoạt động của của các vi khuẩn hiếu khí trong điều kiện được cung cấp đầy đủ oxy. Các vi sinh vật tham gia vào quá trình này thường có sẵn trong thành phần rác, chúng phân hủy các chất hữu cơ thành CO2, nước , nhiệt và mùn. Mùn sau khi thêm khoáng chất sẽ trở thành phân hữu cơ bón cho nông nghiệp và cải tạo đất. Ủ yếm khí Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong chất thải rắn diễn ra nhờ sự hoạt động của vi sinh vật kỵ khí, môi trường phân hủy không có oxy. Sản phẩm của quá trình là khí mêtan (có thê được dùng làm nguồn năng lượng khi được thu hồi), CO2, H2S và một số trung gian như acid hữu cơ, rượu, mùn…So với ủ hiếu khí thì công nghệ này luôn có một số mặt hạn chế như: Thời gian ủ kéo dài 1 – 2 tháng Các vi khuẩn gây bệnh luôn tồn tại cùng quá trình phân hủy do nhiệt độ phân hủy thấp Các khí sinh ra có mùi hôi Từ hai phương án trên nhìn chung quy trình chế biến compost là quy trình đơn giản có mức vốn đầu tư vừa phải và sản phẩm tạo ra có khả năng cải tạo đất trồng vì thế có thể thu hồi một phần vốn cho quá trình sản xuất compost. Ngược với quy trình ủ hiếu khí thì phân hủy kị khí là quy trình phức tạp đòi hỏi những kỹ thuật đặc biệt và vốn đầu tư cao, nễu muốn tận dụng khí mêtan làm nhiên liệu thì phải đầu tư thêm hệ thống thu khí và máy phát điện, các sản phẩm sinh ra nếu không kiểm soát tốt có thể ảnh hưởng đến môi trường. Do vậy với mục tiêu tái sử dụng tối đa chất thải rắn nhưng ít ảnh hưởng đến môi trường ta lựa chọn phương pháp ủ hiếu khí trong quá trình chế biến compost. Các phương pháp ủ compost Phương pháp ủ compost theo luống dài với thổi khí thụ động có xáo trộn Vật liệu ủ trong phương pháp này được sắp xếp theo các luống dài và hẹp. Không khí được cung cấp theo các con đường tự nhiên như do khuếch tán, gió, đối lưu nhiệt… Các luống compost được xáo trộn định kỳ thường xuyên để xáo trộn đều kích thước chất thải rắn trong luống compost, cân bằng độ ẩm trong cả luống compost, cũng như hổ trợ cho thổi khí thụ động. Việc xáo trộn được thực hiện bằng xe xúc hoặc xe xáo trộn chuyên dụng. Ưu điểm Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp. Xáo trộn thường xuyên nên chất lượng compost thu được khá đồng đều. Nhược điểm Cần nhiều nhân công. Thời gian ủ dài (3 – 6 tháng). Do sử dụng thổi khí thụ động nên khó kiểm soát kiểm soát nhiệt độ và mầm bệnh. Việc xáo trộn thường xuyên thường gây thất thoát nitơ và gây mùi hôi. Quá trình ủ phụ thuộc vào thời tiết. Phương pháp ủ compost theo luống dài hoặc với thổi khí cưỡng bức Trong phương pháp này, vật liệu ủ được sắp xếp thành đống hoặc luống dài. Oxy được cung cấp bằng hệ thống quạt thổi khí hoặc bơm nén khí và hệ thống phân phối khí như dàn ống phân phối khí hoặc sàn phân phối khí. Ưu điểm Thời gian ủ ngắn. Giảm mùi hôi và mầm bệnh. Dễ kiễm soát nồng độ oxy và nhiệt độ khi vận hành. Do sử dụng thổi khí cưỡng bức nên có thể làm luống compost cao và rộng hơn dẫn đến nhu cầu sử dụng đất thấp, có thể vận hành ngoài trời hoặc có che phủ. Nhược điểm Hệ thống phân phối khí dễ bị tắc ngẽn, cần phải kiểm tra và bảo trì thường xuyên. Chi phí vận hành cũng như bảo trì máy thổi khí cao góp phần làm tăng tổng chi phí ủ. Phương pháp ủ trong container Theo phương này vật liệu ủ được chứa trong container, công nghệ thổi khí cưỡng bức được áp dụng. Có nhiều phương pháp ủ trong container như ủ trong bể di chuyển theo phương ngang, ủ trong container thổi khí và ủ trong thùng xoay. Trong bể di chuyển theo phương ngang vật liệu được ủ trong nhiều ngăn phản ứng dài và hẹp, thổi khí cưỡng bức và xáo trộn định kỳ. Vật liệu ủ được di chuyển liên tục theo chiều dài của ngăn phản ứng trong suốt quá trình ủ. Trong contaier thổi khí vật liệu ủ được chứa trong các loại container khác nhau, thổi khí cưỡng bức được sử dụng cho quá trình ủ dạng mẻ, không có sự xáo trộn trong container. Tuy nhiên, ở giữa quá trình ủ, vật liệu ủ có thể lấy ra và được xáo trộn bên ngoài, sau đó cho vào container lại. Trong thùng xoay vật liệu ủ được ủ trong một thùng xoay chậm theo phương ngang với thổi khí cưỡng bức. Ưu điểm Ít nhạy cảm với điều kiện thời tiết Khả năng kiểm soát quá trình ủ và kiểm soát mùi hôi tốt hơn Thời gian ủ ngắn hơn phương pháp ủ ngoài trời Nhu cầu diện tích nhỏ Chất lượng compost đầu ra tốt Nhược điểm Vốn đầu tư cao Chi phí vận hành và bảo trì cao Thiết kế phức tạp, đòi hỏi trình độ cao So sánh các phương pháp ủ với mục tiêu dễ kiểm soát các yếu tố trong quá trình vận hành cũng như compost đầu ra đạt chất lượng tốt và dựa vào điều kiện tài chính chủ đầu tư có thể đáp ứng được ta lựa chọn phương pháp ủ trong container. Thiết kế theo kiểu vật liệu ủ sẽ được chứa trong các ngăn phản ứng dài và hẹp có mái che, thổi khí cưỡng bức bằng máy nén khí kết hợp dàn ống phân phối khí và xáo trộn định kỳ bằng xe xúc. Toàn bộ hệ thống chế biến compost được chia làm 3 giai đoạn Giai đoạn ủ lên men hiếu khí: ổn định rác thải để giảm lượng ô nhiễm và chất dinh dưỡng, phân hủy rác thành compost thô. Đây là một giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ dây chuyền chế biến compost. Giai đoạn ủ chín: giảm sinh khối của rác thải, ổn định compost Mùn compost được tạo thành từ ngăn ủ hiếu khí được đưa đi ủ chín tròng nhà có mái che không cần tường bao quanh. Trong giai đoạn này phương pháp được thực hiện là đánh luống và xới đảo trộn liên tục nhờ xe xúc. Ta không cho thêm chế phẩm, không thổi khí chỉ cần đảo trộn theo chu kỳ đã quy định. Giai đoạn tinh chế: sàng phân loại các thành phần có kích thước không phù hợp cũng như các tạp chất, tách ra ra khỏi hỗn hợp mùn. Phần mùn còn lại thêm khoáng chất và đóng bao. Rác hữu cơ từ sàn tiếp nhận Nhà phân phối Ngăn ủ hiếu khí Hố thu nước thải Máy thổi khí ủ chín Sàng thô Sàng tinh mùn Khu thêm khoáng chất Phân hữu cơ Đóng bao Bãi chôn lấp Thành phẩm Vận chuyển Xe xúc Xe xúc Tuần hoàn Xe xúc Băng chuyền loại bỏ tạp chất(kim loại, thủy tinh,…) Hình 6.7 Sơ đồ dây chuyền chế biến compost. 6.4.2 Tính toán thiết kế khu sản xuất compost Xác định công thức phân tử của nguyên liệu sử dụng làm phân compost Bảng 6.1 Thành phần, độ ẩm, khối lượng ước, khối lượng khô, thành phần % các nguyên tố cơ bản có trong từng thành phần của mẫu chất thải rắn dùng sản xuất compost Thành phần Tỷ lệ % Độ ẩm (%) Khối lượng ước (kg) Khối lượng khô (kg) %C %H %O %N %S %tro Thực phẩm 83,3 70 83,3 11,69 48,0 6,4 37,6 2,6 0,4 5,0 Gỗ 16,7 20 16,7 16,66 49,5 6,0 42,7 0,2 0,1 1,5 Tổng cộng 100 100 28,35 Bảng 6.2 Khối lượng khô các nguyên tố cơ bản có trong từng thành phần mẫu chất thải rắn Thành phần Khối lượng khô (kg) Khối lượng (kg) C H O N S Tro Thực phẩm 11,69 5,6112 0,7482 4,3954 0,3039 0,0465 0,5845 Gỗ 16,66 8,2467 0,9996 7,1138 0,0333 0,0167 0,2499 Tổng cộng 28,35 13,8579 1,7478 11,5092 0,3372 0,0632 0,8344 Công thức phân tử của mẫu chất thải rắn trong trường hợp không có S đối với mẫu chất thải rắn ướt Khối lượng H2O trong mẫu chất thải rắn phân tích là m(H2O) = Khối lượng ước(kg) - Khối lượng khô(kg) = 100 – 28,35 = 71,65(kg) hay 3,98 kmol(H2O) Khối lượng H và O do nước có trong chất thải rắn tạo nên là MH(H2O) = 7,96 kg và MO(H2O) = 63,68 kg Khối lượng C, H, O, N trong mẫu chất thải rắn ướt lần lượt là mC = 13,8579 mH = 1,7478 + 7,96 = 9,4378 mO = 11,5092 + 63,68 = 75,1892 mN = 0,3372 x : y : z : t = : : : x : y : z : t = : : : x : y : z : t = 1,155 : 9,438 : 4,699 : 0,024 = 48 : 393 : 207 : 1 Vậy công thức phân tử của mẫu chất thải rắn ướt không có S là: C48H393O207N → Tỷ lệ C/N = 48/1 Với tỷ lệ C/N đã nằm trong khoảng cho phép (25/1 – 50/1) ta không cần dùng thêm vật liệu phối trộn nữa. Do vậy rác hữu cơ sau khi được phân loại sẽ được đưa thẳng vào nhà ủ. Tính toán thiết kế hệ thống nhà ủ lên men Tổng khối lượng chất thải cần vận chuyển về các nhà ủ mỗi ngày M = 53,774 tấn/ngày Giả định khối lượng riêng của hỗn hợp sau ủ: 0,3 tấn/m3 Thể tích hỗn hợp cần ủ mỗi ngày: V = 53,774/0,3 = 179,2 m3/ngày Chọn số lượng ngăn trong nhà ủ mỗi ngày là 2 ngăn, thể tích chứa của mỗi ngăn Vnu = 179,2/2 = 89,6 m3 Kích thước của mỗi ngăn ủ: L × B × H = 9m × 4m × 2,5m Thời gian ủ nguyên liệu tại mỗi ngăn quy định là 18 ngày, vậy tổng số ngăn ủ cẩn thiết cho nhà máy hoạt động liên tục: 18 ngày ủ × 2 ngăn ủ/ngày = 36 ngăn ủ. Khối lượng nguyên liệu cung cấp cung cấp cho 1 ngăn ủ trong mỗi ngày: 53,774/2 = 26,9 tấn/ngày = 26900 kg/ngày. Vậy nhà ủ được chia thành 36 ngăn ủ nhờ các vách ngăn tường mỏng với tổng diện tích = 36 ngăn ủ × 36 m2/ngăn ủ = 1296 m2 và được che bằng một mái che chung bằng tôn. Ngoài ra còn có hệ thống cung cấp khí cung cấp nước và hệ thống thu nước rỉ rác sinh ra trong quá trình phân hủy chất thải rắn hữu cơ. Nước rỉ rác được thu và dẫn về hố thu, tại đây một phần nước sẽ được tuần hoàn về hệ thống cung cấp nước để duy trì độ ẩm trong nhà ủ, phần còn lại sẽ được dẫn về trạm xử lý. Thiết kế rãnh phân phối khí kết hợp với rãnh thoát nước rỉ rác. Rãnh được thiết kế đặt song song theo chiều dài của ngăn ủ. Mỗi ngăn có 4 rãnh cấp khí, 4 rãnh này đều thông với nhau bằng 1 rành hình vuông bao quanh (chi tiết rãnh thể hiện trong phần bản vẽ), do vậy khí có thể đến đều mọi nơi cũng như nước rỉ rác có thể được thu dễ dàng. Trên bề mặt các rãnh sử dụng lưới thép để ngăn rác rớt xuống rãnh, đường kính các lỗ trên lưới không quá lớn để rác có thể lọt xuống được cũng như không quá nhỏ dễ gây bít lưới làm cho khí không thể lên được. Kích thước rãnh Chiều dài: 7m Chiều rộng: 0,25m Chiều cao:0,4m Khoảng cách giữa các rãnh: 0,5m Khoảng cách giữa rãnh và tường: 0,75m Việc thổi khí cho nhà ủ được điều khiển tự động nhờ tín hiệu nhiệt độ trong khối ủ phản hồi về bảng điều khiển trung tâm. Khối lượng khí cần thiết phải cung cấp cho mỗi luống ủ trong suốt quá trình ủ được tính toán như sau: Lượng khí được tính toán dựa vào phương trình phản ứng với oxy và công thức phân tử của nguyên liệu làm compost. C48H393O207N + 42O2 → 48CO2 + 195H2O + NH3 4295 1344 1kg → Moxy = 0,3kg Tổng lượng khí cần cung cấp cho mỗi ngăn ủ mỗi ngày (trong tổng số 12 ngày cấp khí) Qoxy = (26900 × 0,3)/12 = 672,5 (kgO2/ngày) Vì oxy chiếm 32 % không khí nên lượng khí cần cung cấp cho ngăn ủ mỗi ngày là 672,5/0,23 = 2102 (kgkhông khí/ngày) Với khối lượng riêng của không khí là 1,3 kg/m3, thể tích không khí cần Voxy = 2102/1,3 = 1617 (m3/ngày) Hệ thống phân phối khí Việc thổi khí ngăn ủ được chia làm 2 giai đoạn Giai đoạn 1 (4 ngày đầu): thổi khí liên tục trong 20h/ngày, chia làm 2 đợt mỗi lần nghỉ 2h (chu kỳ hoạt động sau 10h nghỉ một lần) Giai đoạn 2 (9 ngày tiếp theo): thổi khí với chu kỳ 2h một lần Lượng khí cần cung cấp cho mỗi mỗi lần trong 4 ngày đầu là Qkhi5 = 1617 (m3/ngày) 2 = 808 (m3/lần) (thổi liên tục 808 m3 trong 10h) Lượng khí cần cung cấp cho mỗi lần trong 9 ngày sau là Qkhi10 = 1617 (m3/ngày) × 2h/lần 24h/ngày = 134,8 (m3/lần) Chọn đường kính ống cấp khí D = 150mm. Vận tốc khí trong 4 ngày đầu Vkhi5 = 808 ( m3/lần ) × 4 = 1,27 (m/s) 10×3600×0,152×3,14 Vận tốc khí trong 9 ngày sau Chọn thời gian thổi khí mỗi lần là 15 phút Vkhi10 = 134,8 ( m3/lần ) × 4 = 8,47 (m/s) 15×60×0,152×3,14 Thiết bị thổi khí sử dụng là bơm nén khí và mạng lưới đường ống phân phối khí. Việc bố trí máy nén khí và mạng lưới đường ông phân phối khí được thể hiện như trong bản vẽ. Tính toán nhà ủ chín và ổn định mùn compost Khu vực này dùng để tiếp nhận lượng bùn sau khi qua giai đoạn ủ lên men tại các hầm ủ. Khu vực được thiết kế có mái che. Do phải đáp ứng một lượng nguyên liệu tương đương với lượng nguyên liệu mà khu vực ủ lên men tiếp nhận nên diện tích khu vực ủ chín được thiết kế bằng diện tích của khu ủ lên men S = 1296 m2 Có kích thước: L × B = 40m × 33m Tính toán nhà sàn thô, sàn tinh Rác sau khi được ủ qua hai giai đoạn sẽ biến thành mùn hữu cơ và được vận chuyển tới khu vực này để tinh chế lại. Sàn, phân loại compost theo kích thước và loại bỏ các tạp chất. Có kích thước: L × B = 20m × 10m Tính toán nhà bổ sung khoáng chất và đóng bao Tại khu vực này mùn được bổ sung các khoáng chất như super phốt phát, NaHSO3, N.P.K, NO3. Và đóng bao theo khối lượng 5kg, 10kg, 20kg… đưa vào kho và phân phối ra thị trường. Có kích thước: L × B = 20m × 8m Tính toán nhà kho chứa compost thành phẩm Có kích thước: L × B = 20m × 8m Tính toán các công trình phụ trợ Nhà điều hành L × B = 12m × 10m Phòng ăn L × B = 9m × 5m Nhà để xe cơ giới L × B = 20m × 14m Nhà để xe nhân viên L × B = 20m × 4m Nhà rửa xe L × B = 5m × 5m Nhà thí nghiệm L × B = 15m × 8m Nhà vệ sinh L × B = 8m × 5m Khu xử lý nước rỉ rác L × B = 15m × 10m Nhà pha hóa chất L × B = 4m × 4m Mặt bằng bố trí các công trình được thể hiện cụ thể trong bản vẽ. Chương 7 TÍNH TOÁN THI