LỜI NÓI ĐẦU

Xuất phát từ chủ trương của thành phố Đà Nẵng là trở thành thành phố môi trường thì vấn đề ô nhiễm môi trường là vấn đề cấp bách hiện nay. Trong giai đoạn này thành phố đã có nhiều chủ trương, dự án để khắc phục giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đăc biệt là về vấn đề rác thải. Lượng rác thải của thành phố thải ra mỗi ngày là rất lớn. Chỉ riêng rác thải sinh hoạt mỗi ngày đã thu gom trung bình được 530 tấn/ngày. Lượng rác thải này chủ yếu gồm ba thành phần là rác hữu cơ, rác vô cơ, rác tái chế, trong đó thành phần rác hữu cơ chiếm tỷ lệ khá cao (66%). Lượng rác sinh hoạt sau khi thu gom sẽ vận chuyển về bãi rác Khánh Sơn và xử lý bằng phương pháp chôn lấp.Với lượng rác thải lớn như vậy, cùng với phương pháp chôn lấp như hiện nay thì trong tương lai, bãi rác Khánh Sơn sẽ không còn diện tích để chứa, bãi rác sẽ trở nên quá tải và gây ô nhiễm môi trường là không thể trách khỏi. Bên cạnh đó, chúng ta còn lãng phí rất lớn từ việc xử lý rác bằng phương pháp chôn lấp rác hữu cơ như hiện nay. Bởi vì rác thải hữu cơ nếu được phân hủy trong điều kiện môi trường thích hợp sẽ thu được khí Biogas và bã thải. Khí Biogas có thể dùng làm nhiên liệu thay thế cho Diesel, Xăng để chạy động cơ đốt trong; nhu cầu đun nấu, còn bã thải thì dùng làm phân vi sinh rất tốt để bón cho cây trồng.

Từ những đặc điểm trên, được sự phân công của bộ môn Máy Động Lực khoa Cơ Khí Giao Thông trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, đồng thời được sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS. Trần Văn Nam, em chọn đề tài: “ Nghiên cứu triển khai thí điểm mô hình xử lý rác thải hữu cơ tại bãi rác Khánh Sơn bằng công nghệ hầm Biogas và sử dụng động cơ Biogas để sản xuất điện” làm đề tài tốt nghiệp. Qua gần bốn tháng tìm hiểu và nghiên cứu, cùng với sự hướng dẫn tận tình của Thầy PGS.TS. Trần Văn Nam, và được sự giúp đỡ của quý thầy cô, các cán bộ, kỹ sư đang công tác tại Công Ty Môi Trường Đô Thị thành phố Đà Nẵng và Sở Khoa Học Công Nghệ Đà Nẵng, cùng tất cả anh chị, bạn bè, em đã hoàn thành xong đề tài của mình.

Với trình độ và thời gian còn hạn chế nên chắc chắn trong đề tài không thể tránh khỏi thiếu sót. Vậy em mong được sự đóng góp của quý thầy cô để em hiểu rõ và hoàn thiện hơn trong công tác nghiên cứu, ứng dụng về sau

Em xin chân thành cảm ơn.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU. 1

1.GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU. 2

1.1. Tổng quan. 2

1.2. Mục đích của đề tài 3

1.3. Ý nghĩa khoa học của đề tài 3

2. HIỆN TRẠNG CÔNG TÁC THU GOM VÀ XỬ LÝ RÁC THẢI 4

2.1. Nguồn phát thải 4

2.2. Phương thức thu gom và vận chuyển chất thả. 4

2.3. Địa điểm trung chuyển, cơ sở xử lý và chôn lấp chất thải 7

2.4. Công tác xử lý rác thải tại bãi rac Khánh Sơn mới 8

2.5. Hạng mục công trình tại bãi rác Khánh Sơn 8

2.6. Công tác phân loại rác tại nguồn, tái chế và tái sử dụng. 9

2.7. Thành phần và tính chất của rác thải 11

2.8. Quy trình vận hành bãi rác Khánh Sơn. 11

2.8.1. Các học rác đô thị 11

2.8.2. Hộc rác độc hại 13

2.8.3. Trạm bơm nước rỉ 14

2.8.4. Các bể cô đặc tự hoại 14

2.8.5. Các hồ kỵ khí 14

2.8.6. Hồ tùy nghi 15

2.8.7. Các hồ sinh thái 15

2.9. Quy xử lý rác tại bãi rác Khánh Sơn. 15

2.10. Mô hình phân loại rác tại nguồn. 17

2.10.1. Tình hình phân loại rác tại nguồn. 17

2.10.2. Mô hình thực hiện. 17

2.10.2.1. Nơi đổ rác tại khu dân cư. 18

2.10.2.2. Xe thu gom rác. 18

2.10.2.3. Poster về các danh sách các loại rác thải 19

2.10.2.4. Chế biến rác tại bãi rác. 20

3. THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ RÁC THẢI TẠI BÃI RÁC KHÁNH SƠN 20

3.1. Các công nghệ xử lý rác thải hiện nay. 20

3.1.1. Công nghệ Sarephin. 21

3.1.2. Công nghệ CD - WASTE 23

3.1.2.1. Sơ đồ công nghệ CD - Waste. 23

3.1.2.2. Tóm tắc công nghệ. 24

3.1.2.3. Nguyên lý xử lý và tái chế các phế liệu thu hồi từ rác thải 24

3.1.3. Công nghệ xử lý nhiệt phân rác đô thị 25

3.1.4. Xử lý rác thải theo phương pháp 3R 26

3.1.5. Công nghệ xử lý chất thải rắn bằng phương pháp yếm khí tùy nghi A.B.T 27

3.1.5.1. Sơ đồ công nghệ. 27

3.1.5.2. Nguyên lý hoạt đông. 27

3.1.5.3. Đặc điểm công nghệ. 27

3.1.5.4. Phạm vi ứng dụng. 28

3.2. Thiết kế quy trình xử lý rác thải bằng công nghệ hầm Biogas. 28

3.2.1. Sơ đồ quy trình công nghệ. 28

3.2.1. Mô tả quy trình công nghệ. 29

3.3. Tính toán hề thống xử lý và lưu trữ khí Biogas. 29

3.3.1. Xác định lượng rác hữu cơ và lượng khí sinh vật 29

3.3.2. Sơ đồ nguyên lý sản xuất Biogas. 30

3.3.3. Tính toán và thiết kế hầm Biogas. 31

3.3.3.1. Hầm kiểu túi 31

3.3.3.2. Hầm nắp trôi nổi 31

3.3.3.3. Hầm nắp cố định. 32

3.3.4. Thiết kế hầm Biogas kiểu Thái Lan – Đức. 33

3.3.5. Cấu tạo hầm Biogas. 33

3.3.6. Xác định vị trí đặt hầm Biogas tại bãi rác. 34

3.3.7. Lựa chọn kiểu hầm và xác định kích thước của hầm Biogas. 35

3.3.8. Xây dựng hầm Biogas. 35

4. SỬ DỤNG BIOGAS ĐỂ CHẠY ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG. 36

4.1. Quán trình hình thành Biogas trong hầm 36

4.2. Đặc tính Biogas. 37

4.3. Tính chất của Biogas. 38

4.3.1. Tính chất vật lý. 38

4.3.2. Nhiệt trị cua nhiên liệu Biogas. 38

4.4. Ưu thế của nhiên liệu Biogas. 38

4.5. Tình hình sử dụng Biogas hiện nay. 39

4.6. Khả năng ứng dụng Biogas để chạy động cơ đốt trong. 40

4.7.Yêu cầu của Biogas sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong .41

4.8. Các tạp chất trong Biogas. 41

4.8.1. Cacbor dioxide (COx). 41

4.8.2. Hydrogen sulfide (H2S). 42

4.8.3. Sunfua dioxit (SO2). 42

4.9. Hệ thống lọc và lưu trữ Biogas. 43

4.9.1. Thiết bị tách H2S. 43

4.9.2. Tháp tách CO­2. 45

4.9.3. Hệ thống lưu trữ Biogas. 46

4.9.4. Duy trì hoạt động hệ thống sản xuất và lưu trữ Biogas. 46

4.9.4.1. Duy trì đường cấp thoát nước và vùng có rác thải hữu cơ. 46

4.9.4.2. Duy trì ngăn trộn. 46

4.9.4.3. Duy trì đường dẫn vào ngăn phân huỷ 47

4.9.4.4. Duy trì ngăn áp lực. 47

4.9.4.5. Duy trì hầm lưu trữ và ngăn lọc cát 47

4.9.4.6. Duy trì ống dẫn gas. 48

4.9.4.7. Áp kế. 48

4.9.5. Hệ thống cung cấp khí biogas cho động cơ tĩnh tại 49

5. CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BIOGAS ĐỂ SẢN XUẤT ĐIỆN. 49

5.1. Chọn động cơ. 49

5.1.1. Phương pháp đốt cháy hòa khí trong động cơ. 49

5.1.2. Yêu cầu của động cơ khi sử dụng nhiên liệu biogas. 50

5.1.3. Chọn động cơ chuyển đổi 50

5.2. Giới thiệu động cơ RV125- 2N 51

5.2.1. Thông số kỹ thuật của đông cơ RV125-2N 52

5.2.2. Kích thước của động cơ. 53

5.2.3. Đường đồ thị đăc tính động cơ. 54

5.2.4. Dạng buồng cháy của động cơ. 54

5.2.5. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ RV125-2N 55

5.2.6. Bơm cao áp. 56

5.2.6.1. Hành trình hút và đẩy nhiên liệu. 56

5.2.6.2. Tăng giảm nhiên liệu phun. 57

5.2.7. Bộ điều tốc của động cơ RV 125-2N 58

5.2.7.1. Công dụng và phân loại bộ điều tốc. 58

[*]Công dụng 58

[*]Phân loại . 58

5.2.7.2. Bộ điều tốc của động cơ RV 125-2N khi dùng nhiên liệu Diesel 59

5.3. Tính toán nhiệt động cơ. 60

5.3.1. Tính toán nhiệt động cơ khi sử dụng nhiên liệu Diesel 60

5.3.2.1. Thống số động cơ. 60

5.3.2.2. Thông số chọn của động cơ. 60

5.3.1.3. Quá trình nạp. 61

5.3.1.4. Quá trình nén. 62

5.3.1.5. Quá trình cháy. 63

5.3.1.6. Quá trình giãn nở. 66

5.3.1.7. Các thông số chỉ thị 67

5.3.1.8. Các thông số có ích. 68

5.3.1.9. Vẽ đồ thị công. 69

5.3.2. Tính toán nhiệt động cơ khi sử dụng Biogas - Diesel 71

5.3.2.1. Thống số động cơ. 71

5.3.2.2. Thông số chọn của động cơ. 72

5.3.2.3. Thông số tính toán. 72

[*]Xác định thành phần các nhiên liệu có trong 1kg hỗn hợp 73

[*]Xác định lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg hỗn hợp . 74

[*]Xác định lượng không khí thực tế cần thiết để đốt kiệt 1 kg hỗn hợp . 75

[*]Lượng sản vật cháy của 1 kg nhiên liệu . 75

5.3.2.4. Quá trình nạp. 76

5.3.2.5. Quá trình nén. 77

5.3.2.6. Quá trình cháy. 80

5.3.2.7. Quá trình giãn nở. 82

5.3.2.8. Các thông số chỉ thị 83

5.3.2.9. Các thông số có ích. 84

5.3.2.10. Vẽ đồ thị công. 85

5.3.3. Bảng so sánh các thông số tính toán. 87

5.3.4. Nhận xét 89

5.4. Tính toán thiết kế hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas - Diesel 92

5.4.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu sử dụng lưỡng nhiên liệu Biogas- Diesel 92

5.4.2. Tính toán và thiết kế van điều chỉnh 5% Diesel 93

5.4.2.1. Kết cấu. 93

5.4.2.2 Nguyên lý hoạt động 93

5.4.2.3. Tính toán. 94

5.4.3. Bộ điều tốc của động cơ RV125-2N khi dùng nhiên liệu Biogas-Diesel 94

5.4.4. Tính toán thiết kế bộ tạo hỗn hợp. 95

5.4.4.1 Yêu cầu và phân loại bộ hổn hợp 95

1. Yêu cầu 95

2. Nhiệm vụ . 95

3. Phân loại bộ hòa trộn . 95

5.4.4.2 Cơ sở lý thuyết điều chỉnh thành phần hổn hợp. 96

1. Phương án điều chỉnh 96 2. Chọn phương án điều chỉnh . 97

5.4.4.3 Phương án thiết kế bộ hòa trộn 99

5.4.4.4 Tính toán bộ kích thước bộ hoà trộn. 100

1. Các thông số đã biết . 100 2. Xác định lưu lượng không khí hòa trộn . 100 3. Tính toán họng khuếch tán 101 4. Tính buồng hỗn hợp . 103

5. Tính đường kính lỗ phun BIOGAS . 103

6. Kết cấu của bộ hoà trộn 105

5.4.5. Thiết kế tính toán van tiết lưu. 105

5.4.5.1 Nhiệm vụ, yêu cầu của van tiết lưu. 105

1. Nhiệm vụ 105 2. Yêu cầu 105

5.4.5.2 Tính toán kích thước van. 105

1. Tiết diện lỗ phun vào van tiết lưu . 106 2. Đường kính chốt van tiết lưu 106 3. Tính toán tổn thất áp suất . 106 4. Tính toán mặt côn chốt van tiết lưu . 108

5.5. Lựa chọn đầu phát điện. 109

5.6. Bảo dưỡng động cơ khi sử dụng nhiên liệu Biogas. 110

6. KẾT LUẬN CHUNG. 111

TÀI LIỆU THAM KHẢO. 11