TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 12543:2018 (ASTM E889-92) VỀ CHẤT THẢI RẮN – PHƯƠNG PHÁP THỬ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HOẶC ĐỘ TINH KHIẾT CỦA DÒNG VẬT LIỆU THẢI RẮN

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12543:2018

ASTM E889-92

CHẤT THẢI RẮN – PHƯƠNG PHÁP THỬ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HOẶC ĐỘ TINH KHIẾT CỦA DÒNG VẬT LIỆU THẢI RẮN

Standard test method for composition or purity of a solid waste materials stream

Lời nói đầu

TCVN 12543:2018 được xây dựng trên cơ sở chấp nhận hoàn toàn tương đương với ASTM E889-92, Standard tes method for composition or purity of a solid waste materials stream với sự cho phép của ASTM quốc tế, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428, USA. Tiêu chuẩn ASTM E889-92 thuộc bản quyền ASTM quốc tế.

TCVN 12543:2018 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 200 Chất thải rắn biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

CHẤT THẢI RẮN – PHƯƠNG PHÁP THỬ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HOẶC ĐỘ TINH KHIẾT CỦA DÒNG VẬT LIỆU THẢI RẮN

Standard test method for composition or purity of a solid waste materials stream

1  Phạm vi áp dụng

1.1  Phương pháp thử này đưa ra việc xác định thành phần của dòng vật liệu trong một cơ sở xử lý thu hồi tài nguyên chất thải rắn. Thành phần được kiểm tra liên quan đến một hoặc nhiều thành phần đã được xác định. Các kết quả được sử dụng để xác định độ tinh khiết từ việc vận hành của một hoặc nhiều thiết bị phân tách, và kết hợp với TCVN 12542 (ASTM E1108) được dùng để đo hiệu suất của thiết bị phân tách vật liệu.

1.2  Các giá trị tính theo hệ SI là giá trị tiêu chuẩn. Các giá trị trong ngoặc đơn dùng để tham khảo.

1.3  Tiêu chuẩn này không đề cập đến tất cả các vấn đề liên quan đến an toàn, nếu có, khi sử dụng. Người sử dụng tiêu chuẩn này có trách nhiệm thiết lập các nguyên tắc về an toàn và bảo vệ sức khỏe cũng như khả năng áp dụng phù hợp với các giới hạn quy định trước khi đưa vào sử dụng. Về các mối nguy hại, xem Điều 7.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 12542 (ASTM E1108), Chất thải rắn – Phương pháp thử để xác định độ thu hồi sản phẩm trong thiết bị phân tách vật liệu;

ASTM C566, Test method for total evaporable moisture content of aggregate by drying (Phương pháp thử tổng hàm lượng ẩm bay hơi của phức hợp bằng cách sấy);

ASTM C702, Practice for reducing samples of aggregate to testing size (Thực hành giảm mẫu phức hợp thành kích thước thử);

ASTM D75, Practice for sampling aggregates (Thực hành lấy mẫu phức hợp);

ASTM D644, Test method for moisture content of paper and paperboard by oven drying (Phương pháp thử độ ẩm của giấy và bìa bằng lò sấy)1);

ASTM E1107, Test method for measuring the throughput of resource-recovery unit operations (Phương pháp thử đo lượng vật liệu đưa vào của hoạt động bộ phận thu hồi tài nguyên).

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau

3.1

Bộ tách nhị nguyên (binary separator)

Một thiết bị phân tách một dòng đầu vào đơn thành hai dòng đầu ra hoặc dòng sản phẩm.

3.2

Mẫu tổng (gross sample)

Một mẫu đại diện cho một lô mẫu và được tạo thành từ một số mẫu ban đầu chưa bị làm giảm hoặc chia tách.

3.3

Mẫu phòng thí nghiệm (hoặc mẫu phân tích) [(laboratory sample (or analysis sample)]

Một phần của mẫu tổng/mẫu gộp đại diện cho một lô mẫu, được lấy từ mẫu tổng/mẫu gộp tại một thời điểm ngẫu nhiên.

3.4

Bộ tách đa nguyên (polynary separator)

Một thiết bị phân tách một dòng đầu vào đơn thành ba dòng sản phẩm đầu ra hoặc nhiều hơn.

3.5

Độ tinh khiết (purity)

Độ tinh khiết của một dòng được định nghĩa theo một thành phần có thể nhận dạng được hoặc nhiều hơn, ví dụ như x,y,z, v.v.., khi được phân tách thông qua phân loại bằng tay. Độ tinh khiết của mỗi thành phần, ví dụ: thành phần x, được tính bằng cách chia khối lượng của x trong dòng cho tổng khối lượng của dòng. Trong một số trường hợp, khối lượng của x phải được biểu thị trong các thuật ngữ thích hợp có liên quan tới nguồn gốc của đầu vào. Ví dụ như, độ tinh khiết của một sản phẩm hợp kim đen được thu hồi trong rác thải bằng từ trường có thể được biểu thị là độ tinh khiết của hợp kim đen thông qua phân tích gần đúng. Ngoài ra, nó cũng có thể được biểu thị là độ tinh khiết thông qua phân loại bằng tay, do các vật liệu kim loại màu không thể được loại bỏ bằng tay khi còn là chất gây ô nhiễm. Trong mọi trường hợp, cần phải xác định độ tinh khiết theo mỗi cách áp dụng.

4  Tóm tắt thực hành

4.1  Lấy một mẫu tổng phòng thử nghiệm của một dòng vật liệu được chọn trước, sau đó chia thành bốn mẫu phòng thử nghiệm. Hai trong số bốn mẫu được phân tích để xác định thành phần của chất hoặc loại vật liệu quan tâm bằng phương pháp chọn bằng tay và cân. Mẫu thứ ba sẽ được sử dụng nếu kết quả của hai mẫu đầu tiên không nằm trong các giới hạn quy định. Thành phần sẽ được tính toán theo tỉ lệ khối lượng giữa (các) thành phần quan tâm với khối lượng của mẫu.

4.2  Thành phần được biểu thị là độ tinh khiết của dòng vật liệu liên quan tới các thành phần được chỉ định.

5  Ý nghĩa và ứng dụng

5.1  Phương pháp này được sử dụng để lập tài liệu khả năng làm giàu hoặc phân loại một hoặc nhiều thành phần cụ thể trong chất thải rắn của một thiết bị phân tách thu hồi tài nguyên trong chất thải rắn.

5.2  Độ tinh khiết được xác định theo phương pháp này sử dụng để tính toán lượng thu hồi đạt được khi sử dụng thiết bị phân tách như một phương pháp đo khác, theo ASTM E1108.

6  Thiết bị

6.1  Cân – Phải có sẵn một số loại cân ở các mức khối lượng khác nhau để cân các mẫu tổng và mẫu phòng thí nghiệm có khối lượng từ nhỏ hơn 1 kg (2,2 lb) đến hơn 100 kg (220 lb). Tất cả các loại cân phải có độ chụm và độ chính xác ở mức ± 0,1 %.

6.2  Dụng cụ phân loại – Có thể là một bề mặt làm việc thuận tiện bất kỳ, ví dụ như một cái bàn và các thùng đựng như mô tả trong tài liệu của Kaiser và cộng sự2).

6.3  Túi Polyethylen – Được dùng để chứa mẫu phòng thí nghiệm và các mẫu tổng để bảo quản độ ẩm. Các túi này cần có độ dày từ 0,10 mm đến 0,15 mm (0,004 inch đến 0,006 inch) và có dây buộc bằng kim loại.

6.4  Lò sấy trong phòng thí nghiệm, và các dụng cụ cần thiết thường được sử dụng.

7  Các mối nguy

7.1  Quy trình này yêu cầu phải chọn lọc bằng tay đối với chất thải rắn và các thành phần đã qua xử lý. Do nguồn gốc của các vật liệu thường không biết rõ, công nhân phải sử dụng các biện pháp an toàn khi xử lý mẫu. Công nhân phải mang găng và kính bảo hộ. Trong trường hợp cần thiết, công nhân phải sử dụng mặt nạ lọc bụi. Công nhân phải lưu ý rửa tay sạch sẽ trước khi ăn uống hoặc hút thuốc.

7.2  Phải đặc biệt cẩn thận khi thu thập mẫu cạnh thiết bị đang di chuyển.

8  Lấy mẫu

8.1  Mẫu được lấy từ dòng quá trình, dòng đầu ra hoặc đầu vào, theo TCVN (ASTM E1107).

8.2  Độ tinh khiết được xác định theo một thành phần cụ thể trong dòng, ví dụ: lon thép hoặc thủy tinh. Do đó, việc lấy mẫu và bảo quản mẫu phải được thực hiện đảm bảo sự nguyên vẹn của các thành phần cần được phân tích và khối lượng của toàn bộ mẫu. Ví dụ: nếu cần phân tích độ tinh khiết của một dòng theo các mảnh thủy tinh có kích cỡ lớn hơn 10 mm (0,4 inch), thì phải xử lý và bảo quản mẫu đảm bảo rằng các mảnh thủy tinh lớn hơn 10 mm sẽ không bị vỡ.

9  Mẫu và mẫu thử nghiệm

9.1  Cỡ mẫu được xác định bởi cỡ hạt của vật liệu theo ASTM D75. Từ kích thước đã được quy định của mẫu sẽ xác định mẫu tổng.

9.1.1  Đối với các cỡ hạt lớn hơn 90 mm (3 ½ in), không quy định trong Bảng 1 – cỡ mẫu- trong ASTM D75, thì cỡ mẫu sẽ là 250 kg (550 lb).

9.1.2  Mẫu tổng sẽ được cân mà không bị chia nhỏ.

9.1.3  Một mẫu tổng có thể được định cỡ theo Điều Mẫu và mẫu thử nêu trong ASTM E1107, trong trường hợp không áp dụng được theo ASTM D75.

9.2  Các mẫu tổng phải được chia nhỏ theo ASTM C702 để tạo ra bốn mẫu phòng thí nghiệm. Mỗi mẫu sẽ được cân và dán nhãn. Khối lượng các mẫu này sẽ được ghi lại là “khối lượng khi nhận được”.

9.3  Các mẫu thu được từ các bước xử lý ướt, ví dụ như, sàng lọc ướt, phân loại xoắn ốc, sàng v.v.. sẽ được cân sau khi làm ráo nước, theo 11.3. Khối lượng của các mẫu này được ghi lại là “khối lượng sau khi làm ráo nước“.

10  Ổn định mẫu

10.1  Cẩn thận cân mẫu ngay sau khi lấy mẫu để đảm bảo mẫu không làm tăng hoặc giảm khối lượng sau khi làm khô tự nhiên, không để nơi ẩm ướt hoặc nhiều bụi. Khối lượng này sẽ được xem là “khối lượng khi nhận được”.

10.2  Ổn định các mẫu ướt bằng cách làm ráo nước theo 11.8. Khối lượng này được xem là “khối lượng sau khi làm ráo nước”.

10.3  Khối lượng của mẫu khô, kể cả mẫu tổng hay mẫu phòng thí nghiệm, phải được khử hết độ ẩm. Làm khô mẫu ở 11.10. Khối lượng này được xem là “khối lượng khô”.

11  Các tiến hành

11.1  Lấy một mẫu tổng theo ASTM E1107.

11.1.1  Đặt mẫu tổng vào một vật chứa giữ ẩm theo 11.8 nếu cần bảo toàn độ ẩm.

11.1.2  Ghi lại khối lượng của mẫu tổng.

11.2  Chia mẫu tổng thành bốn phần gần bằng nhau theo ASTM C702 để tạo ra bốn mẫu phòng thí nghiệm.

11.2.1  Đặt các mẫu phòng thí nghiệm vào thùng chứa giữ ẩm theo 11.10 nếu cần bảo toàn độ ẩm của mẫu.

11.2.2  Ghi lại khối lượng của từng mẫu thí nghiệm.

11.3  Chọn ngẫu nhiên hai mẫu thí nghiệm để phân tích giữ lại hai mẫu khác nếu cần, theo quy định ở 11.5.1.

11.4  Thực hiện phân tích bằng cách rải mẫu phòng thí nghiệm lên trên một mặt phẳng và sạch, sau đó chọn bằng tay các thành phần quan tâm.

11.4.1  Đặt các thành phần quan tâm vào trong một thùng chứa sạch và sau khi trừ đi trọng lượng bao bì. Nếu cần bảo toàn độ ẩm, thì thùng chứa này phải là thùng chứa giữ ẩm như quy định trong 11.8.1.

11.4.2  Cẩn thận loại bỏ các chất khác dính vào thành phần cần quan tâm. Không gỡ loại các chất dính khó loại bỏ bằng tay và phân loại toàn bộ các mảnh theo thành phần quan tâm (được chấp nhận) hoặc không quan tâm (đã bị loại bỏ). Ghi lại quyết định này vào phiếu dữ liệu.

11.4.3  Ghi lại khối lượng của các thành phần lấy ra từ các mẫu thí nghiệm là “trọng lượng khi nhận được”.

11.5  Tính độ tinh khiết của dòng vật liệu dựa theo các thành phần quan tâm theo quy định trong Điều 12.

11.5.1  Các giá trị tính toán được từ độ tinh khiết của hai mẫu phòng thí nghiệm phải nằm trong 10 % phạm vi chấp nhận được. Nếu không phù hợp, lặp lại quy trình phân tích mẫu phòng thí nghiệm thứ ba, mẫu này được chọn ngẫu nhiên từ hai mẫu còn lại. Loại bỏ mẫu thứ tư. Nếu giá trị độ tinh khiết của mẫu thứ ba không nằm trong 10 % giá trị của bất kỳ mẫu nào của hai mẫu đầu tiên, thì loại bỏ toàn bộ các mẫu, lặp lại toàn bộ quá trình trên một mẫu tổng lớn hơn.

11.6  Việc chọn lọc bằng tay và cân phải được thực hiện mà không gây tràn hoặc thất thoát vật liệu. Nếu có thể, gỡ bỏ các vật liệu khác dính vào các thành phần cần quan tâm trước khi đưa các thành phần đó vào trong thùng chứa đã trừ đi trọng lượng bao bì.

11.7  Ghi lại toàn bộ khối lượng trong phạm vi 0,1 % và tuân thủ các biện pháp phòng ngừa ở Điều 10 và 11.8.

11.8  Xử lý và cân các mẫu mà vẫn đảm bảo độ ẩm, ngoại trừ các mẫu lấy từ một một bộ tách hoặc quy trình ướt, như mô tả trong 11.9

11.8.1  Bảo quản các mẫu phòng thí nghiệm trong các túi polyethylen với độ dày thành túi từ 0,10 mm đến 0,15 mm (0,004 inch đến 0,006 inch). Buộc chặt miệng các túi bằng hai sợi dây thép ở mỗi phần miệng túi, sau đó dán nhãn.

11.8.2  Khi chuyển các vật liệu bên trong túi polyethylen sang nơi khác, giữ nguyên trọng lượng (trong trường hợp cần chuyển định lượng vật liệu), ghi chú lại bất kỳ độ ẩm hoặc vật liệu rắn dạng hạt nào dính bên trong túi. Lắc cho các vật liệu rắn đang dính đó rơi vào trong mẫu trước hoặc sau khi thực hiện các bước trong 11.8.3

11.8.3  Nếu bên trong túi ngưng tụ độ ẩm, cần phải tính cả khối lượng của độ ẩm này vào khối lượng của mẫu được chuyển đi. Sau khi đã chuyển hết vật liệu trong túi đi, cân khối lượng của túi và đặt vào trong tủ sấy đối lưu cưỡng bức tại nhiệt độ 55 °C (130 °F) và sấy khô cho tới khi nó trở về khối lượng không đổi. Cộng thêm khối lượng đã mất đi của túi vào khối lượng của mẫu, và ghi chú “bao gồm độ ẩm”. Cộng thêm khối lượng đã mất sau khi lắc rời vật liệu rắn vào khối lượng của mẫu như một phần của các chất rắn. Xác định độ ẩm theo quy định trong 11.10.

11.8.4  Nếu không phải chuyển định lượng thành phần của mẫu phòng thử nghiệm, không áp dụng theo 11.8.2 và 11.8.3.

11.9  Như đề cập ở 9.3, các mẫu thu được từ bộ tách ướt sẽ được cân sau khi làm ráo nước. Ghi lại khối lượng đo được là “khối lượng sau khi làm ráo nước”.

11.9.1  Hoàn thành việc làm ráo nước bằng cách để mẫu phòng thí nghiệm trên sàng cho tới khi không thấy nước chảy xuống từ sàng, nhưng không kéo dài quá 1h.

11.9.2  Nếu sử dụng khối lượng sau khi làm ráo nước, thì báo cáo lại độ ẩm trên cơ sở “khối lượng nước”.

11.9.3  Ngoài ra, các mẫu sau khi được làm ráo nước có thể được sấy khô cho tới khi đạt khối lượng không đổi để xác định độ ẩm theo 11.10. Sau đó, chọn bằng tay với mẫu khô để thu được các thành phần cần quan tâm. Trong trường hợp này, báo cáo lại độ tinh khiết trên cơ sở “điều kiện mẫu khô”.

11.10  Độ ẩm của dòng hoặc các thành phần chứa giấy hoặc dòng vật liệu giống giấy được xác định theo ASTM D644. Xác định độ ẩm của các dòng hoặc thành phần vô cơ hoặc giống tổng hợp theo ASTM C566.

Nhiệt độ sấy trong các phương pháp này có thể phải được hạ xuống để tránh làm hư hỏng tới thành phần mẫu. Ví dụ làm cho các mảnh nhựa bị chảy gây biến dạng là một hư hỏng.

12  Tính toán

12.1  Tính độ tinh khiết như một phần của khối lượng theo thành phần x như sau:

12.2  Tính khối lượng của dòng, M_S như sau:

Trong đó:

C là khối lượng của vật chứa đã chứa đầy mẫu thí nghiệm, và

T là khối lượng của thùng chứa.

12.3  Tính khối lượng của thành phần cần quan tâm, M_x như sau:

Trong đó:

C’ là khối lượng của thùng chứa đã chứa đầy thành phần x được chọn lọc bằng tay, và

T’ là khối lượng của riêng thùng chứa

13  Báo cáo

13.1  Báo cáo độ tinh khiết P_x, của thành phần x cho mỗi mẫu thí nghiệm đã được phân tích. Báo cáo giá trị trung bình của hai kết quả đo khi phân tích P_x của dòng phân tách.

13.2  Xác định vị trí của dòng phân tách cũng như các thành phần quan tâm.

13.3  Báo cáo phải ghi rõ độ tinh khiết được dựa trên khối lượng khi nhận được, khối lượng sau khi làm ráo nước hay khối lượng khô. Trong mọi trường hợp, lưu ý đến độ ẩm của các thành phần cần quan tâm và dòng quá trình.

13.4  Mẫu báo cáo khuyến nghị được trình bày ở Hình 1. Hoàn thành tất cả các hạng mục.

14  Độ chụm và độ chệch

Hiện cho chưa có đủ số liệu để tính độ chụm và độ chệch dự kiến của phương pháp này.

Hình 1 – Tổng hợp số liệu và bảng tính cho việc xác định hợp chất hoặc độ tinh khiết của dòng vật liệu chất thải rắn