ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
SỞ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP VĂN LANG
KHOA CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
Đ À O T Ạ O N G Ắ N H Ạ N
QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ
CHO CÁN BỘ KỸ THUẬT
KHÓA 2
10/2004
MỤC LỤC
Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Chất Thải Rắn Đô Thị Và Các Vấn Đề Môi Trường
1.2 Tổng Quan Về Hệ Thống Quản Lý Chất Thải Rắn Đô Thị
1-1
1-3
Chương 2 NGUỒN PHÁT SINH VÀ THÀNH PHẦN CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ
2.1 Nguồn Phát Sinh Chất Thải Rắn
2.2 Loại Chất Thải Rắn
2.3 Thành Phần Chất Thải Rắn Và Phương Pháp Phân Tích
2.4 Các Thành Phần Chất Thải Rắn Được Tái Sinh, Tái Chế
2-1
2-1
2-2
2-5
2-5
2-5
2-7
2-9
2-10
2-12
2-12
2-12
2.4.1 Lon nhôm
2.4.2 Giấy và carton
2.4.3 Nhựa
2.4.4 Thủy tinh
2.4.5 Sắt và thép
2.4.6 Kim loại màu
2.4.7 Cao su
2.4.8 Pin gia dụng
2.4.9 Rác thực phẩm
Chương 3 TÍNH CHẤT LÝ HỌC, HÓA HỌC VÀ SINH HỌC CỦA CHẤT THẢI
RẮN
3.1 Tính Chất Lý Học
3.1.1 Khối lượng riêng
3.1.2 Độ ẩm
3.1.3 Kích thước và sự phân bố kích thước
3.1.4 Khả năng tích ẩm
3.2 Tính Chất Hóa Học
3.3 Tính Chất Sinh Học
3.4 Quá Trình Chuyển Hóa Lý Học, Hóa Học, Sinh Học
3-1
3-1
3-1
3-3
3-3
3-4
3-9
3-11
3-11
3-12
3-13
3.4.1 Chuyển hóa lý học
3.4.2 Chuyển hóa hóc học
3.4.3 Chuyển hóa sinh học
Chương 4 KHỐI LƯỢNG, TỐC ĐỘ PHÁT SINH VÀ THU GOM CHẤT THẢI RẮN
4.1 Vai Trò Quan Trọng Của Thông Số Khối Lượng Chất Thải
4.2 Phương Pháp Xác Định Khối Lượng Chất Thải Rắn
4.2.1 Đơn vị đo
4.2.2 Các phương pháp ước tính khối lượng
4.3 Tốc Độ Phát Sinh Và Tốc Độ Thu Gom Chất Thải
4.4 Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Tốc Độ Phát Sinh Chất Thải
4.4.1 Ành hưởng của hoạt động giảm thiểu và tái sinh chất thải tại nguồn
4.4.2 Ảnh hưởng của quan điểm của quần chúng và luật pháp đến sự phát sinh
4-1
4-1
4-1
4-2
4-9
4-10
4-10
4-11
chất thải
4-11
4.4.3 Ảnh hưởng của các yếu tố địa lý tự nhiên đến sự phát sinh chất thải
Chương 5 QUẢN LÝ, PHÂN LOẠI, LƯU TRỮ VÀ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN TẠI
NGUỒN
5.1 Tổng Quan Về Quản Lý Và Phân Loại Chất Thải Rắn Tại Nguồn
5.1.1 Quản lý, phân loại thải rắn sinh hoạt tại các hộ gia đình
5-1
5-1
5.1.2 Quản lý, phân loại chất thải tại các khu thương mại và cơ sở sản xuất
5.1.3 Lưu trữ chất thải rắn tại nguồn
5.1.4 Xử lý chất thải rắn tại hộ gia đình
5.1.5 Xử lý chất thải rắn tại các khu thương mại
5.2 Dự Án Phân Loại Chất Thải Rắn Tại Nguồn, TP. Hồ Chí Minh
5.2.1 Phương án 1
5.2.2 Phương án 2
5.3 Kinh Nghiệm Thực Hiện Chương Trình Phân Loại Rác Tại Nguồn Của Các
5-4
5-4
5-6
5-7
5-8
5-8
5-11
5-13
Nước Trên Thế Giới
Chương 6 HỆ THỐNG THU GOM CHẤT THẢI RẮN
6.1 Hệ Thống Thu Gom
6.2 Phân Tích Hệ Thống Thu Gom
6.2.1 Một số khái niệm
6.2.2 Tính toán đối với hệ thống container di động (HCS)
6.2.3 Tính toán đối với hệ thống container cố định (SCS)
6.3 Vạch Tuyến Thu Gom
6.3.1 Nguyên tắc vạch tuyến thu gom
6.3.2 Vạch tuyến thu gom đối với hệ thống container di động (HCS)
6.3.3 Vạch tuyến thu gom đối với hệ thống SCS- thu gom cơ giới
6.3.4 Vạch tuyến thu gom đối với hệ thống SCS- thu gom thủ công
6-1
6-2
6-2
6-3
6-5
6-7
6-7
6-7
6-8
6-9
6-10
6.4 Ví Dụ
Chương 7 TRUNG CHUYỂN VÀ VẬN CHUYỂN
7.1 Sự Cần Thiết Của Hoạt Động Trung Chuyển
7.2 Các Dạng Trạm Trung Chuyển
7.2.1 Trạm trung chuyển chất tải trực tiếp
7.2.2 Trạm trung chuyển chất tải lưu trữ
7.2.3 Trạm trung chuyển kết hợp chất thải trực tiếp và chất tải thải bỏ
7.2.4 Hoạt động trung chuyển – vận chuyển tại nhà máy thu hồi/xử lý
7.3 Phương Tiện Và Phương Pháp Vận Chuyển
7.4 Những Yêu Cầu Thiết Kế Trạm Trung Chuyển
7.5 Lựa Chọn Vị Trí Trạm Trung Chuyển
7.5.1 Lựa chọn vị trí trạm trung chuyển dựa trên chi phí vận chuyển
7.5.2 Lựa chọn vị trí trạm trung chuyển dựa trên các điều kiện giới hạn
7.6 Hiện Trạng Hệ Thống Thu Gom Trung Chuyển Và Vận Chuyển Chất Thải Rắn
7-1
7-1
7-2
7-4
7-4
7-5
7-5
7-5
7-6
7-6
7-7
7-8
Sinh Hoạt TP. Hồ Chí Minh
Chương 8 XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ
8.1 Giới Thiệu Chung
8.2 Phương Pháp Cơ Học
8.2.1 Phân loại
8.2.2 Nén ép
8.3 Phương Pháp Sinh Học – Chế Biến Phân Compost
8.3.1 Chế biến compost
8.3.2 Phân Hủy Kỵ Khí
8.3.3 So sánh quá trình compost và phân hủy kỵ khí
8.4 Phương Pháp Hóa Học – Đốt
8-1
8-1
8-1
8-2
8-2
8-2
8-21
8-24
8-25
8-25
8-27
8-37
8.4.1 Tình Hình Xử Lý Chất Thải Bằng Phương Pháp Đốt
8.4.2 Công Nghệ Đốt Chất Thải
8.4.3 Hoạt Động Đốt Chất Thải Và Vấn Đề Ô Nhiễm Môi Trường
ii
Chương 9 BÃI CHÔN LẤP
9.1 Phương Pháp Bãi Chôn Lấp Chất Thải Rắn
9.1.1 Quy trình chôn lấp
9.1.2 Các phản ứng xảy ra trong bãi chôn lấp
9.1.3 Những vấn đề liên quan đến chôn lấp chất thải rắn
9.2 Phân Loại, Loại Hình Bãi Chôn Lấp Và Phương Pháp Chôn Lấp
9.2.1 Phân loại bãi chôn lấp
9.2.2 Các loại bãi chôn lấp
9.2.3 Các phương pháp chôn lấp
9.3 Kiểm Soát Nước Rò Rỉ Từ Bãi Chôn Lấp
9.4 Kiểm Soát Khí Bãi Chôn Lấp
9.5 Giám Sát Chất Lượng Môi Trường Bãi Chôn Lấp
9.6 Mặt Bằng Tổng Thể và Thiết Kế Sơ Bộ Bãi Chôn Lấp
9.7 Đóng Bãi Chôn Lấp
Ví dụ
9-1
9-1
9-5
9-6
9-6
9-6
9-6
9-8
9-9
9-14
9-24
9-31
9-34
9-35
iii
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG
Hiện nay, thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn đô thị đang là vấn đề nan giải đối
với nhiều địa phương trong cả nước. Với khối lượng phát sinh lớn nhưng tỷ lệ thu gom
còn hạn chế, chất thải rắn sinh ra chưa được thu gom và xử lý triệt để là nguồn gây ô
nhiễm cả ba môi trường: đất, nước và không khí. Tại các bãi đổ rác, nước rò rỉ và khí bãi
rác là mối đe dọa đối với nguồn nước mặt và nước ngầm trong khu vực. Khối lượng chất
thải rắn của các khu đô thị ngày càng gia tăng nhanh chóng theo tốc độ gia tăng dân số,
và phát triển kinh tế xã hội. Lượng chất thải rắn nếu không được xử lý tốt sẽ dẫn đến
hàng loạt các hậu quả môi trường không thể lường trước được.
Theo Nhuệ và cộng sử (2001:6), “tổng lượng rác thải sinh hoạt thải ra hàng ngày ở các
đô thị nước ta vào khoảng 9000 m3 (năm 1999), nhưng mới chỉ thu gom được 45-50%”.
Khối lượng chất thải rắn của thành phố Hồ Chí Minh 9 tháng đầu năm 2003 được trình
bày trong Bảng 1.1 và Bảng 1.2.
Bảng 1.1 Khối lượng chất thải rắn đô thị của thành phố Hồ Chí Minh từ năm 1983 đến năm 2003 Rác Xà bần Năm Tổng lượng chất thải rắn
(tấn/năm)
1-1
(tấn/năm)
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
424.807
1992
562.227
1993
719.889
1994
978.084
1995
1996 1.058.488
983.811
1997
1998
939.943
1999 1.066.272
2000 1.172.958
2001 1.369.358
2002 1.568.477
2003 1.662.849 (tấn/ngày)
1.164
1.540
1.972
2.680
2.900
2.695
2.575
2.921
3.214
3.752
4.297
4.619 (tấn/năm)
191.600
276.608
285.529
329.534
346.857
190.121
246.685
312.659
311.005
344.451
385.763
394.732 (tấn/ngày)
525
758
782
903
950
521
676
857
852
944
1.058
1.096 181.802
180.484
202.925
202.483
198.012
236.982
310.214
390.610
491.182
616.407
838.835
1.005.418
1.307.618
1.405.345
1.173.972
1.186.628
1.378.931
1.483.963
1.713.809
1.959.595
2.063.296 (tấn/ngày)
498
494
556
555
542
649
850
107
1.346
1.689
2.298
2.755
3.583
3.850
3.216
3.251
3.778
4.066
4.695
5.443
5.731
Bảng 1.2 Khối lượng chất thải rắn đô thị của thành phố Hồ Chí Minh năm 2002
Xà bần Quận/Huyện Rác sinh hoạt
(tấn/năm) (tấn/ngày) (tấn/năm) (tấn/ngày) Tổng lượng chất thải rắn
(tấn/ngày)
(tấn/năm)
81.289
53279
68.721
144.233
44.416
81.710
59.644
97.209
50.980
127.834
148.699
15.071
95.548
93.057
91.342
144.851
75.172
197
17
125
25
125
71
-
20
-
245
77
-
22
39
41
22
MTL
30
MTL 427
165
318
428
251
299
166
291
142
605
492
42
288
298
296
426
MTL
240
0 72.003
6076
45.595
9.301
45.587
25.765
-
7.251
-
89.369
28.036
23
7.937
14.108
14.935
8.153
MTL
10.892
MTL 153.712
59.518
114.629
153.954
90.250
107.770
59.807
104.746
51.120
217.798
177.219
15.135
103.769
107.459
106.568
153.423
MTL
86.300
0 223
146
188
395
122
224
163
266
140
350
407
41
262
255
250
397
MTL MTL
206
MTL MTL
40.913
20.561
5.856
23.277
5.811
1.959.595 40.801
20.505
5.840
22.481
5.795
1.568.477 -
-
-
732
-
385.763 114
57
16
65
16
5.443 112
56
16
62
16
4.297 -
-
-
2
-
1.058
1-2
Quận 1
Quận 2
Quận 3
Quận 4
Quận 5
Quận 6
Quận 7
Quận 8
Quận 9
Quận 10
Quận 11
Quận 12
Quận Bình Thạnh
Quận Gò Vấp
Quận Phú Nhuận
Quận Tân Bình
Quận Tân Phú
Quận Thủ Đức
Quận Bình Tân
Huyện Bình
Chánh
Huyện Củ Chi
Huyện Cần Giờ
Huyện Hóc Môn
Huyện Nhà Bè
Tổng cộng
Nguồn: Công ty Môi Trường Đô Thị Thành phố Hồ Chí Minh, 2002.
(-): không có giá trị; MTL: mới thành lập.
Trước năm 1990, phương pháp chôn lấp đã tỏ ra có hiệu quả ở thành phố Hồ Chí Minh
về nhiều mặt, nhất là về mặt kinh tế (rẻ tiền) và qui trình vận hành (đơn giản). Tuy nhiên,
trong những năm gần đây, đặc biệt là từ sau năm 1995, các bãi chôn lấp chất thải rắn đô
thị của thành phố Hồ Chí Minh đã bộc lộ rất nhiều nhược điểm, ảnh hưởng nghiêm trọng
đến môi trường sống và quá trình vận ổn định, an toàn của các bãi chôn lấp. Các nhược
điểm này có nhiều khía cạnh chung với các nước phát triển trên thế giới, nhưng cũng có
nhiều khác biệt do điều kiện khí hậu, sinh hoạt, kinh tế, quản lý và vận hành bãi chôn lấp.
Sau gần 20 năm vận hành, các bãi chôn lấp ngày càng bộc lộ rất nhiều nhược điểm, đặc
biệt khi khối lượng chất thải rắn tăng lên quá một mức nào đó (thường là mức chịu được
của môi trường), nhiều sự cố môi trường đã xảy ra, như mùi hôi thối ảnh hưởng trên
phạm vi rộng lớn từ bãi chôn lấp, sự cố tràn bờ nước rò rỉ có nồng độ ô nhiễm cao, ruồi
Nguoàn phaùt sinh
Toàn tröõ taïi nguoàn
Thu gom
(heûm vaø ñöôøng phoá)
Trung chuyeån &
vaän chuyeån
Taùi sinh, taùi cheá
& xöû lyù
Baõi choân laáp
muỗi và các loại côn trùng, và thành phố Hồ Chi Minh luôn luôn phải giải quyết các sự
cố trên. Bên cạnh đó, khi các bãi chôn lấp bị lấp đầy thành phố lại phải đi tìm các địa
điểm để xây dựng các bãi chôn lấp mới trong điều kiện đất đai ngày càng khó khăn và đắt
đỏ. Như vậy, trong khi các nguồn ô nhiễm cũ (bãi chôn lấp) chưa giải quyết xong thì lại
phát sinh thêm các nguồn ô nhiễm mới. Hơn nữa, các bãi chôn lấp cũ không những tiếp
tục chiếm diện tích lớn và phải bỏ hoang hàng chục năm (do không thể sử dụng được cho
đến khi chất thải rắn phân hủy hết), mà còn tiếp tục là các điểm gây ô nhiễm lâu dài (vài
chục năm), rất tốn kém trong công tác quan trắc và duy tu.
1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ
Quản lý chất thải rắn là sự kết hợp kiểm soát nguồn thải, tồn trữ, tho gom, trung chuyển
và vận chuyển, xử lý và đổ chất thải rắn theo phương thức tốt nhất cho sức khỏe cộng
đồng, kinh tế, kỹ thuật, bảo tồn, cảm quan và các vấn đề môi trường khác. Quản lý thống
nhất chất thải rắn là việc lựa chọn và áp dụng kỹ thuật, công nghệ và chương trình quản
lý thích hợp nhằm hoàn thành mục tiêu đặc biệt quản lý chất thải rắn. Một cách tổng quát,
sơ đồ hệ thống kỹ thuật quản lý chất thải rắn đô thị được trình bày tóm tắt trong Hình 1.1.
Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống quản lý chất thải rắn đô thị (Tchobanoglous và cộng sự,
1993).
Nguồn Phát Sinh. Nguồn chủ yếu phát sinh chất thải rắn đô thị bao gồm: (1) từ các khu
dân cư (chất thải rắn sinh hoạt), (2) các trung tâm thong mại, (3) các công sở, trường học,
công trình công cộng, (4) dịch vụ đô thị, sân bay, (5) các hoạt động công nghiệp, (6) các
hoạt động xây dựng đô thị, (7) các trạm xử lý nước thải và từ các đường cống thoát nước
của thành phố.
Tồn Trữ Tại Nguồn. Chất thải rắn phát sinh được lưu trữ trong các loại thùng chứa khác
nhau tùy theo đặc điểm nguồn phát sinh rác, khối lượng rác cần lưu trữ, vị trí đặt thùng
chứa, chu kỳ thu gom, phương tiện thu gom,… Một cách tổng quát, các phương tiện thu
chứa rác thường được thiết kế, lựa chọn sao cho thỏa mãn các tiêu chuan sau: (1) chống
sự xâm nhập của súc vật, côn trùng, (2) bền, chắc, đẹp và không bị hư hỏng do thời tiết,
(3) dễ cọ rửa khi cần thiết.
1-3
Thu Gom. Rác sau khi được tập trung tại các điểm quy định sẽ được thu gom và vận
chuyển đến trạm trung chuyển/trạm xử lý hoặc bãi chôn lấp. Theo kiểu vận hành, hệ
thống thu gom được phân loại thành: (1) hệ thống thu gom container di động: loại cổ điển
và loại trao đổi thùng chứa và (2) hệ thống thu gom container cố định.
Trung Chuyển và Vận Chuyển. Các trạm trung chuyển được sử dụng để tối ưu hóa năng
suất lao động của đội thu gom và đội xe. Trạm trung chuyển được sử dụng khi: (1) xảy ra
hiện tượng đổ chất thải rắn không đúng quy định do khoảng cách vận chuyển quá xa, (2)
vị trí thải bỏ quá xa tuyến đường thu gom (thường lớn hơn 16 km), (3) sử dụng xe thu
gom có dung tích nhỏ (thường nhỏ hơn 15 m3), (4) khu vực phục vụ là khu dân cư thưa
thớt, (5) sử dụng hệ thống container di động với thùng chứa tương đối nhỏ để thu gom
chất thải từ khu thương mại. Hoạt động của mỗi trạm trung chuyển bao gồm: (1) tiếp
nhận các xe thu gom rác, (2) xác định tải trọng rác đưa về trạm, (3) hướng dẫn các xe đến
điểm đổ rác, (4) đưa xe thu gom ra khỏi trạm, (5) xử lý rác (nếu cần thiết), (6) chuyển rác
lên hệ thống vận chuyển để đưa đến bãi chôn lấp. Đối với mỗi trạm trung chuyển cần
xem xét: (1) số lượng xe đồng thời trong trạm, (2) khối lượng và thành phần rác được thu
gom về trạm, (3) bán kính hiệu quả kinh tế đối với mỗi loại xe thu gom, (4) thời gian để
xe thu gom đi từ vị trí lấy rác cuối cùng của tuyến thu gom về trạm trung chuyển.
Tái Sinh, Tái Chế Và Xử Lý. Rất nhiều thành phần chất thải rắn trong rác thải có khả
năng tái sinh, tái chế như: giấy, carton, túi nilon, nhựa, cao su, da, gỗ, thủy tinh, kim loại,
… Các thành phần còn lại, tùy theo phương tiện kỹ thuật hiện có sẽ được xử lý bằng các
phương pháp khác nhau như: (1) sản xuất phân compost, (2) đốt thu hồi năng lượng hay
(3) đổ ra bãi chôn lấp.
Bãi Chôn Lấp. Bãi chôn lấp là phương pháp xử lý và tiêu hủy chất thải rắn kinh tế nhất
và chấp nhận được về mặt môi trường. Ngay cả khi áp dụng các biện pháp giảm lượng
chất thải, tái sinh, tái sử dụng và cả các kỹ thuật chuyển hóa chất thải, việc thải bỏ phần
chất thải còn lại ra bãi chôn lấp vẫn là một khâu quan trọng trong chiến lược quản lý
thống nhất chất thải rắn. Một bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt được gọi là bãi chôn lấp
hợp vệ sinh khi được thiết kế và vận hành sao cho giảm đến mức thấp nhất các tác động
đến sức khỏe cộng đồng và môi trường. Bãi chôn lấp hợp vệ sinh được thiết kế và vận
hành có lớp lót đáy, các lớp che phủ hàng ngày và che phủ trung, có hệ thống thu gom và
xử lý nước rò rỉ, hệ thống thu gom và xử lý khí thải, được che phủ cuối cùng và duy tu,
bảo trì sau khi đóng bãi chôn lấp.
1-4
CHƯƠNG 2
NGUỒN PHÁT SINH VÀ THÀNH PHẦN
CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ
2.1 NGUỒN PHÁT SINH CHẤT THẢI RẮN
Cùng với số liệu về thành phần và tốc độ phát sinh, nguồn và loại chất thải rắn là những
thông số cơ bản cần thiết để thiết kế và vận hành các khâu liên quan trong hệ thống quản
lý chất thải rắn.
Nguồn phát sinh chất thải rắn của một khu đô thị tùy thay đổi theo mục đích sử dụng đất
và các phân vùng. Mặc dù có nhiều cách phân loại nguồn phát sinh CTR khác nhau, việc
phân loại CTR theo các nguồn phát sinh sau đây là thích hợp nhất: (1) hộ gia đình; (2)
khu thương mại (nhà hàng, khách sạn, siêu thị, chợ, …); (3) công sở (cơ quan, trường
học, trung tâm và viện nghiên cứu, bệnh viện,….); (4) xây dựng;(5) khu công cộng (nhà
ga, bến tàu, sân bay, công viên, khu vui chơi giải trí, đường phố, …); (6) trạm xử lý chất
thải (trạm xử lý nước thải sinh hoạt, ….); (7) công nghiệp và (8) nông nghiệp.
Trong những nguồn phát sinh CTR kể trên, CTR đô thị (municipal solid waste) là tất cả
các loại chất thải phát sinh từ khu đô thị ngoại trừ CTR từ sản xuất công nghiệp và nông
nghiệp.
2.2 LOẠI CHẤT THẢI RẮN
Loại chất thải phát sinh từ những nguồn khác nhau được trình bày tóm tắt trong Bảng 2.1.
Bảng 2.1 Loại chất thải rắn theo các nguồn phát sinh khác nhau
Nguồn phát sinh Loại chất thải
Hộ gia đình
Rác thực phẩm, giấy, carton, nhựa, túi nilon, vải, da, rác vườn, gỗ, thủy
tinh, lon thiếc, nhôm, kim loại, tro, lá cây, chất thải đặc biệt như pin, dầu
nhớt xe, lốp xe, ruột xe, sơn thừa,…
Công sở
Khu thương mại Giấy, carton, nhựa, túi nilon, gỗ, rác thực phẩm, thủy tinh, kim loại, chất
thải đặc biệt như vật dụng gia đình hư hỏng (kệ sách, đèn, tủ,…), đồ điện tử
hư hỏng (máy radio, tivi, …), tủ lạnh, máy giặt hỏng, pin, dầu nhớt xe, lốp
xe, ruột xe, sơn thừa,…
Giấy, carton, nhựa, túi nilon, gỗ, rác thực phẩm, thủy tinh, kim loại, chất
thải đặc biệt như kệ sách, đèn, tủ hỏng, pin, dầu nhớt xe, lốp xe, ruột xe,
sơn thừa,…
Gỗ, thép, bêtông, đất cát,…
Giấy, túi nilon, lá cây, …
Bùn
2-1
Xây dựng
Khu công cộng
Trạm xử lý
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
Rác thực phẩm phát sinh từ nhà bếp phân hủy nhanh, gây mùi hôi thối và là nơi sinh sôi
nảy nở của ruồi nhặng. Những đặc tính của loại chất thải này ảnh hưởng đến việc thiết kế
và vận hành hệ thống thu gom chất thải rắn.
Mặc dù có hơn 40 loại giấy khác nhau, thành phần giấy trong CTR đô thị gồm có giấy
báo, sách và tạp chí, giấy in ấn, giấy từ công sở, giấy bìa cứng, các loại bao bì, giấy vệ
sinh và khăn giấy. Nhựa trong CTR đô thị có thể phân chia thành 7 loại chính sau đây:
- Polyethylene terephthalate (PETE/1);
- Polyethylene tỷ trọng cao (HDPE/2);
- Polivinyl Chloride (PVC/3);
- Polyethylen tỷ trọng thấp (LDPE/4);
- Polypropylene (PP/5);
- Polystyrene (PS/6);
- Các loại vật liệu nhựa nhiều lớp khác.
2.3 THÀNH PHẦN CHẤT THẢI RẮN VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
Kết quả phân tích thành phần CTRSH tại TP. HCM theo các nguồn phát sinh khác nhau
(từ hộ gia đình, trường học, nhà hàng, khách sạn, chợ,…) đến trạm trung chuyển và BCL
cho thấy:
Rác từ hộ gia đình. Rác từ các hộ gia đình chứa chủ yếu thành phần rác thực phẩm
(61,0-96,6%), giấy (0-19,7%), nilon (0-36,6%) và nhựa (0-10,8%). Các thành phần khác
chỉ thỉnh thoảng mới xuất hiện với tỷ lệ phần trăm dao động khá lớn. Nếu tính trung bình
trên tổng số mẫu khảo sát, thành phần phần trăm CTRSH tại TP. HCM được trình bày
tóm tắt trong Bảng 2.2. Khoảng 79% khối lượng CTRSH là rác thực phẩm. Thành phần
này nếu phân loại riêng có thể tái sử dụng làm phân compost.
Bảng 2.2 Thành phần CTRSH tại các hộ gia đình ở TP.HCM
TT Thành phần
Thành phần phần trăm (%)
Khoảng dao động
61,0 - 96,6
1,0 - 19,7
0 - 4,6
0 - 36,6
0 - 10,8
0 - 14,2
0 - 7,2
0
0 - 2,8
0 - 25,0
0 - 10,2
0
0 - 3,3
0 - 10,5
0
0 - 9,3
0 - 1,3
Trung bình
79,17
5,18
0,18
6,84
2,05
0,98
0,66
0
0,13
1,94
1,05
0
0,36
0,74
0
0,69
0,12
100
01 Thực phẩm
02 Giấy
03 Carton
04 Nilon
05 Nhựa
06 Vải
07 Gỗ
08 Cao su mềm
09 Cao su cứng
10 Thủy tinh
11 Lon đồ hộp
12 Sắt
13 Kim loại màu
14 Sành sứ
15 Bông băng
16 Xà bần
17 Styrofoam
Tổng cộng
Nguồn: CENTEMA, 2002.
Rác từ trường học. Kết quả phân tích cho thấy thành phần CTRSH từ các trường học
chứa chủ yếu rác thực phẩm (23,5-75,8%), giấy (1,5-27,5%), nilon (8,5-34,4%) và nhựa
(3,5-18,9%) (Bảng 2.3). Rác trường học chủ yếu từ khu vực văn phòng, sân trường và
2-2
căn-tin. Trong đó, rác từ khu văn phòng và ở sân trường tương đối sạch và khô. Rác từ
căn-tin chủ yếu là rác thực phẩm.
Rác từ nhà hàng, khách sạn. Rác từ nhà hàng, khách sạn cũng chứa chủ yếu là rác thực
phẩm (dao động trong khoảng 79,5-100%). Những phế liệu có giá trị bán được đã bị nhặt
bởi những người làm bếp, dọn phòng (Bảng 2.3).
Bảng 2.3 Thành phần CTRSH từ trường học và nhà hàng khách sạn
Trường học
23,5-75,8
1,5-27,5
0
8,5-34,4
3,5-18,9
1,0-3,8
0-20,2
0-4,2
1,3-2,5
0-4,0
0
1,0-2,0
43,9
10,5
0
22,3
9,3
1,6
6,7
1,4
1,3
1,3
0
1,3
79,5-100
0-2,8
0-0,5
0-5,3
0-6,0
0
0
0
0-1,0
0-1,5
0-1,3
0-2,1
Nhà hàng, khách sạn
89,75
1,40
0,25
2,65
3,00
0
0
0
0,50
0,75
0,65
1,05
TT Thành phần
01 Thực phẩm
02 Giấy
03 Carton
04 Nilon
05 Nhựa
06 Vải
07 Gỗ
08 Da
09 Thủy tinh
10 Lon đồ hộp
11 Sành sứ
12 Styrofoam
Nguồn: CENTEMA, 2002.
Rác chợ. Thành phần rác chợ cũng được trình bày tóm tắt trong Bảng 2.4. Thành phần
rác chợ thay đổi tùy theo lĩnh vực hoạt động của từng chợ. Rác từ các chợ bán rau quả,
thực phẩm tươi sống chứa chủ yếu là rác thực phẩm. Trong khi đó, chợ vải (mẫu 6), chợ
hóa chất (mẫu 5), thành phần rác thực phẩm rất ít (chỉ chiếm 20-35%). Như vậy, rác từ
các chợ bán rau quả, thực phẩm tươi sống có thể chuyển thẳng đến trạm trung chuyển và
BCL mà không cần phân loại. Rác từ những chợ tập trung buôn bán các mặt hàng đặc
biệt như chợ vải, chợ hóa chất, … cũng không cần phân loại thành các phần riêng biệt tại
nguồn phát sinh mà công tác này sẽ được thực hiện tại trạm phân loại tập trung. Cũng cần
lưu ý rằng rác từ chợ buôn bán các mặt hàng điện tử như chợ Nhật Tảo (mẫu 7) cũng
chứa chủ yếu rác thực phẩm (chiếm 94%) vì những phế liệu (như dây đồng, nhôm,…) có
giá trị đều được các chủ cửa hàng bán lại cho những người thu mua. Bên cạnh đó, chợ
nằm trong khu dân cư đông đúc sẽ tiếp nhận một phần rác từ các hộ gia đình lân cận đổ
vào.
Bảng 2.4 Thành phần rác chợ ở TP. HCM
TT Thành phần
Phần trăm (%)
Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Mẫu 6 Mẫu 7 Khoảng dao động
20,2
35,6
0
0
0
0
11,4
10,2
0,6
4,9
6,5
6,2
1,1
4,3
58,1
1,7
1,6
0
5,3 KĐK
94,0 20,2-100
0-10,1
0-7,6
0-11,4
0-4,9
0-6,5
0-4,3
0-58,1
0-1,6
0-5,3
82,0
76,0
0
10,1
2,8
7,6
3,8
3,3
0,5
0
4,2
3,0
1,4
0
0 KĐK
0
0
0
0
100,0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
99,0
0
1,0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
3,5
0
2,5
0
0
0
0
01 Thực phẩm
02 Vỏ sò, ốc, cua
03 Tre, rơm rạ
04 Giấy
05 Carton
06 Nilon
07 Nhựa
08 Vải
09 Da
10 Gỗ
Nguồn: CENTEMA, 2002.
2-3
Phần trăm (%)
Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Mẫu 6 Mẫu 7 Khoảng dao động
Styrofoam
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
5,6 KĐK
0
4,2
4,9 KĐK
0
2,1
1,0
5,9
0
1,5
0
4,0
0
0
0,5
2,0
100
100
0-5,6
0-4,2
0-4,9
0-2,1
0-5,9
0-1,5
0-4,0
0-2,3
0-6,3
0,5
0
0
0
1,0
0
0
0
0 KĐK
0 KĐK
0
0
2,3
0
0
0,5
100
100
100
100
100
Bảng 2.4 Thành phần rác chợ ở TP. HCM (tt)
TT Thành phần
11 Cao su mềm
12 Cao su cứng
13 Thủy tinh
14 Lon đồ hộp
15 Kim loại màu
Sành sứ
16
17 Xà bần
18 Tro
19
20 Linh kiện điện tử *
Tổng cộng
Nguồn: CENTEMA, 2002.
Ghi chú
Mẫu 1: Chợ An Khánh, đường Lương Đình Của, Q.2, lấy mẫu vào lúc 10 giờ 45, ngày 25.01.02;
Mẫu 2: Chợ An Đông, đường Nguyễn Duy Dương, Q.5, lấy mẫu lúc 16 giờ 30 ngày 25.01.02;
Mẫu 3: Chợ Phú Xuân, thị trấn Nhà Bè, Q.7, lấy mẫu lúc 12 giờ 30 ngày 25.01.02;
Mẫu 4: Chợ Cầu Muối, đường Trần Hưng Đạo, Q.1, lấy mẫu lúc 11 giờ 30 ngày 25.01.02;
Mẫu 5: Chợ Kim Biên, đường Hải Thượng Lãng Ông, Q. 5, lấy mẫu lúc 21 giờ ngày 25.01.02;
Mẫu 6: Chợ Soái Kình Lâm, đường Trần Hưng Đạo B, Q.5, lấy mẫu lúc 19.30 ngày 26.01.02;
Mẫu 7: Chợ Nhật Tảo, đường Lý Thường Kiệt, Q.10, lấy mẫu lúc 19 giờ 30 ngày 25.01.02.
* Linh kiện điện tử được thải bỏ riêng trước nhà; KĐK: Không đáng kể
CTR tại các điểm hẹn, trạm trung chuyển và bãi chôn lấp cũng được phân tích. Thành
phần CTRSH từ các nguồn phát sinh đến nơi thải bỏ cuối cùng được trình bày tóm tắt
trong Bảng 2.5.
Bảng 2.5 Thành phần CTRSH của TP. HCM từ nguồn phát sinh đến nơi thải bỏ cuối cùng
% khối lượng
STT Thành phần
Rác chợ Điểm hẹn
Hộ gia
đình
Thực phẩm
Carton
Túi nylon
Cao su mềm
Cao su cứng
Lon đồ hộp
Thủy tinh
Sành sứ
61,0-96,6 20,2-100* 72,8-76,2
3,0-10,8
0-11,4
1,0-19,7
0-0,4
0-4,9
0-4,6
1,2-3,4
0-58,1
0-14,2
6,0-10,8
0-6,5
0-36,6
0,4-3,2
0-4,3
0-10,8
0
0-1,6
0
0,2-1,6
0-5,3
0-7,2
0-4,0
0-5,6
0
0-0,6
0-4,2
0-2,8
0-0,6
0-2,1
0-10,2
0-0,4
0-5,9
0-3,3
0-2,0
0-4,9
0-25,0
0-2,8
0-1,5
0-10,5
0-0,6
0-4,0
0-9,3
0,1-1,2
0-6,3
0-1,3
0-1,2
0
0
0-1,6
0
0
0
0
0
Bô ép rác & Trạm
trung chuyển
73,3-83,5
2,4-3,6
0
3,5-8,0
3,0-11,2
0-1,6
0-3,6
0-6,6
0-1,7
0
0-0,2
0-0,9
0,2-0,6
0-0,6
0-9,9
0,2-1,2
0
0
0-0,6
Bãi chôn
lấp
73,4-74,7
2,0-4,0
0
2,4-6,8
5,6-6,0
0-0,6
0-2,4
0,4-4,8
0-0,8
0,6-1,2
0,1
0,4-0,8
1,4-3,2
0,4-0,6
0-1,4
0
0
0
0
01
02 Giấy
03
04 Vải
05
06 Nhựa
07 Da
08 Gỗ
09
10
11
12 Kim loại màu
13
14
15 Xà bần, tro
Styrofoam
16
Lon đựng sơn
17
Bã sơn
18
19
Sơn
2-4
% khối lượng
STT Thành phần
Rác chợ Điểm hẹn
Hộ gia
đình
0
0
0
0
Bô ép rác & Trạm
trung chuyển
0-3,4
0
0
0
Bãi chôn
lấp
0
0
0-0,1
0-0,2
0
0-2,4
0
0
0
0
0
0-0,2
Bông băng
Than tổ ông
Tóc
Pin
Bảng 2.5 Thành phần CTRSH của TP. HCM từ nguồn phát sinh đến nơi thải bỏ cuối cùng (tt)
20
21
22
23
Nguồn: CENTEMA, 2002.
* Chỉ các mẫu rác lấy từ chợ vải và chợ hóa chất mới có thành phần rác thực phẩm thấp (20,2-35,6%). Đối với các
chợ khác thành phần rác thực phẩm dao động trong khoảng 76-100%.
2.4 CÁC THÀNH PHẦN CHẤT THẢI RẮN ĐƯỢC TÁI SINH, TÁI SỬ DỤNG
2.4.1 Lon Nhôm
So với những thành phần chất thải có khả năng tái chế như giấy, thủy tinh, nhựa thì lon
nhôm là loại chất thải được tái chế thành công nhất. Điều này có thể được giải thích là do
nguyên liệu sản xuất giấy, thủy tinh và nhựa khá nhiều và rẻ tiền. Trong khi đó, quặng
nhôm phải được nhập từ nước ngoài nên chí phí cao và tốn thời gian chờ đợi. Hơn nữa,
các nhà máy sản xuất nhôm nhận thấy rằng nguồn cung cấp nguyên liệu trong nước thuận
tiện hơn. Tái chế lon nhôm mang lại hiệu quả kinh tế do:
- Việc tái chế tạo ra nguồn nguyên liệu trong nước ổn định;
- Năng lượng cần thiết để sản xuất 1 lon nhôm từ nhôm tái chế ít hơn so với từ nhôm
nguyên chất 5%;
- Lon nhôm được tái chế là loại nguyên liệu đồng
nhất, có thành phần xác định biết trước và hầu như
không có tạp chất;
- Tái chế cho phép các nhà máy sản xuất lon nhôm
cạnh tranh với các nhà máy sản xuất bao bì thủy
tinh và kim loại.
Hình 2.1 Thiết bị ép và đóng kiện lon nhôm.
Những người thu mua lon nhôm đều yêu cầu tất cả lon
nhôm không bị nhiễm bẩn bởi đất, cát và chất thải
thực phẩm. Lon nhôm phải được ép và đóng thành
kiện với kích thước, khối lượng theo quy định của cơ
sở sản xuất, ví dụ 0,9 m x 1,2 m x 1,5 m, không chứa
nước, chất bẩn, các loại lon khác hoặc nhôm dạng lá.
2.4.2 Giấy Và Carton
Giấy là thành phần chiếm tỷ lệ khá cao trong các thành phần của CTRSH TP. HCM. Cả
giấy và carton chiếm từ 1,2 - 4,6%. Do đó, việc thu hồi và tái sử dụng giấy sẽ mang lại
nhiều lợi ích kinh tế nhờ giảm được lượng rác đổ về BCL, tái sử dụng nguồn sợi sẵn có,
giảm tác động đến rừng do hạn chế do hạn chế việc khai thác gỗ làm giấy và giảm năng
lượng tiêu thụ cần thiết để sản xuất giấy.
Các nhà máy giấy thường tái chế lại các sản phẩm bị hỏng và phế liệu từ các nhà máy sản
xuất sản phẩm giấy vì phế liệu được biết rõ thành phần và thường giấy chưa in nên có thể
thay thế nguyên liệu sản xuất giấy trực tiếp. Các loại giấy có thể tái chế bao gồm:
2-5
- Giấy báo;
- Thùng carton hỏng;
- Giấy chất lượng cao;
- Giấy loại hỗn hợp.
Giấy báo. Giấy báo tẩy mực được dùng để sản xuất ấn phẩm mới, giấy vệ sinh và giấy
chất lượng cao. Phần còn lại hầu như được sử dụng để sản xuất thùng carton và các sản
phẩm xây dựng (như carton xốp, trần nhà, vách ngăn,…).
Thùng carton. Giấy carton là một trong những nguồn giấy phế liệu riêng biệt để tái chế.
Nguồn phát sinh giấy carton đáng kể nhất là từ siêu thị và các cửa hàng bán lẻ. Thùng
carton được ép thành kiện và chuyển đến cơ sở tái chế làm vật liệu cho lớp đáy hoặc lớp
giữa của các dạng bao bì carton.
Hình 2.2 Thiết bị ép và đóng kiện thùng carton.
Giấy chất lượng cao. Giấy chất lượng cao bao gồm giấy in, giấy trắng, giấy màu từ sách
(giấy viết, bản đánh máy và giấy tờ tài chính khác), gáy sách hay phần giấy phế liệu cắt
xén từ sách, giấy vẽ tranh. Các loại giấy này có thể thay thế trực tiếp bột gỗ hoặc có thể
tẩy mực để sản xuất giấy vệ sinh hoặc các loại giấy chất lượng cao khác.
Giấy lộn hỗn hợp. Giấy lộn hỗn hợp bao gồm giấy báo, tạp chí và nhiều loại giấy khác.
Giấy hỗn hợp được dùng để sản xuất thùng carton và các sản phẩm ép khác.
Thị trường tiêu thụ giấy phế liệu chịu ảnh hưởng đáng kể bởi nền kinh tế chung của khu
vực vì phần lớn giấy chất lượng thấp được sử dụng để sản xuất các sản phẩm xây dựng
và thùng chứa hàng tiêu dùng. Các nhà máy tái sử dụng giấy phế liệu yêu cầu giấy không
bị nhiễm bẩn các thành phần khác như cát, đất, kim loại, thủy tinh, chất thải thực
phẩm,… Một số cơ sở khác bắt buộc phải phân loại riêng giấy in laser với các loại giấy in
khác vì mực in laser không thể tẩy sạch được. Bên cạnh đó, giấy phải được ép đóng thành
kiện để giảm thể tích.
2-6
Nguồn sử dụng
Chai nước giải khát, bao bì thực phẩm
Chai sữa, bình đựng xà phòng, túi xách,…
Hộp đựng thức ăn trong gia đình, ống dẫn,…
Bao bì nilon, tấm trải bằng nhựa,…
Thùng, sọt, hộp, rổ, …
Ly, đĩa Ký hiệu
1-PETE
2-HDPE
3-PVC
4-LDPE
5-PP
6-PS
7-loại khác Tất cả các sản phẩm nhựa khác
2-7
Hình 2.3 Thiết bị ép và đóng kiện giấy phế liệu.
2.4.3 Nhựa
Các sản phẩm nhựa ngày càng chiếm lĩnh thị trường vì chúng có khả năng thay thế các
sản phẩm chế tạo từ kim loại, thủy tinh và giấy. Do đặc tính nhẹ nên chi phí vận chuyển
các sản phẩm nhựa bao giờ cũng rẻ tiền hơn so với kim loại và thủy tinh. Sản phẩm nhựa
đa dạng về hình dạng, thích hợp với các loại thực phẩm ướt cũng như sử dụng trong các
lò vi ba. Cùng với sự phát triển các mặt hàng tiêu dùng bằng nhựa, nhựa phế thải, đặc biệt
là nilon ngày càng chiếm tỷ trọng đáng kể trong thành phần CTRSH. Kết quả phân tích
thành phần CTRSH tại các hộ gia đình ở TP. HCM cho thấy nhựa và nilon chiếm tỷ trọng
thứ 2 sau rác thực phẩm (nhựa chiếm 1,2-4,2% và túi nilon chiếm 3,5-13,4%). Như vậy,
nếu thu hồi và tái chế lượng phế liệu này sẽ giảm đáng kể lượng thể tích chôn lấp cần
thiết.
Hầu hết các nhà sản xuất các sản phẩm bao bì nhựa hiện nay đều ký hiệu sản phẩm của
họ theo số thứ tự từ 1 đến 7, đặc trưng cho hầu hết các loại nhựa sản xuất để tạo điều kiện
thuận lợi cho việc phân loại và tái chế (Bảng 2.6).
Bảng 2.6 Phân loại, ký hiệu và nguồn sử dụng nhựa
Vật liệu
Polyethylene terephathlate
High-density polyethylene
Vinyl/polyvinyl chloride
Low-density polyethylene
Polypropylene
Polystyrene
Các loại nhựa khác
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
Polyethylene Terephthalate (PETE). PETE được tái chế đầu tiên để sản xuất các loại sợi
polyester dùng trong sản xuất túi ngủ, gối, chăn và quần áo mùa đông. Sau này, PETE
còn được sử dụng để chế tạo thảm, các sản phẩm đúc, băng chuyền, bao bì thực phẩm và
các sản phẩm khác, nhựa kỹ thuật còn dùng trong công nghiệp sản xuất ô tô.
Hình 2.4 Các loại nhựa được thu hồi để tái chế.
High density Polyethylene (HDPE). Đặc
tính của HDPE thay đổi rất nhiều tùy thuộc
vào sản phẩm cần chế tạo. Các bình sữa
thường được sản xuất từ loại nhựa có độ
nóng chảy thấp. Trong khi đó, HDPE cứng
có độ nóng chảy cao nên cho phép nhựa
chảy dễ dàng vào các khuôn đúc. Tính chất
của HDPE dạng hạt phụ thuộc rất nhiều vào
nguyên liệu ban đầu. Do đó, để kiểm soát
chất lượng của nhựa hạt tái chế, các nhà sản
xuất không trộn lẫn những loại nhựa khác
nhau hoặc không trộn cùng loại nhựa nhưng
khác độ nóng chảy với nhau. HDPE tái chế
thường dùng để sản xuất can chứa bột giặt
và thùng chứa dầu nhớt. Các loại thùng chứa này thường có ba lớp, trong đó lớp giữa
được chế tạo bằng nguyên liệu tái chế. HDPE tái chế còn được dùng để chế tạo các loại
khăn phủ, túi chứa hàng hóa, ống dẫn, thùng chứa nước và đồ chơi trẻ em.
Polyvinyl Chloride (PVC). PVE được sử dụng rộng rãi làm bao bì thực phẩm, dây điện,
chất cách điện và ống nước. Mặc dù PVC là loại nhựa có chất lượng cao hầu như không
cần pha trộn phụ gia, hiện nay rất ít các phế liệu PVC được tái chế vì chi phí thu gom và
phân loại khá cao. Các sản phẩm từ nhựa PVC tái chế bao gồm bao bì hàng tiêu dùng,
màn cửa, tấm lót xe tải, thảm trải phòng thí nghiệm, tấm lót sàn nhà, lọ hoa, đồ chơi trẻ
em, ống nước,…
Low-density polyethylene (LDPE). Các bao nhựa được phân loại bằng tay, tách các tạp
chất bẩn và tái chế. Tuy nhiên, một trong những khó khăn là do mực in trang trí trên các
bao bì cũ không tương thích với màu của hạt nhựa tái chế. Do đó, giải pháp thích hợp là
dùng nhựa tái chế để sản xuất các sản phẩm có màu sậm.
Polyethylene (PP). PP thường được dùng để sản xuất pin ô tô, nắp thùng chứa, nhãn hiệu
của chai lọ và một phần nhỏ để sản xuất bao bì thực phẩm. Nhãn và nắp chai PP thường
được tái chế cùng với các sản phẩm từ nhựa PE. Phần lớn PP được dùng để chế tạo
những đồ dùng để ngoài trời, hộp thư, tường rào. Các nhà máy sản xuất pin cũng thu hồi
PP để sản xuất các pin mới.
Polystyrene (PS). Các sản phẩm quen thuộc của PS bao gồm bao bì thực phẩm, đĩa, khay
đựng thịt, ly uống nước, bao bì đóng gói sản phẩm, đồ dùng nhà bếp, hộp đựng yogurt,…
PS tái chế được dùng để sản xuất văn phòng phẩm, khay thức ăn, chất cách điện và đồ
chơi.
Các loại nhựa khác. Các nhà sản xuất sử dụng nhựa hỗn hợp để tái chế thành loại hạt
nhựa dùng để sản xuất các mặt hàng không yêu cầu khắt khe về đặc tính nhựa sử dụng
chẳng hạn như bàn ghế ngoài sân, chỗ đậu xe, hàng rào, … Vì không cần phân loại riêng
phế liệu nhựa nên các nhà sản xuất dễ dàng thu mua được loại phế liệu này với chi phí
thấp. Tuy nhiên, các loại phế liệu PETE phải được tách riêng hỗn hợp nhựa này vì chúng
có nhiệt độ nóng cao hơn các loại nhựa khác.
2-8
Các loại nhựa phế liệu sau khi thu gom được phân loại bằng tay theo màu sắc và loại bỏ
các thành phần nhựa không đạt yêu cầu. Quy trình công nghệ thu hồi và tái chế nhựa
được trình bày tóm tắt trong Hình 2.6. Phế liệu nhựa được phân loại thành từng loại như
PE, PP, PS, …, sau đó được làm sạch bằng nhiều cách tùy theo loại phế liệu. Sau đó, phế
liệu được xay, bằm, rửa sạch và phơi khô. Tùy theo yêu cầu sản phẩm, các mẫu nhựa sau
khi phơi khô sẽ được trộn màu và đưa vào máy tạo hạt để tạo thành hạt nhựa nguyên liệu
nhựa.
Nhựa phế
liệu
Rửa Xay/bằm Làm sạch Phân loại (PE, PP,...)
Raùc xaây döïng
Raùc sinh hoaït
Nhöïa gin
HDPE LDPE
Raùc coâng
nghieäp
Chai
Bao bì (LDPE)
PVC cöùng
PVC
HDPE,
PS,LDPE
Phaân loaïi theo maøu saéc, chaát lieäu vaø chaát löôïng
Giaët
Xay vaø röûa
Laøm khoâ
Taïo haït
Maùy thoåi
Maùy ñaäp
Maùy thoåi lieân
hoaøn
Tuùi ñöïng haøng
Boät nhöïa PET
caùc loaïi
Linh kieän caùc
loaïi
Haït nhöïa caùc
loaïi
Baùn, taùi söû
duïng
Maøng nilon caùc
loaïi
Thành phầm Tạo hạt Làm khô
2-9
Hình 2.5 Quy trình tái chế phựa phế liệu.
Về mặt môi trường, các cơ sở tái chế nhựa luôn thải ra mùi hôi do nhựa bị nấu chảy.
Ngoài ra, trong quá trình tạo hạt, nhựa dẻo phải đi qua một vỉ lọc và vỉ lọc này luôn bị bít
kín bởi chất bẩn (thường hai tiếng phải thay một vỉ để tiết kiệm, các cơ sở này thường tập
trung các vỉ này lại và đốt cho cháy hết phần chất bẩn, việc đốt vỉ này tạo ra những luồng
khói đầy bụi và khí độc. Bên cạnh khí thải, các cơ sở này thường làm tắc nghẽn hệ thống
thoát nước do hoạt động xay rửa phế liệu. Do đó cần có biện pháp quản lý chặt chẽ. Các
phương án tái sinh, tái chế nhựa phế liệu các loại điển hình có thể tham khảo trường hợp
của Làng Minh Khai, xã Như Quỳnh, huyện Mỹ Văn, tỉnh Hưng Yên, như trình bày tóm
tắt trong Hình 2.6.
Hình 2.6 Sơ đồ quy trình tái sinh, tái chế nhựa tại Làng Minh Khai (Cúc và cộng sự, 2001).
Một cách tổng quát, các cơ sở tái chế nhựa yêu cầu nhựa phế liệu phải được phân loại
trước theo tiêu chuẩn quy định của cơ sở, không được lẫn các chất bẩn, nước và phải
được đóng thành kiện theo kích thước và khối lượng quy định. Nếu không thỏa mãn các
tiêu chuẩn trên, giá thu mua phế liệu sẽ bị giảm.
2.4.4 Thủy Tinh
Trong thành phần CTRSH tại các hộ gia đình, thủy tinh chiếm khoảng 0-0,4%. Trong đó,
chủ yếu là miểng chai. Các loại chai lọ nguyên hầu như được người dân bán lại cho
những người thu mua phế liệu. Những lợi ích của việc thu hồi và tái chế thủy tinh có thể
kể đến bao gồm tái sử dụng nguyên liệu, tiết kiệm năng lượng, giảm diện tích chôn lấp
cần thiết và trong một số trường hợp cụ thể, làm phân compost có chất lượng tốt hơn
(sạch hơn), thủy tinh còn là thành phần làm tăng chất lượng nhiên liệu sản xuất từ chất
thải.
Hầu hết thủy tinh được dùng để sản xuất các loại chai lọ thủy tinh mới, một phần nhỏ
dùng để chế tạo bông thủy tinh hoặc chất cách điện bằng sợi thủy tinh, vật liệu lát đường
và vật liệu xây dựng như gạch, đá lát tường, đá lát sàn nhà và bêtông nhẹ.
Các cơ sở sản xuất chai thủy tinh dùng miểng chai cùng với các nguyên liệu khác (như
cát, soda, đá vôi) vì nhiệt độ nấu chảy có thể được giảm đáng kể. Do đó, các cơ sở này
đồng ý trả giá miểng chai cao hơn so với nguyên liệu thô vì có thể tiết kiệm được năng
lượng và tăng tuổi thọ của lò nấu thủy tinh. Điều bất lợi khi sử dụng miểng chai làm
nguyên liệu là hầu như các loại miểng chai đều bị nhiễm bẩn nên gây ảnh hưởng đến chất
lượng và màu sắc của sản phẩm.
Các nhà máy chế biến sợi thủy tinh cũng sử dụng một phần miểng chai trong quy trình
chế biến như do yêu cầu chất lượng nguyên liệu khắt khe hơn nên hầu hết miểng chai sử
dụng được thu mua từ các cơ sở sản xuất thủy tinh khác.
Các loại phế liệu thủy tinh không thể phân loại theo màu được dùng để sản xuất vật liệu
lát đường và các vật liệu xây dựng khác. Tuy nhiên, việc tái sử dụng miểng chai để sản
xuất vật liệu lát đường cũng gặp trở ngại vì chi phí vận chuyển và sản xuất cao. Hơn nữa
sản phẩm mới này cũng không có chất lượng cao hơn so với sản phẩm sản xuất từ nguyên
liệu cổ điển.
2-10
Hình 2.7 Phân loại thủy tinh.
Saét taám nhaäp
Phoâi nhaäp
Pheá lieäu
Caét hôi
Phaân loaïi
Ñuùc
Caét hôi
Maùy caét coùc
Phoâi
Nung hôû
Nung phaûn xaï
Caùn
Maùy caùn 3 quaû loâ
Saét 6 vaø 8
Saét neïp
Saét xaây gai,
vuoâng vaø goùc
Saét caây troøn
ngaén
Maùy ñoät
Haøn
Beå acid
Maùy ruùt
Maùy ruùt
Maï
Maùy ñinh, troáng quay
Gia coâng
Gia coâng
Maùy ñan
Löôùi B40
Saét caây
(troøn, nhaün)
Ñinh moùc,
choát cöûa
Daây theùp gai,
daây theùp
Cöûa xeáp, cuûa
hoa, baûn leà
Daây buoäc
quang, soït,
daây theùp gai
2-11
2.4.5 Sắt Và Thép
Sắt, thép thu hồi từ CTRSH 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. Các phương
án tái chế sắt, thép phế liệu có thể tham khảo từ thực tế sản xuất tại Làng Đa Hội, xã
Châu Khê, huyện Tiên Sơn, tỉnh Bắc Ninh như trình bày trong Hình 2.8.
Saét daây,
saét goùc
Hình 2.8 Sơ đồ quy trình tái sinh, tái chế sắt thép phế liệu tại Đa Hội (Cúc và cộng sự, 2001).
2.4.6 Kim Loại Màu
Kim loại màu chiếm từ 0-0,1% trong thành phần CTRSH từ hộ gia đình. 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,…
2.4.7 Cao Su
Cao su được thu hồi để tái chế lốp xe, làm nhiên liệu và
nhựa rải đường. Cũng như các thành phần phế liệu
khác, cao su sau khi phân loại cũng được ép thành kiện
để giảm thể tích trước khi chuyển đến cơ sở tái chế.
Quy trình tái chế được trình bày trong Hình 2.10.
Hình 2.9 Đóng kiện cao su.
Đúc Nghiền Lưu hóa Tách vải, bố Trộn chất phụ gia
2-12
Cao su
phế thải
Hình 2.10 Quy trình tái chế cao su phế thải.
2.4.8 Pin Gia Dụng
Hầu như những người tiêu dùng đều không nhận thức rằng pin gia dụng là một nguồn
chất thải độc hại. Việc tái chế pin gia dụng rất khó vì hầu như có ít công ty có công nghệ
thích hợp để tái chế pin gia dụng. Thêm vào đó, pin tiểu (đặc biệt là loại đồng hồ đeo tay,
pin viết chỉ bảng,…) rất khó phân loại và có thể gây độc do hơi thủy ngân. Các loại pin
kiềm và carbon-kẽm không thể tái chế được và vì có chứa thủy ngân nên chúng phải
được thải bỏ theo quy định đối với chất thải nguy hại. Chỉ có pin Ni-Cd hoặc pin oxyt
thủy ngân và oxýt bạc mới có thể tái chế được.
2.4.9 Rác Thực Phẩm
Rác thực phẩm có thể được phân loại để sản xuất phân compost và khí methane. Trong
thành phần CTRSH tại các hộ gia đình ở thành phố HCM, rác thực phẩm chiếm khoảng
63-69%. Do đó, nếu có thể tái sử dụng toàn bộ lượng rác thải này thì vấn đề nan giải về
diện tích chôn lấp và những khó khăn trong giải quyết các vấn đề môi trường tại các BCL
sẽ hầu như không đáng kể. Hầu hết các hệ thống sản xuất phân compost đều bắt đầu từ
việc phân loại các vật liệu có khả năng tái chế, kim loại, những chất độc hại, sau đó
nghiền nhỏ đến kích thước thích hợp và tách các thành phần tạp chất khác (nếu cần). Sản
phẩm của quá trình composting thường dùng làm chất cải tạo đất. Tuy nhiên, do quá trình
phân loại không triệt để, trong thành phần rác thực phẩm làm phân compost thường lẫn
thủy tinh và nilon làm sản phẩm kém giá trị. Ở một số nơi, sản phẩm compost thường
được dùng làm vật liệu che phủ BCL.
Methane được sản xuất từ rác thực phẩm nhờ quá trình phân hủy kỵ khí trong điều kiện
không kiểm soát chặt chẽ tại các BCL hợp vệ sinh hay trong điều kiện kiểm soát của các
thiết bị kỵ khí. Khí methane được ưa chuộng vì là loại nhiên liệu sạch và có thể lưu trữ
được. Phần chất rắn còn lại trong các thiết bị phân hủy kỵ khí này có thể dùng sản xuất
phân compost hoặc vật liệu che phủ BCL.
2-13
CHƯƠNG 3
TÍNH CHẤT LÝ HỌC, HÓA HỌC VÀ SINH HỌC
CỦA CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ
=
dw
−
w
: Độ ẩm (%);
: Khối lượng ban đầu của mẫu CTR (kg);
: Khối lượng của mẫu CTR sau khi đã sấy khô đến khối lượng không đổi ở 1050C
(kg).
(3-1) 100×
3.1 TÍNH CHẤT LÝ HỌC
Những tính chất lý học quan trọng của CTRĐT bao gồm khối lượng riêng, độ ẩm, kích
thước hạt và sự phân bố kích thước, khả năng giữ nước và độ xốp (độ rỗng) của CTR đã
nén.
3.1.1 Khối Lượng Riêng
Khối lượng riêng được định nghĩa là khối lượng CTR trên một đơn vị thể tích, tính bằng
kg/m3. Khối lượng riêng của CTRĐT sẽ rất khác nhau tùy theo phương pháp lưu trữ: (1)
để tự nhiên không chứa trong thùng, (2) chứa trong thùng và không nén, (3) chứa trong
thùng và nén. Do đó, số liệu khối lượng riêng của CTRĐT chỉ có ý nghĩa khi được ghi
chú kèm theo phương pháp xác định khối lượng riêng. Khối lượng riêng của một số thành
phần chất thải có trong CTRĐT chứa trong thùng, có nén, hoặc không nén được trình bày
trong Bảng 3.1.
Khối lượng riêng của CTRĐT sẽ rất khác nhau tùy theo vị trí địa lý, mùa trong năm, thời
gian lưu trữ,… Do đó, khi chọn giá trị khối lượng riêng cần phải xem xét cả những yếu tố
này để giảm bớt sai số kéo theo cho các phép tính toán. Khối lượng riêng của CTRĐT lấy
từ các xe ép rác thường dao động trong khoảng từ 200 kg/m3 đến 500 kg/m3 và giá trị đặc
trưng thường vào khoảng 297 kg/m3.
3.1.2 Độ Ẩm
Độ ẩm của CTR thường được biểu diễn theo một trong hai cách: tính theo thành phần
phần trăm khối lượng ướt và thành phần phần trăm khối lượng khô. Trong lĩnh vực quản
lý CTR, phương pháp khối lượng ướt thông dụng hơn. Theo cách này, độ ẩm của CTR có
thể biểu diễn dưới dạng phương trình như sau:
M
Trong đó:
- M
- w
- d
3-1
khu thương mại, rác công nghiệp và nông nghiệp
Khối lượng riêng (kg/m3)
Độ ẩm (% khối lượng)
Loại chất thải
Đặc trưng
Khoảng dao động Đặc trưng Khoảng dao động
290
89
50
65
65
130
160
101
237
196
89
160
320
480
745
130
59
237
593
297
326
297
451
599
540
181
110
148
119
300
160
1.421
359
261
1.540
1.000
801
160
1.780
739
899
130 - 480
41 - 130
41 - 80
41 - 130
41 - 101
101 - 202
101 - 261
59 - 225
130 - 320
160 - 480
50 - 160
65 - 240
130 - 1.151
320 - 1.000
650 - 830
89 - 181
30 - 148
280 - 297
593 - 831
267 - 356
267 - 386
178 - 451
362 - 498
590 - 742
475 - 949
148 - 202
110 - 160
101 - 181
50 - 181
181 - 362
139 - 181
1.000 - 1.599
300 - 400
181 - 359
1.198 - 1.800
800 - 1100
700 - 899
101 - 249
1.501 - 1.999
498 - 899
700 - 1.501
50-80
4-10
4-8
1-4
6-15
1-4
8-12
30-80
15-40
1-4
2-4
2-4
2-4
6-12
6-12
5-20
20-40
40-80
50-90
20-70
40-60
15-40
15-40
15-40
50-80
0-2
10-30
20-80
10-30
5-15
10-25
2-10
4-15
4-15
0-5
75-99
2-10
6-15
0-5
0-5
0-5
70
6
5
2
10
2
10
60
20
2
3
2
3
8
6
15
30
60
80
50
50
20
25
25
70
1
20
5
15
10
15
4
8
8
-
80
4
10
-
-
-
Bảng 3.1 Khối lượng riêng và độ ẩm của các thành phần có trong rác từ khu dân cư, rác vườn,
Rác khu dân cư (không nén)
Thực phẩm
Giấy
Carton
Nhựa
Vải
Cao su
Da
Rác vườn
Gỗ
Thủy tinh
Lon thiếc
Nhôm
Các kim loại khác
Bụi, tro,
Tro
Rác
Rác vườn
Lá (xốp và khô)
Cỏ tươi (xốp và ướt)
Cỏ tươi (ướt và nén)
Rác vườn (vụn)
Rác vườn (compost)
Rác khu đô thị
Xe ép rác
Tại bãi rác
- Nén bình thường
- Nén tốt
Rác khu thương mại
Rác thực phẩm (ướt)
Thiết bị gia dụng
Thùng gỗ
Phần rẻo cây
Rác cháy được
Rác không cháy
Rác hỗn hợp
Rác xây dựng và phá dỡ
Rác khu phá dỡ (không cháy)
Rác khu phá dỡ (cháy được)
Rác xây dựng (cháy được)
Bêtông vỡ
Rác công nghiệp
Bùn hóa chất (ướt)
Tro
Vụn da
Vụn kim loại nặng
Vụn kim loại nhẹ
Vụn kim loại (hỗn hợp)
3-2
khu thương mại, rác công nghiệp và nông nghiệp (tt)
Khối lượng riêng (kg/m3)
Độ ẩm (% khối lượng)
Loại chất thải
Đặc trưng
2
20
10
25
50
-
75
94
75
0-5
10-40
6-15
30-60
40-80
-
60-90
75-96
60-90
800 - 1.000
101 - 350
101 - 220
400 - 676
400 - 750
202 - 498
249 - 750
899 - 1.050
202 - 700
Khoảng dao động Đặc trưng Khoảng dao động
949
291
181
498
560
359
359
1,000
359
Bảng 3.1 Khối lượng riêng và độ ẩm của các thành phần có trong rác từ khu dân cư, rác vườn,
c
l S =
c
S =
c
1
2
S = wl
+
2
hwl
++
3
)
c
1
(
wl
×=
(
hwl
) 3
c
S (3-2)
(3-3)
(3-4)
(3-5) S ××=
Dầu, hắc ín, nhựa đường
Mạt cưa
Vải thải
Gỗ thải (hỗn hợp)
Rác nông nghiệp
Rác nông nghiệp (hỗn hợp)
Xác súc vật
Trái cây thải bỏ (hỗn hợp)
Phân bón (ướt)
Rau cỏ thải bỏ (hỗn hợp)
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
3.1.3 Kích Thước Và Sự Phân Bố Kích Thước
Kích thước và sự phân bố kích thước của các thành phần có trong CTR đóng vai trò quan
trọng đối với quá trình thu hồi phế liệu, nhất là khi sử dụng phương pháp cơ học như
sàng quay và các thiết bị phân loại nhờ từ tính. Kích thước của các thành phần chất thải
có thể biểu diễn theo một trong những phương trình tính toán như sau:
Trong đó:
- Sc : Kích thước CTR (mm);
: chiều dài (mm);
- l
: chiều rộng (mm);
- w
: chiều cao (mm).
- h
3.1.4 Khả Năng Tích Ẩm (Field Capacity)
Khả năng tích ẩm của CTR là tổng lượng ẩm mà chất thải có thể tích trữ được. Đây là
thông số có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định lượng nước rò rỉ sinh ra từ BCL. Phần
nước dư vượt quá khả năng tích trữ của CTR sẽ thoát ra ngoài thành nước rò rỉ. Khả năng
tích ẩm thay đổi tùy theo điều kiện nén ép và trạng thái phân hủy của chất thải. Khả năng
tích ẩm của CTRĐT trong trường hợp không nén có thể dao động trong khoảng 50-60%.
Tính dẫn nước (hydraulic conductivity) của CTR đã nén là thông số vật lý quan trọng
khống chế sự vận chuyển của nước rò rỉ và khí trong BCL. Hệ số thẩm thấu có thể biểu
diễn theo phương trình sau:
3-3
2
k K Cd = = (3-7) γ
µ γ
µ
nung kín);
3. Thành phần carbon cố định (thành phần có thể cháy được còn lại sau khi thải các chất
có thể bay hơi);
4. Tro (phần khối lượng còn lại sau khi đốt trong lò nung hở).
Tính chất cơ bản của các thành phần cháy được có trong CTRĐT được trình bày trong
Bảng 3.2. Cần lưu ý rằng phương pháp xác định thành phần các chất cháy bay hơi được
trong trường hợp này khác với phương pháp xác định chất rắn bay hơi sử dụng trong
phân tích sinh học.
3-4
Trong đó:
- K = Hệ số thẩm thấu;
- C = Hằng số vô thứ nguyên hay hệ số hình dạng;
- d = Kích thước lỗ trung bình;
- γ = Khối lượng riêng của nước;
- µ = Độ nhớt động học của nước;
- k = Độ thẩm thấu.
Thông số Cd2 là độ thẩm thấu thực, chỉ phụ thuộc vào tính chất của CTR, kể cả sự phân
bố kích thước lỗ rỗng, bề mặt và độ xốp. Giá trị độ thẩm thấu đặc trưng đối với CTR đã
nén trong BCL thường dao động trong khoảng 10-11 đến 10-12 m2 theo phương thẳng đứng
và khoảng 10-10 m2 theo phương ngang.
3.2 TÍNH CHẤT HÓA HỌC
Tính chất hóa học của CTR đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn phương án xử lý
và thu hồi nguyên liệu. Ví dụ, khả năng cháy phụ thuộc vào tính chất hóa học của CTR,
đặc biệt trong trường hợp CTR là hỗn hợp của những thành phần cháy được và không
cháy được. Nếu muốn sử dụng CTR làm nhiên liệu, cần phải xác định 4 đặc tính quan
trọng sau:
1. Những tính chất cơ bản;
2. Điểm nóng chảy;
3. Thành phần các nguyên tố;
4. Năng lượng chứa trong CTR.
Đối với phần CTR hữu cơ dùng làm phân compost hoặc thức ăn gia súc, ngoài thành
phần những nguyên tố chính, cần phải xác định thành phần các nguyên tố vi lượng.
Những tính chất cơ bản cần phải xác định đối với các thành phần cháy được trong CTR
bao gồm:
1. Độ ẩm (phần ẩm mất đi khi sấy ở 1050C;
2. Thành phần các chất cháy bay hơi (phần khối lượng mất đi khi nung ở 9500C trong tủ
Loại chất thải
Tính chất cơ bản
Năng lượng (kJ/kg)
Độ ẩm Chất
bay hơi
Carbon cố
định
Không
cháy
Rác thu
gom
Rác Khô Rác khô
không tro
95,3
21,4
16,6
56,4
2,5
3,6
4,0
1,8
39.127
16.686
19.254
30.491
77,5
66,4
81,1
75,9
90,9
12,3
7,0
11,5
8,4
4,5
18.225
16.633
20.014
18.722
27.591
95,8
98,5
98,7
87,1
86,9
2,0
< 0,1
0,7
8,3
10,8
37.240
44.045
38.183
27.293
23.205
66,0
83,9
68,5
17,5
4,9
12,5
22.838
28.469
20.874
30,0
42,3
75,1
68,1
9,5
7,3
12,4
11,3
15.304
9.840
19.526
19.482
0,2
5,0
0,7
3,1
5,0
22,5
1,4
5,4
1,2
2,0
1,2
0,5
4,4
2,1
6,5
9,9
9,0
0,5
0,4
0,5
0,6
-
-
-
-
-
-
-
-
96-99+
94-99+
96-99+
94-99+
139
737
-
-
Bảng 3.2 Tính chất cơ bản và năng lượng của các thành phần có trong CTR khu dân cư, khu
thương mại và CTR công nghiệp
Thực phẩm
Mỡ
Chất thải thực phẩm
Trái cây thải bỏ
Thịt thải bỏ
Giấy
Carton
Tạp chí
Giấy in báo
Giấy (hỗn hợp)
Giấy nến
Nhựa
Nhựa (hỗn hợp)
Polyethylene
Polystyrene
Polyurethane
Polyvinyl chloride
Vải, Cao su, Da
Vải
Cao su
Da
Gỗ, cây,…
Rác vườn
Gỗ (gỗ tươi)
Gỗ cứng
Gỗ (hỗn hợp)
Thủy tinh, kim loại, …
Thủy tinh và khoáng sản
Kim loại, lon thiếc
Kim loại chứa sắt
Kim loại màu
Các thành phần khác
Rác văn phòng
Rác khu dân cư
37.498
4.176
3.967
17.716
16.366
12.210
18.534
15.801
26.322
32.771
43.429
38.158
26.038
22.671
18.499
25.308
17.430
6.045
4.880
17.086
15.431
195
700
-
-
8.527
11.620
38.267
13.905
18.622
28.946
17.263
12.731
19.717
17.595
27.247
33.442
43.515
38.232
26.089
22.715
20.554
25.615
18.685
15.113
9.761
19.415
19.326
200
741
-
-
8810
14.525
31820
19.366
Rác khu thương mại
20,5
52,0
(40-60)
-
6,3
7,0
(2-45)
-
70,0
20,0
(10-30)
-
12.782
15.036
Rác sinh hoạt nói chung
-
-
-
10.690
13.363
2,0
70,0
78,7
38,8
5,2
4,1
6,0
10,2
3,4
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
10,0
1,2
10,0
60,0
50,0
12,0
20,0
2,0
5,0
2,0
2,0
3,2
21,0
(15-40)
15,0
(10-30)
20,0
(10-30)
* Năng lượng có từ lớp phủ, nhãn hiệu và những vật liệu đính kèm
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
Điểm nóng chảy của tro. Điểm nóng chảy của tro là nhiệt độ mà tại đó tro tạo thành từ
quá trình đốt cháy chất thải bị nóng chảy và kết dính tạo thành dạng rắn (xỉ). Nhiệt độ
nóng chảy đặc trưng đối với xỉ từ quá trình đốt CTRĐT thường dao động trong khoảng từ
1.1000C đến 1.2000C.
Các nguyên tố cơ bản trong CTRĐT. Các nguyên tố cơ bản trong CTRĐT cần phân tích
bao gồm C (carbon), H (Hydro), O (Oxy), N (Nitơ), S (Lưu huỳnh) và tro. Các nguyên tố
3-5
thuộc nhóm halogen cũng được xác định do các dẫn xuất của clo thường tồn tại trong
thành phần khí thải khi đốt rác. Kết quả xác định các nguyên tố cơ bản này được sử dụng
để xác định công thức hóa học của thành phần chất hữu cơ có trong CTRĐT cũng như
xác định tỷ lệ C/N thích hợp cho quá trình làm phân compost. Số liệu về các nguyên tố
cơ bản của từng thành phần chất thải cháy được có trong CTRĐT và CTR từ khu dân cư
được trình bày trong Bảng 3.3 và Bảng 3.4. Thành phần hóa học của CTRĐT được xác
định dựa trên các số liệu trình bày ở Bảng 3.1 và Bảng 3.2.
Bảng 3.3 Thành phần các nguyên tố của các chất cháy được có trong CTR khu dân cư, khu
thương mại và CTR công nghiệp
Phần trăm khối lượng khô (%) Loại chất thải Carbon Hydro Oxy Tro
11,5
6,4
6,2
9,4 73,0
48,0
48,5
59,6 14,8
37,6
39,5
24,7 0,4
2,6
1,4
1,2 0,2
5,0
4,2
4,9
5,9
5,0
6,1
5,8
9,3 44,8
38,6
43,0
44,3
30,1 43,0
32,9
49,1
43,4
59,2 0,3
0,1
< 0,1
0,3
0,1 5,0
23,3
1,5
6,0
1,2
7,2
14,2
8,4
6,3
5,6 60,0
85,2
87,1
63,3
45,2 22,8
-
4,0
17,6
1,6 -
< 0,1
0,2
6,0
0,1 10,0
0,4
0,3
4,3
2,0
48,0
69,7
60,0 40,0
-
11,6 6,4
8,7
8,0 2,2
-
10,0 3,2
20,0
10,0
46,0
50,1
49,6
49,5
48,1 38,0
42,3
43,2
42,7
45,5 6,0
6,4
6,1
6,0
5,8 3,4
0,1
0,1
0,2
0,1 6,3
1,0
0,9
1,5
0,4
0,5
4,5 0,4
4,3 0,1
0,6 < 0,1
< 0,1 98,9
90,5
24,3
66,9
44,7 4,0
5,2
38,4 3,0
9,6
6,2 Nitơ Lưu huỳnh
0,1
0,4
0,2
0,2
0,2
0,1
0,2
0,2
0,1
-
< 0,1
-
< 0,1
0,1
0,2
1,6
0,4
0,3
0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
-
-
0,2
-
< 0,1 0,5
2,0
0,7 68,0
16,3
9,9
3-6
Thực phẩm
Mỡ
Chất thải thực phẩm
Trái cây thải bỏ
Thịt thải bỏ
Giấy
Carton
Tạp chí
Giấy in báo
Giấy (hỗn hợp)
Giấy nến
Nhựa
Nhựa (hỗn hợp)
Polyethylene
Polystyrene
Polyurethane(1)
Polyvinyl chloride(1)
Vải, Cao su, Da
Vải
Cao su
Da
Gỗ, cây,…
Rác vườn
Gỗ (gỗ tươi)
Gỗ cứng
Gỗ (hỗn hợp)
Gỗ vụn
Thủy tinh, kim loại, …
Thủy tinh và khoáng sản(2)
Kim loại (hỗn hợp)(2)
Các thành phần khác
Rác văn phòng
Dầu, sơn
RDF (Refuse-derived fuel)
(1) Phần còn lại là Clo
(2) Năng lượng có từ lớp phủ, nhãn hiệu và những vật liệu đính kèm
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
Bảng 3.4 Thành phần các nguyên tố của các chất cháy được có trong CTR khu dân cư Phần trăm khối lượng khô (%) Thành phần Tro Oxy Carbon Hydro
5,0
6,0
5,0
10,0
2,5
10,0
10,0
4,5
1,5 2,6
0,3
0,3
-
4,6
2,0
10,0
3,4
0,2 6,4
6,0
5,9
7,2
6,6
10,0
8,0
6,0
6,0 48,0
43,5
44,0
60,0
55,0
78,0
60,0
47,8
49,5 37,6
44,0
44,6
22,8
31,2
-
11,6
38,0
42,7
Nitơ Lưu huỳnh
0,4
0,2
0,2
-
0,15
-
0,4
0,3
0,1
-
-
0,2 < 0,1
< 0,1
0,5 98,9
90,5
68,0 0,5
4,5
26,3 0,4
4,3
2,0 0,1
0,6
3,0
100 (3-8) x = Năng lượng KJ/kg
(Tính theo khối lượng ướt) 100 – độ ẩm (%)
Chất hữu cơ
Chất thải thực phẩm
Giấy
Carton
Nhựa
Vải
Cao su
Da
Rác vườn
Gỗ
Chất vô cơ
Thủy tinh(1)
Kim loại(1)
Bụi, tro,…
(1) Năng lượng có từ lớp phủ, nhãn hiệu và những vật liệu đính kèm
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
Năng lượng chứa trong các thành phần của CTR. Năng lượng và phần chất trơ có trong
các thành phần của CTR từ khu dân cư được trình bày trong Bảng 3.5. Các giá trị năng
lượng trình bày trong Bảng 3.5 có thể chuyển đổi sang năng lượng tính trên khối lượng
khô theo Phương trình 3.8.
Năng lượng KJ/kg
(Tính theo khối lượng khô)
x (3-9) = Năng lượng KJ/kg
(Tính theo khối lượng ướt) 100
100 – độ ẩm (%) – tro (%)
2
: Lưu huỳnh, % khối lượng;
Trong trường hợp tính theo khối lượng khô và không kể thành phần tro, phương trình
tính toán tương ứng như sau:
Năng lượng KJ/kg
(Theo khối lượng khô, không tro )
Năng lượng của từng thành phần chất thải cũng có thể được tính toán một cách gần đúng
theo Phương trình (3-10) (đây là phương trình được xây dựng trên cơ sở phương trình
Dulong) và các số liệu cho trong Bảng 3.1 và Bảng 3.2.
Trong đó:
- C : Carbon, % khối lượng;
- H2 : Hydro, % khối lượng;
- O2 : Oxy, % khối lượng;
- S
- N : Nitơ, % khối lượng;
- Btu/lb x 2,326 = KJ/kg.
3-7
(3-10) 610 145 / Btu 10 40 lb H N C
+× S
+× × × = − O
2 1
8 ⎞
+⎟
⎠ ⎛
⎜
⎝
Trong Phương trình (3-10), thừa số (H2 - 1/8 O2) tính cho phần hydro phản ứng với oxy,
vì thành phần này không tham gia tạo năng lượng của chất thải.
Bảng 3.5 Năng lượng và phần chất trơ có trong CTR từ khu dân cư
Phần chất trơ(1) (%) Năng lượng(2) (KJ/kg) Thành Phần Khoảng dao động Đặc trưng Khoảng dao động Đặc trưng
4.652
16.747
16.282
32.564
17.445
23.260
17.445
6.513
18.608
-
2-8
4-8
3-6
6-20
2-4
8-20
8-20
2-6
0,6-2
-
96-99
96-99
90-99
94-99
60-80 3.489 - 6.978
11.630 - 18.608
13.956 - 17.445
27.912 - 37.216
15.119 - 18.608
20.934 - 27.912
15.119 - 19.771
2.326 - 18.608
17.445 - 19.771
-
116 - 233(3)
233 - 1163(3)
-
233 - 1163(3)
2.326 - 11.630
9.304 - 13.956 5,0
6,0
5,0
10,0
2,5
10,0
10,0
4,5
1,5
-
98,0
98,0
96,0
98,0
70,0 140
698
-
698
6978
11.630(4)
Chất hữu cơ
Chất thải thực phẩm
Giấy
Carton
Nhựa
Vải
Cao su
Da
Rác vườn
Gỗ
Chất hữu cơ khác
Chất vô cơ
Thủy tinh
Lon thiếc
Nhôm
Kim loại khác
Bụi, tro,…
CTRĐT
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
(1) Sau khi cháy hoàn toàn
(2) Theo thành phần thu gom được
(3) Năng lượng có từ lớp phủ, nhãn hiệu và những vật liệu đính kèm
(4) Giá trị năng lượng trong bảng này lớn hơn các giá trị tương ứng trình bày ở Bảng 4-10, chủ yếu do (1) lượng
chất thải thực phẩm bị giảm và (2) thành phần phần trăm nhựa gia tăng (7% thay vì 4%) đối với CTR lấy từ khu
dân cư.
Chất dinh dưỡng và nguyên tố vi lượng. Nếu thành phần chất hữu cơ có trong CTRĐT
được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất các sản phẩm nhờ quá trình chuyển hóa sinh học
như phân compost, methane, ethanol,…. Số liệu về chất dinh dưỡng và nguyên tố vi
lượng sẵn có trong CTRĐT đóng vai trò quan trọng nhằm bảo đảm dinh dưỡng cho vi
sinh vật cũng như yêu cầu của sản phẩm sau quá trình chuyển hóa sinh học. Chất dinh
dưỡng và nguyên tố vi lượng có trong thành phần chất hữu cơ của CTRĐT được trình
bày trong Bảng 3.6.
3-8
Bảng 3.6 Các nguyên tố có trong các chất hữu cơ cần thiết cho quá trình chuyển hóa sinh học Nguyên liệu (tính theo khối lượng khô) Thành phần Đơn vị
ppm
ppm
ppm
ppm
%
ppm
%
%
%
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm 4
4
44
20
0,35
159
0,01
0,02
0,74
14
-22
49
57
12
-
-
-
-
- Giấy in báo Giấy công sở Rác vườn
61
218
295
164
0,29
324
0,10
0,04
1,05
28
-
177
15
396
14
-
-
-
- Rác thực phẩm
205
4278
4900
3200
4,18
855
0,43
0,16
0,15
17
< 1
21
20
48
6,9
3,0
< 1
4,5
3,3 149
490
3500
2210
2,27
882
0,42
0,21
0,06
88
< 1
20
56
451
7,7
5,0
1,0
9,0
4,0
khác;
NH4-N
NO3-N
P
PO4-P
K
SO4-S
Ca
Mg
Na
B
Se
Zn
Mn
Fe
Cu
Co
Mo
Ni
W
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
3.3 TÍNH CHẤT SINH HỌC
Ngoại trừ nhựa, cao su và da, phần chất hữu cơ của hầu hết CTRĐT có thể được phân
loại như sau:
1. Những chất tan được trong nước như đường, tinh bột, amino acids và các acid hữu cơ
2. Hemicellulose là sản phẩm ngưng tụ của đường 5 carbon và đường 6 carbon;
3. Cellulose là sản phẩm ngưng tụ của glucose, đường 6-carbon;
4. Mỡ, dầu và sáp là những ester của rượu và acid béo mạch dài;
5. Lignin là hợp chất cao phân tử chứa các vòng thơm và các nhóm methoxyl (-OCH3);
6. Lignocellulose;
7. Proteins là chuỗi các amino acid.
Đặc tính sinh học quan trọng nhất của thành phần chất hữu cơ có trong CTRD(T là hầu
hết các thành phần này đều có khả năng chuyển hóa sinh học tạo thành khí, chất rắn hữu
cơ trơ, và các chất vô cơ. Mùi và ruồi nhặng sinh ra trong quá trình thối rữa chất hữu cơ
(rác thực phẩm).
Khả năng phân hủy sinh học của các thành phần chất hữu cơ. Hàm lượng chất rắn bay
hơi (VS), xác định bằng cách nung ở nhiệt độ 5500C, thường được sử dụng để đánh giá
khả năng phân hủy sinh học của chất hữu cơ trong CTRĐT. Tuy nhiên, việc sử dụng chỉ
tiêu VS để biểu diễn khả năng phân hủy sinh học của phần chất hữu cơ có trong CTRĐT
không chính xác vì một số thành phần chất hữu cơ rất dễ bay hơi nhưng rất khó bị phân
hủy sinh học (ví dụ giấy in báo và nhiều loại cây kiểng). Cũng có thể sử dụng hàm lượng
3-9
(3-11)
: hàm lượng lignin có trong VS tính theo % khối lượng khô.
lignin có trong chất thải để xác định tỷ lệ chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học theo
phương trình sau:
BF = 0,83 - 0,028 LC
Trong đó:
: phần có khả năng phân hủy sinh học biểu diễn dưới dạng VS;
- BF
- 0,83
: hằng số thực nghiệm;
- 0,028 : hằng số thực nghiệm;
- LC
Khả năng phân hủy sinh học của các hợp chất hữu cơ có trong CTRD(T, tính theo hàm
lượng lignin, được trình bày trong Bảng 3.7. Số liệu trên Bảng 3.7 cho thấy những chất
thải chứa nhiều lignin, như giấy in báo, có khả năng phân hủy sinh học thấp hơn so với
những chất thải hữu cơ khác có trong CTRĐT.
Bảng 3.7 Thành phần có khả năng phân hủy sinh học của một số chất thải hữu cơ tính theo hàm
lượng lignin
Thành phần Hàm lượng lignin
(LC), (% VS)
(3-12)
2- → 2 CH3COOH + S2- + H2O + CO2
(3-13)
2- → S2- + 4H2O
(3-14)
VS (% của chất rắn
tổng cộng TS)
7-15
94,0
96,4
94,0
50 - 90 Phần có khả năng phân
hủy sinh học (BF)*
0,82
0,22
0,82
0,47
0,72 0,4
21,9
0,4
12,9
4,1
(3-15)
3-10
Rác thực phẩm
Giấy in báo
Giấy công sở
Carton
Rác vườn
* Tính theo phương trình (3-11)
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
Sự hình thành mùi. Mùi sinh ra khi tồn trữ CTR trong thời gian dài giữa các khâu thu
gom, trung chuyển và đổ ra BCL, nhất là ở những vùng khí hậu nóng, do khả năng phân
hủy kỵ khí nhanh các chất hữu cơ dễ bị phân hủy có trong CTRĐT. Ví dụ, trong điều
kiện kỵ khí , sulfate có the bị khử thành sulfide (S2-), sau đó sulfide kết hợp với hydro tạo
thành H2S. Quá trình này có thể biểu diễn theo các phương trình sau:
2 CH3CHOHCOOH + SO4
Lactate Sulfate Acetate Sulfide
4H2 + SO4
S2- + 2H+ → H2S
Ion Sulfide có thể kết hợp với muối kim loại sẵn có, ví dụ muối sắt, tạo thành sulfide kim
loại:
S2- + Fe2+ → FeS
Màu đen của CTR đã phân hủy kỵ khí ở BCL chủ yếu là do sự hình thành các muối
sulfide kim loại. Nếu không tạo thành các muối này, vấn đề mùi của BCL sẽ trở nên
nghiêm trọng hơn.
(3-16)
Methyl mercaptan Aminobutyric acid
(3-17)
+2H
Các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh khi bị khử sẽ tạo thành những hợp chất có mùi hôi
như methyl mercaptan và aminobutyric acid.
CH3SCH2CH2CH(NH2)COOH CH3SH + CH3CH2CH2(NH2)COOH
Methionine
Methylmercaptan có thể bị thủy phân tạo thành methyl alcohol và hydrogen sulfide:
CH3SH + H2O → CH4OH + H2S
Sự sinh sản ruồi nhặng. Vào mùa hè cũng như tất cả các mùa của những vùng có khí
hậu ấm áp, sự sinh sản của ruồi ở khu vực chứa CTR là vấn đề đáng quan tâm. Quá trình
phát triển từ trứng thành ruồi thường ít hơn 2 tuần kể từ ngày đẻ trứng. Thông thường chu
kỳ phát triển của ruồi ở khu dân cư từ trứng thành ruồi có thể biểu diễn như sau:
: 8-12 giờ
- Trứng phát triển
: 20 giờ
- Giai đoạn đầu của ấu trùng
- Giai đoạn thứ hai của ấu trùng : 24 giờ
- Giai đoạn thứ ba của ấu trùng : 3 ngày
: 4-5 ngày
- Giai đoạn nhộng
: 9-11 ngày
- Tổng cộng
3.4 QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA LÝ HỌC, HÓA HỌC, SINH HỌC
3.4.1 Chuyển Hóa Lý Học
Những biến đổi lý học cơ bản có thể xảy ra trong quá trình vận hành hệ thống quản lý
CTR bao gồm (1) phân loại, (2) giảm thể tích cơ học, (3) giảm kích thước cơ học . Những
biến đổi lý học không làm chuyển pha (ví dụ từ pha rắn sang pha khí) như các quá trình
biến đổi hóa học và sinh học.
Phân loại chất thải. Phân loại chất thải là quá trình tách riêng các thành phần có
CTRĐT, nhằm chuyển chất thải từ dạng hỗn tạp sang dạng tương đối đồng nhất. Quá
trình này cần thiết để thu hồi những thành phần có thể tái sinh tái tái sử dụng có trong
CTRĐT, tách riêng những thành phần mang tính nguy hại và những thành phần có khả
năng thu hồi năng lượng.
Giảm thể tích cơ học. Phương pháp nén, ép thường được áp dụng để giảm thể tích chất
thải. Xe thu gom thường được lắp đặt bộ phận ép nhằm tăng khối lượng rác có thể thu
gom trong một chuyến. Giấy, carton, nhựa và lon nhôm, lon thiếc thu gom từ CTRĐT
được đóng kiện để giảm thể tích chứa, chi phí xử lý và chi phí vận chuyển. Để tăng thời
gian sử dụng BCL, CTR thường được nén trước khi phủ đất.
Giảm kích thước cơ học. Giảm kích thước chất thải nhằm thu được chất thải có kích
thước đồng nhất và nhỏ hơn so với kích thước ban đầu của chúng. Cần lưu ý rằng giảm
kích thước chất thải không có nghĩa là thể tích chất thải cũng phải giảm. Trong một số
trường hợp, thể tích của chất thải sau khi giảm kích thước sẽ lớn hơn thể tích ban đầu của
chúng.
3-11
Bảng 3.8 Các quá trình chuyển hóa sử dụng trong quản lý CTR
Quá trình Phương pháp thực hiện Sự chuyển hóa hoặc các sản phẩm
chuyển hóa cơ bản
Lý học
Phân loại
Giảm thể tích
Giảm kích thước
Hóa học
Đốt
Nhiệt phân Phân loại thủ công hoặc
cơ khí
Nén, Ép
Cắt, xay, nghiền
Oxy hóa
Chưng cất phân hủy
Khí hóa Đốt thiếu khí
Các thành phần riêng rẽ có trong
CTR
Giảm thể tích chất thải
Giảm kích thước chất thải
CO2, SO2,, các sản phẩm khác, tro
Dòng khí chứa nhiều chất khí khác
nhau, hắc ín, hoặc dầu và than.
Khí năng lượng thấp, than chứa
carbon và chất trơ có sẵn trong nhiên
liệu và dầu pyrolic.
Phân compost Sinh học
Làm phân compost hiếu khí Biến đổi sinh học hiếu
Tro + Nhiệt
(3-18)
khí
Biến đổi sinh học kỵ khí CH4, CO2, bùn
Biến đổi sinh học kỵ khí CH4, CO2, chất thải đã phân hủy
3-12
Phân huỷ kỵ khí
Làm phân compost kỵ khí
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
3.4.2 Chuyển Hóa Hóa Học
Biến đổi hóa học của CTR bao hàm cả quá trình chuyển pha (từ pha rắn sang pha lỏng, từ
pha rắn sang pha khí, …). Để giảm thể tích và thu hồi các sản phẩm, những quá trình
chuyển hóa hóa học chủ yếu sử dụng trong xử lý CTRĐT bao gồm (1) đốt (quá trình oxy
hóa hóa học), (2) nhiệt phân, và (3) khí hóa.
Đốt (Oxy hóa hóa học). Đốt là phản ứng hóa học giữa oxy và chất hữu cơ có trong CTR
tạo thành các hợp chất bị oxy hóa cùng với sự phát sáng và tỏa nhiệt. Nếu không khí
được cấp dư và dưới điều kiện phản ứng lý tưởng, quá trình đốt chất hữu cơ có trong
CTRĐT có thể biểu diễn theo phương trình phản ứng sau:
Chất hữu cơ + Không khí (dư) → CO2 + H2O + không khí dư + NH3 + SO2 + NOx +
Lượng không khí được cấp dư nhằm đảm bảo quá trình cháy xảy ra hoàn toàn. Sản phẩm
cuối của quá trình đốt cháy CTRĐT bao gồm khí nóng chứa CO2, H2O, không khí dư (O2
và N2) và phần không cháy còn lại. Trong thực tế, ngoài những thành phần này còn có
một lượng nhỏ các khí NH3, SO2, NOx và các khí vi lượng khác tùy theo bản chất của
chất thải.
Nhiệt phân. Vì hầu hết các chất hữu cơ đều không bền nhiệt, chúng có thể bị cắt mạch
qua các phản ứng cracking nhiệt và ngưng tụ trong điều kiện không có oxy, tạo thành
những phần khí, lỏng và rắn. Trái với quá trình đốt là quá trình tỏa nhiệt, quá trình nhiệt
phân là quá trình thu nhiệt. Đặc tính của 3 phần chính tạo thành từ quá trình nhiệt phân
CTRĐT như sau: (1) dòng khí sinh ra chứa H2, CH4, CO, CO2 và nhiều khí khác tùy
thuộc vào bản chất của chất thải đem nhiệt phân, (2) hắc ín và/hoặc dầu dạng lỏng ở điều
(3-19)
kiện nhiệt độ phòng chứa các hóa chất như acetic acid, acetone và methanol và (3) than
bao gồm carbon nguyên chất cùng với những chất trơ khác. Quá trình nhiệt phân
cellulose có thể biểu diễn bằng phương trình phản ứng sau:
3(C6H10O5) → 8H2O + C6H8O + 2CO + 2CO2 + CH4 + H2 + 7C
Trong Phương trình 3.19, thành phần hắc ín và/hoặc dầu thu được chính là C6H8O.
Khí hóa. Quá trình khí hóa bao gồm quá trình đốt cháy một phần nhiên liệu carbon để tạo
thành khí nhiên liệu cháy được giàu CO, H2 và một số hydrocarbon no, chủ yếu là CH4.
Khí nhiên liệu cháy được sau đó được đốt cháy trong động cơ đốt trong hoặc nồi hơi.
Nếu thiết bị khí hóa được vận hành ở diều kiện áp suất khí quyển sử dụng không khí làm
tác nhân oxy hóa, sản phẩm cuối của quá trình khí hóa sẽ là (1) khí năng lượng thấp chứa
CO2, CO, H2, CH4, và N2, (2) hắc ín chứa C và các chất trơ sẵn có trong nhiên liệu và (3)
chất lỏng ngưng tụ được giống như dầu pyrolic.
3.4.3 Chuyển Hóa Sinh Học
Các quá trình chuyển hóa sinh học phần chất hữu cơ có trong CTRĐT có thể áp dụng để
giảm thể tích và khối lượng chất thải, sản xuất phân compost dùng bổ sung chất dinh
dưỡng cho đất và sản xuất khí methane. Những vi sinh vật chủ yếu tham gia quá trình
chuyển hóa sinh học các chất thải hữu cơ bao gồm vi khuẩn, nấm, men và antinomycetes.
Các quá trình này có thể được thực hiện trong điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí, tùy theo
lượng oxy sẵn có. Những điểm khác biệt cơ bản giữa các phản ứng chuyển hóa hiếu khí
và kỵ khí là bản chất của các sản phẩm tạo thành và lượng oxy thực sự cần phải cung cấp
để thực hiện quá trình chuyển hóa hiếu khí. Những quá trình sinh học ứng dụng để
chuyển hóa chất hữu cơ có trong CTRĐT bao gồm quá trình làm phân compost hiếu khí,
quá trình phân hủy kỵ khí và quá trình phân hủy kỵ khí với ở nồng độ chất rắn cao.
Động Học Quá Trình Phân Hủy Kỵ Khí CTR Hữu Cơ
Quá trình phân hủy kỵ khí . Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ của CTRĐT dưới
điều kiện kỵ khí xảy ra theo 3 bước. Bước thứ nhất là quá trình thủy phân các hợp chất có
phân tử lượng lớn thành những hợp chất thích hợp dùng làm nguồn năng năng lượng và
mô tế bào. Bước thứ hai là quá trình chuyển hóa các hợp chất sinh ra từ bước 1 thành các
hợp chất có phân tử lượng thấp hơn xác định. Bước thứ 3 là quá trình chuyển hóa các hợp
chất trung gian thành các sản phẩm cuối đơn giản hơn, chủ yếu là khí methane (CH4) và
khí carbonic (CO2).
Trong quá trình phân hủy kỵ khí, nhiều loại vi sinh vật kỵ khí cùng tham gia quá trình
chuyển hóa phần chất hữu cơ của CTR thành sản phẩm cuối bền vững. Một nhóm vi sinh
vật có nhiệm vụ thủy phân các hợp chất hữu cơ cao phân tử và lipid thành các thành phần
xây dựng cấu trúc như acid béo, monosacharic, amino acid và các hợp chất liên quan.
Nhóm vi sinh vật kỵ khí thứ hai lên men các sản phẩm đã cắt mạch của nhóm 1 thành các
acid hữu cơ đơn giản mà chủ yếu là acetic acid. Nhóm vi sinh vật thứ hai được gọi là
nonmethanogenic bao hồm các vi sinh vật kỵ khí tùy tiện và vi sinh vật kỵ khí bắt buộc.
Nhóm vi sinh vật thứ 3 chuyển hóa hydro và acetic acid thành khí methan và CO2. Vi
sinh vật methane hóa chỉ có thể sử dụng một số cơ chất nhất định để chuyển hóa thành
3-13
µ max.S
KS + S
: nồng độ cơ chất (mol/L);
dS
dt = - k.S
methane như CO2 + H2, formate, acetate, methanol, methylamines, và CO. Các phương
trình chuyển hóa xảy ra như sau:
4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O
4COOH → CH4 + 3CO2 + 2H2O
CH3COOH → CH4 + CO2
4CH3OH → 3CH4 + CO2 + 2H2O
4(CH3)3N + 6H2O → 9CH4 + 3CO2 + 4NH3
4CO + 2H2O → CH4 + 3CO2
Một cách tổng quát, quá trình chuyển hóa kỵ khí phần chất hữu cơ có trong CTRĐT có
thể mô tả bằng phương trình sau:
CaHbOcNd → nCwHxOyNz + mCH4 + sCO2 + rH2O + (d – nx) NH3
Trong đó s = a – nw – m và r = c – ny – 2s.
Động học quá trình phân hủy kỵ khí. Tốc độ quá trình phân hủy kỵ khí phụ thuộc vào
điều kiện môi trường và các thông số động học. Để dự đoán và xác định tốc độ phân hủy
kỵ khí của các phức trong thành phần hữu cơ của CTRĐT, động học quá trình là nội dung
cơ bản cần được hiểu rõ. Nhiều nghiên cứu động học quá trình chuyển hóa sinh học, đặc
biệt là quá trình chuyển hóa kỵ khí, thường sử dụng phương trình Monod để thể hiện mối
quan hệ giữa nồng độ cơ chất giới hạn sự phát triền và tốc độ sinh trưởng thực của vi sinh
vật (Monod, 1949):
µ =
Trong đó:
- µ : tốc độ sinh trưởng đặc biệt thực sự của vi sinh vật (ngày-1);
- µmax : tốc độ sinh trưởng đặc biệt cực đại của vi sinh vật (ngày-1);
- S
- KS : hằng số tốc độ ½ (giá trị S khi µ = ½ µmax).
Mặc dù phương trình Monod được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu quá trình phân
hủy kỵ khí (McCarty, 1964; Ghosh và Pohland, 1974; Ripley và Boyle, 1983) với những
kết quả thích hợp, phương trình này chỉ có giá trị đối với các hệ thống trong đó cơ chất là
những chất có khả năng hòa tan. Từ nghiên cứu trước đây của Faire và Moore (1932) và
nghiên cứu gần đây của Eastman và Ferguson (1981), Brummeler (1993) cho thấy rằng
đối với cơ chất dạng rắn, động học bậc 1 là thích hợp nhất. Phương trình phân hủy cơ
chất theo động học bậc 1 có thể biểu diễn như sau:
r =
Trong đó, k là hằng số tốc độ bậc 1. Mặc dù phương trình này được sử dụng rộng rãi để
nghiên cứu quá trình phân hủy các chất thải phức tạp như bùn cống thải, phần chất hữu
cơ của CTRĐT và rơm rạ (Eastman và Ferguson, 1981; Pfeffer, 1974, Jewell, 1982),
nhưng vẫn còn bị nghi ngờ là nồng độ cơ chất S có thực sự được xác định trong quá trình
3-14
nghiên cứu không. Những chất này chứa một phần các chất hòa tan và nhiều hợp chất cao
phân tử như protein, lipids và cellulose. Tất cả những hợp chất này có tốc độ phân hủy
khác nhau trong điều kiện kỵ khí và hầu hết là những thành phần giới hạn tốc độ phân
hủy (Noikle và cộng sự, 1985, Guher và Zehnder, 1982). Những nghiên cứu cơ bản về
động học quá trình thủy phân các phức chất trong quá trình phân hủy kỵ khí hầu như
không được báo cáo. Tốc độ quá trình thủy phân sẽ phụ thuộc vào loại cơ chất, giá trị pH,
nhiệt độ và sự có mặt của các chất ức chế (Gujer và Zehnder, 1983).
Theo nghiên cứu của Pfeffer (1974), đối với quá trình phân hủy kỵ khí CTRĐT đã
nghiền, bước giới hạn tốc độ chính là quá trình thủy phân phần cellulose của cơ chất đã
tạo ra động học bậc nhất.
Đối với cơ chất dị thể như phần chất hữu cơ của CTRĐT, với thành phần xác định, động
học quá trình phân hủy bậc 1 dường như là dạng đơn giản nhất và hướng thực tế nhất để
mô tải toàn bộ quá trình. Tuy nhiên, khoảng 13-15% các hợp chất hữu cơ của các cơ chất
này bị phân hủy với tốc độ cao hơn phần chất hữu cơ còn lại, cũng theo động học bậc 1.
Phần này có thể chứa các loại đường và amino acid, vì tốc độ khử các hợp chất này lớn
hơn đáng kể so với cellulose (Noike và cộng sự , 1985). Theo Cecche và Alvarez (1991),
còn một phần thứ 3 nữa tồn tại gồm các acid béo dễ bay hơi hình thành trong quá trình
lưu trữ chất thải. Tuy nhiên, thành phần này không phải lúc nào cũng có, nên ảnh hưởng
của chúng đến động học quá trình được bỏ qua. Để dự đoán tốc độ sinh khí (Emcon
Associates, 1979; Hoeks, 1983), có thể giả sử rằng phần chất hữu cơ của CTRĐT bao
gồm nhiều phần. Phương trình biểu diễn tốc độ khử cơ chất trong quá trình phân hủy kỵ
khí phần chất hữu cơ của CTRĐT gồm hai hợp chất trong trường hợp đặc biệt được biểu
diễn như sau:
r =
dS
dt =
Nồng độ cơ chất S1 và S2 nếu biểu diễn theo nồng độ chất rắn bay hơi tương ứng VS1 và
VS2 thì:
r = - (k1.VS1 + k2.VS2)
Trong đó, k1 và k2 là hằng số tốc độ bậc 1 của hợp chất 1 và hợp chất 2, VS1 và VS2 là
nồng độ chất rắn bay hơi được của hợp chất 1 và hợp chất 2 tương ứng. Trong thực tế,
nồng độ chất rắn bay hơi VS = VS1 + VS2 có thể được xác định một cách gián tiếp bằng
cách đo đạc lượng khí methane sinh ra. Đối với một quá trình phân hủy, tốc độ khử các
chất rắn bay hơi có khả năng phân hủy sinh học hầu như bằng tốc độ sinh khí methane
(Gujer và Zehnder, 1983; Brummeler, 1993) vì quá trình tạo thành sinh khối không đáng
kể:
r = - rCH4
Trong đó rCH4 là tốc độ sinh khí methane.
Lượng chất rắn bay hơi bị phân hủy có thể biểu diễn như sau:
r =
dVS
dt = - (k.VS)
3-15
dS2
dt = - (k1.S1 + k2.S2) dS1
dt +
VSt
VS0
-k.t =
-k.t
CH4t
CH4max
Vi sinh vật
2- + ….+ Nhiệt
) =
4a + b – 2c – 3d
4 b – 3d
2
Trong đó, k là hằng số tốc độ của toàn bộ quá trình (ngày-1). Lấy tích phân phương trình
trên cho:
ln
Như vậy nếu biểu diễn theo tốc độ hình thành khí methane, phương trình trên trở thành:
ln (1 -
Trong đó, CH4t là tổng lượng khí methane sinh ra sau thời gian t, CH4max là lượng khí
methane cực đại có thể tạo thành từ phần cơ chất hữu cơ. Như vậy, bằng cách đo đạc
lượng khí CH4 sinh ra có thể xác định tốc độ phân hủy chất hữu cơ dễ dàng hơn.
Động Học Quá Trình Phân Hủy Hiếu Khí CTR Hữu Cơ
Quá trình chuyển hóa sinh học hiếu khí CTR có thể biểu diễn một cách tổng quát theo
phương trình sau:
Chất hữu cơ + O2 + Dinh dưỡng Tế bào mới + chất hữu cơ khó phân hủy +
CO2 + H2O + NH3 + SO4
Nếu chất hữu cơ có trong CTR được biểu diễn dưới dạng CaHbOcNd, sự tạo thành tế bào
mới và sulfate không đáng kể và thành phần của vật liệu khó phân hủy còn lại được đặc
trưng bởi CwHxOyNz thì lượng oxy cần thiết cho quá trình ổn định hiếu khí các chất hữu
cơ có khả năng phân hủy sinh học của CTRĐT có thể được ước tính theo phương trình
phản ứng sau:
CaHbOcNd + 0.5(ny + 2s + r – c)O2 → nCwHxOyNz + sCO2 + rH2O + (d – nx) NH3
Trong đó:
- r = 0.5[b – nx – 3(d – nx)]
- s = a – nw
CaHbOcNd và CwHxOyNz biểu diễn thành phần phân tử thực nghiệm của chất hữu cơ ban
đầu và sau khi kết thúc quá trình. Nếu quá trình chuyển hóa xảy ra hoàn toàn, phương
trình biểu diễn có dạng như sau:
CaHbOcNd + O2 → aCO2 + H2O + dNH3
Trong nhiều trường hợp, ammonia sinh ra từ quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ bị
tiếp tực oxy hóa thành nitrat (quá trình nitrat hóa). Lượng oxy cần thiết để oxy hóa
ammonia thành nitrat có thể tính theo phương trình sau:
NH3 + 3/2 O2 → HNO2 + H2O
HNO2 + ½ O2 → HNO3
------------------------------------
NH3 + 2O2 → H2O + HNO3
3-16
ln
VSt
VS0
-k.t =
Như vậy, trong quá trình phân hủy sinh học hiếu khí, sản phẩm tạo thành không có mặt
CH4. Hay nói cách khác, trong trường hợp này, tốc độ phân hủy được xác định dựa trên
hàm lượng chất hữu cơ còn lại theo thời gian phân hủy và được biểu diễn như sau:
Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Phân Hủy Chất Hữu Cơ
Các loại vi sinh vật. Vi sinh vật thường được phân loại dựa trên cấu trúc tế bào và chức
năng hoạt động của chúng thành (eucaryotes), (eubacteria) và (archaebacteria). Nhóm
procaryotic (aubacteria và archaebacteria) đóng vai trò quan trọng hàng đầu trong quá
trình chuyển hóa sinh học phần chất hữu cơ có trong CTRĐT và được gọi một cách đơn
giản là vi khuẩn. Nhóm eucaryotic bao gồm thực vật, động vật và sinh vật nguyên sinh.
Những eucaryotic đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa các chất thải hữu
cơ gồm có (1) nấm, (2) men và (3) actinomycetes (khuẩn tia).
Vi khuẩn. Vi khuẩn là những tế bào đơn có dạng hình cầu, hình que hoặc dạng xoắn ốc.
Vi khuẩn hình cầu (cầu khuẩn) có đường kính dao động trong khoảng 0,5 đến 4 µm; vi
khuẩn hình que có chiều dài dao động trong khoảng 0,5 – 20 µm và chiều rộng từ 0,5 – 4
µm; vi khuẩn dạng xoắn ốc (khuẩn xoắn) có thể dài hơn 10 µm và rộng khoảng 0,5 µm.
Các vi khuẩn này tồn tại trong tự nhiên và được tìm thấy trong môi trường hiếu khí và kỵ
khí. Nghiên cứu trên nhiều loại vi khuẩn khác nhau cho thấy vi khuẩn chứa khoảng 80%
nước và 20% chất khô, trong đó chất hữu cơ chiếm 90% và 10% còn lại là chất vô cơ.
Công thức phân tử thực nghiệm gần đúng đối với phần chất hữu cơ là C5H7NO2. Dựa trên
công thức này, khoảng 53% (theo khối lượng) của phần chất hữu cơ là carbon. Các hợp
chất tạo thành phần vô cơ trong tế bào vi khuẩn gồm có P2O5 (50%), CaO (9%), Na2O
(11%), MgO (8%), K2O (6%) và Fe2O3 (1%). Vì tất cả các nguyên tố và hợp chất này
phải lấy từ môi trường, nên nếu thiếu những hợp chất này sẽ hạn chế sự phát triển của vi
khuẩn.
Nấm. Nấm được xem là nhóm nguyên sinh động vật đa bào, không quang hợp và dị
dưỡng. Hầu hết các loại nấm có khả năng phát triển trong điều kiện độ ẩm thấp, là điều
kiện không thích hợp cho vi khuẩn. Thêm vào đó, nấm có thể chịu được môi trường có
pH khá thấp. Giá trị pH tối ưu cho hầu hết các nhóm nấm vào khoảng 5, 6, nhưng giá trị
pH cũng có thể dao động trong khoảng 2-9. Quá trình trao đổi chất của các vi sinh vật
này là quá trình hiếu khí và chúng phát triển thành các sợi dài gọi là sợi nấm tạo thành từ
nhiều tế bào có nhân và có chiều rộng thay đổi trong khoảng từ 4 - 20 µm. Do nấm có
khả năng phân hủy nhiều hợp chất hữu cơ trong những nhiều điện môi trường thay đổi rất
rộng, nên chúng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để sản xuất nhiều hợp chất có
giá trị như các acid hữu cơ (acid citric, acid glutamic,…), các chất kháng sinh (penicillin,
griseofulvin) và enzyme (cellulase, protease, amylase).
Men. Men là nấm không có dạng sợi và do đó chúng chỉ là những đơn bào. Một số men
có dạng ellip với kích thước dao động trong khoảng 8 – 15 µm x 3 – 5 µm, một số loại
men khác có dạng hình cầu với đường kính thay đổi từ 8 – 12 µm. Trong công nghiệp,
men được phân loại thành “men dại” và “men nuôi cấy”. Men dại do vi sinh vật trong tự
nhiên sinh ra để thực hiện các phản ứng phân hủy chất hữu cơ trong qui trình dinh dưỡng
3-17
của tế bào. Men cấy là men có từ các chủng vi sinh vật được phân lập và nuôi cấy trong
điều kiện nhân tạo nhằm thu được nhóm enzyme có tác dụng xúc tác cho phản ứng sinh
hóa trên một loại chất hữu cơ thuần nhất.
Khuẩn tia (Actinomycetes). Khuẩn tia là nhóm vi sinh vật có những tính chất trung gian
giữa vi khuẩn và nấm. Chúng có hình dạng tương tự như nấm nhưng với chiều rộng của
tế bào chỉ khoảng từ 0,5 – 1,4 µm. Trong công nghiệp, nhóm vi sinh vật này được sử
dụng rộng rãi để sản xuất chất kháng sinh.
Các loại quá trình trao đổi chất của vi sinh vật. Các vi sinh vật dị dưỡng hóa học có
thể nhóm lại theo dạng trao đổi chất và nhu cầu oxy phân tử của chúng. Các vi sinh vật
tạo ra năng lượng bằng cách vận chuyển điện tử trung gian của enzyme từ chất cho điện
tử đến chất nhận điện tử bên ngoài (như oxy) được gọi là quá trình trao đổi chất hô hấp
(respiratory metabolism). Trong khi đó, cơ chế trao đổi chất lên men (fermentative
metabolism) không có sự tham gia của chất nhận điện tử bên ngoài. Quá trình lên men là
quá trình tạo năng lượng ít hiệu quả hơn so với quá trình hô hấp, do đó các vi sinh vật dị
dưỡng loại này có tốc độ sinh trưởng và sản sinh tế bào thấp hơn so với vi sinh vật dị
dưỡng trao đổi chất theo cơ chế hô hấp.
Khi oxy phân tử được sử dụng làm chất nhận điện tử trong quá trình trao đổi chất hô hấp,
thì quá trình này được gọi là quá trình hô hấp hiếu khí (aerobic respiration). Các vi sinh
vật phụ thuộc vào quá trình hô hấp hiếu khí để đạt được nhu cầu năng lượng của chúng
có thể tồn tại chỉ khi được cung cấp oxy phân tử, gọi là vi sinh vật hiếu khí bắt buộc
(obligate arerobic). Các chất vô cơ bị oxy hóa chẳng hạn như nitrat và sulfate có thể
đóng vai trò chất nhận điện tử đối với một số loại vi sinh vật hô hấp trong điều kiện
không có oxy phân tử. Trong lĩnh vực công nghệ môi trường, các quá trình sử dụng các
loại vi sinh vật này thường được gọi là quá trình thiếu khí (anoxic).
Các vi sinh vật sản sinh năng lượng bằng quá trình lên men và chỉ có thể tồn tại trong
điều kiện môi trường không có oxy được gọi là vi sinh vật kỵ khí bắt buộc (obligate
anaerobic). Bên cạnh đó còn có một nhóm các vi sinh vật khác có thể phát triển trong cả
điều kiện có hoặc không có oxy phân tử được gọi là vi sinh vật kỵ khí tùy tiện (facultative
anaerobes). Các vi sinh vật tùy tiện có thể được phân loại thành 2 nhóm dựa trên khả
năng trao đổi chất của chúng. Những vi sinh vật kỵ khí tùy tiện thật sự có thể chuyển từ
quá trình trao đổi chất theo cơ chế lên men sang dạng trao đổi chất theo cơ chế hô hấp
hiếu khí tuỳ theo sự có mặt của oxy phân tử. Các vi sinh vật kỵ khí chịu được điều kiện
hiếu khí (aerotolerant anaerbobes) có cơ chế trao đổi chất lên men hoàn toàn nhưng khá
trơ khi có mặt oxy phân tử.
Bảng 3.9 Các chất nhận điện tử trong các phản ứng của vi sinh vật
Môi trường
Hiếu khí
Kỵ khí
Quá trình
Trao đổi chất hiếu khí
Khử nitrat
Khử sulfate
Methan hóa
3-18
Chất nhận điện tử
Oxy, O2
-
Nitate, NO3
2-
Sulfate, SO4
Khí Carbonic, CO2
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
Nhu cầu dinh dưỡng cho sự phát triển của vi sinh vật. Để có thể tái sinh và hoạt động
một cách hợp lý, vi sinh vật cần có nguồn năng lượng: carbon để tổng hợp tế bào mới và
Nguồn năng lượng
Ánh sáng mặt trời
Phản ứng oxyhóa khử chất vô cơ
Phản ứng oxyhóa khử chất hữu cơ
Ánh sáng mặt trời Nguồn carbon
CO2
CO2
Carbon hữu cơ
Carbon hữu cơ
các nguyên tố vô cơ (chất dinh dưỡng) như nitơ (N2), phospho (P), lưu huỳnh (S), canxi
(Ca) và magiê (Mg). Các chất dinh dưỡng hữu cơ cũng cần thiết để tổng hợp tế bào.
Nguồn carbon và năng lượng. Hai nguồn carbon thông dụng nhất đối với mô tế bào là
carbon hữu cơ và CO2. Những vi sinh vật sử dụng nguồn carbon hữu cơ để tạo thành mô
tế bào được gọi là vi sinh vật dị dưỡng (heterotrophs). Các vi sinh vật sử dụng nguồn
carbon từ CO2 được gọi là vi sinh vật tự dưỡng (autotrophs). Sự chuyển hóa CO2 thành
mô tế bào hữu cơ là quá trình khử đòi hỏi phải cung cấp thêm năng lượng. Do đó, các vi
sinh vật tự dưỡng tiêu tốn nhiều năng lượng cho quá trình tổng hợp hơn so với vi sinh vật
dị dưỡng. Đây chính là nguyên nhân khiến cho tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật tự
dưỡng thường thấp hơn.
Năng lượng cần thiết để tổng hợp tế bào có thể được cung cấp từ ánh sáng mặt trời hoặc
từ phản ứng oxy hóa hóa học. Các vi sinh vật có thể sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn
năng lượng được gọi là vi sinh vật quang dưỡng (photrophs). Các vi sinh vật quang
dưỡng có thể là vi sinh vật dị dưỡng (vi khuẩn chuyển hóa lưu huỳnh) hoặc vi sinh vật tự
dưỡng (tảo và vi khuẩn quang hợp). Các vi sinh vật lấy năng lượng từ các phản ứng hóa
học được gọi là chemotrophs. Cũng giống như vi sinh vật quang dưỡng, chemotrophs
cũng gồm hai loại: dị dưỡng hóa học (nguyên sinh động vật, nấm, và hầu hết các vi
khuẩn) và tự dưỡng hóa học (vi khuẩn nitrate hóa). Các vi sinh vật tự dưỡng hóa học thu
năng lượng từ quá trình oxy hóa các hợp chất vô cơ như ammonia, nitrit và hợp chất chứa
lưu huỳnh. Các vi sinh vật dị dưỡng hóa học thường thu năng lượng từ quá trình oxy hóa
các hợp chất hữu cơ. Sự phân loại vi sinh vật theo nguồn năng lượng và carbon của tế bào
được trình bày trong Bảng 3.10.
Bảng 3.10 Phân loại vi sinh vật theo nguồn carbon và nguồn năng lượng
Loại
Tự dưỡng
- Quang tự dưỡng
- Tự dưỡng hóa học
Dị dưỡng
- Dị dưỡng hóa học
- Quang dị dưỡng
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
Nhu cầu dinh dưỡng và các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật. Các chất
dinh dưỡng, không phải là nguồn carbon hoặc năng lượng có thể là thành phần hạn chế
sự tổng hợp và phát triển tế bào vi sinh vật. Các chất dinh dưỡng vô cơ cơ bản cần thiết
cho vi sinh vật bao gồm nitơ (N), lưu huỳnh (S), phospho (P), kali (K), magiê (Mg),
canxi (Ca), sắt (Fe), natri (Na) và clo (Cl). Các chất dinh dưỡng ít quan trọng hơn bao
gồm kẽm (Zn), mangan (Mn), molyden (Mo), selen (Se), Coban (Co), đồng (Cu), Niken
(Ni) và tungsten (W).
Bên cạnh các chất dinh dưỡng vô cơ, một số loại vi sinh vật cũng cần cung cấp các chất
dinh dưỡng hữu cơ. Mặc dù nhu cầu dinh dưỡng của các vi sinh vật khác nhau sẽ khác
nhau nhưng các chất dinh dưỡng hữu cơ có thể phân làm ba loại chính như sau: (1) amino
acid, (2) purines và pyrimidines, và (3) vitamines.
3-19
Sự dinh dưỡng của vi sinh vật và các quá trình chuyển hóa sinh học. Mục đích chính của
hầu hết các quá trình chuyển hóa sinh học là chuyển hóa các chất hữu cơ có trong chất
thải thành các sản phẩm cuối bền vững. Như vậy, để thực hiện được điều này, các vi sinh
vật dị dưỡng hóa học sẽ đóng vai trò quan trọng hàng đầu vì chúng sử dụng các hợp chất
hữu cơ làm nguồn cung cấp carbon và năng lượng. Phần chất hữu cơ của CTRĐT có
chứa một lượng thích hợp các chất dinh dưỡng (cả hữu cơ và vô cơ) cần thiết cho quá
trình chuyển hóa sinh học chất thải. Tuy nhiên, đối với một số CTR từ khu thương mại,
lượng dinh dưỡng sẵn có không đủ nên cần bổ sung dinh dưỡng thích hợp để vi sinh vật
có thể sinh trưởng và phân hủy chất thải hữu cơ.
Điều kiện môi trường. Những điều kiện môi trường nhiệt độ và pH có ảnh hưởng quan
trọng đến sự sống và sinh trưởng của vi sinh vật. Nói chung, quá trình phát triển tối ưu
của vi sinh vật chỉ xảy ra trong một khoảng dao động hẹp của nhiệt độ và pH mặc dù
chúng vẫn có thể tồn tại trong khoảng giới hạn rộng hơn nhiều. Nhiệt độ thấp hơn nhiệt
độ tối ưu sẽ ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật hơn là nhiệt độ lớn
hơn giá trị tối ưu. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật sẽ
tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng lên mỗi 100C cho đến khi đạt nhiệt độ tối ưu. Theo khoảng
nhiệt độ mà vi sinh vật có thể hoạt động tốt nhất có thể phân loại chúng thành
psychrophilic, mesophilic và thermophilic (vi sinh vật ưa lạnh, ưa ấm và chịu nhiệt).
Khoảng nhiệt độ thích hợp cho từng loại vi sinh vật này được trình bày trong Bảng 3.11.
Bảng 3.11 Khoảng nhiệt độ của các nhóm vi sinh vật
Nhiệt độ 0C Loại vi sinh vật
Khoảng dao động
-10 – 30
40 – 50
45 – 75 Tối ưu
15
35
55
3-20
Psychrophillic
Mesophilic
Thermophilic
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
Nồng độ ion hydro, biểu diễn dưới dạng pH, là yếu tố không quan trọng đối với sự phát
triển của vi sinh vật nếu dao động trong khoảng pH = 6-9. Thông thường, giá trị pH tối
ưu để vi sinh vật phát triển dao động trong khoảng 6,5-7,5. Tuy nhiên, khi pH lớn hơn 9,0
hoặc thấp hơn 4,5, các phân tử acid yếu hoặc bazơ yếu có thể khuếch tán vào tế bào dễ
dàng hơn các ion hydro và hydroxyt, do đó làm thay đổi pH nội bào và phá hủy tế bào.
Độ ẩm là một yếu tố môi trường quan trọng khác đối với sự sinh trưởng của vi sinh vật.
Độ ẩm của chất thải hữu cơ cần chuyển hóa sinh học phải được xác định trước, đặc biệt là
trong trường hợp làm phân compost theo qui trình khô. Trong nhiều trường hợp cần bổ
sung nước để đạt được độ hoạt tính tối ưu của vi sinh vật. Độ ẩm tối ưu của quá trình làm
phân compost hiếu khí dao động trong khoảng 50-60%. Nếu độ ẩm giảm xuống thấp hơn
40%, tốc độ của quá trình sẽ bị chậm lại.
Quá trình chuyển hóa sinh học chất thải hữu cơ đòi hỏi hệ thống sinh học tồn tại ở trạng
thái cân bằng động học. Để thiết lập và duy trì cân bằng động học, môi trường phải
không chứa các kim loại nặng, ammonia, các hợp chất của lưu huỳnh và các thành phần
độc tính khác ở nồng độ tới hạn.
Quá trình làm phân compost hiếu khí. Quá trình làm phân compost hiếu khí là quá trình
sinh học thường dùng để chuyển hóa phần chất hữu cơ cótrong CTRĐT thành dạng
humus bền vững được gọi là phân compost. Những chất có thể sử dụng làm phân
compost bao gồm (1) rác vườn, (2) CTRĐT đã phân loại, (3) CTRĐT hỗn hợp và (4) kết
hợp giữa CTRĐT và bùn từ trạm xử lý nước thải.
Tất cả các quá trình làm phân compost đều xảy ra theo ba bước: (1) xử lý sơ bộ CTRĐT,
(2) phân hủy hiếu khí phần chất hữu cơ của CTRĐT và (3) bổ sung chất cần thiết để tạo
thành sản phẩm có thể tiêu thụ trên thị trường. Phương pháp windrow, đổ thành đống và
thổi khí (eareated static pile), và phương pháp ủ phân trong thùng kín (in vessel) là
những phương pháp thường dùng.
Trong quá trình làm phân compost hiếu khí, các vi sinh vật tùy tiện và hiếu khí bắt buộc
chiếm ưu thế. Ở gai đoạn đầu, vi sinh vật ưa lạnh (mesophilic) chiếm ưu thế nhất. Khi
nhiệt độ gia tăng, vi sinh vật chịu nhiệt (thermophilic) lại là nhóm trội trong khoảng từ 5-
10 ngày. Và ở giai đoạn cuối, khuẩn tia (actinomycetes) và mốc xuất hiện. Do các loại vi
sinh vật này có thể không tồn tại trong CTRĐT ở nồng độ thích hợp, nên cần bổ sung
chúng vào vật liệu làm phân như là chất phụ gia.
Những thông số quan trọng điều khiển quá trình làm phân compost bao gồm độ ẩm, tỷ lệ
C/N và nhiệt độ. Đối với hầu hết chất thải hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học, khi độ
ẩm đạt 50-60% và được cấp khí đầy đủ, tốc độ quá trình trao đổi chất sẽ tăng. Các vi sinh
vật hiếu khí sử dụng chất hữu cơ làm thức ăn và phát triển mô tế bào từ nguồn nitơ,
phospho, carbon và các chất dinh dưỡng khác. Do carbon hữu cơ được sử dụng làm
nguồn năng lượng và carbon của tế bào nên nhu cầu carbon lớn hơn nhiều so với nitơ.
Những thông số quan trọng trong quá trình làm phân compost hiếu khí được trình bày
tóm tắt trong Bảng 3.12.
Bảng 3.12 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân compost hiếu khí
Giá trị
Thông số
Kích thước Kích thước tối ưu của chất thải dao động trong khoảng 25 – 75 mm.
Tỷ lệ C/N
Độ ẩm
Mức độ xáo
trộn
Nhiệt độ
Nhu cầu
không khí
pH
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
3-21
Tỷ lệ C/N tối ưu dao động trong khoảng 25-50. Nếu tỷ lệ này thấp có thể
sinh khí NH3. Hoạt tính sinh học cũng có thể bị cản trở ở tỷ lệ C/N thấp. Ở
tỷ lệ cao, nitơ có thể là chất sinh dưỡng giới hạn.
Độ ẩm có thể dao động trong khoảng 50-60% trong quá trình làm phân
compost. Giá trị độ ẩm tối ưu khoảng 55%.
Để tránh hiện tượng khô, tạo thành bánh, tạo kênh khí, trong quá trình làm
phân, vật liệu phải được xáo trộn định kỳ. Chu kỳ xáo trộn tùy thuộc vào
dạng quá trình thực hiện.
Nhiệt độ phải được duy trì trong khoảng 50 – 550C trong một vài ngày đầu
và khoảng 55-600C trong những ngày sau đó. Nếu nhiệt độ vượt quá 660C,
hoạt tính sinh học sẽ giảm đáng kể.
Lượng oxy cần thiết được tính toán dựa trên cân bằng tỷ lượng. Không khí
chứa oxy cần thiết phải tiếp xúc đều với tất cả các phần của vật liệu làm
phân.
Để đạt được quá trình phân hủy hiếu khí tối ưu, giá trị pH phải dao động
trong khoảng 7 – 7,5. Để hạn chế sự thất thoát nitơ dưới dạng khí NH3, pH
không được phép vượt quá 8,5.
Quá Trình Làm Phân Compost Kỵ Khí. Trong những năm gầm đây, việc áp dụng quá
trình phân hủy kỵ khí xử lý phần chất hữu cơ của CTRĐT đã trở nên phổ biến vì có thể
thu hồi được khí methane và sản phẩm phân hủy có thể sử dụng như chất bổ sung dinh
dưỡng cho đất. Các quá trình phân hủy kỵ khí sử dụng được trình bày tóm tắt trong Bảng
3.13.
Bảng 3.13 Các quá trình làm phân compost kỵ khí
Quốc gia Hiện trạng Mô tả quá trình
Mỹ
Quá trình
Composting
kỵ khí dạng
mẻ nối tiếp
nhau
(SEBAC)
Thủy Sỹ Chưa phát Quá trình
KAMPOGAS triển
Bỉ Quá trình
DRANO Đã phát
triển
Đức Quá trình
BTA Đã phát
triển
Pháp Quá trình
VALOGRA Đã phát
triển
Hà Lan Quá trình
BIOCELL Chưa phát
triển
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
3-22
Thí nghiệm SEBAC là quá trỉnh gồm ba giai đoạn. Trong giai đoạn
đầu, chất nạp liệu đã nghiền được ủ với nước rò rỉ tuần
hoàn từ thiết bị phản ứng của giai đoạn 3 ở trạng thái phân
hủy cuối. Các acid bay hơi và các sản phẩm của quá trình
lên men khác tạo thành trong thiết bị phản ứng giai đoạn 1
được chuyển sang thiết bị phản ứng giai đoạn 2 để chuyển
hóa thành methane.
KAMPOGAS là quá trình phân hủy kỵ khí mới được áp
dụng để xử lý chất thải rau quả và rác vườn. Thiết bị phản
ứng có dạng trụ tròn đặt thẳng đứng, được trang bị máy
khuấy thủy lực và được vận hành ở nồng độ chất rắn cao
trong khoảng nhiệt độ thermophilic.
DRANO được sử dụng để chuyển hóa phần chất hữu cơ
có trong CTRĐT để tạo thành năng lượng và các sản
phẩm dạng humus. Quá trình phân hủy xảy ra trong thiết
bị phản ứng dòng chảy tầng thẳng đứng không khay trộn
cơ khí. Nước rò rỉ ở đáy thiết bị được tuần hoàn. Thiết bị
DRANO được vận hành ở nồng độ chất rắn cao và trong
khoảng nhiệt độ mesophilic.
BTA được phát triển chủ yếu để xử lý phần chất hữu cơ
có trong CTRĐT. Quá trình xử lý BTA bao gồm: (1) xử lý
sơ bộ chấ thải bằng phương pháp cơ học, nhiệt và phương
pháp hóa học; (2) phân loại chất rắn sinh học hòa tan và
không hòa tan; (3) thủy phân kỵ khí các CTR có khả năng
phân hủy sinh học; (4) Methan hóa chất rắn sinh học hòa
tan. Quá trình methane hóa xảy ra ở nồng độ chất rắn thấp
và khoảng nhiệt độ mesophilic (lên men ấm). Sau khi tách
nước, chất rắn không phân huỷ, với nồng độ tổng cộng
khoảng 35% được dùng như vật liệu compost.
Quá trình VALOGRA bao gồm đơn vị phân loại, đơn vị
tạo khí methan và đơn vị tinh chế. Thiết bị lên men kỵ khí
hoạt động ở nồng độ chất rắn cao và trong khoảng nhiệt
độ lên men ấm. Quá trình xáo trộn cất hữu cơ trong thiết
bị được thực hiện bằng cách tuần hoàn khí sinh học dưới
áp suất ở đáy thiết bị phân hủy.
BIOCELL là hệ thống mẻ được phát triển để xử lý chất
thải được phân loại tại nguồn (như rau quá thải, rác
vườn,..) và chất thải nông nghiệp. Thiết bị sử dụng có
dạng hình trụ tròn, đường kính 11,25 m và chiều cao 4,5
m. Chất rắn nạp liệu có nồng độ 30% thu được bằng cách
trộn chất thải hữu cơ đã phân loại từ CTRĐT với phần
chất rắn đã phân hủy từ mẻ trước đó.
Quá trình phân hủy kỵ khí. Phần chất hữu cơ chứa trong CTRĐT có thể phân hủy sinh
học trong điều kiện kỵ khí, tạo thành khí chứa CO2 và CH4. Quá trình chuyển hóa này có
thể biểu diễn bằng phương trình sau:
Chất Hữu Cơ + H2O + Dinh Dưỡng → Tế Bào Mới + Phần Chất Hữu Cơ + CO2
Không Phân Hủy
(3-20)
+ CH4 + NH3 + H2S + Nhiệt
Như vậy, các sản phẩm cuối chủ yếu là CO2, CH4, NH3, H2S, và phần chất hữu cơ không
phân hủy. Trong hầu hết các quá trình chuyển hóa kỵ khí, CO2 và CH4 chiếm hơn 99%
tổng lượng khí sinh ra. Phần chất hữu cơ bền còn lại (bùn) phải được tách nước trước khi
đổ ra BCL. Bùn đã tách nước thường được ủ phân compost hiếu khí trước khi bón cho
đất hoặc đổ ra bãi chôn.
Vai trò của các quá trình chuyển hóa chất thải trong quản lý CTR. Các quá trình
chuyển hóa lý học, hóa học và sinh học được áp dụng để (1) gia tăng hiệu quả vận hành
hệ thống quản lý CTR, (2) thu hồi các thành phần có khả năng tái sinh và tái sử dụng, (3)
thu hồi các sản phẩm chuyển hóa và năng lượng. Mối quan hệ mật thiết giữa quá trình
chuyển hóa chất thải trong việc thiết kế hệ thống hợp nhất quản lý CTR có thể chứng
minh như sau: Nếu quá trình làm phân compost là một khâu trong chương trình quản lý
CTR, phần chất hữu cơ có trong CTRĐT phải được tách riêng. Muốn vậy việc phân loại
chất thải phải được thực hiện tại nguồn phát hay tại nhà máy thu hồi chất thải? Nếu phân
loại tại nguồn, những thành phần nào cần được tách riêng để quá trình làm phân compost
đạt tối ưu?
Tăng hiệu quả vận hành hệ thống quản lý CTR. Để tăng hiệu quả vận hành hệ thống quản
lý CTR và giảm nhu cầu về thể tích tồn trữ chất thải ở những khu nhà cao tầng, chất thải
thường được đóng thành kiện. Ví dụ, giấy loại thu hồi tái sinh được đóng thành kiện để
giảm thể tích chứa và chi phí vận chuyển. Trong nhiều trường hợp, chất thải được đóng
thành kiện để giảm chi phí vận chuyển đến BCL. Tại các BCL, chất thải được nén ép để
có thể sử dụng một cách hiệu quả dung tích của bãi. Nếu chất thải được vận chuyển bằng
phương pháp thủy lực hoặc khí nén, một số thành phần cần được cắt nhỏ để giảm kích
thước. Giảm kích thước cơ học cũng được áp dụng để tăng hiệu quả sử dụng BCL. Phân
loại chất thải tại nguồn phát sinh hiện nay được xem là phương pháp hiệu quả để tách
CTR nguy hại có trong CTRĐT, nhờ đó BCL CTR sinh hoạt được vận hành an toàn hơn.
Các quá trình hóa học và sinh học có thể áp dụng để giảm thể tích và khối lượng chất thải
cần phải chôn lấp và tạo ra những sản phẩm hữu dụng.
Thu hồi nguuyên liệu để tái sinh và tái sử dụng. Những thành phần có thể thu hồi được là
những thành phần có thị trường tiêu thụ và tồn tại trong CTRĐT với lượng đủ lớn. Đối
với CTRĐT, những thành phần có thể thu hồi được bao gồm giấy, carton, nhựa, rác
vườn, thủy tinh, kim loại chứa sắt, nhôm và những kim loại màu khác.
Thu hồi những sản phẩm chuyển hóa và năng lượng. Phần chất hữu cơ có trong CTRĐT
có thể chuyển hóa thành những sản phẩm hữu dụng và cuối cùng thành năng lượng theo
nhiều cách khác nhau, bao gồm (1) đốt cháy tạo thành hơi và điện, (2) nhiệt phân tạo ra
khí tổng hợp, nhiên liệu lỏng hoặc nhiện liệu khí và chất rắn; (3) khí hóa để tạo nhiên liệu
tổng hợp; (4) biến đổi sinh học sản xuất phân compost; và phân hủy sinh học để tạo khí
methane và mùn.
3-23
Ví dụ 3.1
Xác định độ ẩm của CTRĐT có thành phần như trình bày trong Bảng VD3.1.
Bảng VD3.1 Thành phần CTRĐT
Thành phần
Thực phẩm
Giấy
Carton
Nilon và nhựa
Vải
Gỗ
Cao su cứng
Thủy tinh
Lon đồ hộp
Kim loại màu
Thành phần khác
Tổng cộng
Tỷ lệ phần trăm (%)
79,17
5,18
0,18
8,89
0,98
0,66
0,13
1,94
1,05
0,36
1,46
100
Bài giải
1. Khối lượng khô của các thành phần CTR được tính toán trên cơ sở số liệu cho ở Bảng
3.1 như sau:
Tỷ lệ phần trăm (%) Độ ẩm (%) Khối lượng khô (kg)
70
6
5
2
10
20
2
2
3
3
8 23,75
4,87
0,17
8,71
0,88
0,53
0,13
1,90
1,02
0,35
1,34
43,65
3-24
65,43 100 %35,56 100 × = Thành phần
Thực phẩm
79,17
Giấy
5,18
Carton
0,18
Nilon và nhựa
8,89
Vải
0,98
Gỗ
0,66
Cao su cứng
0,13
Thủy tinh
1,94
Lon đồ hộp
1,05
Kim loại màu
0,36
Thành phần khác
1,46
Tổng cộng
100
* Giả sử mẫu có khối lượng 100 kg.
2. Độ ẩm của mẫu CTRĐT
=M −
100
Tỷ lệ phần trăm (%) Độ ẩm (%) 70
6
5
2
10
Ví dụ 3.2
Xác định công thức hóa học của phần chất hữu cơ có trong CTRĐT trong trường hợp có
và không có lưu huỳnh. Biết rằng thành phần CTR được trình bày trong Bảng VD3.2 và
tổng khối lượng CTR hữu cơ chôn lấp là 1.549 tấn/ngày.
Bảng VD3.2 Thành phần CTRĐT
Thành phần
Thực phẩm
Giấy
Carton
Nhựa
Vải
Cao su
Da
Gỗ
95,54
2,26
0,06
0,32
0,65
0,26
0,26
0,65 2
10
20
Bải giải
1. Khối lượng các thành phần hữu cơ đổ ở BCL hàng ngày và thành phần phần trăm các
nguyên tố của từng thành phần này được trình bày trong Bảng VD3.21.
Bảng VD3.21 Khối lượng các thành phần hữu cơ và thành phần phần trăm các nguyên tố
Thành phần
mướt
(tấn/ngđ)
1.480
35
1
5
10
4
4
10
1.549 mkhô
(tấn/ngđ)
440,00
32,90
0,95
4,90
9,00
3,92
3,60
8,00
503,27 C
(%)
48,0
43,5
44,0
60,0
55,0
78,0
60,0
49,5 H
(%)
6,4
6,0
5,9
7,2
6,6
10,0
8,0
6,0 O
(%)
37,6
44,0
44,6
22,8
31,2
-
11,6
42,7 N
(%)
2,6
0,3
0,3
-
4,6
2,0
10,0
0,2 S
(%)
0,4
0,2
0,2
-
0,15
-
0,4
0,1 Tro
(%)
5,0
6,0
5,0
10,0
2,5
10,0
10,0
1,5 Rác thực phẩm
Giấy
Carton
Nhựa
Vải
Cao su
Da
Gỗ
Tổng cộng
VD3.22.
3-25
2. Khối lượng các nguyên tố có trong CTR phân tích được trình bày trong Bảng
Thành phần
S
(%)
Bảng VD3.22 Khối lượng các nguyên tố có trong rác phân tích
mướt
(tấn/ngđ)
1.480
35
1
5
10
4
4
10
1.549
mkhô
(tấn/ngđ)
440,00
32,90
0,95
4,90
9,00
3,92
3,60
8,00
503,27
C
(%)
211,2
14,3
0,4
2,9
5,0
3,1
2,2
4,0
243,0
H
(%)
28,2
2,0
0,1
0,4
0,6
0,4
0,3
0,5
32,3
O
(%)
165,4
14,5
0,4
1,1
2,8
-
0,4
3,4
188,1
N
(%)
11,4
0,1
0,0
-
0,4
-
0,4
0,0
12,3
Tro
(%)
22,0
2,0
0,0
0,5
0,2
0,4
0,4
0,1
25,6
3. Khối lượng ẩm
mẩm = mướt - mkhô = 1.549 – 503,27 = 1045,73 = 1046 tấn/ngđ
Rác thực phẩm
Giấy
Carton
Nhựa
Vải
Cao su
Da
Gỗ
Tổng cộng 1,8
0,1
0,0
-
0,0
-
0,0
0,0
1,9
4. Số mol H2O
1046 tấn/ngđ x g/tấn x 106
= 58,11 x 106 mol/ngđ
18 g/mol
Bảng VD3.23.
5. Tổng khối lượng của các nguyên tố, số nguyên tử và tỷ lệ mol được trình bày trong
Bảng VD3.23 Số liệu tính toán xác định công thức hóa học của thành phần chất hữu cơ trong
CTR
Nguyên tố Tỷ lệ mol (S = 1) Tỷ lệ (N = 1) Số nguyên tử gam
(x 106)
6. Như vậy công thức hóa học của phần chất hữu cơ có trong CTRĐT trong trường hợp
có và không có lưu huỳnh sẽ là:
: C343H2517O1184N15S
- Có lưu huỳnh
- Không có lưu huỳnh : C23H169O80N
Khối lượng
(tấn/ngđ)
243,0
148,5
1117,9
12,3
1,9 20,250
148,500
69,869
0,879
0,059 343
2517
1184
15
1 23
169
80
1 C
H
O
N
S
Ví dụ 3.3
Xác định năng lượng của CTRĐT có thành phần như trình bày trong Bảng VD3.3.
3-26
Bảng VD3.3 Thành phần CTRĐT
Thành phần
Thực phẩm
Giấy
Carton
Nilon và nhựa
Vải
Gỗ
Cao su cứng
Thủy tinh
Lon đồ hộp
Kim loại màu
Thành phần khác
Tổng cộng Tỷ lệ phần trăm (%)
79,17
5,18
0,18
8,89
0,98
0,66
0,13
1,94
1,05
0,36
1,46
100
Bài giải
1. Xác định năng lượng dựa trên số liệu cho ở Bảng 3.5.
Thành phần
Năng lượng tiêng
phần (KJ/kg) Năng lượng tổng cộng
(KJ)
Tỷ lệ phần trăm
(%)
79,17
5,18
0,18
8,89
4.652
16.747
16.282
32.564
17.445
368.299
86.749
2.931
289.494
17.096
12.281
0,98
0,66
0,13
1,94
1,05
18.608
23.260
140
698
698
3.024
272
733
251
10.188
0,36
1,46
100 6.978 791.318
3-27
Thực phẩm
Giấy
Carton
Nilon và nhựa
Vải
Gỗ
Cao su cứng
Thủy tinh
Lon đồ hộp
Kim loại maøu
Thaønh phaàn khaùc
Tổng cộng
Giả sử mẫu CTR có khối lượng 100 kg.
2. Năng lượng tính trên 1 kg CTR: 7913 KJ
Ví dụ 3.4
Xác định năng lượng của CTR có công thức hóa học C760,0H1980,0O874,7N12,7S.
Bài giải
1. Tính toán thành phần phần trăm theo khối lượng các nguyên tố có trong chất thải:
Nguyên tố %
Số lượng nguyên
tử/phân tử
760
1980
875
13
1 Nguyên tử
lượng
12
1
16
14
32 C
H
O
N
S
Tổng cộng Khối lượng
(g)
9.120
1.980
14.000
182
32
25.314 36,03
7,82
55,30
0,72
0,13
100,00
3-28
2. Năng lượng của CTR
Btu 610 145 / 8,7 1,0 10 7,0 5772 0.36
× =lb + × − 40
× + × = Btu/lb = 14.426 kJ/kg 3,55
8 ⎛
⎜
⎝ ⎞
+⎟
⎠
CHƯƠNG 4
KHỐI LƯỢNG, TỐC ĐỘ PHÁT SINH VÀ
THU GOM CHẤT THẢI RẮN
4.1 VAI TRÒ QUAN TRỌNG CỦA THÔNG SỐ KHỐI LƯỢNG CHẤT THẢI
Khối lượng chất thải rắn sinh ra và thu gom được có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong
việc lựa chọn thiết bị, vạch tuyến thu gom chất thải, thiết kế thiết bị thu hồi vật liệu và
phương tiện thải bỏ chất thải.
Khi việc tái sinh các vật liệu có giá trị trong chất thải gia tăng, lượng chất thải phát sinh,
tách loại để tái sinh và cần thiết thải bỏ trong bãi chôn lấp trở thành những yếu tố quyết
định trong quá trình quy hoạch và thiết kế các thiết bị/phương tiện quản lý chất thải rắn.
Ví dụ khi thiết kế một loại xe đặc biệt để thu gom kết hợp nén các loại chất thải đã phân
loại tại nguồn sẽ phụ thuộc vào khối lượng của các thành phần chất thải riêng lẻ thu gom
được. Kích thước thiết bị thu hồi chất thải phụ thuộc vào lượng chất thải thu gom được
cũng như sự thay đổi khối lượng chất thải hàng giờ, hàng ngày, hàng tuần và hàng tháng.
Cũng tương tự như vậy, kích thước bãi chôn lấp sẽ phụ thuộc vào lượng chất thải còn lại
phải thải bỏ sau khi đã tách riêng những thành phần chất thải có khả năng tái sinh, tái sử
dụng.
4.2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CHẤT THẢI RẮN
4.2.1 Đơn Vị Đo
Việc xác định khối chất thải rắn sinh ra, tách riêng để tái sử dụng và thu gom để tiếp tục
xử lý hoặc thải bỏ ở bãi chôn lấp nhằm cung cấp những số liệu cần thiết cho công tác xây
dựng và thực hiện những chương trình quản lý chất thải rắn một cách hiệu quả. Do đó,
trong bất cứ nghiên cứu quản lý chất thải rắn nào cũng phải đặc biệt cẩn thận khi lựa
chọn thông tin cần thu thập về lượng chất thải phát sinh: tính theo khối lượng hay theo
thể tích sao cho các thông tin thu thập được có thể phục vụ công tác thiết kế sau này. Các
phương pháp đo lường sử dụng để xác định khối lượng chất thải rắn bao gồm:
Đo thể tích và khối lượng. Cả thông số thể tích và khối lượng đều được dùng để đo đạc
lượng chất thải rắn. Tuy nhiên, việc sử dụng thông số thể tích để xác định lượng chất thải
rắn có thể gây nhầm lẫn. Ví dụ, 1 m3 chất thải rắn chưa nén sẽ có khối lượng khác với 1
m3 chất thải rắn đã được nén trong xe thu gom, và cả hai giá trị này sẽ khác với khối
lượng của 1 m3 chất thải rắn tiếp tục được ép ở bãi chôn lấp. Do đó, nếu sử dụng phương
pháp thể tích, các giá trị thể tích phải được thể hiện cùng với mức độ nén ép hoặc khối
lượng riêng của chất thải trong điều kiện tồn trữ tương ứng
Để tránh nhầm lẫn, lượng chất thải rắn nên được biểu diễn dưới dạng khối lượng. Khối
lượng là thông số biểu diễn chính xác nhất lượng chất thải rắn vì có thể cân trực tiếp mà
không cần kể đến mức độ nén ép. Biểu diễn bằng khối lượng cũng cần thiết trong quá
trình vận chuyển chất thải rắn vì lượng chất thải được phép chuyên chở trên đường
thường được quy định bởi giới hạn khối lượng hơn là thể tích. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng
4-1
giá trị khối lượng và thể tích có ý nghĩa quan trọng như nhau khi biểu diễn sức chứa của
bãi chôn lấp.
Biểu diễn tốc độ phát sinh chất thải. Cùng với những thông tin về nguồn phát sinh và
thành phần chất thải rắn cần quản lý, phương pháp biểu diễn lượng chất thải sinh ra cũng
không kém phần quan trọng. Các đơn vị sử dụng để biểu diễn các nguồn phát sinh chất
thải khác nhau được đề xuất trong Bảng 4.1. Tuy nhiên, cần lưu ý, đơn vị biểu diễn lượng
chất thải phát sinh từ các hoạt động thương mại và công nghiệp có hạn chế. Do đó, trong
nhiều trường hợp, đơn vị biểu diễn chất thải rắn sinh hoạt từ khu dân cư được sử dụng để
biểu diễn lượng chất thải phát sinh từ từ các hoạt động này.
Bảng 4.1 Đơn vị biểu diễn lượng chất thải rắn
Loại chất thải
Từ khu dân cư
Từ khu thương
mại
Đơn vị sử dụng
Do tính tương đối ổn định của chất thải từ khu dân cư ở mỗi khu vực cho
trước, đơn vị chung thường dùng để biểu diễn tốc độ phát sinh chất thải rắn
là kg/người.ngđ.
Trước đây, tốc độ phát sinh chất thải rắn thương mại cũng được biểu diễn
bằng đơn vị kg/người.ngđ. Mặc dù trong thực tế, đơn vị này vẫn được sử
dụng, nhưng thông tin về bản chất của chất thải sinh ra từ hoạt động thương
mại thu được từ cách biểu diễn này không nhiều. Cách biểu diễn có ý nghĩa
hơn phải thể hiện được mối liên quan đến số lượng khách hàng, trị giá bán
được hoặc một số đơn vị tương tự. Bằng cách này cho phép so sánh được
số liệu của mọi nơi trong cả nước.
Từ công nghiệp Một cách lý tưởng, chất thải sinh ra từ hoạt động sản xuất phải được biểu
diễn trên đơn vị sản phẩm, ví dụ kg/xe đối với cơ sở lắp ráp xe hoặc kg/ca
đối với cơ sở đóng gói. Số liệu này cho phép so sánh giữa cơ sở có hoạt
động sản xuất tương tự trong cả nước.
Từ nông nghiệp Hầu hết số liệu về chất thải rắn sinh ra từ hoạt động nông nghiệp được biểu
diễn dựa trên đơn vị sản phẩm như kg phân/kg bò và kg chất thải/tấn sản
phẩm.
Nguồn: Tchobanoglous et al., 1993.
4.2.2 Các Phương Pháp Ước Tính Khối Lượng
Khối lượng chất thải thường được xác định trên cơ sở số liệu tổng hợp từ những nghiên
cứu về tính chất chất thải, số liệu thống kê lượng chất thải phát sinh trước đây, hoặc kết
hợp cả hai cách này. Các phương pháp chung dùng để đánh giá lượng chất thải rắn phát
sinh bao gồm (1) phân tích tổng lượng rác trên xe vận chuyển, (2) phân tích khối lượng –
thể tích, (3) phân tích cân bằng vật chất, (4) ước tính theo tốc độ gia tăng dân số và lượng
rác phát sinh tính trên người/ngđ. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, hầu hết các phương pháp
xác định khối lượng chất thải đều thể hiện không chính xác những số liệu báo cáo, ví dụ,
khi dự đoán tốc độ phát sinh chất thải rắn sinh hoạt từ khu dân cư, kết quả đo đạc thường
không phản ánh tốc độ phát sinh thực sự vì có nhiều biến ẩn (confounding factors). Hầu
hết các giá trị tốc độ phát sinh chất thải rắn ghi lại trong các báo cáo trước đây đều dựa
trên số liệu về lượng rác thu gom được chứ không phải lượng rác thật sự sinh ra.
4-2
: 9 xe
: 15,3 m3
: 297 kg/m3
: 7 xe
: 1,53 m3
: 133 kg/m3
: 20 xe
: 0,23 m3
: 89 kg/m3
Phương Pháp Phân Tích Tổng Lượng Rác Trên Xe
Theo phương pháp này, số lượng xe vận chuyển và tính chất chất thải tương ứng (loại
chất thải, thể tích ước tính) được ghi lại theo thời gian (Hình 4.1), cũng có thể cân và ghi
lại số liệu. Tốc độ phát sinh chất thải được xác định dựa trên số liệu thực tế.
Ví dụ 4.1 Xác định tốc độ phát sinh chất thải rắn của khu dân cư biết rằng khu vực này
gồm có 1200 hộ gia đình và trạm trung chuyển địa phương tiếp nhận toàn bộ lượng chất
thải thu gom được để chuyển đến bãi chôn lấp. Số liệu thu thập đối với 1 tuần hoạt động
của trạm trung chuyển như sau:
- Số lượng xe ép rác
- Dung tích trung bình của mỗi xe ép rác
- Khối lượng riêng của rác trong xe ép rác
- Số lượng xe tải thường
- Dung tích trung bình của xe tải thường
- Khối lượng riêng của rác trong xe tải
- Số lượng xe tải nhỏ của tư nhân
- Thể tích ước tính của mỗi xe tư nhân
- Khối lượng riêng của rác trong xe tư nhân
Bài giải
- Tổng khối lượng chất thải rắn của một tuần thu gom
Loại xe Số lượng
(xe) Tổng khối
lượng (kg/tuần)
9
7
20 Xe tải có ép
Xe tải thường
Xe tư nhân
Tổng cộng (kg/tuần) Thể tích trung
bình (m3)
15,30
1,53
0,23 Khối lượng riêng
của CTR (kg/m3)
297
133
89 40.897
1.424
409
42.730
= 1,27 kg/ng.ngđ 42.730 kg/tuần
(1.200 x 4) x 7 ngày/tuần
- Nếu giả sử mỗi hộ gia đình có 4 người, tốc độ phát sinh CTR của khu vực này sẽ là
Phương pháp phân tích khối lượng – thể tích. Việc sử dụng số liệu khối lượng – thể
tích cụ thể bằng cách cân và đo thể tích của mỗi xe vận chuyển, thống kê số lượng xe vận
chuyển đến BCL sẽ cung cấp những thông in chính xác hơn về khối lượng và khối lượng
riêng của chất thải rắn tại của khu vực đang khảo sát.
Phương Pháp Phân Tích Cân Bằng Vật Chất.
Cách duy nhất thu được số liệu đáng tin cậy về tốc độ phát sinh và mức độ dao động của
chất thải rắn là phân tích cân bằng vật chất một cách chi tiết đối với từng nguồn phát sinh
chất thải như từng hộ gia đình, từng hoạt động thương mại hoặc công nghiệp. Trong một
số trường hợp, phương pháp cân bằng vật chất cần thiết để chứng minh sự phù hợp của
các chương trình tái sinh chất thải.
4-3
Chuẩn bị cân bằng khối lượng vật chất. Phân tích cân bằng khối lượng vật chất được
tiến hành theo các bước như sau: (1) xác định phạm vi của đơn vị nghiên cứu (hệ thống).
Việc lựa chọn hợp lý phạm vi phạm vi đơn vị nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng vì trong
nhiều trường hợp có thể giúp đơn giản hóa các tính toán cân bằng khối lượng; (2) Xác
định tất cả các hoạt động xảy ra bên trong hoặc có liên quan đến phạm vi nghiên cứu và
các ảnh hưởng đến việc phát sinh chất thải; (3) Xác định tốc độ phát sinh chất thải của
từng hoạt động; (4) sử dụng các phép tính toán thích hợp, xác định lượng chất thải sinh
ra, thu gom và lưu trữ. Cân bằng khối lượng vật chất có thể được thiết lập một cách đơn
giản như sau:
1. Phát biểu tổng quát:
=
-
+
(4-1)
Tốc độ tích lũy
vật liệu trong
hệ thống
Tốc độ dòng
vật liệu đi vào
hệ thống
Tốc độ dòng
vật
ra
liệu
khỏi hệ thống
Tốc độ phát
sinh chất thải
trong hệ thống
2. Phát biểu đơn giản:
Tích lũy = Vào – Ra + Phát sinh
(4-2)
(4-3)
= ΣMvào - ΣMra + rw
Phạm vi hệ thống Dòng ra (khí đốt và tro)
Dòng ra (vật liệu)
Vật liệu lưu trữ (nguyên liệu,
sản phẩm, chất thải rắn) Dòng ra (sản phẩm)
Dóng ra (chất thải rắn, chất thải
rắn trong nước thải)
3. Biểu diễn bằng ký hiệu:
dM
dt
Trong đó:
- dM/dt : tốc độ tích lũy vật liệu trong hệ thống (kg/ngày);
- ΣMvào : tổng khối lượng vật liệu đi vào hệ thống (kg/ngày);
- ΣMra
: tổng khối lượng vật liệu ra khỏi hệ thống kg/ngày);
: tốc độ phát sinh chất thải (kg/ngày);
- rw
- t
: thời gian (ngày)
Dòng vào (vật liệu)
Hình 4.1 Sơ đồ định nghĩa phân tích cân bằng vật chất để xác định tốc độ phát sinh chất thải rắn.
Trong một số quá trình chuyển hóa sinh học (ví dụ làm phân compost), khối lượng chất
hữu cơ sẽ giảm và do đó, giá trị rw sẽ mang dấu âm (-). Khi viết phương trình cân bằng
khối lượng, tốc độ phải luôn luôn biểu diễn dưới dạng số dương. Trước khi thay thế các
giá trị số vào phương trình cân bằng khối lượng luôn luôn kiểm tra các đơn vị để đảm bảo
rằng các đơn vị của từng giá trị riêng biệt là thống nhất.
4-4
Ứng dụng cân bằng khối lượng vật chất. Điều khó khăn nhất trong thực tế áp dụng
phương pháp phân tích cân bằng khối lượng để xác định khối lượng chất thải là việc xác
định đúng tất cả các yếu tố vào và ra của hệ thống nghiên cứu.
Ví dụ 4.2
Một nhà máy đồ hộp mỗi ngày nhận 12 tấn sản phẩm thô; 5 tấn vỏ lon; 0,5 tấn bao bì
carton và 0,3 tấn vật liệu khác. Trong 12 tấn sản phẩm thô, 10 tấn được chế biến thành
sản phẩm, 1,2 tấn trở thành phế liệu và được dùng làm thức ăn gia súc và phần còn lại
được thải bỏ theo nước thải của nhà máy. 4 tấn vỏ hộp được lưu trữ trong nhà máy để sử
dụng trong tương lai, phần còn lại dùng để đóng gói sản phẩm. Khoảng 3% vỏ lon sử
dụng bị hư hỏng. Vỏ lon hỏng để riêng được tái sinh. Vỏ hộp carton được dùng để đóng
gói sản phẩm đã đóng hộp, trong đó có 5% bị hư hỏng được tánh riêng để tái sinh. 25%
các vật liệu khác cũng được lưu trữ trong nhà máy để sử dụng trong tương lai; 50% của
các vật liệu này trở thành giấy loại, trong đó 35% được phân loại để tái sinh, phần còn lại
được thải bỏ dưới dạng chất thải hỗn hợp; 25% còn lại là hỗn hợp các chất thải rắn. Giả
sử các vật liệu đã phân loại để tái sinh và thải bỏ được thu gom hàng ngày. Hãy thiết lập
cân bằng vật chất cho nhà máy đồ hộp trong một ngày, tính toán và vẽ lưu trình vật chất
cho tất cả các loại vật liệu đồng thời xác định lượng chất thải trên một tấn sản phẩm.
Bài giải
1. Trong một ngày, nhà máy đồ hộp nhận
- 12 tấn sản phẩm thô;
- 5 tấn vỏ lon;
- 0,5 tấn vỏ hộp carton;
- 0,3 tấn các vật liệu khác.
2. Kết quả hoạt động của nhà máy
- Sản xuất được 10 tấn sản phẩm; sinh ra 1,2 tấn phế phẩm; phần còn lại được thải
bỏ cùng với nước thải;
- 4 tấn vỏ lon được lưu trữ và phần còn lại được sử dụng cho sản xuất, trong đó 3%
bị hư hỏng;
- 0,5 tấn vỏ carton được sử dụng và 3% bị hư hỏng;
- 25% các vật liệu khác được lưu trữ; 50% là giấy loại, trong đó có 35% được phân
loại và tái sinh, phần còn lại được thải bỏ dưới dạng chất thải rắn hỗn hợp; còn lại
25% các vật liệu này là hỗn hợp chất thải được thải bỏ.
3. Xác định khối lượng chất thải
- Chất thải sinh ra từ sản phẩm thô
: 1,2 tấn/ngày;
+ Chất thải rắn làm thức ăn gia súc
+ Phế phẩm thải bỏ cùng với nước thải : 12 – 10 – 1,2 = 0,8 tấn.
4-5
- Vỏ lon
+ Vỏ lon hỏng và tái sinh : 0,03 x (5 – 4) = 0,03 tấn/ngày;
+ Sử dụng trong sản xuất : 1 – 0,03 = 0,97 tấn/ngày.
- Vỏ hộp carton
+ Hư hỏng và tái sinh
+ Sử dụng cho sản xuất
: 0,03 x 0,5 = 0,015 tấn/ngày;
: 0,5 – 0,015 = 0,485 tấn/ngày.
- Các vật liệu khác
: 0,25 x 0,3 = 0,075 tấn/ngày;
: 0,3 – 0,075 – 0,053 = 0,172 tấn/ngày.
+ Khối lượng dự trữ
+ Giấy được phân loại và tái sinh: 0,50 x 0,35 x 0,3 = 0,053 tấn/ngày;
+ Chất thải hỗn hợp
- Tổng khối lượng sản phẩm : 10 + 0,97 + 0,485 = 11,455 tấn/ngày.
- Tổng khối lượng vật liệu dự trữ : 4 + 0,075 = 4,075 tấn/ngày.
4. Thiết lập cân bằng và lưu trình vật chất hàng ngày cho nhà máy đồ hộp
- Phương trình cân bằng vật chất
Lượng tích lũy = Vào – Ra – Chất thải sinh ra
- Khối lượng cân bằng vật chất như sau
: 4 + 0,075 = 4,075 tấn/ngày;
= 12,753 tấn/ngày
: 0,8 + 0,172 = 0,972 tấn/ngày;
+ Vật liệu dự trữ
+ Vật liệu dòng vào : 12,0 + 5,0 + 0,5 + 0,3 = 17,8 tấn/ngày;
+ Vật liệu dòng ra : 10,0 + 0,97 + 0,485 + 1,2 + 0,03 + 0,015 + 0,053
+ Chất thải sinh ra
+ Cân bằng vật chất cuối cùng:
4,075 = 17,8 – 12,753 – 0,972 (kiểm tra cân bằng khối lượng)
0,075 tấn/ngày
Lưu trữ trong nhà máy
0,172 tấn chất thải
hỗn hợp
11,455 tấn sản phẩm
1,2 tấn thức ăn gia súc
0,03 tấn vỏ lon tái sinh
0,015 tấn vỏ carton tái sinh
0,053 tấn giấy tái sinh
- Lưu trình cân bằng vật chất được biểu diễn như sau:
12 tấn sản phẩm thô
5 tấn vỏ lon
0,5 tấn vỏ carton
0,3 tấn vỏ carton
- Xác định khối lượng chất thải sinh ra trên một tấn sản phẩm
+ Vật liệu có khả năng tái sinh = (1,2 + 0,03 + 0,015 + 0,053)/11,455 = 0,11 tấn/tấn;
4-6
0,8 tấn phế phẩm thải
cùng với nước thải
+ Chất thải hỗn hợp = (0,8 + 0,172)/11,455 = 0,085 tấn/tấn.
+ Vật liệu có khả năng tái sinh = (1,2 + 0,03 + 0,015 + 0,053)/11,455 = 0,11 tấn/tấn;
+ Chất thải hỗn hợp = (0,8 + 0,172)/11,455 = 0,085 tấn/tấn.
Phương Pháp Phân Tích Thống Kê Khối Lượng Chất Thải
Để xây dựng hệ thống quản lý chất thải rắn thường cần phải xác định đặc tính hệ thống
của tốc độ phát sinh chất thải rắn. Nếu cung cấp thùng chứa có dung tích ước tính theo
một ngày nhất định nào đó là không phù hợp với yêu cần thực tế. Dung tích thùng chứa
sử dụng phải được lựa chọn dựa trên cơ sở phân tích thống kê tốc độ phát sinh chất thải
và đặc điểm của hệ thống thu gom.
Bước đầu tiên khi đánh giá đặc tính hệ thống của tập số liệu quan sát được là để xác định
xem tập số liệu này được phân bố ngẫu nhiên (normal) hay phân bố theo hàm log
(skew/log normal). Bản chất của sự phân bố có thể được xác định ngay bằng cách biểu
diễn các số liệu này trên giấy xác suất số học và logarit. Khi xác định được bản chất của
sự phân bố này, các phép tính thống kê được sử dụng để mô tả sự phân bố này bao gồm:
giá trị trung bình số học, median, mode, độ lệch chuẩn (standard diviation), hệ số biến
thiên CV, hệ số Skewness, hệ số Kurtosis. Việc xác định các phép đo đạc thống kê đối
với số liệu phát sinh chất thải được trình bày trong Ví dụ 4.3.
Ví dụ 4.3 Xác định đặc tính hệ thống của tập số liệu về sự tốc độ phát sinh chất thải
hàng tuần dựa trên bảng thống kê sau đây:
Tuần Chất thải (m3/tuần)
01
02
03
04
05
06
07
Chất thải (m3/tuần)
28,29
29,05
26,76
25,23
24,47
23,70 Tuần
08
09
10
11
12
13 22,17
22,94
26,76
26,00
29,05
31,35
30,58
Bài giải
1. Xác định bản chất sự phân bố tập số liệu về tốc độ phát sinh chất thải, sử dụng giấy
xác suất thống kê.
- Biểu diễn tập số liệu thu thập được dưới dạng bảng biểu theo 3 cột sau:
+ Cột 1, điền số thứ tự của dãy số liệu bắt đầu bằng 1;
+ Cột 2, sắp xếp các số liệu tốc độ phát sinh chất thải theo thứ tự từ nhỏ đến lớn;
+ Cột 3, điền vị trí xác suất.
4-7
Thứ tự dãy
số (m)
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13 Tốc độ phát sinh
chất thải (m3/tuần)
22,17
22,94
23,70
24,47
25,23
26,00
26,76
26,76
28,29
29,05
29,05
30,58
31,35 Vị trí xác suất*
(%)
7,1
14,3
21,4
28,6
35,7
42,9
50,0
57,1
64,3
71,4
78,6
85,7
92,9
suất đã xác định trên giấy xác suất thống kê số học và theo hàm logarit.
2. Xác định đặc tính hệ thống của tập số liệu về thu gom chất thải.
- Lập bảng tính toán các số liệu cần thiết cho các phép tính xác suất
* Vị trí xác suất = [m/(n + 1)]100, n = 13
- Vẽ lượng chất thải sinh ra trong tuần, biểu diễn bằng đơn vị m3/tuần, theo vị trí xác
Chất thải (m3/tuần)
(xi – xtb )
-4,47
-3,70
-2,94
-2,17
-1,41
-0,64
0,12
0,12
1,65
2,41
2,41
3,94
4,71 (xi - xtb )2
19,98
13,69
8,64
4,71
1,99
0,41
0,01
0,01
2,72
5,81
5,81
15,52
22,18
101,50 (xi – xtb )4
399,24
187,42
74,71
22,17
3,95
0,17
0,00
0,00
7,41
33,73
33,73
240,98
492,13
1495,66 22,17
22,94
23,70
24,47
25,23
26,00
26,76
26,76
28,29
29,05
29,05
30,58
31,35
346,35
xtb = 346,35/13 = 26,64
+ Trị số trung bình
64,26
m3/tuần
=
=
=
xtb
x
∑
n
35,346
13
4-8
- Tính toán đặc tính thống kê
+ Median = 26,76 m3/tuần
+ Mode = 3 Med – 2xtb = 3x 26,76 – 2 x 26,64 = 27 m3/tuần
+ Độ lệch chuẩn
2
)
tb
(
x
−∑
n
+ Hệ số biến thiên
s
100
79,2
CV
47,10
=
=
=
×
64,26
100
×
tbx
+ Hệ số Skewness
2
Mod
×
2
27
×
−
(
)
)
xtb
26,0
=
=
−=
α
3
−
s
(
64,26
79,2
+ Hệ số Kurtosis
4
x
−
)
tb
9,1
= ∑
=
=
α
4
x
4
66,
4
79,2
(
i
sn
×
1495
13
×
x 79,2 s = = = 50,101
13
Phương Pháp Ước Tính Dựa Trên Tốc Độ Gia Tăng Dân Số Và Lượng Rác
Theo phương pháp này, đầu tiên cần ước tính dân số của khu vực trong tương lai dựa trên
các phương pháp tính toán dân số. Dựa trên các số liệu thống kê lượng rác của khu vực,
tính toán lượng rác phát sinh trên người/ngđ của các năm đã qua và dự đoán cho những
năm tiếp theo. Với số liệu dân số và tốc độ phát sinh rác tính trên người/ngđ đã dự đoán,
hoàn toàn có thể ước tính khối lượng rác phát sinh của khu vực nghiên cứu trong tương
lai.
4.3 TỐC ĐỘ PHÁT SINH VÀ TỐC ĐỘ THU GOM CHẤT THẢI
Tốc Độ Thu Gom Chất Thải Rắn
Chất thải thu gom được là chất thải hỗn hợp (ở những khu dân cư không có chương trình
tái sinh chất thải rắn) và chất thải đã phân loại tại nguồn (ở những khu dân cư có chương
trình tái sinh chất thải). Mức chênh lệch giữa khối lượng chất thải sinh ra từ khu dân cư
và khu thương mại so với khối lượng chất thải thu gom để xử lý và thải bỏ phụ thuộc vào
(1) mức độ tái sử dụng rác thực phẩm làm phân compost, (2) lượng rác đốt trong khuôn
viên hộ gia đình, (3) lượng phế liệu được tách riêng để bán cho các cơ sở thu mua phế
liệu,…
Sự Biến Thiên Tốc Độ Phát Sinh Và Tốc Độ Thu Gom
Lượng chất thải rắn sinh ra thay đổi hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng và thay đổi theo
mùa. Tốc độ phát sinh chất thải từ các khu dân cư thường lớn nhất vào mùa giáng sinh và
4-9
lễ tết. Do đặc tính biến thiến không theo quy luật của tốc độ phát sinh chất thải nên việc
ước tính tổng khối lượng chất thải thu gom được theo số liệu của một tháng cho trước sẽ
gặp phải sai số rất lớn. Tổng khối lượng chất thải rắn sinh hoạt của thành phố Hồ Chí
Minh (TP. HCM) ước tính đến năm 2010 được trình bày trong Bảng 4.2.
Bảng 4.2 Khối lượng chất thải rắn sinh hoạt (không kể xà bần) của TP. HCM tính đến năm 2010
Năm Dân số (người) (*)
Tấn/năm (**)
1.058.468
983.811
939.943
1.066.272
1.483.963
1.369.358
1.508.543
1.608.518
1.708.493
1.808.468
1.908.443
2.008.418
2.108.393
2.208.368
2.308.343
Kg/người/ngày
0,61
0,56
0,52
0,58
0,79
0,72
0,78
0,81
0,84
0,87
0,91
0,93
0,96
0,99
1,01
Khối lượng chất thải rắn sinh hoạt
Tấn/ngày
2.900
2.695
2.575
2.921
4.066
3.752
4.133
4.407
4.681
4.955
5.229
5.503
5.776
6.050
6.324
4.748.596
1996
4.852.590
1997
4.957.856
1998
5.011.487
1999
5.117.129
2000
5.223.975
2001
5.332.006
2002
5.441.206
2003
5.551.554
2004
5.663.029
2005
5.775.610
2006
5.889.274
2007
6.003.997
2008
6.119.754
2009
6.236.519
2010
Nguồn: CENTEMA, 2003.
Ghi chú:
(*) dân số từ năm 1996 đến năm 2001 lấy từ niên giám thống kê của thành phố Hồ Chí Minh
(**) khối lượng CTRSH từ năm 1992 đến năm 2002 do Công ty Môi Trường Đô Thị cung cấp
4.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHÁT SINH CHẤT THẢI
4.4.1 Ảnh Hưởng Của Hoạt Động Giảm Thiểu Và Tái Sinh Chất Thải Tại Nguồn
Giảm Chất Thải Tại Nguồn
Việc giảm chất thải tại nguồn phát sinh có thể thực hiện được qua các bước thiết kế, sản
xuất và đóng gói sản phẩm sao cho lượng chất thải nhỏ nhất, thể tích vật liệu sử dụng ít
nhất và thời gian hữu dụng của sản phẩm dài nhất. Việc giảm chất thải cũng có thể xảy ra
ở các hộ gia đình, khu thương mại hoặc công nghiệp thông qua khuynh hướng mua một
cách chọn lọc và tái sử dụng sản phẩm và vật liệu. Hiện nay, giảm thiểu chất thải tại
nguồn chưa được thực hiện một cách đồng bộ và nghiêm ngặt nên khó có thể ước tính
được ảnh hưởng thực sự của chương trình giảm chất thải tại nguồn đến tổng lượng chất
thải sinh ra. Tuy nhiên, giảm chất thải tại nguồn sẽ trở thành yếu tố quan trọng của việc
giảm khối lượng chất thải trong tương lai. Ví dụ:
- Giảm đóng gói không cần thiết hoặc đóng gói quá thừa;
- Phát triển và sử dụng các sản phẩm có tính bền và khả năng phục hồi cao hơn;
- Thay thế các loại sản phẩm chỉ sử dụng được một lần bằng các sản phẩm có khả năng
tái sử dụng được (ví dụ dùng đĩa và dao kéo, thùng đựng thức uống, vải quần áo, và
khăn tấm loại có thể tái sử dụng được);
- Sử dụng ít tài nguyên hơn (ví dụ photo hai mặt);
4-10
- Tăng lượng vật liệu có thể tái sinh được trong sản phẩm;
- Phát triển các chương trình khuyến khích nhà sản xuất tạo ra ít chất thải.
Tái Sinh
Chương trình tái sinh chất thải của khu dân cư hoạt động sẽ ảnh hưởng đến lượng chất
thải thu gom để tiếp tục xử lý hoặc thải bỏ.
4.4.2 Ảnh Hưởng Của Quan Điểm Của Quần Chúng và Luật Pháp Đến Sự Phát
Sinh Chất Thải
Cùng với chương trình giảm và tái sinh chất thải tại nguồn, quan điểm của quần chúng và
luật pháp cũng ảnh hưởng đáng kể đến lượng chất thải sinh ra.
Quan điểm của quần chúng. Khối lượng chất thải sinh ra sẽ giảm đáng kể nếu người dân
sẵn lòng thay đổi ý muốn của họ – thay đổi thói quen và cách sống để bảo vệ nguồn tài
nguyên thiên nhiên và giảm gánh nặng kinh tế liên quan đến quản lý chất thải rắn. Để có
thể thay đổi được quan điểm của quần chúng cần thực hiện chương trình giáo dục cộng
động.
Luật pháp. Có lẽ yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự phát sinh của một số loại chất
thải là các quy định của địa phương về việc sử dụng các loại vật liệu đặc biệt, nhất là vật
liệu đóng gói và chứa thức uống. Cũng có thể áp dụng phương pháp khác như khuyến
khích mua và sử dụng vật liệu tái sinh được bằng cách giảm giá bán từ 5 – 10%.
4.4.3 Ảnh Hưởng Của Các Yếu Tố Địa Lý Tự Nhiên Đến Sự Phát Sinh Chất Thải
Các yếu tố điạ lý tự nhiên như vị trí, mùa trong năm, chu kỳ thu gom và đặc điểm của
khu vực có thể ảnh hưởng đến lượng chất thải sinh ra và lượng chất thải thu gom.
Vị trí địa lý. Vị trí địa lý, khí hậu có thể ảnh hưởng đến khối lượng cả thời gian phát sinh
của một số loại chất thải. Ví dụ, sự biến thiên khối lượng rác vườn sinh ra từ những nơi
khác nhau phụ thuộc vào khí hậu. Ở những vùng ấm áp, mùa trồng trọt sẽ dài hơn những
nơi khác, do đó, rác vườn thu gom được không những có khối lượng lớn hơn đáng kể mà
thời gian phát sinh cũng lâu hơn. Do tính biến thiên khối lượng của một số thành phần
của chất thải rắn theo khí hậu, nên cần phải thực hiện nghiên cứu trong từng trường hợp
cụ thể nếu như các giá trị này ảnh hưởng đáng kể đến hệ thống thiết kế.
Mùa trong năm. Khối lượng của một số thành phần chất thải rắn cũng bị ảnh hưởng của
mùa trong năm. Ví dụ, khối lượng rác thực phẩm liên quan đến mùa trồng rau và trái cây.
Tần xuất thu gom. Nhìn chung, nếu dịch vụ thu gom không bị hạn chế, chất thải sẽ được
thu gom nhiều hơn. Tuy nhiên, kết luận này không được phép áp dụng để suy luận rằng
lượng chất thải sinh ra sẽ nhiều hơn. Ví dụ, nếu hộ gia đình chỉ có một hoặc hai thùng
chứa rác trong một tuần, do giới hạn sức chứa của thùng, họ sẽ cất riêng báo và những
vật liệu khác. Trong khi đó, nếu dịch vụ thu gom không hạn chế, chủ hộ có khuynh
hướng thải bỏ luôn cả những thành phần này. Trong trường này, lượng chất thải sinh ra
có thể giống nhau, nhưng lượng chất thải thu gom được sẽ rất khác nhau.
4-11
Đặc điểm của khu vực phục vụ. Đặc điểm riêng của khu vực phục vụ có thể ảnh hưởng
đến lượng chất thải rắn sinh ra. Ví dụ, lượng rác vườn sinh ra tính trên đầu người ở
những vùng nông thôn sẽ nhiều hơn so với khu đô thị.
4-12
CHƯƠNG 5
QUẢN LÝ, PHÂN LOẠI, LƯU TRỮ VÀ XỬ LÝ
CHẤT THẢI RẮN TẠI NGUỒN
5.1 TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ VÀ PHÂN LOẠI CHẤT THẢI RẮN TẠI
NGUỒN
Quản lý và phân loại, lưu trữ và xử lý chất thải rắn tại nguồn trước khi thu gom là khâu
thứ hai trong sáu khâu của hệ thống quản lý chất thải rắn. Vì khâu này ảnh hưởng đáng
kể đến đặc tính của chất thải, đến hoạt động của các khâu tiếp theo, đến sức khỏe cộng
đồng và quan điểm của quần chúng về việc vận hành hệ thống quản lý chất thải rắn, nên
việc hiểu rõ các yếu tố liên quan đến khâu này có ý nghĩa quan trọng.
5.1.1 Quản Lý, Phân Loại Chất Thải Rắn Sinh Hoạt Tại Các Hộ Gia Đình
Có nhiều cách phân loại nhà ở khu dân cư, tuy nhiên, phân loại theo số tầng là cách phù
hợp nhất đối với mục đích quản lý và phân loại chất thải rắn ở các hộ gia đình. Theo cách
phân loại này, nhà thấp hơn 4 tầng được gọi là nhà thấp tầng, nhà từ 4 đến 7 tầng được
gọi là trung bình và nhà cao hơn 7 tầng được gọi là nhà cao tầng. Các nhà thấp tầng còn
có thể phân thành căn hộ riêng, dãy các căn hộ riêng và căn hộ nhiều gia đình.
Nhà Thấp Tầng Loại Căn Hộ Riêng
Dân cư ở các căn hộ riêng thấp tầng có trách nhiệm mang chất thải rắn và vật liệu tái sinh
đến các thùng chứa đặt trong hoặc gần nhà. Loại thùng chứa sử dụng tùy thuộc vào quy
định về phân loại chất thải, có nơi quy định phân loại theo yêu cầu của nhà máy thu hồi
vật liệu, có nơi yêu cầu phân loại theo mục đích xử lý,… Đối với một số hệ thống thu
gom, chất thải hỗn hợp được chứa trong các thùng chứa tùy ý, không theo một tiêu chuẩn
cụ thể nào. Ở những hệ thống khác, chất thải hỗn hợp được chứa trong các thùng
có bánh xe. Trong cả hai hệ thống này, cư dân có trách nhiệm mang thùng chứa rác đến
lề đường nơi thu gom.
Đối với những hệ thống có phân loại chất thải, phần chất thải rắn còn lại sau khi đã tách
riêng những thành phần có khả năng tái sinh tái sử dụng, được chứa trong những thùng
chứa quy định. Ở một số khu dân cư, máy ép được dùng để làm giảm thể tích chất thải
thu gom. Chất thải sau khi ép được chứa trong các thùng hoặc túi nhựa hàn kín. Cư dân
có trách nhiệm mang thùng chứa rác và thùng chứa chất thải đã tách riêng để tái sinh tái
sử dụng đến lề đường nơi thu gom chất thải.
Khu Nhà Thấp Tầng Và Trung Bình
Phương pháp xử lý và phân loại chất thải rắn tại các khu nhà thấp tầng và trung bình cũng
tương tự như các phương pháp áp dụng cho những căn hộ thấp tầng riêng lẻ, tuy nhiên,
những phương pháp này có thể thay đổi đôi chút tùy thuộc vào vị trí lưu trữ chất thải và
phương pháp thu gom. Các vị trí lưu trữ chất thải có thể là tầng hầm, ngoài trời và đặc
biệt là có máy ép rác. Các hệ thống xử lý và phân loại chất thải tái sinh và không tái sinh
ở những khu nhà thấp tầng và trung bình được trình bày trong Bảng 5.2.
5-1
Bảng 5.1 Các phương án thu gom chất thải rắn sinh hoạt khu dân cư từ các căn hộ riêng lẻ trong trường hợp không có và có phân loại chất thải tại nguồn
STT Phương án thu gom
01 Không phân loại chất thải tại nguồn
a Thùng chứa quy định; thu gom ở lề
đường; thu gom riêng rác vườn.
b Tất cả các loại thùng chứa; thu gom ở
lề đường; thu gom riêng rác vườn.
02 Phân loại chất thải tại nguồn
a Thu gom ở lề đường; giấy báo được bó
thành bó; thu gom riêng rác vườn.
b Thu gom ở lề đường; các thành phần
chất thải phân loại được chứa trong ba
thùng nhựa thiết kế đặc biệt; thu gom
riêng rác vườn.
c Thu gom ở lề đường với 4 thùng chứa
riêng các thành phần chất thải đã tách
loại.
d Thu gom ở lề đường với một thùng
chứa quy định và hai túi nhựa; thu gom
riêng rác vườn.
e Thu gom ở lề đường với 3 túi nhựa
trong suốt hoặc kín và một thùng chứa;
thu gom riêng rác vườn. Túi nhựa và
các vật liệu khác được thu gom cùng xe
thu gom; rác vườn được thu gom bằng
xe riêng.
Ghi chú
Phân loại chất thải được thực hiện ở nhà máy
thu hồi vật liệu.
Phân loại chất thải được thực hiện ở nhà máy
thu hồi vật liệu.
Xe thu gom theo quy định với thùng chứa giấy
báo riêng; giấy báo được bỏ riêng tại nhà máy
thu hồi vật liệu hoặc nhà máy thu hồi giấy.
Một thùng dùng chứa giấy báo, một thùng chứa
thủy tinh và nhựa, và một thùng dùng chứa lon
nhôm và lon thiếc; thủy tinh, nhựa, nhôm, và
lon thiếc được phân loại ở nhà máy thu hồi vật
liệu.
Một thùng dùng chứa giấy và caron không bị
nhiễm bẩn, một thùng chứa vật liệu tái sinh bao
gồm các thùng nhựa, thủy tinh, lon nhôm và
thiếc; một thùng chứa rác vườn; và một thùng
dùng chứa các thành phần còn lại; các thành
phần riêng biệt sẽ được phân loại tại nhà máy
thu hồi vật liệu.
Một túi nhựa, màu hoặc trong suốt, để chứa tất
cả giấy carton, tạp chí, thư từ, và tất cả những
loại giấy khác không bị nhiễm bẩn; một túi
nhựa khác dùng chứa các vật liệu tái sinh kác
bao gồm chai nhựa, thùng nhựa, chai lọ thủy
tinh, lon nhôm và lon thiếc; những vật liệu khác
được chứa trong thùng; các thành phần chất thải
được tách riêng tại nhà máy thu hồi chất thải.
Một túi nhựa chứa tất cả các loại giấy và carton
không bị nhiễm bẩn, một túi chứa các vật liệu
tái sinh bao gồm thùng nhựa, thủy tinh, lon
nhôm và lon thiếc; một túi chứa rác vườn; các
chất thải còn lại được chứa trong thùng; các
thành phần chất thải sẽ được phân loại ở nhà
máy thu hồi vật liệu.
Rác vườn chứa trong túi được đặt ở một phía
của xe thu gom và sau đó được tháo dỡ thủ
công tại điểm đổ. f Các phương án từ 2a đến 2e nhưng rác
vườn được chứa trong bao nhựa và thu
gom cùng xe thu gom các chất thải
khác.
Chứa ở tầng hầm/thu gom bên lề đường. Thu gom chất thải của các khu chung cư thấp
tầng và trung bình ở lề đường là phương án thông dụng. Với hệ thống này, các khu chung
cư phải được thiết kế sao cho có một phòng ở tầng hầm hoặc một khu vực riêng để chứa
chất thải. Thùng chứa chất thải để tái sinh thường đặt trong hoặc gần khu vực chứa chất
thải rắn. Người dân sẽ mang chất thải đến đổ ở những thùng chứa thích hợp. Nhân viên
quản lý khu chung cư có trách nhiệm chuyển các thùng chứa đến lề đường nơi thu gom
5-2
chất thải. Ở một số nơi, nhân viên có trách nhiệm thu gom chất thải và vật liệu tái sinh
đặt bên ngoài cửa các căn hộ hoặc phòng chung của mỗi tầng.
Lưu trữ ngoài trời/thu gom bằng thiết bị cơ khí. Ở nhiều căn hộ thấp tầng và trung bình,
các thùng chứa lớn được đặt bên ngoài khu nhà ở, nơi có rào chắn. Các thùng chứa lớn
này được đổ vào các xe thu gom có trang bị thiết bị cơ khí. Những thùng chứa chất thải
tái sinh thường đặt ở gần hoặc trong khu vực chứa rác. Người dân mang chất thải và
những vật liệu tái sinh đến khu vực chứa rác và đổ vào các thùng tương ứng theo quy
định. Trong trường hợp cần thiết, nhân viên quản lý chung cư có trách nhiệm mang các
thùng chứa đến nơi thu gom. Cũng tương tự như trên, nhân viên có nhiệm vụ thu gom
chất thải và vật liệu tái sinh ở bên ngoài cửa, lối đi của các căn hộ hoặc phòng chung của
mỗi tầng.
Bảng 5.2 Các phương án thu gom chất thải rắn sinh hoạt khu dân cư ở khu nhà thấp tầng, trung
bình và cao tầng trong trường hợp có và không phân loại chất thải tại nguồn
STT Phương án
1 Không phân loại chất thải tại nguồn
a
Thùng chứa kích thước chuẩn chứa trong khu
vực phục vụ hoặc bên ngoài trời trong khu vực
có rào chắn riêng biệt
b
Thùng chứa lớn, kích thước chuẩn, đổ bằng
thiết bị cơ khí, đặt ở tầng hầm hoặc ngoài trời
trong khu vực có rào chắn riêng biệt.
c
Ghi chú
Chủ hộ, người dân, nhân viên thu gom
có trách nhiệm mang chất thải đến lề
đường nơi thu gom. Việc phân loại
chất thải sẽ được thực hiện tại nhà máy
thu hồi vật liệu.
Nếu cần thiết, nhân viên thu gom phải
đổ thùng chứa rác. Việc phân loại chất
thải sẽ được thực hiện tại nhà máy thu
hồi vật liệu.
Nếu cần thiết, nhân viên thu gom phải
đổ thùng chứa rác. Việc phân loại chất
thải sẽ được thực hiện tại nhà máy thu
hồi vật liệu.
2
a
b
Chất thải được đặt bên ngoài mỗi căn hộ hoặc
trong khu vực quy định của mỗi tầng; ở những
căn hộ cao tầng mới có trang bị máng thu chất
thải; các thùng chứa lớn và thiết bị xử lý (thiết
bị đóng kiện,…) được đặt ở khu vực này cho
đến khi thu gom, thường là ở tầng hầm của các
nhà cao tầng.
Phân loại chất thải tại nguồn
Phương án 1a và 1c như trên, các thành phần
đã phân loại chứa trong các thùng chứa cổ điển
hoặc thiết kế đặc biệt được đặt ở tầng hầm hoặc
ngoài trời trong khu vực có rào chắn riêng biệt.
Phương án 1b như trên, các chất thải đã phân
loại đặt bên ngoài mỗi căn hộ để thu gom, được
mang đến khu vực quy định của mỗi tầng, đặt
trong các máng thu rác riêng biệt, hoặc mang
đến khu vực quy định bỏ vào các thùng chứa
riêng biệt. Cư dân hoặc nhân viên thu gom mang
thùng chứa đến nơi đổ bỏ quy định,
các thành phần chất thải sẽ được phân
loại tại nhà máy thu hồi vật liệu.
Các máng đổ rác riêng thường được
lắp đặt ở những khu xây dựng mới, các
chất thải đã phân loại sẽ được nhân
viên thu gom và lưu trữ ở nơi quy
định. Các thành phần chất thải sẽ được
phân loại tại nhà máy thu hồi vật liệu.
Nhà Cao Tầng
Ở những tòa nhà cao tầng, các phương pháp chung nhất dùng để quản lý chất thải rắn bao
gồm một hoặc nhiều phương pháp sau: (1) nhân viên thu gom có trách nhiệm mang chất
thải từ các tầng về tập trung tại tầng hầm hoặc khu vực quy định, (2) người dân có trách
5-3
nhiệm mang chất thải về tập trung tại tầng hầm hoặc khu vực quy định, (3) người dân có
trách nhiệm mang chất thải đến bỏ vào các máng đổ rác theo quy định đặt ở khu vực
trống của mỗi tầng. Chất thải từ các máng đổ rác được thu gom vào các thùng chứa lớn
hơn, ép vào các thùng chứa hoặc đóng kiện trực tiếp. Người dân phải mang các thành
phần có thể tái sinh đến khu vực quy định của mỗi tầng hoặc đặt tại nơi thu gom quy
định. Các máng đổ rác thường đặt ở khu vực tập trung rác quy định. Các chất thải có kích
thước lớn, cồng kềnh thường được người dân hoặc nhân viên thu gom mang thẳng đến
nơi tập trung rác. Ở nhiều tòa nhà cao tầng, máng đổ rác thường nối với các máy ép rác
lớn. Máng đổ rác dùng ở các tòa nhà thường có đường kính dao động trong khoảng 12
đến 36 in (30 – 91 cm). Tất cả các máng đổ rác sẵn có đều có thể trang bị cho các tầng
lấy rác thích hợp, bên hông hoặc đáy có bản lề để lắp đặt cho mỗi tầng khác nhau. Vách
ngăn ở nơi nạp rác, khóa, vòi phun nước, hệ thống khử trùng, bộ phận giảm âm và các lỗ
thông hơi là những thiết bị phụ trợ khác. Việc sử dụng hệ thống khử trùng và làm vệ sinh
rất cần thiết để đảm bảo giảm mùi và vệ sinh khu vực máng đổ rác. Khi thiết kế máng đổ
rác cần chú ý mức dao động của lượng rác thải. Khi tính toán kích thước máng đổ rác cần
xác định (1) khối lượng riêng của chất thải rắn (khoảng 104 kg/m3), (2) chu kỳ thải bỏ
chất thải rắn (thường chất thải rắn sinh ra hàng ngày sẽ được thải theo chu kỳ 4 giờ) và
(3) lượng chất thải sinh ra tính trên người/ngđ (khoảng 0,8 kg/người.ngđ là giá trị hiện
nay ở TP. Hồ Chí Minh).
5.1.2 Quản Lý, Phân Loại Chất Thải Rắn Tại Các Khu Thương Mại Và Các Cơ Sở
Sản Xuất Công Nghiệp
Khu Thương Mại
Ở nhiều công sở và khu thương mại, tất cả giấy công sở hiện nay được thu gom để tái
sinh. Các chất thải tái sinh được lưu trữ trong các thùng chứa riêng. Ở những khu thương
mại lớn, giấy thường được đóng kiện và lon nhôm được nghiền để giảm thể tích.
Các cơ sở sản xuất
Công tác quản lý và phân loại chất thải rắn không phát sinh từ sản xuất công nghiệp hoàn
toàn tương tự như đối với các khu thương mại.
5.1.3 Lưu Trữ Chất Thải Rắn Tại Nguồn
Các yếu tố quan trọng cần phải xem xét đối với việc lưu trữ chất thải rắn tại nguồn bao
gồm (1) ảnh hưởng của việc lưu trữ đến các thành phần chất thải, (2) loại thùng chứa sử
dụng, (3) vị trí đặt thùng chứa và (4) sức khỏe cộng đồng và mỹ quan khu vực.
Ảnh Hưởng Của Việc Lưu Trữ Đến Các Thành Phần Chất Thải
Những yếu tố quan trọng cần xem xét khi lưu trữ chất thải rắn tại nguồn là những ảnh
hưởng của chính việc lưu trữ chất thải đến tính chất của chất thải, bao gồm (1) quá trình
phân hủy sinh học, (2) sự hấp thụ chất lỏng và (3) sự nhiễm bẩn của các thành phần chất
thải.
Quá trình phân hủy sinh học. Chất thải thực phẩm và những chất thải khác trong các
thùng chứa tại nguồn hầu như đều dễ dàng bị phân hủy sinh (thường gọi là sự thối rửa)
do sự phát triển của vi sinh vật và nấm. Nếu chất thải được lưu trữ trong thùng chứa trong
5-4
một khoảng thời gian dài, ruồi sẽ sinh sôi nảy nở cũng như hình thành các hợp chất gây
mùi hôi.
Hấp thu chất lỏng. Do các thành phần của chất thải rắn sinh hoạt có độ ẩm ban đầu khác
nhau, quá trình thiết lập lại cân bằng độ ẩm sẽ xảy ra khi các chất thải này được chứa
chung trong cùng thùng chứa. Khi chứa các chất thải khác nhau trong cùng thùng chứa,
giấy sẽ hấp thu nước từ chất thải thực phẩm và rác vườn ẩm ướt. Mức độ hấp thu tùy
thuộc vào thời gian lưu trữ cho đến khi chất thải được thu gom. Nếu các chất thải được
lưu trữ tại nguồn hơn 1 tuần trong thùng chứa kín, độ ẩm sẽ phân bố đều cho tất cả các
thành phần có trong thùng chứa. Nếu không dùng thùng chứa kín, chất thải cũng có thể
hấp thu nước mưa rơi vào thùng.
Sự nhiễm bẩn của các thành phần chất thải. Yếu tố đặc biệt quan trọng đối với việc lưu
trữ chất thải tại nguồn là sự nhiễm bẩn chất thải. Những thành phần chất thải chính có thể
bị nhiễm bẩn bởi một lượng nhỏ các chất thải nguy hại như dầu xe, chất tẩy rửa và sơn,
và do đó làm giảm khả năng tái sinh vật liệu. Trong khi sự nhiễm bẩn tại nguồn này làm
giảm giá trị của từng thành phần chất thải, nhiều tranh luận cho rằng điều này cũng mang
lại lợi ích khi đổ bỏ các chất thải này ra bãi chôn lấp bởi vì nồng độ của các chất ô nhiễm
giảm đáng kể khi các thành phần chất thải được phân tán và ép trong quá trình chôn lấp.
Loại Thùng Chứa
Loại và dung tích thùng chứa sử dụng phụ thuộc vào đặc tính và loại chất thải thu gom,
loại hệ thống thu gom, chu kỳ thu gom và diện tích sẵn có để đặt thùng chứa.
Vị Trí Đặt Thùng Chứa
Vị trí đặt thùng chứa phụ thuộc vào loại nhà ở hoặc khu thương mại, không gian sẵn có
và lối vào vị trí thu gom.
Nhà ở khu dân cư. Giữa các lần thu gom, thùng chứa dùng cho khu dân cư nhà thấp tầng
thường đặt ở (1) bên hông hoặc gần nhà, (2) ở hẻm, (3) bên trong hoặc gần nhà để xe,
hoặc ở những nơi có đủ diện tích và được thiết kế để đặt thùng chứa. Khi hai hoặc nhiều
căn hộ nằm gần nhau, có thể xây một hố bêtông ở vị trí thích hợp giữa các căn hộ. Hố có
thể để mở hoặc che kín bằng gỗ. Tuy nhiên, chỉ khi hố được che kín mới bảo đảm vệ
sinh. Những vị trí đặc trưng để đặt thùng chứa đối với các tòa nhà trung bình hoặc cao
tầng thường là tầng hầm hoặc bên ngoài cửa. Ở những tòa nhà cao tầng thùng chứa chất
thải và các thiết bị xử lý thường được đặt ở tầng hầm.
Khu thương mại và công nghiệp. Vị trí đặt thùng chứa chất thải ở các khu thương mại và
công nghiệp phụ thuộc vào cả không gian sẵn có và những điều kiện của lối vào. Thông
thường, vị trí và loại thùng chứa chất thải tại nguồn ở các khu thương mại và công nghiệp
phải được lựa chọn trên cơ sở phù hợp với yêu cầu sử dụng của nơi phát sinh chất thải và
thuận tiện cho công tác thu gom.
Sức Khỏe Cộng Đồng và Mỹ Quan
Yếu tố liên quan đến sức khỏe cộng đồng đầu tiên là sự sinh sôi nảy nở các loại côn
trùng, sâu hại mang mầm bệnh trong khu vực chứa chất thải. Biện pháp tốt nhất để hạn
chế chuột bọ và ruồi là giữ vệ sinh khu vực một cách hợp lý bằng cách dùng thùng chứa
5-5
có nắp đậy lín, rửa thùng chứa cũng như làm vệ sinh khu vực chứa chất thải theo định kỳ
và chuyển các chất thải có khả năng phân hủy sinh học đến nơi thải bỏ theo quy định.
Vấn đề mỹ quan khu vực thường liên quan đến sự hình thành mùi và cảnh quan không
đẹp mắt do không duy trì điều kiện vệ sinh phù hợp. Mùi có thể được khống chế bằng
cách dùng thùng chứa kín và duy trì chu kỳ thu gom hợp lý. Nếu vẫn phát sinh mùi, có
thể sử dụng chất khử mùi như một giải pháp tạm thời. Để duy trì mỹ quan khu vực, các
thùng chứa phải được lau chùi và súc rửa định kỳ.
5.1.4 Xử Lý Chất Thải Rắn Tại Hộ Gia Đình
Quá trình xử lý chất thải được áp dụng để (1) giảm thể tích, (2) thu hồi vật liệu có thể tái
sử dụng được, hoặc (3) thay đổi hình dạng vật lý của chất thải. Các hình thức xử lý chất
thải tại nguồn thường được áp dụng đối với các căn hộ thấp tầng riêng lẻ của khu dân cư
như phân loại chất thải, ép, đốt và sản xuất phân hữu cơ (compost). Tuy nhiên, hiện nay,
phương pháp tự đốt chất thải trong sân nhà để giảm thể tích không được phép sử dụng ở
các vùng đô thị. Các quá trình xử lý dùng ở các khu dân cư nhà thấp tầng, trung bình và
cao tầng bao gồm phân loại và ép.
Phân loại chất thải
Việc phân loại chất thải rắn tại nguồn là một trong những phương thức hiệu quả nhất để
có thể thu hồi và tái sử dụng vật liệu từ chất thải rắn.
Ép
Có hai loại máy ép được dùng để xử lý chất thải rắn ở các khu dân cư: (1) máy ép nhỏ
dùng cho các hộ gia đình riêng lẻ và (2) máy ép lớn dùng để ép chất thải từ nhiều hộ gia
đình.
Máy ép nhỏ dùng cho các hộ gia đình riêng lẻ. Vài năm trước đây, nhiều máy ép nhỏ
dùng cho các hộ gia đình riêng lẻ đã xuất hiện trên thị trường. Theo các nhà sản xuất, tỷ
số ép của các máy này dựa trên cơ sở ép giấy xốp và giấy lót gợn sóng (để bảo quản thủy
tinh). Mặc dù các máy ép này có thể giảm thể tích ban đầu của chất thải đến 70% nhưng
chúng được sử dụng chỉ cho một phần nhỏ chất thải rắn sinh ra. Việc sử dụng máy ép ở
các hộ gia đình cũng có thể gây phản tác dụng đối với các hoạt động xử lý chất thải tiếp
sau đó. Ví dụ, nếu chất thải sẽ được phân loại bằng các phương tiện cơ khí tại nhà máy
thu hồi vật liệu, chất thải đã ép phải được tháo bung ra trở lại trước khi phân loại. Thêm
vào đó, do ép, chất thải có thể bị bão hòa bởi chất lỏng chứa trong chất thải thực phẩm
làm cho khả năng thu hồi giấy hoặc các vật liệu khác có thể không khả thi vì không đạt
tiêu chuẩn tái sử dụng.
Máy ép dùng cho các chung cư. Để giảm thể tích chất thải rắn cần quản lý, các máy ép
thường được lắp đặt tại các chung cư, ở phía cuối của các máng đổ rác. Chất thải rơi qua
máng đổ rác tác động lên máy ép thông qua tế bào quang điện hoặc công tắc. Khi công
tác bị tác động, chất thải được ép. Tùy theo thiết kế của từng loại máy ép, chất thải đã ép
có thể được đóng thành từng kiện hoặc được đẩy tự động vào các thùng chứa kim loại
hoặc túi giấy.
Khi đã tạo thành kiện chất thải hoặc khi các thùng và túi giấy đã chứa đầy chất thải, máy
ép ngưng hoạt động tự động và đèn hiệu bậc sáng. Khi đó, công nhân vận hành phải buộc
5-6
dây và tháo kiện chất thải hoặc lấy thùng chứa và túi rác đầy ra khỏi máy ép và thay
thùng hoặc túi khác vào. Ở một số nơi các công đoạn này hoàn toàn tự động. Kích thước
của máy ép sử dụng kết hợp với các máng đổ rác được thiết kế trên cơ sở các thông số
liên quan đến máng đổ rác.
Việc sử dụng máy ép chất thải có thể giảm thể tích ban đầu của chất thải từ 20-60%
nhưng khối lượng chất thải hoàn toàn không thay đổi. Việc thu hồi chất thải sẽ không thể
thực hiện được trừ khi chất thải đã đóng kiện được tháo bung ra trở lại. Nếu bước xử lý
tiếp theo là đốt, chất thải đã ép cũng phải được làm vụn ra để tránh làm chậm quá trình
đốt và tránh làm tăng phần vật liệu không bị đốt cháy hoàn toàn. Tất cả những yếu tố này
phải được xem xét cẩn thận khi quyết định sử dụng máy ép chất thải tại nguồn phát sinh.
Composting
Vào những năm 1970, chế biến phân hữu cơ (compost) tại các hộ gia đình là phương
pháp tái sinh chất thải hữu cơ được ứng dụng rộng rãi. Đây là phương pháp giảm thể tích
và biến đổi thành phần vật lý của chất thải một cách hiệu quả đồng thời tạo ra sản phẩm
phụ hữu dụng. Nhiều phương pháp làm phân compost khác nhau được ứng dụng tùy
thuộc vào không gian sẵn có và chất thải dùng làm phân compost.
Sản xuất compost ở sân nhà. Để sản xuất compost ở sân nhà, người dân cần nắm được
một số phương pháp làm phân bằng lá cây, cỏ và các mẫu vụn cây cối bị cắt xén. Bụi cây,
gốc cây và gỗ cũng có thể làm phân compost được. Phương pháp đơn giản nhất là đổ vật
liệu làm phân compost thành đống, tưới nước và đảo trộn theo chu kỳ để cung cấp độ ẩm
và oxy cần thiết cho vi sinh vật sống và phát triển. Trong quá trình làm phân compost, có
thể kéo dà đến 1 năm, các vật liệu sẽ bị phân hủy dưới tác dụng của vi sinh vật và nấm
cho đến khi chỉ còn lại mùn (humus). Vật liệu phân compost sau khi đã ổn định sinh học
có thể dùng làm chất bổ sung dinh dưỡng cho đất hoặc làm vật liệu che phủ.
Lớp phủ bãi cỏ. Những dạng làm phân compost khác như thải cỏ trên các bãi cỏ mới xén.
Nếu các mẫu cỏ đã xén này đủ nhỏ, chúng có thể phủ thành một lớp trên mặt đất. Theo
thời gian, lớp cỏ này sẽ được chuyển thành phân compost. Hình thức này không những
giúp làm giảm lượng chất thải sinh ra tại nguồn mà còn cho phép tái sinh dinh dưỡng.
Đốt
Đốt chất thải trong vườn nhà cũng là một trong những hình thức xử lý chất thải rắn tại
nguồn. Tuy nhiên, biện pháp này chỉ có thể áp dụng ở những vùng nông thôn, ở những
khu dân cư thưa thớt. Hiện nay, ở các nước, việc đốt chất thải ở sân nhà đã bị cấm, nhất
là ở các khu đô thị. Đây cũng chính là nguyên nhân làm tăng đáng kể lượng giấy, carton,
và rác vườn trong thành phần chất thải rắn thu gom.
5.1.5 Xử Lý Chất Thải Tại Các Khu Thương Mại
Xử lý chất thải tại các khu thương mại về cơ bản cũng tương tự như đối với chất thải của
khu dân cư. Tuy nhiên, phương pháp ép đóng vai trò quan trọng trong xử lý chất thải tại
các khu thương mại.
5-7
phế liệu được đem bán toàn bộ cho các cơ sở tái sinh và tái chế tư nhân.
Ép
Đóng kiện carton thải bỏ ở các chợ và các khu thương mại là hình thức khá thông dụng.
Các kiện này có kích thước đặc trưng là 36 in x 48 in x 60 in (91 cm x 122 cm x 152 cm).
Carton đóng kiện được chế biến thành vật liệu đóng gói hoặc xuất khẩu để sản xuất thành
các sản phẩm khác.
Nghiền
Nghiền chất thải là phương pháp được sử dụng độc lập hoặc kết hợp với những phương
pháp xử lý trước đó để giảm thể tích chất thải. Phương pháp nghiền được sử dụng ở các
khu thương mại và các cơ quan nhà nước để hủy các tài liệu không còn giá trị. Trong một
số trường hợp, thể tích chất thải tăng lên sau khi nghiền.
Mặc dù hệ thống nghiền thủy lực hoạt động tốt, nhưng rất đắt tiền và chất thải sau khi
nghiền được thải vào hệ thống thoát nước của địa phương làm tăng tải lượng hữu cơ của
hệ thống xử lý. Do đó, hệ thống nghiền thủy lực sẽ không được phép sử dụng nếu hệ
thống xử lý nước thải không đủ công suất hoạt động.
5.2 DỰ ÁN PHÂN LOẠI CHẤT THẢI RẮN TẠI NGUỒN, TP. HỒ CHÍ MINH
5.2.1 Phương Án 1
Phương thức thực hiện
Nhà Nước thực hiện toàn bộ công tác đầu tư ban đầu về thu gom tại các hộ và tại các
điểm hẹn trên đường phố, vận chuyển, xây dựng các trạm phân loại, tái sinh, tái chế và
tái sử dụng các loại phế liệu có khả năng tái sử dụng, thu phí thu gom vận chuyển và xử
lý. Phương án 1 còn có thể chia làm hai giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Khi chưa xây dựng được nhà máy phân loại, tái sinh và tái chế tập trung,
thành chu trình khép kín của hệ thống phân loại chất thải rắn sinh hoạt tại nguồn.
- Giai đoạn 2: Nhà Nước xây dựng nhà máy phân loại, tái sinh và tái chế phế liệu, hoàn
Tồn Trữ Và Phân Loại
Tại Hộ Gia Đình. Trang thiết bị tồn trữ và phân loại tại nhà gồm 02 thùng chứa: 01
thùng chứa rác hữu cơ và 01 thùng chứa phần còn lại. Hai thùng này có thể tách rời (hoặc
chế tạo chung thành một thùng nhưng có thể tách rời khi chuyển rác lên xe thu gom).
Trong các thùng đều có túi PE hoặc polyme có khả năng phân hủy sinh học (không dùng
túi PVC), túi màu xanh nước biển (kiến nghị) chứa chất thải rắn hữu cơ, túi màu xanh lá
cây đựng các loại chất thải rắn còn lại. Căn hộ nào chật hẹp thì có thể chỉ dùng túi PE.
Sau khi trang bị 2 thùng chứa chất thải rắn mỗi hộ gia đình tự sắm túi chứa chất thải rắn
cho mình (có hộ sẽ không cần túi chứa mà đựng trực tiếp trong thùng). Chất thải rắn khi
sinh ra sẽ được tách riêng vào 2 thùng chứa ngay lúc xả rác hay khi làm vệ sinh nhà cửa.
Quá trình này, như đã đặt ra ban đầu, cần đến sự sẵn sàng thực hiện của người dân (kết
quả khảo sát ban đầu cho thấy là khoảng 46% số hộ gia đình được phỏng vấn sẵn sàng
5-8
tham gia chương trình này). Sau khi chứa rác, mỗi ngày hộ gia đình sẽ đổ chất thải rắn
hữu lên xe thu gom rác 1 lần như hiện nay, và hộ gia đình cũng đem rác tái chế 1 tuần 2
lần cách nhau (như qui định của quận) ra xe thu gom để vận chuyển đến nơi thu hồi vật
liệu. Sự phân loại tại hộ gia đình (trong nhà) trong thời gian đầu sẽ có sự nhầm lẫn và đôi
khi sẽ có bỏ lẫn vào nhau. Vấn đề này sẽ được giải thích và khuyến khích thông qua các
chương trình tuyên truyền. Ví dụ như khuyến khích người dân giảm thiểu sử dụng túi
nilon chứa thức ăn thừa bỏ vào thùng chứa rác hữu cơ, ...
Khu Thương Mại & Siêu Thị. Hiện nay, tại các khu thương mại và siêu thị, nhiều loại
chất thải rắn có giá trị tái chế được các cơ sở thu mua phế liệu đến mua hàng kỳ. Tuy
nhiên, lượng chất thải rắn tái chế này vẫn chưa phân loại triệt để để bán các cơ sở trên.
Việc thống kê số lượng và lượng chất thải rắn tại các đối tượng này khó có thể thực hiện
được, do nhiều nguyên nhân khác nhau trong đó do cách thức bán của người bán vật liệu
(hầu như không cân đo, không ghi lại...). Số lượng các siêu thị lớn ước tính khoảng 30
điểm trên toàn thành phố. Các khu thương mại nói chung, cho đến nay chưa thể thống kê
được về vị trí cũng như lượng chất thải sinh ra. Đối với các khu vực này, do tính đặc thù
của hàng hóa buôn bán, thành phần chất thải sinh ra cũng mang tính riêng biệt. Tỷ lệ khối
lượng chất thải có thể tái chế cao. Nhóm thành phần chính được liệt kê bên dưới và đây
cũng là số thùng chứa đề nghị được lắp đặt để thu gom các loại chất thải này.
Số lượng thùng chứa dự kiến là 5 thùng gồm 01 cho chất hữu cơ, 01 cho giấy, 01 cho túi
plastic và chai pet, 01 cho kim loại nói chung (lon đồ hộp, dây thép lá...), 01 cho thủy
tinh và 01 cho các các loại còn lại. Do đặc tính là các khu thương mại có khả năng về tài
chính cao nên tại các vị trí này, các nhóm đối tượng trên tự trang bị các thùng chứa theo
hướng dẫn cho mình.
Số lượng các thùng chứa tập trung cho các nhóm thành phần chất thải ví dụ như khu
thương mại Sài Gòn được kiến nghị như sau: Số vị trí đặt các thùng chứa là 10 điểm
(theo các tầng), kích thước các thùng chứa tại mỗi điểm kiến nghị: 120 lít cho nilon là
nhựa, 60 lít cho giấy, 60 lít cho kim loại, 30 lít cho thủy tinh và 120 lít cho các loại còn
lại. Vị trí của các thùng chứa cụ thể đề nghị được sắp xếp như các vị trí đặt thùng rác hiện
nay.
Công Sở & Văn Phòng Làm Việc. Đối với các cơ quan và công sở, do tính chất đặc thù
của những nơi này là sinh hoạt của các cán bộ công nhân viên chỉ lưu lại trong giờ hành
chính là chủ yếu, vì vậy thành phần rác tại các công sở chủ yếu là giấy, túi plastic, chai
pet và một phần là các sản phẩm từ thực phẩm.
Đối với nhóm đối tượng này, số lượng thùng chứa đề nghị là 4 thùng cho các loại rác như
sau: 1 cho giấy, 1 thùng cho túi plastic và nhựa, 1 cho thủy tinh, kim loại... và 1 cho rác
thực phẩm.
Trường Học, Trung Tâm & Viện Nghiên Cứu. Tại các trường học, trung tâm và viện
nghiên cứu dự kiến đặt 3 loại thùng chứa: 1 cho chất hữu cơ (màu xanh), 1 cho giấy, túi
plastic và 1 cho các loại khác.
Nhà Hàng & Khách Sạn. Tại nhà hàng và khách sạn kiến nghị đặt 5 loại thùng chứa:
chất hữu cơ, giấy (màu xanh), túi plastic và chai pet, lon đồ hộp và các loại khác.
5-9
Nhà Nước không phải đầu tư các thùng chứa phân loại chất thải rắn tại nguồn ở chợ, khu
thương mại & siêu thị, nhà hàng, khách sạn, công sở và văn phòng làm việc, vì các
nơi này đủ kinh phí để trang bị các dụng cụ trên. Nói cách khác, Nhà Nước chỉ đầu tư cho
các hộ dân và các khu vực công cộng.
Theo số liệu khảo sát, toàn Thành phố hiện nay có tổng cộng 90 khách sạn từ 1 sao trở
lên. Các khách sạn này cũng sẽ tự trang bị thùng chứa cho mình để phân loại rác thành 2
thành phần.
Rác chợ. Theo đặc tính về thành phần rác chợ được khảo sát tại Thành phố Hồ Chí Minh,
thành phần chất thải hữu cơ chiếm số lượng cao nhất (75-95%). Vì vậy, phương thức
quản lý lượng chất thải này cho hầu hết các chợ là xử lý trực tiếp (không cần phân loại)
tại bãi xử lý (chôn lấp hoặc làm compost).
Thu Gom
Tại mỗi hộ gia đình, 2 lần/tuần, xe đẩy tay màu vàng của công ty dịch vụ quận đi thu
gom rác phân loại. Với kết quả tính toán đường vận chuyển tối ưu, cũng như hệ thống thu
gom chất thải rắn phân loại là do công ty Nhà Nước quản lý nên các xe thu gom sẽ đuợc
điều hành để hoạt động liên tục 7 ngày/tuần ở các địa bàn và đường thu gom có thể khác
với thu gom chất thải rắn hữu cơ do lượng chất thải rắn thu gom được ở mỗi hộ nhỏ hơn
ít nhất 5 lần (20%). Trong những ngày thu gom chất thải rắn phân loại, các hộ gia đình có
thể mang túi đựng chất thải rắn phân loại ra khi có xe tới (với các hộ gia đình có người ở
nhà), hoặc bỏ ra trước cửa (trong trường hợp đi làm hoặc vắng nhà). Trong truờng hợp
đầu, công nhân thu gom có thể xé túi nhặt phế liệu, nhưng có thể kiểm soát bằng các qui
định chặt chẽ. Trong trường hợp sau, người nhặt rác dạo, người nhặt rác tư nhân có thể xé
túi để thu nhặt các loại phế liệu có giá trị cao và không thể kiểm soát được. Cần lưu ý là
dù trong trường hợp nào, xã hội cũng thu được lượng chất thải rắn đã phân loại sạch
hơn.Với tỷ trọng chất thải rắn phân loại nhỏ hơn (150-200 kg/m3), xe đẩy tay có thể đi
nhanh hơn (quãng đường vận chuyển dài hơn trong cùng một đơn vị thời gian) và thu
gom ở nhiều hộ gia đình hơn, vì vậy chiều dài tuyến thu gom cũng tăng lên.
Vận chuyển
Sau khi thu gom tại các hộ gia đình, xe đẩy tay chở rác đến các điểm hẹn, tương tự các
điểm hẹn của hệ thống cũ, và chở đến trạm phân loại bằng xe tải (không ép) 10 m3/xe. Do
khối lượng vận chuyển tại mỗi điểm hẹn nhỏ, nên mỗi lần vận chuyển, xe tải có thể đến
nhiều điểm hẹn hơn.
Trạm phân loại
Căn cứ vào khối lượng chất thải rắn tái sinh và tái chế, sẽ chỉ xây dựng 01 trạm phân loại.
Vị trí trạm phân loại được lựa chọn chủ yếu dựa vào khu vực qui hoạch có sẵn: (1) bãi
chôn lấp Gò Cát hoặc (2) Khu vực làm phân compost Đa Phước. Do tính chất của chất thải
rắn có khả năng tái sinh và tái chế, công nghệ xử lý của trạm phân loại bao gồm phân loại
và ép.
5-10
Phân tích ưu và nhược điểm của Phương án 1
Ưu Điểm
- Nhà Nước thu được toàn bộ lợi nhuận từ hệ thống phân loại chất thải rắn tại nguồn.
- Dễ dàng hiện đại hóa hệ thống.
- Quản lý được giá cả thu mua.
- Đảm bảo chất lượng môi trường tại các công đoạn quản lý chất thải rắn và các cơ sở
tái chế.
- Phải đầu tư rất lớn vào toàn bộ các khâu trong hệ thống kể cả về cơ sở vật chất và
nhân lực (bài toán kinh tế).
- Số lượng xe vận chuyển tăng và phải xây dựng các trạm phân loại tập trung.
- Với phương thức và trình độ hiện nay Nhà Nước sẽ khó quản lý được và khó cạnh
tranh nổi với hệ thống tư nhân.
- Rất nhiều điều trong công tác quản lý trái với pháp luật (khả năng tăng giá của các
đơn vị độc quyền).
Nhược Điểm
- Xóa bỏ toàn bộ hệ thống nhặt (phân loại), thu gom, tái sinh, tái chế với hàng chục
ngàn nhân công đã tồn tại từ những năm đầu thế kỷ của thành phố (Theo số liệu khảo
sát).
5-11
5.2.2 Phương Án 2
Phương thức thực hiện
Nhà Nước đầu tư ban đầu vào hệ thống phân loại chất thải rắn tại nguồn và hoàn chỉnh
các qui định, luật lệ, chính sách để quản lý và duy trì (hoạt động, đóng thuế, bảo vệ môi
trường) tốt hệ thống tư nhân sẵn có trong công tác thu gom, tái sinh và tái chế. Tư nhân
thực hiện toàn bộ các hoạt động của hệ thống, bao gồm cả công tác thu phí. Đồng thời
Nhà Nước thu gom và tái chế hoặc xử lý lượng chất thải có giá trị tái chế thấp làm
nguyên liệu, vật liệu san lấp, chế biến chất thải hữu cơ làm thức ăn gia súc, làm phân
compost hoặc tái sinh năng lượng.
Tồn Trữ và Phân Loại
Tương tự như phương án 1, rác được phân loại thành 2 thành phần chính là rác hữu cơ và
phần còn lại (rác tái chế). Hai loại thành phần này được chứa đựng trong hai thùng chứa
màu xanh (hoặc đen) cho rác hữu cơ và màu trắng (hoặc đỏ) cho rác tái chế. Nhiều hộ gia
đình sẽ sử dụng túi nilon đặt trong thùng để chứa và dỡ rác lên xe đẩy tay thu gom, còn
một số hộ gia đình sẽ chứa rác trực tiếp trong thùng và tái sử dụng nhiều lần (không sử
dụng túi nilon). Vấn đề sử dụng túi lon để đựng rác hay không không quan trọng trong
qui trình vận hành (một trong những lý do lớn đó là chi phí mua túi nilon hàng tháng là
gánh nặng đối với nhiều hộ gia đình, mặc dầu sử dụng túi nilon rất thuận tiện trong việc
vứt rác cũng như vấn đề về vệ sinh). Người dân có thể chứa đựng trực tiếp trong thùng
chứa.
Thu gom
Tại mỗi hộ gia đình 2 lần/tuần, xe đẩy tay màu vàng của tư nhân đi thu gom rác phân
loại. Trong những ngày thu gom chất thải rắn phân loại, các hộ gia đình có thể mang túi
đựng chất thải rắn phân loại ra khi có xe tới (với các hộ gia đình có người ở nhà), hoặc bỏ
ra trước cửa (trong trường hợp đi làm hoặc vắng nhà). Người thu gom có thể xé túi nhặt
phế liệu, nhưng phải chuyên chở hết các túi chứa chất thải rắn phân loại đến điểm hẹn.
Khác với phương án 1, mỗi nhóm thu gom rác chỉ có thể thu gom ở một tuyến nhất định.
Theo phương thức này, nhà nước hầu như không cần đầu tư hệ thống thu gom sơ cấp
(thùng 660 L) cũng như hệ thống vận chuyển (xe thùng - không ép). Tuy nhiên, trong
phương án này, một vấn đề nảy sinh lớn đó là những thành phần rác ít giá trị tái chế sẽ
không được thu gom một cách tự nguyện như đã phân tích ở trên. Hậu quả, nếu lượng rác
ít giá trị này quay trở lại thu gom chung với rác thực phẩm thì giá trị của rác thực phẩm
trong việc làm phân sẽ giảm đáng kể.
Như vậy, đối với qui trình thu gom rác còn lại (rác tái chế), qui trình thu gom này bao
gồm 2 mạng lưới thu gom song song: do tư nhân và do nhà nước đảm trách. Chi phí phải
trả cho hoạt động thu gom này tính trong tiền thu phí rác của hộ gia đình như trước đây.
Nghĩa là nghĩa vụ của người thu gom rác hữu cơ cũng phải thu gom rác tái chế và phí thu
gom thì được tính chung cho cả hai hoạt động này. Thực tế, phần bán chất thải tái chế
người thu gom sẽ hỗ trợ lớn cho hoạt động thu gom rác này.
Như đã trình bày ở trên, trong phương án này công tác thu gom chủ yếu do tư nhân đảm
trách. Tuy nhiên, để dự phòng trong trường hợp một phần chất thải tái chế vẫn không
được thu gom do phần chất thải này ít có giá trị hoặc vì những lý do nào đó, Nhà nước
vẫn phải đầu tư hệ thống thu gom phần chất thải đã được tách ra còn lại này. Dự trù cho
trường hợp này cho khối lượng rác chiếm 25% tổng khối lượng rác tái chế được tách ra.
Nhà nước đầu tư một hệ thống tương tự như hệ thống nhà nước thu gom hoàn toàn.
Vận chuyển
Trong phương án 2, phần chất thải rắn có giá trị tái sinh và tái chế cao đã được phân loại
và bán cho các vựa thu mua phế liệu, CITENCO vận chuyển các loại phế liệu ít có giá trị
đến trạm phân loại. Số lượng xe sẽ giảm đi đáng kể.
Trạm phân loại
Trạm phân loại của phương án này tương tự phương án 1.
Phân tích ưu và nhược điểm của Phương án 2
Ưu Điểm
- Tận dụng được toàn bộ hệ thống nhặt (phân loại), thu gom, thu mua, tái sinh, tái chế
với hàng chục ngàn nhân công đã tồn tại từ những năm đầu thế kỷ của thành phố.
- Không phải đầu tư rất lớn vào toàn bộ các khâu trong hệ thống. Chỉ phải đầu tư vào
hệ thống sản xuất compost.
- Không phải tăng số lượng xe vận chuyển và không phải xây dựng các trạm phân loại
tập trung hoặc xây dựng các trạm với công suất nhỏ hơn.
5-12
- Có điều kiện dễ dàng hơn để quản lý được hệ thống tư nhân.
- Hệ thống chính sách, qui định và luật lệ có thể thay đổi dần dần theo sự hiểu biết (tri
thức của người dân).
- Nhà Nước có điều kiện tập trung vào giải quyết vấn đề chất thải hữu cơ.
Nhược Điểm
- Nhà Nước không thu được lợi nhuận từ hệ thống phân loại chất thải rắn tại nguồn để
hoàn vốn ban đầu. Mặc dù tổng lợi ích kinh tế của toàn xã hội không thay đổi.
- Khó có khả năng hiện đại hóa hệ thống để tăng năng suất và giảm tính độc hại cho
người lao động, vì vốn tư nhân không cao.
- Khó quản lý được giá cả thu mua.
- Khó đảm bảo chất lượng môi trường tại các công đoạn quản lý chất thải rắn và các cơ
sở tái chế.
- Cần phải xây dựng hệ thống quản lý Nhà Nước, chính sách, chế độ, qui định và luật
lệ chặt chẽ để quản lý.
Ngay trong thời điểm này, sự lựa chọn phương án nào cũng mang tính áp đặt, khiên
cưỡng, vì vậy trong dự án sẽ có giai đoạn thí điểm để xác định hiệu quả của từng phương
án. Giai đoạn thí điểm sẽ thực hiện như phương án 1 cho quận 1, quận 4, quận 5 và quận
10. Sau các cuộc thảo luận, các quận 4 và 10 sẽ thực hiện thí điểm theo phương án 1.
Quận 1 và quận 5 sẽ thực hiện theo cả 2 phương án (phương án 1 và 2). Sau giai đoạn thí
điểm, kết quả thu được sẽ được tổng hợp và phân tích để lựa chọn phương án thích hợp
cho giai đoạn 2. Trong Giai đoạn 2, 18 quận còn lại sẽ được triển khai theo 1 trong 2
phương án này.
5.3 KINH NGHIỆM THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH PHÂN LOẠI RÁC TẠI
NGUỒN CỦA CÁC NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI
Nghiên cứu phân loại chất thải rắn tại nguồn ở Paksitan, Philippines, Ấn Độ, Brazil,
Argentina và Hà Lan, Lardinois và Furedy (1999) đã rút ra những kết luận như sau:
- Phân loại chất thải rắn tại nguồn không phải là phương án để giải quyết tất cả các vấn
đề bất cập trong hệ thống quản lý chất thải rắn của địa phương. Trước khi triển khai
thực hiện cần phải phân tích một cách cẩn thận những điểm tích cực và hạn chế khi
thực hiện chương trình này. Thêm vào đó, cần thực hiện các dự án thí điểm để đánh
giá khả năng triển khai dự án trên diện rộng.
- Việc lựa chọn chỉ phân loại những vật liệu có khả năng tái chế và/hoặc rác hữu cơ có
ý nghĩa quan trọng đối với phương án kỹ thuật và trang thiết bị cũng như tổ chức
thực hiện. Trong trường hợp chỉ phân loại các vật liệu có khả năng tái chế, việc mở
rộng và nâng cao vai trò của khách hàng là phương án hợp lý nhất,
- Phân loại rác hữu cơ sẽ phức tạp hơn vì chi phí xử lý sẽ cao hơn, việc bán sản phẩm
(ví dụ compost) có thể khó khăn hơn và thu nhập có thể thấp hơn. Trong trường hợp
này động lực về môi trường có thể đóng vai trò quan trọng hơn so với kinh tế.
- Để người dân tự giác tham gia chương trình phân loại chất thải rắn tại nguồn có thể
áp dụng các hình thức khuyến khích như giảm phí thu gom chất thải.
5-13
- Giáo dục vấn đề môi trường là một phần không thể thiếu trong bất cứ chương trình
phân loại rác tại nguồn nào, đặc biệt là khi phân loại rác hữu cơ được thực hiện.
5-14
CHƯƠNG 6
HỆ THỐNG THU GOM CHẤT THẢI RẮN
Thuøng raùc roãng
Thuøng raùc ñaày
Ñeán tuyeán thu
gom tieáp theo
Xe thu gom töø
traïm xe
Heä thoáng container di ñoäng –
moâ hình coå ñieån
Baõi choân laáp/Traïm trung
chuyeån/Traïm xöû lyù
Thuøng raùc ñaày
Thuøng raùc roãng
Heä thoáng container di ñoäng –
moâ hình trao ñoåi container
Xe thu gom töø
traïm xe
Ñeán tuyeán thu
gom tieáp theo
Baõi choân laáp/Traïm trung
chuyeån/Traïm xöû lyù
Thuøng raùc ñaày
Thuøng raùc roãng
Heä thoáng container coá ñònh
Xe thu gom töø
traïm xe
Ñeán tuyeán thu
gom tieáp theo
Baõi choân laáp/Traïm trung
chuyeån/Traïm xöû lyù
6.1 HỆ THỐNG THU GOM
Theo kiểu vận hành, hệ thống thu gom được phân loại thành: (1) hệ thống thu gom kiểu
thùng chứa (container) di động: loại cổ điển và loại trao đổi thùng chứa và (2) hệ thống
thu gom kiểu thùng chứa (container) cố định. Mô hình các loại hệ thống thu gom này
được trình bày tóm tắt trong Hình 6.1.
Hình 6.1 Sơ đồ hệ thống thu gom được phân loại theo phương thức vận hành.
6-1
Đối với hệ thống container di động – mô hình cổ điển, quy trình thu gom có thể được mô
tả tóm tắt như sau: xe thu gom sẽ đi (xe không) từ trạm xe đến nơi thu gom rác (hộ gia
đình, nơi tập trung rác của khu dân cư), lấy thùng chứa đầy rác đặt lên xe, chở đến nơi
tiếp nhận (có thể là điểm hẹn, trạm trung chuyển, nhà máy xử lý, trạm phân loại tập trung
hay bãi chôn lấp), đổ rác, mang thùng rác rỗng trở về vị trí đã lấy rác, trả thùng rác rỗng
về vị trí cũ và vận chuyển từ vị trí này đến vị trí cần thu gom tiếp theo hoặc trở về trạm
xe (khi đã hoàn tất công tác thu gom của một ngày làm việc theo quy định).
Đối với hệ thống container di động – mô hình trao đổi container, quy trình thu gom có
thay đổi so với mô hình cổ điển. Xe thu gom cũng đi từ trạm xe nhưng với một thùng rác
rỗng trên xe, đến vị trí thu gom đầu tiên, đặt thùng rác rỗng xuống và nhấc thùng chứa
đầy rác lên xe, vận chuyển đến nơi tiếp nhận, đổ rác, mang thùng rác rỗng đến nơi thu
gom tiếp theo (mà không cần trở về vị trí thu gom trước đó). Quy trình này sẽ được lặp
lại cho đến khi hoàn tất công tác thu gom rác của một ngày làm việc. Khi đó người thu
gom sẽ mang thùng rác rỗng từ nơi tiếp nhận trở về trạm xe.
Đối với hệ thống container cố định, quy trình thu gom được mô tả như sau: xe thu gom
(là loại xe có thùng chứa) sẽ đi từ trạm xe đến vị trí thu gom, lấy thùng chứa rác đổ lên
xe, trả thùng rỗng về vị trí cũ rồi đi đến vị trí thu gom tiếp theo, cứ như thế cho đến khi
thùng chứa trên xe đã đầy. Khi đó, xe thu gom sẽ vận chuyển rác đến nơi tiếp nhận, đổ
rác và vận chuyển đến vị trí lấy rác đầu tiên của tuyến thu gom tiếp theo. Khi hoàn tất
công tác thu gom rác của một ngày làm việc, xe thu gom sẽ vận chuyển từ nơi tiếp nhận
về trạm xe.
6.2 PHÂN TÍCH HỆ THỐNG THU GOM
6.2.1 Một Số Khái Niệm
Hoạt động thu gom CTRSH gồm: (1) Lấy rác, (2) Vận chuyển, (3) Ra bãi chôn lấp/trạm
trung chuyển/trạm xử lý và (4) Hoạt động không vận chuyển/những hoạt động khác.
Thời Gian Lấy Rác (PHCS/PSCS)
Hệ thống container di động (HCS)
- Đối với mô hình cổ điển, thời gian lấy rác được định nghĩa như sau:
Phcs = Thời gian chất thùng rác đầy lên xe + thời gian trả thùng rác rỗng về vị trí cũ +
thời gian vận chuyển giữa hai điểm lấy rác kế cận.
- Đối với mô hình trao đổi container, thời gian lấy rác được định nghĩa như sau:
Phcs = Thời gian chất thùng rác đầy lên xe + thời gian trả thùng rác rỗng về vị trí lấy
rác tiếp theo
Hệ thống container cố định (SCS)
- Đối với hệ thống container cố định, thời gian lấy rác được định nghĩa như sau:
6-2
Pscs = Thời gian đổ rác lên đầy xe (bắt đầu từ khi đổ thùng rác ở vị trí thứ nhất đến khi
đổ thùng rác cuối cùng lên xe).
Thời Gian Vận Chuyển (hhcs/hscs)
Hệ thống container di động (hhcs)
hhcs = Thời gian từ vị trí lấy rác đến bãi chôn lấp + thời gian từ bãi chôn lấp về vị trí đặt
thùng rác rỗng
gian từ bãi chôn lấp đến vị trí lấy rác đầu tiên của tuyến thu gom tiếp theo.
Hệ thống container cố định (hscs)
hscs = Thời gian từ vị trí lấy rác cuối cùng của một tuyến thu gom về bãi chôn lấp + thời
Thời Gian Tại Bãi Chôn Lấp
s = Thời gian cần để đổ rác xuống bãi chôn lấp + thời gian chờ đổ rác
Thời Gian Không Vận Chuyển
Thời gian không vận chuyển bao gồm tất cả thời gian cần thiết cho những hoạt động khác
như: thời gian làm thủ tục ra/vào mỗi buổi sáng + cuối ngày, thời gian đợi do tắc nghẽn
giao thông, thời gian để sửa chữa và bảo dưỡng máy móc, thời gian ăn trưa,…
6.2.2 Tính Toán Đối Với Hệ Thống Container Di Động (HCS)
Để xác định nhu cầu trang thiết bị, phương tiện và nhân công cần thiết vận hành hệ thống
thu gom cần tính toán thời gian hoàn thành từng công đoạn trong hệ thống. Các bước tính
toán được trình bày cụ thể như sau:
- Thời gian cần thiết của một chuyến = thời gian cần thiết đối với một container:
Thcs = (Phcs + s + h)
Trong đó:
+ Thcs = thời gian cần thiết cho một chuyến (h/chuyến)
+ Phcs = thời gian lấy rác và đổ rác (h/chuyến)
+ s = thời gian tại nơi tiếp nhận rác (h/chuyến)
+ h = thời gian vận chuyển (h/chuyến)
- Thời gian lấy rác trong một chuyến:
Phcs = pc + uc + dbc
Trong đó:
+ pc = thời gian cần thiết để chất thùng rác lên xe (h/chuyến)
+ uc = thời gian cần thiết trả thùng rác rỗng về vị trí cũ (h/chuyến)
6-3
+ dbc = thời gian vận chuyển giữa hai vị trí lấy rác (h/chuyến) (Nếu thời gian vận
chuyển giữa hai vị trí lấy rác không xác định được, dùng phương trình h = a + bX).
- Đối với hệ thống HCS, Phcs và s không thay đổi nhưng thời gian vận chuyển sẽ phụ
thuộc vào vận tốc và quãng đường đi theo công thức sau:
h = a + b.X
Trong đó:
+ h = Tổng thời gian vận chuyển (h/chuyến)
+ a,b = Hệ số thực nghiệm, a (h/chuyến), b (h/km)
+ X = Đoạn đường vận chuyển trung bình của một chuyến (km/chuyến) (Nếu nhiều
vị trí lấy rác trong khu vực khảo sát, X được tính bằng khoảng cách từ trung tâm
khu vực đến bãi đổ)
- Như vậy thời gian cần thiết cho một chuyến là:
Thcs = (Phcs + s + a + bX)
- Số chuyến vận chuyển của một xe trong một ngày Nd:
(
1
)
(
tWH
1
2
d
)
T
hcs
Trong đó:
đặc trưng = 0,15
+ Nd = số chuyến trong ngày, chuyến/ngày
+ H = số giờ làm việc trong ngày, h/ngày, thường H = 8 giờ/ngày
+ W = hệ số tính đến thời gian không vận chuyển, 0 ≤ W ≤ 1, W = 0,1 – 0,4,
+ t1 = thời gian từ trạm xe đến vị trí lấy rác đầu tiên (h)
+ t2 = thời gian từ vị trí lấy rác cuối cùng về trạm xe (h)
- Số chuyến vận chuyển trong một ngày Nd cũng có thể được tính bằng:
t − − + N =
d
Trong đó:
+ Nd = số chuyến vận chuyển trong ngày, chuyến/ngày
+ Vd = lượng CTRSH phải thu gom hàng ngày, m3/ngày
+ c = kích thước thùng CTRSH, m3/chuyến = m3/thùng
+ f = hệ số hữu ích của thùng chứa
Thể tích CTRSH trong thùng chứa
f = ------------------------------------------
Thể tích thùng chứa
6-4
N = f V
d
c
×
6.2.3 Tính Toán Hệ Thống Container Cố Định (SCS)
Thu Gom Bằng Xe Cơ Giới
- Thời gian cần cho một chuyến:
Tscs = (Pscs + s + a + bX)
Trong đó:
+ Tscs = thời gian cần thiết cho một chuyến (h/chuyến)
+ Pscs = thời gian lấy rác và đổ rác (h/chuyến)
+ s
+ a,b
+ X
= thời gian tại các bãi đổ (h/chuyến)
= hệ số thực nghiệm, a (h/chuyến), b (h/km)
= đoạn đường vận chuyển trung bình của một chuyến (km/chuyến)
- Thời gian lấy và đổ rác:
Pscs = Ct.(uc) + (np - 1) (dbc)
Trong đó:
= số thùng chứa đổ được trong một chuyến, thùng/chuyến
= thời gian cần thiết để đổ rác và trả thùng rác rỗng về vị trí cũ (h/chuyến)
= số thùng được đổ trong khu vực lấy rác trong một chuyến, thùng/chuyến
+ Ct
+ uc
+ nP
+ dbc = thời gian vận chuyển giữa hai vị trí lấy rác (h/vị trí), dbc = a’ + b’X
+ np - 1 = số lần vận chuyển giữa hai vị trí lấy rác = số thùng rác - 1
- Số thùng đổ trong một chuyến:
=
Ct
rv
×
c
f
×
Trong đó:
+ v
+ r
+ c
+ f
= tổng thể tích rác của các thùng đổ trong một chuyến, m3/chuyến
= tỷ số nén rác
= thể tích xe m3/xe
= hệ số hữu ích của thùng chứa
- Số chuyến xe cần thiết trong một ngày
=
N d
dV
×
rv
×
Trong đó: V là lượng rác thu gom hàng ngày, m3/ngày
- Thời gian làm việc trong ngày
6-5
t
T
×
+
d
2
scs
(
t
1
H
=
N
W
+
−
)
1
Trong đó:
+ t1 = thời gian vận chuyển từ trạm xe đến vị trí lấy rác đầu tiên (h)
+ t2 = thời gian vận chuyển từ vị trí lấy rác cuối cùng về trạm xe (h)
Vị trí lấy rác cuối cùng
Trạm xe
t3
t2
Bãi chôn lấp/Trạm trung chuyển
Gọi T1 là thời gian cần thiết cho một chuyến.
- Nếu t2 < ½ T1 , t2 = 0
- Nếu t2 > t3, t2 = {t2 - ½ T1}
Thu Gom Thủ Công
Đối với khu dân cư, hệ thống thu gom CTRSH thường dùng là xe đẩy tay.
- Nếu thời gian làm việc trong ngày và số chuyến cần vận chuyển trong ngày cố định,
thời gian lấy rác và đổ rác Pscs được tính như trên.
- Số thùng rác đổ được trong một chuyến:
60
n
×
×
scs
N
=
P
P
t
p
= số người lấy rác
Trong đó:
+ n
+ tp = thời gian đổ rác lên xe ở mỗi vị trí lấy rác, phút-người/vị trí
+ 60 = hệ số chuyển đổi phút/giờ
- Thời gian đổ rác tp phụ thuộc vào thời gian vận chuyển giữa hai điểm lấy rác, số
lượng thùng rác tại một điểm lấy rác, và % vị trí lấy rác ở cạnh nhà ở.
Tp = dbc + k1Cn + k2 (PRH)
6-6
Trong đó:
: thời gian lấy rác trung bình tại mỗi vị trí lấy rác, phút-người/vị trí
: hằng số liên quan đến thời gian đổ 1 thùng CTRSH lên xe, phút/thùng
: số thùng rác tại mỗi vị trí
: hằng số liên quan đến thời gian cần thiết để thu gom rác từ trong sân nhà của
người dân, phút/hộ dân cư
+ tp
+ dbc : thời gian vận chuyển giữa hai điểm lấy rác, h/vị trí
+ k1
+ Cn
+ k2
+ PRH: % vị trí lấy rác nằm cạnh nhà ở
- Kích thước thích hợp của xe thu gom:
N
V
P
v
=
P ×
r
: thể tích xe thu gom, m3/chuyến
: tỷ lệ nén rác
: số vị trí lấy rác cho một chuyến, vị trí/chuyến
: thể tích rác thu gom ở một vị trí lấy rác, m3/vị trí.
Trong đó:
+ v
+ r
+ NP
+ VP
6.3 VẠCH TUYẾN THU GOM
6.3.1 Nguyên Tắc Vạch Tuyến Thu Gom
Các yếu tố cần xem xét khi chọn tuyến đường thu gom và vận chuyển bao gồm:
1. Vị trí, chu kỳ/thời gian lấy rác
2. Số người thu gom/nhóm, loại xe thu gom
3. Tuyến lấy rác phải bắt đầu và kết thúc ở gần đường giao thông chính (dùng bản đồ địa
hình để phân chia khu vực lấy rác)
4. Ở vùng đồi núi, cao nguyên, tuyến lấy rác phải bắt đầu từ trên cao xuống
5. Vị trí container cuối cùng phải ở gần nơi tiếp nhận rác nhất
6. Ở khu vực dễ tắc nghẽn giao thông phải tổ chức lấy rác ngoài giờ cao điểm
7. Vị trí có nhiều rác phải được lấy trước
8. Những vị trí ít rác phải được thu gom trong cùng chuyến hoặc cùng ngày lấy rác.
6.3.2 Vạch Tuyến Thu Gom Đối Với Hệ Thống Container Di Động (HCS)
Vạch tuyến thu gom được thực hiện theo các bước sau:
- Bước 1: Chuẩn bị bản đồ với những thông tin cần thiết về nguồn phát sinh CTRSH
- Bước 2: Phân tích số liệu và trình bày kết quả tóm tắt dưới dạng bảng số liệu
- Bước 3: Vạch tuyến sơ bộ
- Bước 4: Đánh giá tuyến đường đã vạch và tính toán cân bằng.
6-7
Bước 1
- Chuẩn bị bản đồ của khu vực lấy rác với những thông tin chính như sau: vị trí, chu kỳ
thu gom, số lượng thùng rác.
- Nếu hệ thống container cố định được dùng cho khu vực buôn bán và khu công nghiệp,
ước tính lượng rác thu gom ở mỗi vị trí.
- Đối với khu dân cư, giả sử lượng rác của các vị trí lấy rác đều như nhau, ghi lại số hộ
trong khu nhà cần lấy rác.
- Tùy thuộc vào phạm vi lấy rác và số vị trí lấy rác, mỗi khu vực chỉ nên gồm 20-30
điểm lấy rác.
Bước 2
- Lập bảng số liệu gồm:
+ Chu kỳ thu gom, lần/tuần
+ Số vị trí lấy rác
+ Tổng số thùng rác
+ Số chuyến (chuyến/tuần)
+ Tính riêng cho từng ngày trong tuần
- Xác định số vị trí lấy rác nhiều lần trong tuần. Bắt đầu bằng vị trí có số lần lấy
rác/tuần cao nhất.
- Tính toán và phân chia số thùng rác phải đổ 1 lần/tuần sao cho số thùng rác phải đổ
trong ngày của các ngày khác nhau trong tuần là như nhau (hoặc gần như nhau).
- Từ những thông tin trên, phát họa sơ bộ tuyến đường vận chuyển.
Bước 3
- Từ kết quả của Bước 2, vạch tuyến đường thu gom rác. Bắt đầu từ trạm xe, đường thu
gom phải qua tất cả các điểm cần lấy rác trong ngày.
- Biến đổi đường thu gom cơ bản đã phát họa để thể hiện được những vị trí lấy rác phụ.
Bước 4
- Khi đã vạch tuyến, phải xác định đoạn đường thu gom của mỗi tuyến lấy rác. Nếu
đoạn đường đi giữa các tuyến khác nhau lệch nhau quá 15% (cid:198) vạch tuyến lại.
- Vạch tuyến.
6.3.3 Vạch Tuyến Thu Gom Đối Với Hệ Thống SCS-Thu Gom Cơ Giới
Bước 2
- Lập bảng tính:
6-8
+ Chu kỳ thu gom, lần/tuần
+ Số vị trí lấy rác
+ Tổng lượng rác cần thu gom, m3/tuần
+ Tính toán cho từng ngày thu gom.
- Xác định số vị trí lấy rác nhiều lần trong tuần. Bắt đầu bằng vị trí có số lần lấy rác/tuần
cao nhất.
- Sử dụng thể tích hiệu quả của xe thu gom (= thể tích xe thu gom x tỷ lệ nén rác), tính
toán lượng rác cần phải thu thêm mỗi ngày của những vị trí lấy rác 1 lần/tuần.
- Phân chia lượng rác phải thu gom sao cho lượng rác thu gom (và lượng thùng rác phải
đổ) trong một chuyến như nhau đối với các tuyến thu gom khác nhau.
- Từ những thông tin trên vạch tuyến sơ bộ.
Bước 3
- Vạch tuyến bắt đầu từ trạm xe, tuyến thu gom phải qua tất cả các điểm cần lấy rác
trong ngày. Tùy thuộc vào lượng rác cần thu gom, chia thành nhiều tuyến.
- Biến đổi những tuyến đường cơ bản đã vạch sao cho những vị trí lấy rác phụ cũng
được nằm trên tuyến đã vạch.
Bước 4
- Khi đã vạch tuyến đường đi hoàn chỉnh, tính lượng rác phải thu gom và khoảng cách
vận chuyển của mỗi tuyến. Trong trường hợp cần thiết phải vạch tuyến lại để đảm bảo
cân bằng về lượng rác thu gom cho mỗi tuyến.
- Vạch tuyến.
6.3.4 Vạch Tuyến Thu Gom Đối Với Hệ Thống SCS-Thu Gom Thủ Công
Bước 2
- Ước tính lượng rác của các vị trí lấy rác trong ngày
- Sử dụng thể tích hiệu quả của xe thu gom (= thể tích xe thu gom x tỷ lệ nén rác), tính
toán số hộ dân có rác phải thu gom trong mỗi chuyến.
Bước 3
- Bắt đầu tư trạm xe vạch tuyến đường thu gom cho tất cả các vị trí lấy rác của mỗi
tuyến thu gom.
- Vị trí cuối cùng phải nằm gần bãi thải nhất.
6-9
Bước 4
- Tính toán tải trọng thực của mỗi xe và đoạn đường vận chuyển của mỗi tuyến. Dùng
số liệu này kiểm tra lượng công nhân cần thiết theo thời gian làm việc trong ngày.
- Vạch tuyến.
6.4 VÍ DỤ
Ví dụ 6.1 Xác định các hằng số vận tốc vận chuyển. Biết vận tốc trung bình trên những
đoạn đường đến bãi đổ khác nhau như ở bảng dưới đây. Tính thời gian vận chuyển của
một chuyến đối với vị trí cách bãi đổ 11,0 mi. 1 mi = 1,609 km.
Thời gian
(h/chuyến)
0,12
0,18
0,25
0,33
0,40
0,48
0,56
Vận tốc (y)
mi/h
17
28
32
36
40
42
45
Đoạn đường (x)
mi/chuyến
2
5
8
12
16
20
25
h
a
x
Bài giải
- Tính thời gian h = x/y
- Vẽ đồ thị h = f(x)
a = 0,080 h/chuyến
b = 0,020 h/mi = 0,012 h/km
- Đoạn đường vận chuyển x = 11,0 x 2 = 22,0 mi
- Thời gian vận chuyển
h = 0,080 + 0,020 x 22 = 0,52 h/chuyến
Ví dụ 6.2 Xác định số chuyến xe rác cần thiết trong ngày và thời gian làm việc của hệ
thống HCS. Biết rằng thời gian xe lấy rác đi từ trạm xe đến vị trí lấy rác đầu tiên là 15
phút và từ vị trí lấy rác cuối cùng về trạm xe là 20 phút. Thời gian vận chuyển giữa hai
điểm lấy CTRSH là 6 phút. Thời gian lấy rác là 0,4 h/chuyến. Khoảng cách từ điểm lấy
CTRSH đến bãi đổ là 15,5 mi. Các hằng số trong phương trình tính vận tốc là a = 0,016
6-10
a = 0,016 h/chuyến
b = 0,018 h/mi
X = 15,5 x 2 mi
w = 0,15
h/chuyến, và b = 0,018 h/mi. Thời gian tại bãi đổ là s = 0,133 h/chuyến và hệ số tính đến
thời gian không vận chuyển là w = 0,15 và 1 mi = 1,609 km.
Bài giải
t1 = 15 phút
t2 = 20 phút
1. Thời gian lấy CTRSH:
Phcs = pc + uc + dbc
Phcs = 0,4 + 6/60 = 0,5 (h/chuyến)
2. Tổng thời gian cần thiết cho 1 chuyến:
Thcs = Phcs + s + a + bX
Thcs = 0,5 + 0,133 + 0,016 + 0,018 x 15,5 x 2
Thcs = 1,207 h/chuyến
3. Số chuyến trong ngày:
H(1 - w) - (t1 + t2) 8 (1 – 0,15) - (15/60 + 20/60)
Nd = ------------------------- = ------------------------------------- = 5,15 chuyến/ngày
1,207
Thcs
Chọn 5 chuyến/ngày
4. Thời gian làm việc trong ngày:
H (1 – 0,15) - (15/60 + 20/60)
5 chuyến/ngày = ----------------------------------------
1,207
H = 7,80 h
b = 0,022 h/mi
Ví dụ 6.3 Xác định đoạn đường dài nhất từ vị trí cần lấy CTRSH đến trạm xử lý sao cho
chi phí ($/tuần) của hệ thống container di động (HCS) = chi phí dùng cho hệ thống
container cố định (SCS). t1 và t2 được tính trong hệ số tính đến thời gian không vận
chuyển W = 0,15.
1. Hệ thống HCS:
(a) Lượng chất thải rắn Vw = 300 yd3/tuần
(b) Kích thước thùng chứa c = 8 yd3/chuyến
(c) Hệ số hữu ích của thùng chứa f = 0,67
(d) Thời gian chất thùng CTRSH lên xe pc = 0,033 h/chuyến
(e) Thời gian trả thùng về vị trí cũ uc = 0,033 h/chuyến
(f) Hằng số vận chuyển a = 0,022 h/chuyến
(g) Thời gian tại bãi đổ s = 0,053 h/chuyến
6-11
b = 0,022 h/mi
(h) Lệ phí = 400 $/tuần
(i) Chi phí vận hành = 15 $/h
2. Hệ thống SCS:
(a) Lượng chất thải rắn Vw = 300 yd3/tuần
(b) Kích thước thùng chứa ở vị trí lấy CTRSH c = 8 yd3/vị trí
(c) Hệ số hữu ích của thùng chứa f = 0,67
(d) Sức chứa của xe thu gom v = 30 yd3/chuyến
(e) Tỷ số nén CTRSH r = 2
(f) Thời gian đổ CTRSH uc = 0,05 h/chuyến
(g) Hằng số vận chuyển a = 0,022 h/chuyến
(h) Thời gian tại bãi đổ s = 0,10 h/chuyến
(h) Lệ phí = 750 $/tuần
(i) Chi phí vận hành = 20 $/h
3. Đặc điểm vị trí lấy CTRSH:
(a) Khoảng cách trung bình giữa các thùng CTRSH X’ = 0,1 mi
(b) Hằng số ước tính thời gian vận chuyển giữa hai vị trí đặt thùng CTRSH cho cả 2 hệ
thống a’= 0,060 h/chuyến, b’ = 0,067 h/mi.
(c) 1 yd3 = 0,7646 m3 và 1 mi = 1,609 km.
Bài Giải
1. Đối với hệ thống HCS
- Số chuyến xe chở trong tuần:
Vw 300 yd3/tuần
Nw = ------ = -------------------------- = 56 chuyến/tuần
c.f 8 yd3/chuyến x 0.67
- Thời gian lấy CTRSH:
Phcs = pc + uc + dbc = pc + uc + a’ + b’X’
Phcs = 0,033 + 0,033 + 0,060 + 0,067 x 0,1
6-12
Phcs = 0,1327 h/chuyến
- Thời gian cần thiết cho 1 chuyến:
Thcs = Phcs + s + h = Phcs + s + a + bX
- Thời gian làm việc trong tuần:
Nw . Thcs 56 [0,1327 + 0,053 + 0,022 + 0,022 X]
Tw = ---------------= --------------------------------------------------
H (1 -w) 8 (1 – 0,15)
(ngày/tuần)
Tw = 1,71 + 0,181X
- Chi phí hàng tuần:
= 15 $/h x 8 h/ngày x [ 1,71 + 0,181 X] (ngày/tuần)
= 205,20 + 21,72 X ($/tuần)
2. Đối với hệ thống SCS
- Số chuyến xe trong tuần:
Vw 300 yd3/tuần
Nw = ----- = ------------------------- = 5 chuyến/tuần
v.r 30 yd3/chuyến x 2
- Số container được đổ trong 1 chuyến:
v.r 30 yd3/tuần x 2
Ct = ------ = ------------------------- = 11 thùng/chuyến
c.f 8 yd3/thùng x 0.67
- Thời gian lấy rác:
Pscs = Ct (uc) + dbc (np - 1)
Pscs = Ct (uc) + (a’ + b’X’) (np - 1)
Pscs = 11 x 0,05 + (11 - 1) (0,060 + 0,067 x 0,10) = 1,217 h/chuyến
- Thời gian cần thiết trong 1 chuyến:
6-13
Tscs = Pscs + s + a + bX
- Thời gian làm việc trong tuần:
Nw (Pscs + s + a + bX)
Tw(scs) = ----------------------------
H (1 - w)
5 [1,217 + 0,10 + 0,022 + 0,022 X]
Tw(scs) = ---------------------------------------------
8 (1 – 0,15)
Tw(scs) = 0,98 + 0,016X (ngày/tuần)
- Chi phí vận hành hàng tuần:
20 $/h x 8 h/ngày x (0,98 + 0,0162X) ngày/tuần = 156,8 + 2,56 X ($/tuần)
- Như vậy:
400 + 205,20 + 21,72X = 750 + 156,8 + 2,56 X
X = 15,9 (mi)
Ví dụ 6.4 Vạch tuyến thu gom đối với khu dân cư có bản đồ khu vực như hình vẽ. Biết
rằng:
- 3 người/hộ
- Tốc độ phát sinh rác 3,5 lb/người.ngày
- Chu kỳ thu gom 1 lần/tuần
- Dung tích xe thu gom 14 yd3/xe
- Khối lượng riêng của rác đã ép trong xe thu gom 540 lb/yd3
- Không có u-turn
- Thùng rác đặt phía tay phải của người lái xe.
Bài giải
Bước 2
- Tổng số hộ dân
16 x 10 + 36 x 4 + 28 x 1 = 332 hộ
- Thể tích CTRSH sinh ra:
332 hộ x 3 người/hộ x 3.5 lb/người/ngày = 3486 lb/ngày
- Tổng số chuyến chở trong tuần:
6-14
3486 lb/ngày x 7 ngày/tuần
---------------------------------- = 3,22 chuyến/tuần
540 lb/yd3 x 14 yd3
- Số hộ dân được thu gom CTRSH trong một chuyến:
332/3 = 111 hộ/chuyến
Ví dụ 6.5 Vạch tuyến thu gom cho hệ thống HCS và SCS đối với khu công nghiệp như
bản đồ. Tổng số điểm thu gom là 28 điểm có 32 thùng rác. Lượng rác thu gom trong tuần
là 277 yd3.
- Đối với thùng rác phải thu gom 2 lần/tuần: thứ 3 và thứ sáu
- Đối với thùng rác phải thu gom 3 lần/tuần: thứ 2, thứ 4 và thứ 6
- Tuyến thu gom bắt đầu và kết thúc ở trạm xe
- Đối với hệ thống HCS: làm việc từ thứ 2 đến thứ 6
- Đối với hệ thống SCS: làm 4 ngày trong tuần (thứ 2, 3, 4 và thứ 6)
- Đối với hệ thống SCS, dùng xe ép rác, thể tích xe 35 yd3 và tỷ lệ nén r = 2.
BÀI TẬP
Bài 1 Xác định các hằng số a và b của phương trình h = a + bX trong trường hợp A, B, C
như sau:
Vận tốc (mi/h)
Đoạn đường (mi/chuyến)
C
B
1,1
1,0
4,6
3,1
8,0
4,8
16,0
6,5
21,0
7,0
10,5
16,0
20,0
A
0,9
2,9
4,0
5,5
6,0
8,0
10,0
11,0
15,5
28,0
10,0
20,0
25,0
29,0
30,0
35,0
39,0
40,0
45,0
50,0
Bài 2
Xác định hệ số tính đến thời gian không vận chuyển w của hệ thống HCS cổ điển. Biết:
- Thời gian từ trạm xe đến vị trí lấy rác đầu tiên là 20 phút
- Thời gian từ vị trí lấy rác cuối cùng về trạm xe là 15 phút
- Thời gian chất thùng rác lên xe là 6 phút
- Thời gian trả thùng rác về vị trí cũ là 6 phút
- Thời gian đổ rác ở bãi chôn lấp là 6 phút
- Đoạn đường vận chuyển là 10 mi
- Các hằng số thời gian vận chuyển a = 0,004 h/chuyến, b = 0,02 h/mi
- Số lượng thùng rác cần đổ trong ngày là 10.
Bài 3
6-15
Số người của mỗi hộ gia đình là 3 người/hộ
Tốc độ phát sinh rác trung bình là 0,8 kg/người.ngày;
Chu kỳ thu gom là 1 lần/tuần
Công suất xe thu gom là 20 m3
2
11 10
2
8 8
16
6 6
4
8 8
2
8 8
2
2
16
4
2
1
6 6
2
7 7
4
5 6
2
5 5
20
4 4
1
2
2
4
20
2
7 7
5
8 8
4
7 7
4
7 7
2
10 10
2
8 8
2
5
4
4
2
2
Hãy vạch tuyến mạng lưới thu gom chất thải rắn cho khu dân cư có mặt bằng như trình bày trong
Hình BT3-1. Biết rằng:
-
-
-
-
- Khối lượng của rác sau khi nén trong xe là 350 kg/m3
3, 6, 10, 15, = số lượng hộ gia đình dọc theo mỗi khu phố
6-16
CHƯƠNG 7
TRUNG CHUYỂN VÀ VẬN CHUYỂN
7.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA HOẠT ĐỘNG TRUNG CHUYỂN
Hoạt động trung chuyển và vận chuyển cần thiết khi đoạn đường vận chuyển đến trung
tâm xử lý hoặc BCL gia tăng làm cho việc vận chuyển trực tiếp không kinh tế, cũng như
khi trung tâm xử lý hoặc BCL nằm ở vị trí rất xa và không thể vận chuyển trực tiếp CTR
đến đó bằng đường quốc lộ. Trạm trung chuyển được sử dụng khi: (1) xảy ra hiện tượng
đổ CTR không đúng quy định do khoảng cách vận chuyển quá xa, (2) vị trí thải bỏ quá xa
tuyến đường thu gom (thường lớn hơn 16,09 km), (3) sử dụng xe thu gom có dung tích
nhỏ (thường nhỏ hơn 15 m3), (4) khu vực phục vụ là khu dân cư thưa thớt, (5) sử dụng hệ
thống container di động với thùng chứa tương đối nhỏ để thu gom chất thải từ khu
thương mại và (6) sử dụng hệ thống thu gom thủy lực hoặc khí nén.
Đoạn đường vận chuyển lớn. Trước đây, khi xe ngựa được sử dụng để thu gom CTRSH,
thông thường chất thải thu gom được chuyển sang xe lớn hơn để vận chuyển đến nơi xử
lý hoặc chôn lấp. Tuy nhiên, khi xe tải ra đời và sẵn có nhiên liệu rẻ tiền, hoạt động trung
chuyển hầu như không tồn tại nữa, CTRSH sau khi thu gom được vận chuyển trực tiếp
đến nơi thải bỏ. Ngày nay, khi chi phí nhân công, vận hành và nhiên liệu gia tăng và
không còn BCL gần nơi thu gom, hoạt động trung chuyển lại trở nên thông dụng.
Vị trí trạm xử lý hoặc BCL ở xa. Khi trạm xử lý hoặc BCL ở những nơi không thể vận
chuyển bằng đường quốc lộ thì cần xây dựng trạm trung chuyển (TTC). Nếu chất thải
được vận chuyển bằng đường ống thì nên xây dựng kết hợp TTC và trạm xử lý chất thải.
Nhà máy tái sinh vật liệu/trạm trung chuyển. Khuynh hướng quản lý CTR hiện nay là kết
hợp giữa nhà máy thu hồi vật liệu và TTC, nơi có thể thực hiện nhiều hoạt động bao gồm
thải bỏ, phân loại, làm phân compost, sản xuất nhiên liệu từ chất thải và vận chuyển. Việc
sử dụng một nhà máy thu hồi vật liệu kết hợp với TTC lớn sẽ tiết kiệm được chi phí và có
thể kết hợp nhiều hoạt động quản lý CTR trong một cơ sở đơn giản.
Trạm trung chuyển ở BCL. Để đảm bảo an toàn, nhiều nhà vận hành BCL đã xây dựng
các khu chứa tạm (gọi là TTC ở BCL) để chứa chất thải từ các xe vận chuyển nhỏ và
riêng lẻ, nhờ đó nguy cơ xảy ra tai nạn ở khu vực BCL giảm đi đáng kể.
7.2 CÁC DẠNG TRẠM TRUNG CHUYỂN
TTC được sử dụng để trung chuyển chất thải rắn từ xe thu gom và những xe vận chuyển
nhỏ sang các xe vận chuyển lớn hơn. Tùy theo phương pháp sử dụng để chất CTR lên xe
vận chuyển, có thể phân loại TTC thành 3 loại như sau: (1) chất tải trực tiếp, (2) chất tải-
lưu trữ và (3) kết hợp chất tải trực tiếp và chất tải thải bỏ (Hình 7.1). TTC cũng có thể
được phân loại theo công suất (lượng chất thải có thể trung chuyển và vận chuyển) như
sau: loại nhỏ (công suất < 100 tấn/ngày), loại trung bình (công suất khoảng 100 – 500
tấn/ngày) và loại lớn (> 500 tấn/ngày).
7-1
(a) Trạm trung chuyển chất tải trực tiếp
(b) Trạm trung chuyển chất tải lưu trữ
(c) Trạm trung chuyển kết hợp
Hình 7.1 Sơ đồ định nghĩa các loại TTC: (a) chất tải trực tiếp, (b) chất tải-lưu trữ, (c) kết hợp
chất tải trực tiếp – chất tải thải bỏ (Tchobanoglous và cộng sự, 1993).
7.2.1 Trạm Trung Chuyển Chất Tải Trực Tiếp
Tại TTC chất tải trực tiếp, chất thải từ xe thu gom được chuyển sang xe vận chuyển hoặc
chuyển sang thiết bị ép chất thải vào xe vận chuyển hoặc ép thành từng kiện chất thải để
chuyển đến BCL (Hình 7.1 a). Trong một số trường hợp, chất thải được đổ ra bệ đổ và
sau đó được đẩy vào xe vận chuyển sau khi đã tách loại các vật liệu có thể tái sinh. Thể
7-2
tích chất thải có thể lưu trữ tạm thời ở bệ phân loại này được gọi là công suất lưu trữ
khẩn cấp của TTC (emergency storage capacity of the station).
TTC Chất Tải Trực Tiếp Công Suất Lớn, Không Ép. Trong các TTC chất tải trực tiếp
công suất lớn, chất thải từ xe thu gom thường được đổ trực tiếp lên xe vận chuyển. Để
thực hiện được như vậy, TTC loại này thường được xây dựng theo cấu trúc hai bậc. Bệ
thải chất thải được nâng lên cao hơn để có thể đẩy chất thải từ bệ vào xe vận chuyển,
hoặc xe vận chuyển có thể đậu ở vị trí dốc dưới thấp. Ở một số TTC chất tải trực tiếp,
chất thải từ xe thu gom có thể đổ tạm thời trên bệ thải nếu như xe vận chuyển đã đầy
hoặc đang trên đường vận chuyển chất thải đến nơi thải bỏ. Sau đó, chất thải này sẽ được
đẩy vào xe vận chuyển.
Hoạt động của TTC chất tải trực tiếp có thể tóm tắt như sau: khi đến TTC, tất cả các xe
thu gom được cân và xác định vị trí đổ chất thải. Sau khi đã hoàn tất việc đổ chất thải, các
xe này được cân lại một lần nữa và tính lệ phí. Xe vận chuyển có sức chứa rác lớn hơn.
Khi xe vận chuyển đã chứa đầy chất thải và đạt tải trọng cực đại cho phép, chúng được
chuyển đi và vận chuyển đến nơi thải bỏ. Thể tích và khối lượng chất thải trên xe vận
chuyển phải được kiểm tra lại trước khi ra khỏi TTC.
TTC Chất Tải Trực Tiếp Công Suất Lớn, Có Thiết Bị Ép Chất Thải Rắn. Trong trường
hợp này, thiết bị ép được dùng để ép trực tiếp chất thải vào xe vận chuyển hoặc tạo thành
kiện chất thải. Hoạt động của TTC chất tải trực tiếp có thiết bị ép chất thải cũng tương tự
như hoạt động của TTC chất tải trực tiếp với xe tải thường, chỉ khác là chất thải được ép
vào xe vận chuyển bằng máy ép cố định.
Ở các TTC chất tải trực tiếp có thiết bị ép chất thải thành những kiện chất thải lớn, chất
thải từ xe thu gom được đổ trực tiếp lên bệ thải hoặc trực tiếp vào phễu của hầm ép. Sau
khi đã phân loại các vật liệu có khả năng tái sinh, chất thải được đẩy vào máy ép. Kiện
chất thải đã ép được chuyển sang các xe có toa kéo một cầu (semitrailer) để đưa ra BCL.
Với cách tạo thành kiện chất thải có kích thước nhỏ hơn kích thước bên trong của các xe
vận chuyển có toa kéo một cầu mui trần, chi phí vận chuyển có thể giảm đến mức thấp
nhất.
TTC Chất Tải Trực Tiếp Công Suất Trung Bình và Nhỏ, Có Máy Ép. Sau khi cân, xe thu
gom đi vào TTC và đổ chất thải trực tiếp vào một trong các phễu nối liền với máy ép
hoặc vào một hố chứa chất thải hình chữ nhật. Mỗi hố được trang bị bộ phận đẩy chất
thải vào phễu của máy ép đặt ở vị trí cuối của hố. Nếu không có xe vận chuyển, chất thải
sẽ được đổ tạm thời trên bệ thải, sau đó được đẩy vào phễu của máy ép.
Trạm Trung Chuyển Chất Tải Trực Tiếp Công Suất Nhỏ Dùng Ở Vùng Nông Thôn. Ở
vùng nông thôn và nơi vui chơi giải trí, TTC công suất nhỏ được thiết kế sao cho các
thùng chứa chất thải được đổ trực tiếp vào xe thu gom để vận chuyển thẳng đến nơi thải
bỏ. Khi thiết kế và bố trí loại TTC như vậy, điều cốt yếu cần xem xét là tính đơn giản.
Những hệ thống cơ khí phức tạp không thích hợp ở những nơi này. Số lượng thùng chứa
sử dụng tùy thuộc vào phạm vi khu vực phục vụ và chu kỳ thu gom.
TTC Chất Tải Trực Tiếp Công Suất Nhỏ Dùng Ở BCL. Tại TTC này, những vật liệu có
khả năng tái sinh sẽ được thu hồi. Sau khi đã phân loại, chất thải được vận chuyển đến ô
chôn lấp bằng các xe chuyên dùng.
7-3
7.2.2 Trạm Trung Chuyển Chất Tải –Lưu Trữ
Trong TTC chất tải-lưu trữ, chất thải được đổ trực tiếp vào hố chứa, từ hố này chất thải sẽ
được chuyển lên xe vận chuyển bằng nhiều thiết bị phụ trợ khác. Sự khác biệt giữa TTC
chất tải trực tiếp và TTC chất tải-lưu trữ là TTC chất tải lưu trữ được thiết kế để có thể
chứa chất thải trong khoảng từ 1 – 3 ngày.
TTC Lưu Trữ Công Suất Lớn Không Ép Rác. Điển hình của loại TTC lưu trữ này là TTC
ở San Francisco. Trong TTC này, tất cả các xe thu gom đến trạm đều được hướng dẫn để
đi theo một tuyến nhất định đến trạm cân. Thêm vào đó, những thông tin về tên của cơ sở
thải chất thải, đặc điểm xe thu gom và thời gian đến TTC cũng được ghi lại. Sau đó, nhân
viên của trạm cân sẽ điều khiển lái xe đi vào TTC. Khi đã vào trong TTC, lái xe lui xe
một góc khoảng 500 so với rìa của hố chứa chất thải. Khi đã đổ chất thải, xe thu gom di
chuyển ra khỏi TTC.
Trong hố chứa, hai xe ủi được dùng để đập vụn CTR và ủi chúng về phía phễu nạp liệu ở
phía cuối của mỗi hố. Hai cần trục dạng gầu xúc có khớp nối được lắp đặt phía bên kia
của phễu dùng để tách loại những chất thải có thể làm hư hỏng xe. Chất thải rơi qua phễu
vào xe vận chuyển đã chờ sẵn trên cân ở vị trí thấp hơn. Khi đã đạt khối lượng quy định,
nhân viên vận hành sẽ ra hiệu cho người lái xe biết. Xe đã chất đầy chất thải được vận
chuyển ra khỏi khu vực chất tải và được phủ lưới bên trên để tránh hiện tượng giấy và
các chất thải nhẹ bị thổi bay theo gió trên đường vận chuyển.
TTC Lưu Trữ Công Suất Trung Bình Có Thiết Bị Xử Lý Và Nén. Đối với TTC loại này,
chất thải đầu tiên được đổ vào hố chứa. Từ hố chứa, chất thải được đẩy vào hệ thống
băng tải đến máy nghiền. Sau khi nghiền, kim loại có chứa sắt được tách riêng và chất
thải còn lại được nén vào xe vận chuyển để chuyển đến vị trí thải bỏ.
7.2.3 Trạm Trung Chuyển Kết Hợp Chất Tải Trực Tiếp Và Chất Tải Thải Bỏ
Ở một số TTC, cả hai phương pháp chất tải trực tiếp và chất tải thải bỏ được sử dụng.
Thường đây là những TTC có nhiều chức năng, hoạt động thu hồi vật liệu cũng có thể kết
hợp ở TTC loại này.
Hoạt động ở TTC dạng này có thể mô tả như sau: tất cả những người chuyển chở CTR
đến TTC đều phải qua khâu kiểm tra ở trạm cân. Những xe thu gom lớn sẽ được cân, sau
đó đổ chất thải trực tiếp sang xe vận chuyển, rồi trở lại trạm cân, cân xe và tính lệ phí thải
bỏ.
Đối với cư dân cũng như những người vận chuyển một lượng đáng kể rác vườn và chất
thải cồng kềnh (tủ lạnh, máy giặt, lò sưởi,…), không phải là nhóm thu gom dịch vụ, đến
TTC, cũng đều được kiểm tra tại trạm cân, nhưng không phải cân. Người sử dụng TTC
phải trả phí tại trạm cân. Nhân viên phục vụ ở đây sẽ kiểm tra tải lượng chất thải bằng
cách quan sát để xem chất thải này có chứa những vật liệu có thể thu hồi không. Nếu có,
nhân viên sẽ hướng dẫn lái xe đổ chất thải ở khu vực tái sinh vật liệu trước. Nhân viên
của TTC sẽ hướng dẫn cách thải bỏ vật liệu có khả năng tái sinh. Nếu có thể dự đoán
được lượng vật liệu có khả năng tái sinh, lái xe sẽ được cấp giấy vào cửa miễn phí. Sau
khi đã thải bỏ vật liệu tái sinh được, lái xe mới tiếp tục thải bỏ phần chất thải còn lại đúng
nơi quy định.
7-4
Nếu không có vật liệu tái sinh, lái xe sẽ vận chuyển thẳng đến nơi đổ chất thải chung.
Khu vực này tách biệt với khu vực chất tải trực tiếp dùng cho các xe thu gom dịch vụ, ở
đây có hai miệng phễu nạp liệu vào xe vận chuyển. Chất thải tích lũy ở đây sẽ được đẩy
theo chu kỳ vào xe vận chuyển.
7.2.4 Hoạt Động Trung Chuyển-Vận Chuyển Tại Nhà Máy Thu Hồi /Xử Lý CTR
Một cách tổng quát, hoạt động trung chuyển tại nhà máy thu hồi vật liệu bao gồm việc
chất tải các vật liệu đã phân loại, đã xử lý và phần chất thải còn lại lên các các xe vận
chuyển để chuyển đến BCL. Ở nơi sử dụng xe vận chuyển có toa moóc mui trần, hoạt
động trung chuyển được phân loại là dạng chất tải trực tiếp. Trái lại nếu chất thải đã xử lý
như đóng thành kiện được chất lên xe vận chuyển, thì hoạt động trung chuyển này được
xem là chất tải lưu trữ.
7.3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP VẬN CHUYỂN
Xe vận chuyển đường bộ, xe lửa và tàu thủy là những phương tiện chủ yếu sử dụng để
vận chuyển chất thải rắn. Hệ thống khí nén và hệ thống thủy lực cũng được dùng.
Ở những nơi có thể vận chuyển chất thải từ TTC đến BCL bằng xe vận tải thì các loại xe
có toa moóc, xe có toa kéo một cầu và xe ép được dùng để vận chuyển. Tất cả các loại xe
này có thể sử dụng ở bất cứ loại TTC nào. Một cách tổng quát, các xe vận chuyển sử
dụng phải thỏa mãn những yêu cầu sau: (1) chi phí vận chuyển thấp nhất, (2) chất thải
phải được phủ kín trong suốt thời gian vận chuyển, (3) xe phải được thiết kế để vận
chuyển trên đường cao tốc, (4) không vượt quá giới hạn khối lượng cho phép, (5) phương
pháp tháo dỡ chất thải phải đơn giản và có khả năng thực hiện độc lập.
7.4 NHỮNG YÊU CẦU THIẾT KẾ TRẠM TRUNG CHUYỂN
Khi thiết kế TTC những yếu tố quan trọng sau đây cần được xem xét:
- Loại TTC;
- Công suất TTC;
- Thiết bị, dụng cụ phụ trợ;
- Yêu cầu về vệ sinh môi trường.
Loại TTC. Với những loại TTC như đã trình bày trên, khi thiết kế cần xác định rõ hoạt
động tại TTC có gồm cả công tác thu hồi vật liệu tái sinh hay không. Nếu có, diện tích
TTC phải đủ lớn để xe thu gom thải bỏ chất thải.
Công suất TTC. Cả lượng CTR đưa về TTC và sức chứa của TTC phải được đánh giá
một cách cẩn thận trong quá trình quy hoạch và thiết kế TTC. Lượng chất thải đưa về
TTC phải được tính toán sao cho các xe thu gom không phải chờ đợi quá lâu để đổ chất
thải. Do kinh phí đầu tư thiết bị vận chuyển gia tăng nên cần phân tích cân bằng giữa chi
phí TTC và chi phí hoạt động vận chuyển bao gồm cả thiết bị và nhân công. Ví dụ có thể
đạt hiệu quả kinh tế hơn khi tăng sức chứa của TTC và hoạt động với ít xe vận chuyển
bằng cách tăng thời gian làm việc hơn là sử dụng TTC nhỏ hơn và mua nhiều xe vận
chuyển hơn. Đối với TTC chất tải-lưu trữ, công suất của TTC thay đổi tương ứng với thể
tích CTR thu gom trong ½ đến 1 ngày. Công suất của TTC cũng có thể thay đổi theo loại
7-5
phương tiện sử dụng để chất tải lên xe vận chuyển. Tuy vậy, thông thường sức chứa của
TTC không vượt quá thể tích CTR sinh ra trong 3 ngày.
Yêu cầu về thiết bị và các dụng cụ phụ trợ. Thiết bị và các dụng cụ phụ trợ sử dụng ở
TTC phụ thuộc vào chức năng của TTC trong hệ thống quản lý CTR. Ở TTC chất tải trực
tiếp, một số thiết bị cần dùng để đẩy chất thải vào xe vận chuyển hoặc để phân bố đều
chất thải trên các xe vận chuyển. Chủng loại và số lượng thiết bị, dụng cụ yêu cầu thay
đổi theo công suất của trạm. Ở các TTC chất tải-lưu trữ, một hoặc nhiều xe ủi cần thiết để
đập vụn và đẩy chất thải vào phễu nạp liệu. Một số dụng cụ khác cần dùng để phân bố
chất thải và làm đồng đều tải lượng trên các xe vận chuyển.
Cân là dụng cụ không thể thiếu được ở tất cả các TTC vừa và lớn để có thể giám sát hoạt
động của trạm và để xây dựng hệ thống dữ liệu công nghệ và quản lý có ý nghĩa. Cân
cũng cần thiết khi TTC tính lệ phí dựa trên khối lượng chất thải. Trạm cân cũng phải
được trang bị điện thoại và hệ thống liên lạc hai chiều (intercom) để nhân viên điều hành
trạm cân có thể liên lạc với lái xe.
Yêu cầu về môi trường. Tại các TTC cần lắp đặt hệ thống xử lý khí thải. Đối với các
TTC chất tải trực tiếp cần phải xây dựng mái che, sử dụng các lưới chắn để hạn chế hiện
tượng bay các thành phần chất thải nhẹ theo gió. Hoạt động của TTC phải được giám sát
chặt chẽ, các chất thải rơi vãi phải được vệ sinh ngay không để tích lũy lâu hơn 2 giờ. Ở
những TTC lớn cần xây dựng hệ thống xử lý sơ bộ nước thải trước khi thải bỏ vào hệ
thống thoát nước của khu vực. Ở những vùng xa, cần xây dựng trạm xử lý nước thải hoàn
chỉnh để xử lý nước rò rỉ sinh ra tại TTC.
Vấn đề sức khỏe và an toàn lao động. Để giảm nồng độ bụi trong khu vực chứa CTR ở
TTC chất tải-lưu trữ, người ta sử dụng biện pháp phun nước trong không gian phía trên
hố chứa. Các công nhân làm việc ở đây phải được trang bị mặt nạ chống bụi. Trong các
TTC chất tải-lưu trữ, các máy ủi làm việc trong hố chứa phải có cabin kín, được trang bị
máy điều hòa không khí và các thiết bị lọc bụi. Để hạn chế tai nạn, người dân không
được phép đổ trực tiếp chất thải vào hố chứa ở các TTC lớn.
7.5 LỰA CHỌN VỊ TRÍ TRẠM TRUNG CHUYỂN
TTC nên được bố trí (1) gần khu vực cân, (2) dễ dàng tiếp cận với tuyến đường giao
thông chính và các trạm điều phối xe, (3) ở những nơi có thể hạn chế đến mức thấp nhất
những ảnh hưởng đến cộng đồng dân cư và môi trường do các hoạt động của TTC, (4) ở
những nơi mà việc xây dựng và vận hành TTC sẽ có hiệu quả kinh tế cao nhất. Thêm vào
đó, nếu TTC được sử dụng để xử lý CTR như thu hồi vật liệu và sản xuất năng lượng, thì
những hoạt động này phải được đánh giá và kiểm soát.
Vì tất cả những yếu tố nêu trên ít khi được thỏa mãn đồng thời nên cần phân tích cân
nhắc tính ưu tiên giữa những yếu tố này. Việc phân tích đối với những vị trí khác nhau
dựa trên chi phí vận chuyển sẽ được mô tả dưới đây. Phương pháp này có thể áp dụng
trong những trường hợp cần phải lựa chọn giữa một số vị trí khả thi để xây dựng TTC.
7.5.1 Lựa Chọn Vị Trí Trạm Trung Chuyển Dựa Trên Chi Phí vận Chuyển
Với những điều kiện lý tưởng, TTC cần đặt tại những nơi có chi phí vận chuyển thấp
nhất. Tuy nhiên, vấn đề khó khăn cho các cơ quan quản lý chất thải rắn là chi phí vận
7-6
chuyển ngày càng trở nên ít quan trọng đối với việc lựa chọn vị trí thích hợp để xây dựng
TTC.
7.5.2 Lựa Chọn Vị Trí Trạm Trung Chuyển Dựa Trên Các Điều Kiện Giới Hạn
Trong các trường hợp khi hai hoặc nhiều TTC và BCL được sử dụng thì vấn đề được đặt
ra là vị trí nào sẽ là tối ưu từ mỗi TTC đến mỗi BCL.
Giả sử phải xác định chi phí thấp nhất để vận chuyển một lượng CTR từ một trong ba
TTC đến một trong ba BCL. Sơ đồ định nghĩa trong trường hợp này được trình bày trong
Hình 7.2. Cũng giả thiết rằng (1) tổng lượng chất thải vận chuyển đến BCL bằng tổng
lượng chất thải đã chuyển đến TTC (điều kiện cân bằng vật chất), (2) mỗi BCL chỉ tiếp
nhận một lượng chất thải xác định (có thể do đường vận chuyển đến một BCL cho trước
bị hạn chế) và (3) lượng chất thải vận chuyển từ mỗi TTC lớn hơn hoặc bằng 0. Các vấn
đề này được thể hiện dưới dạng công thức toán học như sau:
1. Gọi vị trí TTC là i;
2. Gọi vị trí BCL là j;
3. Khi đó, Xij là lượng chất thải vận chuyển từ TTC i đến BCL j;
4. Cij là chi phí vận chuyển chất thải từ TTC i đến BCL j;
5. Ri là tổng lượng chất thải đưa đến TTC i;
6. Dj là tổng lượng chất thải có thể chứa ở BCL j;
7. Nếu gọi F là hàm mục đích thể hiện tổng chi phí vận chuyển là nhỏ nhất, thì hàm số F
được xác định (F) bởi tổng các giá trị như trình bày dưới đây phải là nhỏ nhất đối với
những điều kiện giới hạn:
X11C11 + X12C12 + X21C21 + X22C22 + X23C23 + X31C31 + X32C32 + X33C33 = F
3
3
F
=
ij CX
ij
∑ ∑
1
1
i
j
=
=
Theo các giới hạn sau:
3
R
X
=
ij
∑
1j
=
3
∑
1j
=
8. Mô tả dưới dạng công thức toán học
7-7
i = 1 – 3
i
j = 1 - 3
X
ij D
≤
ji
Xij ≥ 0
Điều kiện giới hạn 1 là lượng chất thải vận chuyển đến BCL phải bằng lượng chất thải
chuyển đến TTC. Điều kiện giới hạn 2 là tổng lượng chất thải vận chuyển từ TTC đến
BCL nhỏ hơn hoặc bằng sức chứa của BCL. Điếu kiện giới hạn 3 là khối lượng chất thải
vận chuyển từ TTC phải lớn hơn hoặc bằng 0.
X11 D1 T1
X21
T2 X12 X31 X22 D2 X13 T3 X32 X23
T = Trạm trung chuyển
D = Bãi chôn lấp X33
D3
Hình 7.2 Sơ đồ xác định vị trí TTC và BCL theo các điều kiện giới hạn.
Bài toán xác định vị trí thích hợp của TTC và BCL theo các điều kiện giới hạn thường
được gọi là bài toán vận chuyển trong lĩnh vực quản lý chất thải rắn. Để giải bài toán này
có thể áp dụng phương pháp tối ưu hóa theo quy hoạch tuyến tính.
7.6 HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG THU GOM TRUNG CHUYỂN VÀ VẬN CHUYỂN
CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Điểm
hẹn
Trạm Trung
Chuyển
Xe 2,5-4
tấn
Bãi Chôn Lấp
Xe ép > 7
tấn
Nguồn
rác
Thùng
660 lít
Xe đầu kéo
Bô ép
kín
Hệ thống thu gom vận chuyển chất thải rắn của TP. Hồ Chí Minh được mô tả trong Hình
7.3. Số lượng các trạm/bô trung chuyển ở các quận huyện được trình bày trong Bảng 7.1
và Bảng 7.2.
Hình 7.3 Sơ đồ tổng quát hệ thống thu gom, vận chuyển CTRSH thành phố Hồ Chí Minh.
7-8
Bảng 7.1 Số lượng trạm/bô trung chuyển do Công Ty Môi Trường Đô Thị quản lý
Trạm Trung Chuyển Công suất
(tấn/ngày) Cự ly đến công
trường xử lý (km)
Diện Tích
(m2) 100 23,30
4.143,00 400 23,30
612,00
1.662,25
3.011,00 650
400
800 21,24
22,20
15,30
1.803,00 120 21,10
92,80 60 23,10
7-9
Bô xà bần 42- 44 Võ Thị Sáu, F.Tân Định-Q.1
TTC kín hiện đại 42-44 Võ Thị Sáu F.Tân
Định-Q.1
TTC rác 345/2 Lạc Long Quân
TTC xà bần 150 Lê Đại Hành
TTC rác Cầu Đổ F.12-Q.Gò Vấp
Trạm ép rác kín 348 Phan Văn Trị F.11- Q.
Bình Thạnh
Trạm ép rác kín Lô A- Chung cư Thanh Đa,
F.27- Q. Bình Thạnh
Nguồn: Công Ty Môi Trường Đô Thị Thành Phố Hồ Chí Minh, 2003.
TÊN QUẬN HUYỆN TÊN BÔ RÁC
VỊ TRÍ
Diện tích
(m2)
CTY MTĐT
QUẢN LÝ
CTY DVCI
QUẢN LÝ
RÁC SINH
HOẠT
RÁC XÀ
BẦN
THIẾT KẾ
(Tấn/ngày)
THỰC TẾ
(Tấn/ngày)
118
x
x
160
Huyện Bình Chánh
Bô rác Bình Chánh
Ấp 2, xã Bình Chánh,
Huyện Bình Chánh
3428
Huyện Củ Chi
Không có
Huyện Cần Giờ
Huyện Nhà Bè
x
25
x
x
6
3.5
chưa có
Trong khuôn viên của
DN
số 11/5 Khu phố 7- Thị
trấn Nhà Bè
Bô rác thị trấn
x
200
x
30
15-18
Tân Thới Nhì
x
100
x
20
5
Huyện Hóc Môn
Bà Điểm
x
100
x
20
15
Tân Xuân
x
150
x
30
35
Đông Thạnh
x
50
x
10
5
Quận 1
0
An Lợi Đông
x
25
x
7.5
10
Bình Trưng Tây
x
25
x
7.5
10
Mỹ Hoà
x
25
x
7.5
7
Quận 2
Cát Lái
x
27
x
7.5
5
An Khánh
x
34
x
7.5
10
An Phú
x
25
x
7.5
10
Bình Trưng Tây
x
370
x
30
0
Quận 3
400
x
300
Quận 4
Tôn Thất Thuyết - P18,
Q4
0
Quận 5
0
Quận 6
7-10
Bảng 7.3 Trạm/bô trung chuyển của các Quận/Huyện
TÊN QUẬN HUYỆN
TÊN BÔ RÁC
VỊ TRÍ
THỰC TẾ
(Tấn/ngày)
Diện tích
(m2)
CTY MTĐT
QUẢN LÝ
CTY DVCI
QUẢN LÝ
RÁC SINH
HOẠT
RÁC XÀ
BẦN
THIẾT KẾ
(Tấn/ngày)
Tư Sò
Phường Tân Kiểng
200
x
x
30
Quận 7
Lộ 22
Cầu Trắng
Phường Bình Thuận
Phường Tân Phú Đông
90
500
x
x
x
x
30
40
D4
Phường Phú Thuận
200
x
x
20
0
Quận 8
768.33
x
50
47.5
Quận 9
Quận 10
350B Trần Bình Trọng-
P1
0
Quận 11
64
x
x
20
15
Quận 12
1000
x
x
30
20
Ngã Tư Ga
Khu đất trống Phường
Hiệp Thành
Quận Bình Thạnh
0
Quận Gò Vấp
0
540
x
120
250
x
x
Quận Phú Nhuận
Bô rác
Quận Tân Bình
Bô P15
553/73 Nguyễn Kiệm,
P9-PN
Phường 15, P.Văn Bạch 1000
200
180
x
49
x
x
20
20
Hiệp Bình Chánh
Liên phường Hiệp Bình
Chánh
35.75
x
x
10
7
Gò Dưa
Kha Vạn Cân
36
x
x
15
15
Bà Nhành
Lý Tế Xuyên
16
x
x
7
7
Sở Gà
Tam Bình
Quận Thủ Đức
56
x
x
40
35
Tâm Thần
Phú Châu
88
x
x
50
25
Linh Xuân
Truông Tre
45.5
x
x
20
20
Linh Tây
Đào Minh Nhứt
42.25
x
x
20
20
Cầu Đa Khoa
Lê Văn Chí
45.5
20
x
x
Truường Thọ
Bảng 7.3 Trạm/bô trung chuyển của các Quận/Huyện (tiếp theo)
20
1377
Phường Trường Thọ
TỔNG
7-11
7-12
CHƯƠNG 8
XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ
8.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Mục đích của xử lý chất thải rắn là làm giảm hoặc loại bỏ các thành phần không mong
muốn trong chất thải và tận dụng tối đa vật liệu và năng lượng sẵn có trong chất thải. Khi
lựa chọn phương pháp xử lý chất thải rắn cần xem xét các yếu tố sau:
- Thành phần, tính chất chất thải rắn;
- Tổng lượng chất thải rắn cần xử lý;
- Khả năng thu hồi sản phẩm và năng lượng;
- Yêu cầu bảo vệ môi trường.
Các phương pháp có thể áp dụng để xử lý chất thải rắn bao gồm:
- Phương pháp cơ học như phân loại, nén, ép, nghiền, cắt, băm,...
- Phương pháp sinh học (chế biến phân compost, sản xuất biogas)
- Phương pháp hóa học như đốt.
8.2 PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC
8.2.1 Phân Loại
Phân loại chất thải rắn cần thiết để thu hồi các vật liệu có giá trị tái sinh, tái chế (thu hồi
tài nguyên) và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình chuyển hóa hoặc thu hồn năng
lượng sinh học tiếp sau. Quá trình phân loại chất thải rắn có thể thực hiện tại những khâu
khác nhau trong hệ thống quản lý chất thải rắn sinh hoạt như:
- Ngay tại nguồn phát sinh (hộ gia đình, khu thương mại, khu công cộng,...);
- Tại trạm trung chuyển;
- Tại trạm xử lý hay trạm phân loại tập trung.
Các thành phần có thể phân loại từ chất thải rắn sinh hoạt bao gồm giấy, carton, túi nilon,
nhựa, gỗ, kim loại, vỏ lon đồ hộp, thủy tinh,... Các thành phần này có thể tách loại bằng
phương pháp thủ công hay cơ giới. Các thiết bị cơ khí có thể sử dụng cho mục đích phân
loại rác bao gồm:
- Quạt gió. Phương pháp này được sử dụng để phân loại các chất thải rắn khô, có trọng
lượng khác nhau. Quạt gió hoạt động tạo luồng khí, cuốn theo các vật nhẹ như giấy,
túi nilon, nhờ đó tách được các thành phần này ra khỏi chất thải hỗn hợp.
- Sàng. Sàng được dùng để phân loại các thành phần chất thải có kích thước khác nhau.
- Phân loại bằng từ. Thiết bị phân loại bằng từ được sử dụng để thu hồi sắt vụn từ chất
thải rắn.
8-1
8.2.2 Nén Ép
Ép (nén) rác là một khâu quan trọng trong quá trình xử lý chất thải rắn. Hiện nay, các
phương tiện vận chuyển chất thải rắn đều được trang bị bộ phận ép rác nhằm làm tăng
sức chứa của xe và hiệu suất vận chuyển. Tại các bãi chôn lấp, rác cũng được nén để tăng
công suất hay kéo dài thời gian phục vụ của bãi chôn lấp. Các thiết bị nén ép có thể là các
máy nén cố định và di động hoặc các thiết bị nén cao áp. Máy ép cố định được sử dụng ở
các khu dân cư, khu công nghiệp, khu thương mại, trạm trung chuyển. Máy ép di động
thường đi kèm với xe vận chuyển và container.
8.3 PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC1
8.3.1 Chế Biến Compost
Định Nghĩa Compost và Quá Trình Chế Biến Compost
Hiện tại có nhiều định nghĩa về quá trình chế biến compost và compost. Một định nghĩa
thường được sử dụng là định nghĩa của Haug, 1993. Theo Haug, quá trình chế biến
compost và compost được định nghĩa như sau:
Quá trình chế biến compost là quá trình phân hủy sinh học và ổn định của chất hữu cơ
dưới điều kiện nhiệt độ thermorphilic. Kết quả của quá trình phân hủy sinh học tạo ra
nhiệt, sản phẩm cuối cùng ổn định, không mang mầm bệnh và có ích trong việc ứng dụng
cho cây trồng.
Compost là sản phẩm của quá trình chế biến compost, đã được ổn định như humus,
không chứa các mầm bệnh, không lôi kéo các côn trùng, có thể được lưu trữ an toàn, và
có lợi cho sự phát triển của cây trồng.
Các Phản Ứng Hóa Sinh
Quá trình phân hủy chất thải xảy ra rất phức tạp, theo nhiều giai đoạn và sản phẩm trung
gian. Ví dụ quá trình phân hủy protein bao gồm các bước: protein → peptides → amino
acids → hợp chất ammonium → nguyên sinh chất của vi khuẩn và N hoặc NH3.
Đối với carbonhydrates, quá trình phân hủy xảy ra theo các bước như sau: carbonhydrate
→ đường đơn → acid hữu cơ → CO2 và nguyên sinh chất của vi khuẩn.
Chính xác những chuyển hóa hóa sinh xảy ra trong quá trình composting vẫn chưa được
nghiên cứu chi tiết. Các giai đoạn khác nhau trong quá trình làm compost có thể phân biệt
theo biến thiên nhiệt độ như sau:
1. Pha thích nghi (latent phase) là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với môi
trường mới.
2. Pha tăng trưởng (growth phase) đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ do quá trình phân
hủy sinh học đến ngưỡng nhiệt độ mesophilic.
8-2
1 Trần Thị Mỹ Diệu và Trịnh Thị Thanh Trang biên soạn.
3. Pha ưa nhiệt (thermophilic phase) là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất. Đây là giai
đoạn ổn định hóa chất thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất. Phản ứng
hóa sinh này được đặc trưng bằng các phương trình 8.1 và 8.2 trong trường hợp làm
phân compost hiếu khí và kỵ khí như sau:
-) cũng xảy ra như sau:
4. Pha trưởng thành (maturation phase) là giai đoạn giảm nhiệt độ đến mức mesophilic
và cuối cùng bằng nhiệt độ môi trường. Quá trình lên men lần thứ hai xảy ra chậm và
thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn (là quá trình chuyển hóa các phức chất hữu
cơ thành chất mùn) và các chất khoáng (sắt, canxi, nitơ, …) và cuối cùng thành mùn.
Các phản ứng nitrate hóa, trong đó ammonia (sản phẩm phụ của quá trình ổn định hóa
chất thải như trình bày ở phương trình 8.1 và 8.2) bị oxy hóa sinh học tạo thành nitrít
(NO2
-) và cuối cùng thành nitrate (NO3
Nitrosomonas bacteria
(8.1) COHNS + O2 + VSV hiếu khí → CO2 + NH3 + Sản phẩm khác + năng lượng
CHONS + VSV kỵ khí → CO2 + H2S + NH3 + CH4 + Sản phẩm khác + năng lượng (8.2)
- + 2H+ + H2O
+ + 3/2 O2 ----------------------------> NO2
-
(8.3)
- + ½ O2 ---------------------------> NO3
(8.4)
- + 2H+ + H2O
+ + 2O2 → NO3
+ cũng được tổng hợp trong mô tế bào, phản ứng đặc trưng cho quá trình tổng hợp
(8.5)
+ + 4CO2 + HCO3
- + H2O → C5H7O2N + 5O2
- → 21NO3
+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3
- + C5H7O2N + 20H2O + 42H+ (8.7)
NH4
Nitrobactor bacteria
NO2
Kết hợp hai phản ứng (8.3) và (8.4), quá trình nitrate hóa xảy ra theo phương trình
phản ứng sau:
NH4
Vì NH4
mô tế bào như sau: (8.6) NH4
Thermophilic
Pha tröôûng thaønh
Phương trình phản ứng nitrate hóa tổng cộng xảy ra như sau (kết hợp phương trình (8.5)
và (8.6)):
22NH4
60
50
40
30
20
10
0
Nhiệt độ 0C
Pha
thích
nghi
Pha tăng trưởng
mesophilic
Mesophilic Thời gian
8-3
Hình 8.1 Biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ phân compost.
Các quá trình chế biến compost trên thế giới
Quá trình làm compost là quá trình sinh học thường dùng để chuyển hóa phần chất hữu
cơ có trong CTRSH thành dạng humus bền vững được gọi là compost. Những chất có thể
sử dụng làm compost bao gồm (1) rác vườn, (2) CTRSH đã phân loại, (3) CTRSH hỗn
hợp và (4) kết hợp giữa CTRSH và bùn từ trạm xử lý nước thải.
Tất cả các quá trình làm compost đều xảy ra theo ba bước: (1) xử lý sơ bộ CTRSH, (2)
phân hủy hiếu khí phần chất hữu cơ của CTRSH và (3) bổ sung chất cần thiết để tạo
thành sản phẩm có thể tiêu thụ trên thị trường.
Trong quá trình làm phân compost hiếu khí, các vi sinh vật tùy tiện và hiếu khí bắt buộc
chiếm ưu thế. Ở giai đoạn đầu, vi sinh vật ưa lạnh (mesophilic) chiếm ưu thế nhất. Khi
nhiệt độ gia tăng, vi sinh vật chịu nhiệt (thermophilic) lại là nhóm trội trong khoảng từ 5-
10 ngày. Và ở giai đoạn cuối, khuẩn tia (actinomycetes) và mốc xuất hiện. Do các loại vi
sinh vật này có thể không tồn tại trong CTRSH ở nồng độ thích hợp, nên cần bổ sung
chúng vào vật liệu làm phân như là chất phụ gia.
1. Phân loại theo cách CTR có được chứa trong container hay không (phương pháp ủ
ngoài trời và phương pháp ủ trong container)
2. Phân loại theo cách oxygen được cung cấp tới phần ủ compost (phương pháp thổi
khí cưỡng bức và phương pháp thổi khí thụ động)
3. Phân loại theo hình dạng phần ủ compost (phương pháp ủ theo luống dài-windrow,
hay phương pháp ủ theo đống-pile)
Richard và Rynk, 2001 và Rynk và cộng sự, 1992 định nghĩa các phương pháp ủ compost
như sau:
-
-
-
-
-
-
Phương pháp ủ ngoài trời là phương pháp ủ mà vật liệu ủ không có hoặc rất ít được
chứa trong container.
Phương pháp ủ trong container là phương pháp ủ mà vật liệu ủ được chứa trong
container, túi đựng hay trong nhà.
Phương pháp thổi khí thụ động là phương pháp mà oxygen (khí) được cung cấp tới
hệ thống theo các con đường tự nhiên như khuếch tán, gió, đối lưu nhiệt….
Phương pháp thổi khí cưỡng bức là phương pháp mà oxygen được cung cấp tới hệ
thống bằng quạt thổi khí, bơm nén khí qua hệ thống phân phối khí như ống phân phối
khí hay sàn phân phối khí.
Phương pháp ủ theo luống dài (windrow) là phương pháp ủ mà vật liệu ủ được sắp
xếp theo các luống dài và hẹp.
Phương pháp ủ theo đống (pile) là phương pháp ủ mà vật liệu ủ được sắp xếp theo
đống to.
Các phương pháp ủ compost thông dụng và những ưu điểm, khuyết điểm của các phương
pháp đó sẽ được trình bày sau đây:
8-4
Phương pháp ủ compost theo luống dài với thổi khí thụ động có xáo trộn
Hình 8.2 minh họa phương pháp ủ compost theo luống dài với thổi khí thụ động có xáo
trộn. Trong phương pháp ủ compost theo luống dài với thổi khí thụ động có xáo trộn, vật
liệu ủ được sắp xếp theo các luống dài và hẹp. Không khí (oxygen) được cung cấp tới hệ
thống 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 CTR trong
luống compost, trộn đều độ ẩm và hỗ trợ cho thổi khí thụ động. Việc xáo trộn được thực
hiện bằng cách di chuyển luống compost với xe xúc hoặc bằng xe xáo trộn chuyên dụng.
Ưu điểm
- Do xáo trộn thường xuyên nên chất lượng compost thu được khá đều.
- Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp vì không cần hệ thống cung cấp oxygen
cưỡng bức.
Nhược điểm
- Cần nhiều nhân công
- Thời gian ủ dài (3-6 tháng)
- Do sử dụng thổi khí thụ động nên khó quản lý, đặc biệt là khó kiểm soát nhiệt độ
và mầm bệnh.
- Xáo trộn luống compost thường gây thất thoát Nitơ và gây mùi
- Quá trình ủ có thể bị phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, ví dụ như mưa có thể gây
ảnh hưởng bất lợi cho quá trình ủ.
- Phương pháp thổi khí thụ động cần một lượng lớn vật liệu tạo cấu trúc và loại vật
liệu tạo cấu trúc phù hợp với phương pháp này thì khó tìm hơn so với các phương
pháp khác.
Hình 8.2 Composting bằng phương pháp thổi khí thụ động có xáo trộn.
Phương pháp ủ compost theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức
Hình 8.3 và hình 8.4 minh họa Phương pháp ủ compost theo luống dài hoặc đống với thổi
khí cưỡng bức. Trong phương pháp này, vật liệu ủ được sắp xếp thành đống hoặc luống
dài. Không khí (oxygen) được cung cấp tới hệ thống bằng quạt thổi khí hoặc bơm nén khí
và hệ thống phân phối khí như ống phân phối khí hoặc sàn phân phối khí.
8-5
Ưu điểm
- Dễ kiểm soát khi vận hành hệ thống, đặc biệt là kiểm soát nhiệt độ và nồng độ
oxygen trong luống ủ compost.
- Giảm mùi hôi và mầm bệnh
- Thời gian ủ ngắn (3 – 6 tuần)
- Vì sử dụng thổi khí cưỡng bức nên có thể làm luống compost cao và rộng hơn, nên
nhu cầu sử dụng đất thấp hơn, và có thể vận hành ngoài trời hoặc có che phủ.
Nhược điểm
- Hệ thống phân phối khí dễ bị tắt nghẽn, cần phải bảo trì thường xuyên
- Chi phí bảo trì hệ thống và chi phí năng lượng cho thổi khí làm tăng tổng chi phí,
nên chi phí cho hệ thống này cao hơn hệ thống thổi khí thụ động.
Hình 8.3 Sản xuất compost bằng phương pháp thổi khí cưỡng bức (sử dụng sàn bêtông có lỗ phân phối khí).
8-6
Hình 8.4 Sản xuất compost bằng phương pháp thổi khí cưỡng bức (sử dụng ống phân phối khí).
Phương pháp ủ trong container
Phương pháp ủ trong container là phương pháp ủ mà vật liệu ủ được chứa trong
container, túi đựng hay trong nhà. Thổi khí cưỡng bức thường được sử dụng cho phương
pháp ủ này. 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 một hoặc nhiều ngăn
phản ứng dài và hẹp, thổi khí cưỡng bức và xáo trộn định kỳ được áp dụng cho phương
pháp này. Vật liệu ủ được di chuyển liên tục dọc theo chiều dài của ngăn phản ứng trong
suốt quá trình ủ.
Trong Container Thổi Khí, vật liệu ủ được chứa trong các loại container khác nhau như
thùng chứa chất thải rắn hay túi polyethylene, …vv thổi khí cưỡng bức được sử dụng cho
quá trình ủ dạng mẻ, không có sự rung hay xáo trộn trong container. Tuy nhiên, ở giữa
quá trình ủ, vật liệu ủ có thể được lấy ra và 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 tốt hơn
- Thời gian ủ ngắn hơn phương pháp ủ ngoài trời
- Nhu cầu diện tích nhỏ hơn các phương pháp ủ khác
- Chất lượng compost tốt hơn
Nhược điểm
- Vốn đầu tư cao
- Chi phí vận hành và bảo trì hệ thống cao
- Thiết kế phức tạp và đòi hỏi trình độ cao
- Công nhân vận hành đòi hỏi trình độ cao
Hình 8.5 Bể ủ compost di chuyển theo phương ngang.
8-7
Hình 8.7 Thùng xoay ủ compost
Hình 8.6 Container thổi khí ủ compost
MỘT SỐ ỨNG DỤNG CHẾ BIẾN COMPOST TRÊN THẾ GIỚI
Kiểu Trung Quốc
- L x W x H = 2 x 2 x 0,5 inchs
- Không đảo trộn
- Thông khí bằng ống đục lỗ
- Phủ bằng trấu sau từ 1 đến 2 ngày, tổng thời gian ủ 60 ngày
- Hơn 90 % Ascaris ora bị khử.
Kiểu Windrow
- Đảo trộn 1 lần/ngày (cơ khí) hoặc 1 lần/tuần (thủ công). Mục đích đảo trộn để cung
cấp khí và trộn đều vật liệu làm cho tốc độ phân hủy nhanh hơn kiểu Trung Quốc.
- Kích thước: L x W x H = 13 x 3 x 1,5 m
- Đảo thường xuyên và thời gian từ 20 – 40 ngày.
- Nhiệt độ lớn hơn 65 oC ở trung tâm khối phân.
Composting hiếu khí cưỡng bức
- Phương pháp Beltsville Aerated Rapid Composting (BARC)
- Hiệu quả hơn, đảm bảo nhiệt độ > thermophilic và tiêu diệt được vi sinh vật gây bệnh
- Đổ hỗn hợp bùn và gỗ vụn trên sàn và hệ thống ống thổi khí
- Kích thước: L x W x H = 12 x 6 x 2,5 m
- Nhiệt độ 60 – 80oC sau 3 – 5 ngày, duy trì 10 ngày.
Kiểu DANO
- Thiết bị dạng hình trụ, tốc độ quay 1 vòng/phút, D = 3 – 4 m; L = 25 – 30 m.
- Cung cấp không khí bằng quạt thổi
- Nhiệt độ lớn hơn 60oC
- Thời gian lưu trong thiết bị từ 2,5 - 5 ngày , tiếp tục ủ 30 – 60 ngày (phát triển ở Đan
Mạch)
8-8
Nước (aåm 50%) Khí
Băng tải Phân loại bằng từ Sàng rung Sàng quay DANO Sản
phẩm
Chất thải Chất thải Chất thải
Thả xuống tầng thấp hơn (1 ngày/tầng) Đưa lên tầng 5 Loại tạp chất
Tiếp tục ủ 30-60 ngày
8-9
Phễu
nạp liệu
Hình 8.8 Sơ đồ quy trình làm phân compost kiểu DANO.
Kiểu JERSEY
- Áp dụng đối với CTR sinh hoạt; quá trình hiếu khí;
- Chuyển chất thải từ trên cao xuống.
CTRSH
Hình 8.9 Sơ đồ quy trình làm phân compost kiểu Jersey.
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN COMPOST TỪ RÁC THẢI SINH HOỌAT Ở
VIỆT NAM
Nhà Máy Cầu Diễn, Việt Trì – Phú Thọ – Hà Nội
CTR từ xe vận chuyển đến Nhà Máy được đưa qua cân điện tử để xác định khối lượng,
sau đó được đổ vào bãi hoặc nhà tập kết CTR. Tại đây CTR được phun chế phẩm EM để
khử mùi hôi và chống ruồi, muỗi. Tiếp đó CTR được xe ủi bánh lốp hoặc công nhân thủ
công đưa vào phễu nạp liệu của dây chuyền phân loại bằng tay. CTR được công nhân
đứng dọc 2 bên băng chuyền phân loại bằng thủ công để tách bỏ các vật chất khó phân
hủy như: vỏ xe, cành cây, xà bần, kim loại, thủy tinh, nhựa, bao nilon … Phế thải từ
băng chuyền phân loại nhặt ra được đem đi tái chế hoặc chôn lấp. CTR sau khi phân loại
thủ công được đưa qua máy phân loại sắt từ để thu hồi kim loại rồi được đưa vào nhà đảo
trộn. Tại đây, chế phẩm EM và nước rỉ rác được trộn thêm vào rác để tạo độ ẩm tối ưu
cho quá trình phân hủy chất hữu cơ cũng như hạn chế mùi hôi và côn trùng. Tiếp đó
người ta dùng xe ủi bánh lốp nạp CTR thành đống cao 2,5 – 3m trong các bể ủ hiếu khí.
Dưới đáy bể ủ hiếu khí có bố trí hệ thống thổi khí cung cấp oxygen để vi sinh vật sử dụng
cho sự phân hủy chất hữu cơ. Sau khi ủ hiếu khí khoảng 21 – 25 ngày, CTR được mang
sang nhà ủ chín cũng bằng xe ủi bánh lốp. Tại đây người ta bổ sung thêm nước rồi ủ tiếp
21 – 28 ngày cho đến khi chín hoàn toàn. Tiếp đó CTR được dỡ ra đem đi nghiền, sàng
để tách phần phế thải và compost. Phần phế thải được tái sử dụng hoặc đưa tới BCL.
Phần compost có thể được trộn thêm một số loại men vi sinh vật, phân NPK để tăng chất
lượng phân compost thành phẩm.
Thu hoài kim loaïi
Cheá phaåm EM +
Nöôùc ræ raùc
Phun cheá
phaåm EM
Ñaûo troän
Caân
Baõi ñoå
Phaân loaïi 2
Phaân loaïi 1
CTR
Uû hieáu khí
Taùi cheá/ choân laáp
CTR
Nöôùc
Uû chín
Nghieàn + saøn
Compost
Phaân höõu cô
thaønh phaåm
Troän men vi
sinh, phaân NPK
- Công nghệ đơn giản, dễ vận hành, sửa chửa
- Chi phí đầu tư ban đầu thấp
- Trình độ công nhân vận hành không đòi hỏi cao
Khuyết điểm
- Do không có xáo trộn trong quá trình ủ nên chất lượng phân không đồng đều.
- Do khâu phân loại chưa được vận hành tốt nên phân vẫn còn lẫn nhiều tạp chất,
khó tiêu thụ
- Mức độ cơ giới hóa, tự động hóa không cao, nên công suất xử lý CTR không cao.
- Công nhân vận hành phải tiếp xúc lâu với môi trường độc hại nên dễ mắc phải các
bệnh nghề nghiệp.
Nguyeân lieäu
Hình 8.10 Dây chuyền công nghệ sản xuất compost nhà máy Cầu Diễn.
Ưu điểm
Nhà Máy Xử Lý Chất Thải Tân Thành, Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ sản xuất compost của Nhà Máy Xử Lý Chất Thải Tân Thành – Bà Rịa Vũng
Tàu nhìn chung cũng tương tự như công nghệ của Nhà Máy Cầu Diễn – Hà Nội, tuy
nhiên phần phân loại trước và sau khi ủ ở Nhà Máy Xử Lý Chất Thải Tân Thành đơn
giản và thủ công hơn ở Nhà Máy Cầu Diễn.
CTR từ xe vận chuyển đến Nhà Máy không được cân để xác định khối lượng mà chỉ ước
lượng thể tích theo thể tích xe vận chuyển CTR, sau đó CTR được đổ vào nhà tập kết
CTR. Tại đây CTR được phun chế phẩm EM để khử mùi hôi và chống ruồi, muỗi. Tiếp
đó CTR được phân loại bằng thủ công để tách bỏ các vật chất khó phân hủy như: vỏ xe,
cành cây, xà bần, kim loại, thủy tinh, nhựa, bao nilon ….Sau khi phân loại thu được
khoảng 50-60% là chất hữu cơ, phần còn lại là phế thải được đem đi tái chế hoặc chôn
lấp. Phần CTR hữu cơ sau phân loại được trộn với chế phẩm EM (0,5 kg/tấn CTR) để bổ
sung vi sinh vật, tăng tốc độ phân hủy chất hữu cơ và hạn chế mùi hôi, côn trùng. Nước
8-10
Phun cheá
phaåm EM
Cheá phaåm EM +
Nöôùc
Nguyeân lieäu
Phaân loaïi
Ñaûo troän
Baõi ñoå
Uû hieáu khí
CTR
CTR
Nöôùc
Nghieàn + saøn
Uû chín
Taùi cheá/
choân laáp
Compost
Phaân höõu cô
thaønh phaåm
Troän men vi
sinh, phaân NPK
cũng được trộn thêm vào phần chất hữu cơ này để tạo độ ẩm tối ưu cho quá trình phân
hủy chất hữu cơ. Tiếp đó CTR được vun thành đống cao 2,5 – 3 m trong các bể ủ hiếu
khí. Dưới đáy bể ủ hiếu khí có bố trí hệ thống thổi khí cung cấp oxygen để vi sinh vật sử
dụng cho sự phân hủy chất hữu cơ. Sau khi ủ hiếu khí khoảng 20 – 25 ngày, CTR được
mang sang khu ủ chín cũng bằng xe ủi bánh lốp. Tại đây CTR được bổ sung thêm nước
rồi ủ tiếp khoảng 20 ngày cho đến khi chín hoàn toàn. Tiếp đó CTR được dở ra đem đi
nghiền, sàng để tách phần phế thải và compost. Phần phế thải được tái sử dụng hoặc đưa
tới BCL. Phần compost có thể bán thẳng dạng phân thô hoặc được trộn thêm một số loại
men vi sinh vật, phân NPK để tăng chất lượng phân compost thành phẩm.
Hình 8.11 Dây chuyền công nghệ sản xuất compost nhà máy Tân Thành.
Ưu điểm
- Công nghệ đơn giản, dễ vận hành, sửa chữa
- Chi phí đầu tư ban đầu thấp
- Trình độ công nhân vận hành không đòi hỏi cao
Khuyết điểm
- Do không có xáo trộn trong quá trình ủ nên chất lượng phân không đồng đều.
- Phân loại thủ công hoàn toàn, hiệu quả chưa cao, compost còn lẫn nhiều tạp chất
(nhất là kim tiêm và thủy tinh vỡ) nên khó tiêu thụ
- Mức độ cơ giới hóa, tự động hóa không cao, nên công suất xử lý CTR không cao.
- Công nhân vận hành phải tiếp xúc lâu với môi trường độc hại nên dễ mắc phải các
bệnh nghề nghiệp.
8-11
Hình 8.13 Sàng compost - Nhà Máy Xử Lý
Chất Thải Tân Thành, Bà Rịa Vũng Tàu
Hình 8.12 Nhà Máy Xử Lý Chất Thải Tân
Thành, Bà Rịa Vũng Tàu
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN COMPOST
Cấu trúc
pH Độ xốp Nước Dinh
dưỡng C/N Khối lượng,
Thể tích
Trở lực
Trao đổi khí
Nồng độ
CO2/O2
Nhiệt độ
Hoạt tính VSV
Vận tốc phân hủy chất hữu cơ trong quá trình chế biến compost chịu ảnh hưởng bởi nhiều
yếu tố như nhiệt độ, pH, vi sinh vật, oxygen, chất hữu cơ, độ ẩm, tỷ lệ C/N và cấu trúc
chất thải. Hình 8.14 mô tả những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình composting.
Hình 8.14 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình composting (Frank, 2000).
Nhiệt độ (Day and Shaw, 2001; Frank, 2000; Hamelers, 2000; Rynk et al., 1992)
8-12
Khí thải
QUÁ TRÌNH
COMPOSTING Sản phẩm phân
compost, xp, Sr Hỗn hợp
xm, Sm
Không khí
Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của vi sinh vật trong quá trình
chế biến compost. Hầu hết các tài liệu đề nghị duy trì nhiệt độ thermophilic (55-650C)
trong luống ủ compost, vì ở nhiệt độ này, quá trình chế biến compost vẫn hiệu quả và
mầm bệnh bị tiêu diệt. Nhiệt độ tăng trên ngưỡng này sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật.
Tuy nhiên, ở nhiệt độ thấp hơn thermophilic, compost không đạt tiêu chuẩn về mầm
bệnh. Nhiệt độ trong luống ủ compost có thể được điều chỉnh bằng nhiều cách khác nhau
như hiệu chỉnh tốc độ thổi khí và độ ẩm cô lập khối phân với môi trường bên ngoài bằng
cách che phủ hợp lý.
Vi sinh vật (Day and Shaw, 2001; Frank,2000; Hamelers, 2000; Rynk et al., 1992)
Chế biến compost là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều loại vi sinh vật khác nhau. Vi
sinh vật trong quá trình chế biến compost bao gồm nấm, actinomycetes và vi khuẩn.
Những loại vi sinh vật này có sẵn trong chất thải hữu cơ, có thể bổ sung thêm vi sinh vật
từ các nguồn khác để giúp quá trình phân hủy xảy ra nhanh và hiệu quả hơn.
pH (Day and Shaw, 2001; Rynk et al., 1992)
Vi sinh vật cần một khoảng pH tối ưu để hoạt động. pH tối ưu cho quá trình chế biến
compost khoảng 6.5 tới 8.0. Tùy thuộc vào thành phần, tính chất của chất thải, pH sẽ thay
đổi trong quá trình chế biến compost. Rynk et al., 1992 cho rằng chất hữu cơ với pH ban
đầu từ 5.5 tới 9 có thể composting một cách hiệu quả.
Độ ẩm (Day and Shaw, 2001; Hamelers, 2000; Haug, 1993; Richard et al., 2002; Rynk
et al., 1992)
Nước (độ ẩm) là một yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật trong quá trình chế
biến compost. Vì nước cần thiết cho quá trình hòa tan dinh dưỡng và nguyên sinh chất
của tế bào, độ ẩm thấp hơn 20% có thể gây ức chế nghiêm trọng quá trình sinh học. Độ
ẩm quá cao sẽ dẫn đến rò rỉ chất dinh dưỡng và vi sinh vật gây bệnh cuõng nhö baát lôïi cho
quaù trình thoåi khí do hiện tượng bít kín các khe rỗng không cho không khí đi qua và tạo
môi trường kỵ khí bên trong khối uû compost. Ñoä aåm toái öu cho quaù trình cheá bieán
compost trong khoaûng 50-60%. Ñoä aåm thaáp coù theå ñöôïc ñieàu chænh baèng caùch theâm
nöôùc vaøo. Ñoä aåm cao thì coù theå ñöôïc ñieàu chænh baèng caùch troän vôùi caùc vaät lieäu ñoän coù
ñoä aåm thaáp.
Độ ẩm của phân bắc, bùn và phân động vật thường cao hơn giá trị tối ưu, do đó cần bổ
sung các chất phụ gia để giảm độ ẩm đến giá trị cần thiết. Đối với hệ thống làm phân
compost vận hành liên tục, độ ẩm có thể được khống chế bằng cách tuần hoàn sản phẩm
compost như sơ đồ sau đây:
Cơ chất hữu cơ
ướt, xc, Sc
8-13
Tuần hoàn
xr, Sr
của cơ chất làm phân compost;
của chất làm phân compost.
(1)
xm = xc + xr
(2)
Smxm = Scxc + Srxx
(3)
Sm (xc + xr) = Scxc + Srxr
(4) R =
W x
r
x
c
m
c
R
W
S
S
−
−
m
r
(5) = S
S
xS
c
r
xS
c
c
−
S
m
S
(6) R =
d
c
R
d
1
−
S
m
S
r
(7) 1 =
: tổng khối lượng ướt của cơ chất làm phân compost nạp liệu trong 1 ngày;
xc
: tổng khối lượng ướt của sản phẩm compost trong 1 ngày;
xp
xr
: tổng khối lượng ướt của sản phẩm compost tuần hoàn trong 1 ngày;
xm : tổng khối lượng ướt của hỗn hợp vật liệu làm phân compost trong 1 ngày;
Sc : hàm lượng chất rắn của cơ chất làm phân compost (%);
Sr : hàm lượng chất rắn của sản phẩm compost và phần tuần hoàn (%);
Sm : hàm lượng chất rắn của hỗn hợp trước khi làm phân (%);
Rw : tỷ lệ tuần hoàn tính theo khối lượng ướt của sản phẩm tuần hoàn và khối lượng ướt
Rd : tỷ lệ tuần hoàn tính theo khối lượng khô của sản phẩm tuần hoàn và khối lượng khô
Như vậy tổng khối lượng (ướt) của hỗn hợp là
Phần chất rắn của hỗn hợp làm phân
Hay
Tỷ lệ tuần hoàn theo khối lượng ướt
Từ (4) và (3) ta có:
Tỷ lệ tuần hoàn khô
Thay (6) vào (3):
Ví dụ 8.1. Tính lượng sản phẩm compost có độ ẩm 20% phải tuần hoàn để hỗn hợp làm
phân compost đạt độ ẩm tối ưu 60%. Biết rằng nguyên liệu sử dụng là bùn và trấu có hàm
lượng chất rắn lần lượt là 10% và 50%, được phối trộn theo tỷ lệ khối lượng khô là 1 : 5.
8-14
Bài giải
- Độ ẩm của nguyên liệu
- Hàm lượng chất rắn của cơ chất Sc = 1 – 0,7 = 0,3
- Hàm lượng chất rắn trong hỗn hợp làm phân compost Sm = 1 – 0,6 = 0,4
- Hàm lượng chất rắn trong sản phẩm compost Sp = Sr = 1 – 0,2 = 0,8
- Tỷ lệ tuần hoàn tính theo khối lượng ướt
m
c
25,0
=
=
=
R
W
S
S
S
S
−
−
3,04,0
−
4,08,0
−
r
m
- Nếu sử dụng 6 kg cơ chất khô, khối lượng cơ chất ướt tương ứng là 6/0,3 = 20 kg.
- Khối lượng sản phẩm compost ướt cần tuần hoàn là
xr = 0,25 xc = 0,25 x 20 = 5 kg.
8-15
Độ xốp (Epstein, 1997; Hamelers, 2000; Haug, 1993,Leege P.B et al.,1997)
Độ xốp là một yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến compost. Độ xốp tối ưu sẽ thay
đổi tùy theo loại vật liệu chế biến compost. Các tài liệu nghiên cứu trước đây cho thấy,
nhiều loại vật liệu có độ xốp trong khoảng 35 - 60% có thể chế biến compost một cách
thành công. Khoảng tối ưu nhất là trong khoảng 32 - 36%. Độ xốp thấp sẽ hạn chế sự vận
chuyển oxygen, nên hạn chế giải phóng nhiệt và làm tăng nhiệt độ trong đống compost.
Ngược lại, độ xốp cao có thể dẫn tới nhiệt độ trong đống compost thấp, không đảm bảo
tiêu diệt mầm bệnh. Độ xốp có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng vật liệu tạo cấu
trúc với tỷ lệ trộn hợp lý.
Thổi khí (Hamelers, 2000; Haug, 1993)
Khí ở môi trường xung quanh được cung cấp tới đống compost để vi sinh vật sử dụng
cho sự phân hủy chất hữu cơ, cũng như làm bay hơi nước và giải phóng nhiệt. Nếu khí
không được cung cấp đầy đủ thì có thể hình thành những vùng kỵ khí trong đống
compost, gây mùi hôi.
Lượng không khí cung cấp cho khối phân compost có thể được thực hiện bằng cách:
- Đảo trộn;
- Cắm ống tre;
- Thải chất thải từ tầng lưu chứa trên cao xuống thấp;
- Thổi khí.
Quá trình đảo trộn cung cấp khí không đủ theo cân bằng tỷ lượng. Điều kiện hiếu khí chỉ
thỏa mãn đối với lớp trên cùng, các lớp bên trong hoạt động trong môi trường tùy tiện
hoặc kỵ khí. Do đó, tốc độ phân hủy giảm và thời gian cần thiết để quá trình làm phân
hoàn tất bị kéo dài.
Cấp khí bằng phương pháp thổi khí đạt hiệu quả phân hủy cao nhất. Tuy nhiên, lưu lượng
khí phải được khống chế thích hợp. Nếu cấp quá nhiều khí sẽ dẫn đến chi phí cao và gây
mất nhiệt của khối phân, kéo theo sản phẩm không đảm bảo an toàn vì có thể chứa vi sinh
vật gây bệnh. Khi pH của môi trường trng khối phân compost lớn hơn 7, cùng với quá
trình thổi khí sẽ làm thất thoát N dưới dạng NH3. Trái lại, nếu thổi khí quá ít, môi trường
bên trong khối phân trở nên kỵ khí. Vaän toác thoåi khí cho quaù trình uû compost thöôøng
trong khoaûng 5-10 m3 khí/taán nguyeân lieäu/h.
Bảng 8.1 Công thức hóa học của một số chất hữu cơ
Chất hữu cơ
Carbonhydrate
Protein
Dầu – mỡ
Gỗ
Cỏ
Vi khuẩn
Nấm
Công thức hóa học
(C6H10O5)n
C16H24O5N4
C50H90O6
C259H420O186N
C23H38O17N
C5H7O2N
C10H17O6N
Ví dụ 8.2 Tính lượng không khí cần thiết để oxy hóa hoàn toàn bùn có CTPT C10H19O3N.
Biết rằng không khí chứa 2% oxy theo khối lượng và ở 250C, 1 atm, khối lượng riêng của
không khí là 1,20 g/L.
Chất hữu cơ (Frank, 2000; Hamelers, 2000)
Vận tốc phân hủy dao động tùy theo thành phần, tính chất của chất hữu cơ. Chất hữu cơ
hòa tan thì dễ phân hủy hơn chất hữu cơ không hòa tan. Lignin và ligno - cellulosics là
những chất phân hủy rất chậm.
Kích thước hạt (Day and Shaw, 2001; Hamelers, 2000; Haug, 1993; Rynk et al., 1992)
Kích thước hạt ảnh hưởng lớn tới tốc độ phân hủy. Quá trình phân hủy hiếu khí xảy ra
trên bề mặt hạt, hạt có kích thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bề mặt lớn nên sẽ tăng sự tiếp
xúc với oxygen, nên có thể làm tăng vận tốc phân hủy trong một khoảng độ xốp nhất
định, vì hạt quá nhỏ sẽ có độ xốp thấp ức chế vận tốc phân hủy. Ngược lại, hạt có kích
thước quá lớn sẽ có độ xốp cao và có thể tạo ra các kênh thổi khí làm cho sự phân bố khí
không đồng đều, không có lợi cho quá trình chế biến compost. Kích thước hạt tối ưu cho
quá trình chế biến trong khoảng đường kính từ 3 tới 50 mm. Kích thước hạt tối ưu có thể
đạt được bằng cách cắt, nghiền và sàng vật liệu thô ban đầu. CTRSH và chất thải nông
nghiệp phải được nghiền đến đến kích thước thích hợp trước khi làm phân. Phân bắc, bùn
và phân động vật thường có kích thước hạt mịn, thích hợp cho quá trình phân hủy sinh
học.
8-16
N (% khối lượng khô)
5,5-6,5
15-18
10-14
-
1,7
6,3
3,8
3,8
2,3
4-7
2,4
5
3-6
2,5-4
2,4
1,5
0,3-0,5
0,1
0,1
Tỷ lệ C/N
6-10
0,8
3,0
4,1
18
15
-
-
25
11
-
6
12-15
11-12
19
25
128-150
48
200-500
Caùc chaát dinh döôõng
Thông số dinh dưỡng quan trọng nhất là tỷ lệ carbon/nitơ (C/N). Phospho (P) là nguyên
tố quan trọng kế tiếp. Lưu huỳnh (S), canxi (Ca) và các nguyên tố vi lượng khác cũng
đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất của tế bào.
Theo báo cáo của Alexander (1961), khoảng 20 – 40% C của chất thải hữu cơ (trong chất
thải nạp liệu) cần thiết cho quá trình đồng hóa thành tế bào mới, phần còn lại chuyển hóa
thành CO2. Tuy nhiên, những tế bào này có chứa khoảng 50% C và 5% N theo khối
lượng khô. Như vậy, nhu cầu N trong nguyên liệu làm phân compost chiếm khoảng 2-4%
C ban đầu, hay nói cách khác tỷ lệ C/N vào khoảng 25:1.
Tỷ lệ C/N của các chất thải khác nhau được trình bày trong Bảng 8.2. Trừ phân ngựa và
lá khoai tây, tỷ lệ C/N của tất cả các chất thải khác đều phải được hiệu chỉnh ñeå đạt giá trị
tối ưu là 25:1 trước khi tiến hành làm compost.
Bảng 8.2 Tỷ lệ C/N của các chất thải
Chất thải
Phân bắc
Nước tiểu
Máu
Phân động vật
Phân bò
Phân gia cầm
Phân cừu
Phân heo
Phân ngựa
Bùn cống thải thô
Bùn cống thải đã phân hủy
Bùn hoạt tính
Cỏ cắt xén
Chấ thải rau quả
Cỏ hỗn hợp
Lá khoai tây
Trấu lúa mì
Trấu yến mạch
Mạt cưa
Nguồn: Chongrak, 1996.
Trong thực tế, việc tính toán và hiệu chỉnh chính xác tỷ số C/N tối ưu gặp khó khăn vì
những lý do sau:
1. Một phần các cơ chất C như cellulose và lignin khó bị phân hủy sinh học, chỉ bị phân
hủy sau một khoảng thời gian dài.
2. Một số chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật không sẵn có.
8-17
3. Quá trình cố định N có thể xảy ra dưới tác dụng của nhóm vi khuẩn Azotobacter, đặc
3-.
biệt khi có mặt đủ PO4
tro
100
C
=
%
−
8,1
Giá trị
4. Phân tích hàm lượng C khó đạt kết quả chính xác.
Hàm lượng carbon có thể xác định theo phương trình sau:
%
% C trong phương trình này là lượng vật liệu còn lại sau khi nung ở nhiệt độ 5500C trong
1 giờ. Do đó, một số chất thải chứa phần lớn nhựa (là thành phần bị phân hủy ở 5500C) sẽ
có giá trị %C cao, nhưng đa phần không có khả năng phân hủy sinh học.
Nếu tỷ lệ C/N của vật liệu làm compost cao hơn giá trị tối ưu, sẽ hạn chế sự phát triển
của vi sinh vật do thiếu N. Chúng phải trải qua nhiều chu trình chuyển hóa, oxy hóa phần
carbon dư cho đến khi đạt tỷ lệ C/N thích hợp. Do đó, thời gian cần thiết cho quá trình
làm phân compost bị kéo dài hơn và sản phẩm thu được chứa ít mùn hơn. Theo những
nghiên cứu của trường Đại Học California, USA (Haug, 1980), nếu tỷ lệ C/N ban đầu là
20, thời gian cần thiết cho quá trình làm compost là 12 ngày, nếu tỷ lệ này dao động
trong khoảng 20 – 50, thời gian cần thiết là 14 ngày và nếu tỷ lệ C/N = 78, thời gian cần
thiết sẽ là 21 ngày.
Ở tỷ lệ C/N thấp (như phân bắc và bùn), N sẽ thất thoát dưới dạng khí NH3, đặc biệt ở
điều kiện nhiệt độ cao, pH cao và có thổi khí.
Toùm laïi, những thông số quan trọng điều khiển quá trình làm compost bao gồm độ ẩm, tỷ
lệ C/N và nhiệt độ. Đối với hầu hết chất thải hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học, khi
độ ẩm đạt 50-60% và được cấp khí đầy đủ, tốc độ quá trình trao đổi chất sẽ tăng. Các vi
sinh vật hiếu khí sử dụng chất hữu cơ làm thức ăn và phát triển mô tế bào từ nguồn nitơ,
phospho, carbon và các chất dinh dưỡng khác. Do carbon hữu cơ được sử dụng làm
nguồn năng lượng và carbon của tế bào nên nhu cầu carbon lớn hơn nhiều so với nitơ.
Những thông số quan trọng trong quá trình làm phân compost hiếu khí được trình bày
tóm tắt trong Bảng 8.3.
Bảng 8.3 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân compost hiếu khí
Thông số
Kích thước Kích thước tối ưu của chất thải dao động trong khoảng 25 – 75 mm (1 – 3 in).
Tỷ lệ C/N
Độ ẩm
Mức độ xáo
trộn
Nhiệt độ
Tỷ lệ C/N tối ưu dao động trong khoảng 25-50. Nếu tỷ lệ này thấp có thể sinh
khí NH3. Hoạt tính sinh học cũng có thể bị cản trở ở tỷ lệ C/N thấp. Ở tỷ lệ cao,
nitơ có thể là chất sinh dưỡng giới hạn.
Độ ẩm có thể dao động trong khoảng 50-60% trong quá trình làm phân
compost. Giá trị độ ẩm tối ưu khoảng 55%.
Để tránh hiện tượng khô, tạo thành bánh, tạo kênh khí, trong quá trình làm
phân, vật liệu phải được xáo trộn định kỳ. Chu kỳ xáo trộn tùy thuộc vào dạng
quá trình thực hiện.
Nhiệt độ phải được duy trì trong khoảng 50 – 550C trong một vài ngày đầu và
khoảng 55-600C trong những ngày sau đó. Nếu nhiệt độ vượt quá 660C, hoạt
tính sinh học sẽ giảm đáng kể.
8-18
Giá trị
Lượng oxy cần thiết được tính toán dựa trên cân bằng tỷ lượng. Không khí chứa
oxy cần thiết phải tiếp xúc đều với tất cả các phần của vật liệu làm phân.
Để đạt được quá trình phân hủy hiếu khí tối ưu, giá trị pH phải dao động trong
khoảng 7 – 7,5. Để hạn chế sự thất thoát nitơ dưới dạng khí NH3, pH không
được phép vượt quá 8,5.
Bảng 8.3 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân compost hiếu khí (tt)
Thông số
Nhu cầu
không khí
pH
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
Chất lượng compost
Chất lượng compost được đánh giá dựa trên 4 nhân tố như sau:
- Mức độ lẫn tạo chất (thủy tinh, plastic, đá, kim loại nặng, chất thải hóa học, thuốc trừ
sâu…)
- Nồng độ các chất dinh dưỡng (dinh dưỡng đa lượng N, P, K; dinh dưỡng trung lượng
Ca, Mg, S; dinh dưỡng vi lượng Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co, Bo.)
- Mật độ vi sinh vật gây bệnh (thấp ở mức không ảnh hưởng có hại tới cây trồng)
- Độ ổn định (độ chín, hoai) và hàm lượng chất hữu cơ (độ ổn định liên quan tới nhiệt
độ, độ ẩm và nồng độ oxygen trong quá trình chế biến compost; độ ổn định thường tỷ
lệ nghịch với hàm lượng chất hữu cơ, khi thời gian ủ compost kéo dài, độ ổn định của
compost sẽ tăng đi đôi với hàm lượng chất hữu cơ trong compost giảm)
Bảng 8.4 trình bày tiêu chuẩn ngành 10 TCN526-2002 cho phân hữu cơ vi sinh vật chế
biến từ rác thải sinh hoạt do Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn ban hành.
Bảng 8.4 Tiêu chuẩn ngành cho phân hữu cơ vi sinh vật chế biến từ rác thải sinh hoạt
Đvt
mm
%
CFU/ g mẫu
Mức
tốt
tốt
4-5
35
6,0 – 8,0
106
%
%
%
%
CFU
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
tháng
13
2,5
2,5
1,5
0
250
2,5
200
200
100
750
2
6
Tên chỉ tiêu
Hiệu quả đối với cây trồng
Độ chín (hoai) cần thiết
Đường kính hạt không lớn hơn
Độ ẩm không lớn hơn
pH
Mật độ vi sinh vật hữu hiệu (đã được tuyển chọn) không nhỏ
hơn
Hàm lượng carbon tổng số không nhỏ hơn
Hàm lượng nitơ tổng số không nhỏ hơn
Hàm lượng lân hữu hiệu không nhỏ hơn
Hàm lượng kali hữu hiệu không nhỏ hơn
Mật độ Salmonella trong 25 g mẫu
Hàm lượng chì (khối lượng khô) không lớn hơn
Hàm lượng cadimi (khối lượng khô) không lớn hơn
Hàm lượng crom (khối lượng khô) không lớn hơn
Hàm lượng đồng (khối lượng khô) không lớn hơn
Hàm lượng niken (khối lượng khô) không lớn hơn
Hàm lượng kẽm (khối lượng khô) không lớn hơn
Hàm lượng thủy ngân (khối lượng khô) không lớn hơn
Thời hạn bảo quản không ít hơn
Nguồn: Bộ Nông Nghiệp & Phát Triển Nông Thôn, 2002.
8-19
Mục Đích, Lợi Ích vaø Hạn Chế Của Quaù Trình Chế Biến Compost
Mục đích và lợi ích chính của quá trình làm compost bao gồm:
1. Ổn định chất thải. Các phản ứng sinh học xảy ra trong quá trình làm compost sẽ
chuyển hóa các chất hữu cơ dễ thối rữa sang dạng ổn định, chủ yếu là các chất vô cơ
ít gây ô nhiễm môi trường khi thải ra đất hoặc nước.
2. Làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh. Nhiệt của chất thải sinh ra từ quá trình
phân hủy sinh học có thể đạt khoảng 600C, đủ để làm mất hoạt tính của vi khuẩn gây
bệnh, virus và trứng giun sán nếu như nhiệt độ này được duy trì ít nhất 1 ngày. Do đó,
các sản phẩm của quá trình composting có thể thải bỏ an toàn trên đất hoặc sử dụng
làm chất bổ sung dinh dưỡng cho đất.
- và PO4
3. Thu hồi dinh dưỡng và cải tạo đất. Các chất dinh dưỡng (N, P, K) có trong chất thải
thường ở dạng hữu cơ phức tạp, cây trồng khó hấp thụ. Sau quá trình làm phân
3- thích
compost, các chất này được chuyển hóa thành các chất vô cơ như NO3
hợp cho cây trồng. Sử dụng sản phẩm của quá trình cheá bieán compost bổ sung dinh
dưỡng cho đất có khả năng làm giảm sự thất thoát dinh dưỡng do rò rỉ vì các chất dinh
dưỡng vô cơ tồn tại chủ yếu dưới dạng không tan. Thêm vào đó, lớp đất trồng cũng
được cải tiến nên giúp rễ cây phát triển tốt hơn.
4. Làm khô bùn. Phân người, phân động vật và bùn chứa khoảng 80-95% nước, do đó
chi phí thu gom, vận chuyển và thải bỏ cao. Làm khô bùn trong quá trình ủ phân
compost là phương pháp lợi dụng nhiệt của chất thải sinh ra từ quá trình phân hủy
sinh học làm bay hơn nước chứa trong bùn.
5. Tăng khả năng kháng bệnh cho cây trồng. Đã có nhiều nghiên cứu trên thế giới chứng
minh sự tăng khả năng kháng bệnh của cây được trồng trong đất bón compost. Cho
đến nay, ở Việt Nam compost chưa được ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Tuy
nhiên các nghiên cứu ứng dụng compost vào nông nghiệp đã cho những kết quả khả
quan. Với hàm lượng dinh dưỡng cao, dễ hấp thụ và chủng loại vi sinh vật đa dạng,
phân hữu cơ không những làm tăng năng suất cây trồng mà còn giảm thiểu bệnh trên
cây trồng. So với các loại phân hóa học khác cây trồng chỉ hấp thụ được một phần
nhưng đối với compost cây trồng có khả năng hấp thụ hầu hết các chất dinh dưỡng,
đồng thời cây trồng phát triển tốt và có khả năng kháng bệnh cao. Đơn cử trường hợp
nghiên cứu ứng dụng phân rác trồng cây Sầu Riêng do Trung Tâm Nghiên Cứu Cây
Ăn Quả Miền Đông Nam Bộ thực hiện cho thấy chỉ số bệnh Phytophthora trên cây
Sầu Riêng giảm đáng kể sau 2 - 3 năm bón phân compost.
Những hạn chế của quá trình làm compost có thể kể đến bao gồm:
1. Hàm lượng chất dinh dưỡng trong compost không thỏa mãn yêu cầu;
2. Do đặc tính của chất thải hữu cơ có thể thay đổi rất nhiều theo thời gian, khí hậu và
phương pháp thực hiện, nên tính chất của sản phẩm cũng khác nhau. Bản chất vật liệu
làm compost thường làm cho sự phân bố nhiệt độ trong đống phân không đồng đều,
do đó, khả năng làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh trong sản phẩm compost
cũng không hoàn toàn.
8-20
3. Quá trình làm compost tạo mùi hôi, gây mất mỹ quang, …
4. Hầu hết các nhà nông vẫn thích sử dụng phân hóa học vì không quá đắt tiền, dễ sử
dụng và tăng năng suất cây trồng một cách rõ ràng.
+ 1/8(4n-a+2b+3c+2d)CO2
+ cNH3
+ dH2S
8.3.2 Phân Hủy Kỵ Khí
Định Nghĩa Quá Trình Phân Hủy Kị Khí
Phân hủy kị khí là quá trình phân hủy chất hữu cơ trong môi trường không có oxygen ở
điều kiện mesophilic (30-400C) hoặc thermophilic (50-650C). Sản phẩm của quá trình
phân hủy kị khí là khí sinh học, có thể sử dụng như một nguồn năng lượng và bùn đã
được ổn định về mặt sinh học, có thể sử dụng như nguồn bổ sung dinh dưỡng cho cây
trồng.
Quá trình phân hủy kị khí được chia làm phân hủy kị khí khô và phân hủy kị khí ướt.
Phân hủy kị khí khô là quá trình phân hủy kị khí mà vật liệu đầu vào có độ ẩm 60 – 65%,
phân hủy kị khí ướt là quá trình phân hủy kị khí mà vật liệu đầu vào có độ ẩm 85 – 90%.
Caùc Phản Ứng Hoùa Sinh
Sự phân hủy chất hữu cơ trong quá trình ủ kị khí xảy ra theo phản ứng sau:
CnHaObNcSd + (4n–a–2b+3c+2d) H2O (cid:198) 1/8(4n+a –2b–3c–2d) CH4
Trong quá trình phân hủy kị khí, sự phân hủy của chất hữu cơ xảy ra qua bốn giai đoạn
như trình bày trong Bảng 8.5.
Bảng 8.5 Các giai đoạn phân hủy chất hữu cơ trong quá trình ủ kị khí
Tên giai đoạn
Các chất ban đầu
Giai đoạn 4
Methane hóa
acetate
Vi sinh vật
Giai đoạn 1
Thủy phân
Đường phức tạp,
protein, chất béo
Vi khuẩn acid
hóa
Giai đoạn 3
Giai đoạn 2
Acid hóa
Acetate hóa
Đường đơn giản, Amino acid,
acid hữu cơ
Vi khuẩn
acetate hóa
acetate
Vi khuẩn
methane hóa
Sản phẩm
Đường đơn giản, Amino acid, acid
CO2
CO2, NH4, H2
CO2, NH4
hữu cơ
CO2, H2
Khí sinh ra
Có thể thiết kế và vận hành bể phản ứng phân hủy kị khí theo 1 giai đoạn hoặc 2 giai
đoạn. Trong thiết kế hai giai đoạn, giai đoạn 1 gồm quá trình thủy phân và acid hóa
8-21
(khoảng 1-3 ngày). Giai đoạn 2 gồm quá trình acetate hóa và methane hóa. Ưu và nhược
điểm của phân hủy kị khí theo 1 giai đoạn và 2 giai đoạn được trình bày trong Bảng 8.6.
Bảng 8.6 Ưu và nhược điểm của phân hủy kị khí theo 1 giai đoạn và 2 giai đoạn
1 giai đoạn
2 giai đoạn
Ưu điểm
Chi phí đầu tư thấp
Kỹ thuật vận hành đơn giản
Nhược điểm Không thể tối ưu hóa hệ thống
Hệ thống ổn định
Có thể tối ưu hóa theo từng giai đoạn
Sử dụng thời gian lưu và thể tích hiệu quả
Diệt vi khuẩn gây bệnh tốt (pH thấp ở giai
đoạn 1)
Chi phí đầu tư cao
Kỹ thuật vận hành phức tạp
pH không ổn định
Tính ổn định của hệ thống thấp
Các quá trình phân hủy kị khí
Trong những năm gần đây, việc áp dụng quá trình phân hủy kỵ khí xử lý phần chất hữu
cơ của CTRSH đã trở nên phổ biến vì quaù trình naøy khoâng nhöõng giaûm taùc ñoäng coù haïi
tôùi moâi tröôøng cho chaát thaûi maø coøn thể thu hồi được khí methane và sản phẩm phân
hủy có thể sử dụng như chất bổ sung dinh dưỡng cho đất. Các quá trình phân hủy kỵ khí
sử dụng được trình bày tóm tắt trong Bảng 8.7.
Bảng 8.7 Các quá trình phân huûy kỵ khí
Quá trình
Quốc gia Hiện trạng Mô tả quá trình
Mỹ
Phaân huûy kỵ
khí dạng mẻ
nối tiếp nhau
(SEBAC)
Thuïy Sỹ Chưa phát
Quá trình
KAMPOGAS
triển
Bỉ
Quá trình
DRANO
Đã phát
triển
Thí nghiệm SEBAC là quá trỉnh gồm ba giai đoạn. Trong giai đoạn đầu,
chất nạp liệu đã nghiền được ủ với nước rò rỉ tuần hoàn từ
thiết bị phản ứng của giai đoạn 3 ở trạng thái phân hủy cuối.
Các acid bay hơi và các sản phẩm của quá trình lên men khác
tạo thành trong thiết bị phản ứng giai đoạn 1 được chuyển
sang thiết bị phản ứng giai đoạn 2 để chuyển hóa thành
methane.
KAMPOGAS là quá trình phân hủy kỵ khí mới được áp dụng
để xử lý chất thải rau quả và rác vườn. Thiết bị phản ứng có
dạng trụ tròn đặt thẳng đứng, được trang bị máy khuấy thủy
lực và được vận hành ở nồng độ chất rắn cao trong khoảng
nhiệt độ thermophilic.
DRANO được sử dụng để chuyển hóa phần chất hữu cơ có
trong CTRSH để tạo thành năng lượng và các sản phẩm dạng
humus. Quá trình phân hủy xảy ra trong thiết bị phản ứng
dòng chảy tầng thẳng đứng không khay trộn cơ khí. Nước rò rỉ
ở đáy thiết bị được tuần hoàn. Thiết bị DRANO được vận
hành ở nồng độ chất rắn cao và trong khoảng nhiệt độ
mesophilic.
8-22
Quốc gia Hiện trạng Mô tả quá trình
Đức
Quá trình
Quá trình
BTA
Đã phát
triển
Pháp
Quá trình
VALOGRA
Đã phát
triển
Hà Lan
Quá trình
BIOCELL
Chưa phát
triển
BTA được phát triển chủ yếu để xử lý phần chất hữu cơ có
trong CTRSH. Quá trình xử lý BTA bao gồm: (1) xử lý sơ bộ
chấ thải bằng phương pháp cơ học, nhiệt và phương pháp hóa
học; (2) phân loại chất rắn sinh học hòa tan và không hòa tan;
(3) thủy phân kỵ khí các chất thải rắn có khả năng phân hủy
sinh học; (4) Methan hóa chất rắn sinh học hòa tan. Quá trình
methane hóa xảy ra ở nồng độ chất rắn thấp và khoảng nhiệt
độ mesophilic (lên men ấm). Sau khi tách nước, chất rắn
không phân huỷ, với nồng độ tổng cộng khoảng 35% được
dùng như vật liệu compost.
Quá trình VALOGRA bao gồm đơn vị phân loại, đơn vị tạo
khí methan và đơn vị tinh chế. Thiết bị lên men kỵ khí hoạt
động ở nồng độ chất rắn cao và trong khoảng nhiệt độ lên men
ấm. Quá trình xáo trộn cất hữu cơ trong thiết bị được thực
hiện bằng cách tuần hoàn khí sinh học dưới áp suất ở đáy thiết
bị phân hủy.
BIOCELL là hệ thống mẻ được phát triển để xử lý chất thải
được phân loại tại nguồn (như rau quá thải, rác vườn,..) và
chất thải nông nghiệp. Thiết bị sử dụng có dạng hình trụ tròn,
đường kính 11,25 m và chiều cao 4,5 m. Chất rắn nạp liệu có
nồng độ 30% thu được bằng cách trộn chất thải hữu cơ đã
phân loại từ CTRSH với phần chất rắn đã phân hủy từ mẻ
trước đó.
Bảng 8.7 Các quá trình phân huûy kỵ khí (tt)
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kị khí
Cũng như các quá trình phân hủy khác, quá trình phân hủy kị khí bị ảnh hưởng bởi các
yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, độ kiềm, nồng độ muối,… Khoảng tối ưu thích hợp cho quá
trình phân hủy kị khí của các yếu tố này được trình bày trong Bảng 8.8.
Bảng 8.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kị khí
8-23
Các yếu tố ảnh hưởng
Nhiệt độ
pH
Độ ẩm
Redox potential
Độ kiềm
Muối
Ammonium
Hydrogen sulphide
sulphide
acid hữu cơ Đơn vị
0C
% TTL
mV
mgCaCO3/l
g/kg TLK
g/l
Mmol, %thể tích
Mg/l
Mg/l Khoảng thích hợp
30-35 và 50-55
6,6 - 8
>50
<-330
>2000
<20
<1-2,5
<3, <1
<100-400
<15000
Chất lượng khí sinh học
Tùy thành phần nguyên liệu đầu vào, mà thành phần khí methane trong hỗn hợp khí sinh
học sẽ dao động trong khoảng từ 30 - 75%. Bảng 8.9 trình bày phần trăm khí methane tạo
thành từ quá trình phân hủy kị khí theo từng loại cơ chất khác nhau.
Bảng 8.9 Phần trăm khí methane tạo thành từ quá trình phân hủy kị khí
Loại cơ chất Khí CH4
(% thể tích)
50
71-75
38-50
Khí CO2
(% thể tích)
50
29
38
Khí NH3
(% thể tích)
-
-
18
Khí H2S
(% thể tích)
-
-
6
Đường
Chất béo
Protein
Với hỗn hợp khí sinh học có nồng độ CH4 trong khoảng 35-55% thể tích và nồng độ CO2
khoảng 44% thể tích, có thể tạo thành 3,5 – 5,5 kwh/m3 hỗn hợp khí.
8.3.3 So Sánh Quá Trình Chế Biến Compost Và Quá Trình Phân Hủy Kỵ Khí
Nói chung, có hai phương pháp: phân hủy sinh học của chất thải hữu cơ là chế biến
compost và quá trình phân hủy kỵ khí. Trong chế biến compost, chất hữu cơ được phân
huỷ bởi các sinh vật trong điều kiện có oxy, sản phẩm tạo thành là CO2, nước, nhiệt và
compost, nó có thể được sử dụng làm phân bón cho nông nghiệp. Trong khi đó, trong
phân hủy kỵ khí, sự phân hủy sinh học của chất hữu cơ được thực hiện trong điều kiện
không có oxy. Sản phẩm của quá trình phân hủy kỵ khí là CH4, nó có thể được sử dụng
làm nguồn năng lượng; CO2; một số sản phẩm trung gian như: acid hữu cơ và alcohol và
mùn (Haug, 1993).
Quá trình chế biến compost là quá trình đơn giản với vốn đầu tư vừa phải và sản phẩm
của nó là compost nó có thể làm phân bón, do đó có thể thu hồi được một phần vốn của
quá trình. Bên cạnh đó, nhiệt độ thermophilic trong compost có thể loại bỏ được các mầm
bệnh, do đó quá trình làm compost được đánh giá là ít ảnh hưởng đến môi trường hơn so
với phương pháp phân hủy kỵ khí. Hơn nữa, quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong
compost tạo thành nhiệt để làm bay hơi nước trong nguyên liệu, nó cũng là một dạng tạo
thành năng lượng và sử dụng trực tiếp. Tuy nhiên, quá trình chế biến compost có một bất
lợi như: cần năng lượng cao cho quá trình vận hành và cần phải duy trì sự ổn định của hệ
thống, cũng như khả năng lan truyền ô nhiễm do phát thải NH3 trong không khí nếu như
việc thiết kế và vận hành không phù hợp. Trái ngược với quá trình chế biến compost,
phân hủy kỵ khí là quá trình phức tạp, nó đòi hỏi những kỹ thuật đặc biệt và vốn đầu tư
cao. Tuy nhiên, giá thành vận hành thấp và sản phẩm khí sinh học có thể bù vào chi phí
đầu tư. Ngoài ra, sản phẩm phụ của quá trình phân hủy kỵ khí là bùn ướt, nó cần phải qua
xử lý bậc hai trước khi loại bỏ. pH và khả năng đệm là rất quan trọng trong quá trình
phân hủy kỵ khí vì vi khuẩn methanogenic rất nhạy cảm với pH. Khi pH giảm dưới 6,
khả năng hoạt động của vi khuẩn bi ức chế (Burton and Turner, 2003; Frank, 2000; Haug,
1993). Cả hai phương pháp chế biến compost và phân hủy kị khí sản xuất biogas đều có
ưu và nhược điểm riêng, do đó dựa trên những điều kiện sẵn có và những điều kiện khách
quan, phương pháp thích hợp có thể được chọn cho từng hoàn cảnh cụ thể.
8-24
8.4 PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC - ĐỐT
Xử lý chất thải rắn và nguy hại (chất thải y tế, thuốc bảo vệ thực vật, chất thải nhiễm dầu
…) bằng phương pháp đốt là một phương pháp hiệu quả và được sử dụng khá phổ biến
hiện nay.
Ngoài các ưu điểm chính như: có khả năng giảm 90 –95 % trọng lượng thành phần hữu
cơ trong chất thải trong thời gian ngắn, chất thải được xử lý khá triệt để. Trong nhiều
trường hợp có thể xử lý tại chỗ mà không cần phải vận chuyển đi xa, tránh được các rủi
ro và chi phí vận chuyển. Song phương pháp đốt cũng có những hạn chế như: đòi hỏi chi
phí đầu tư ban đầu cho xây dựng lò đốt chi phí vận hành và xử lý khí thải lớn. Việc thiết
kế, vận hành lò đốt phức tạp, người vận hành lò đốt đòi hỏi phải có trình độ, kiến thức và
tay nghề nhất định. Đặc biệt quá trình đốt chất thải có thể gây ô nhiễm môi trường nếu
các biện pháp kiểm soát quá trình đốt, xử lý khí thải không đảm bảo.
8.4.1 Tình Hình Xử Lý Chất Thải Bằng Phương Pháp Đốt2
TÌNH HÌNH ĐỐT CHẤT THẢI CỦA CÁC NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI
Tại nhiều nước Châu Âu do quỹ đất hạn hẹp, cần phải bảo vệ tầng nước ngầm nghiêm
ngặt, nên lượng chất thải nguy hại được xử lý bằng phương pháp đốt chiếm ưu thế: ở Đức
tới trên 60% chất thải nguy hại được đốt, ở Đan mạch chất thải nguy hại được đốt gần
100% (đốt có thu hồi năng lượng).
Trái ngược với các nước Châu Âu thì ở Mỹ lượng chất thải đem đốt chỉ chiếm khoảng
20% tổng lượng chất thải nguy hại, phần lớn còn lại chủ yếu được xử lý bằng phương
pháp chôn lấp thông thường hoặc đưa xuống các giếng sâu. Tuy nhiên với tỉ lệ 20%
(tương đương 4 triệu tấn/năm) tổng lượng chất thải nguy hại ở Mỹ được đem đốt thì cũng
đã lớn hơn nhiều so với nhiều nước Châu Âu cộng lại. Bảng 8.10 là lượng chất thải
nguy hại phát sinh trung bình hàng năm tại một số nước Châu Âu và Mỹ.
Bảng 8.10 Lượng chất thải nguy hại phát sinh trung bình hàng năm tại một số nước Châu Âu và
Mỹ
Lượng chất thải (tấn/năm)
Nước
Áo
Đan Mạch
Phần Lan
Pháp
Hà Lan
Na Uy
Thụy Điển
Mỹ
Tây Đức
300.000
100.000
71.000
380.000
1.000.000
120.000
480.000
200.000.000
30.000.000
Dân số (người)
7.600.000
5.100.000
4.800.000
55.000.000
15.000.000
4.100.000
8.500.000
225.000.000
62.000.000
Tháng 9 năm 2004.
8-25
2 Bài Giảng Của TS. Nguyễn Quốc Bình Cho Khóa Đào Tạo Ngắn Hạn Quản Lý Chất Thải Rắn Đô Thị, Khóa 1-
Tên nước
Đốt
11
54
8
48
2
42
36
0
0
16
75
75
35
22
0
6
47
59
8
16
65
43
80
29
83
54
46
100
97
74
20
22
45
67
85
65
34
12
90
67
Lượng rác
(ngàn
tấn/năm)
2.800
3.500
16.000
2.600
2.500
20.000
25.000
3.150
1.100
17.500
50.000
180
7.700
2.000
2.650
13.300
3.200
3.700
30.000
177.500
Áo
Bỉ
Canađa
Đan Mạch
Phần Lan
Pháp
Đức
Hy Lạp
Ai Len
Ý
Nhật
Luxembure
Hà Lan
Na Uy
Bồ Đào Nha
Tây Ban Nha
Thụy Điển
Thụy Sỹ
Anh
Mỹ
Biệnpháp xử lý (% trọng lượng rác đô thị)
Tái chế
Chôn Chế biến
phân rác
18
0
2
4
0
10
2
0
0
7
5
1
5
5
15
17
3
7
0
2
Bảng 8.11 Mức độ áp dụng các phương pháp xử lý chất thải rắn tại một số nước trên thế giới
6
3
10
19
15
3
16
0
3
3
*
2
16
7
0
13
16
22
2
15
Ghi chú: * Lượng rác đô thị tại Nhật Bản được tính sau khi loại trừ phần tái chế.
TÌNH HÌNH CHẤT THẢI Ở VIỆT NAM
Tại Việt Nam cùng với sự phát triển kinh tế khối lượng chất thải từ các ngành sản xuất,
dịch vụ cũng tăng lên nhanh chóng. Vấn đề quản lý chất thải (đô thị, công nghiệp, bệnh
viện) đang tồn tại những vấn đề nan giải trong công tác bảo vệ môi trường và sức khỏe
cộng đồng.
Theo kết quả đánh giá của Bộ KHCN&MT thì tổng lượng chất thải rắn phát sinh trong cả
nước năm 1999 vào khoảng 49,3 nghìn tấn/ngày, trong đó chất thải công nghiệp là 27
nghìn tấn, chất thải bệnh viện là 0,4 nghìn tấn.
Năm 1999 lượng chất thải công nghiệp trên địa bàn TP. HCM khoảng 2000 tấn/ngày, dự
báo tới năm 2010 con số này lên tới gần 8000 tấn/ngày. Trong đó chỉ cần xử lý 30%
lượng rác trên bằng phương pháp đốt (do không tái chế và chôn lấp được cùng rác sinh
hoạt) thì nhu cầu đốt chất thải hiện nay là trên 600 tấn/ngày và tới năm 2010 sẽ là trên
2400 tấn/ngày.
Về nguyên tắc tất cả chất thải dạng hữu cơ, không tái sử dụng được thì có thể xử lý bằng
phương pháp đốt. Ở Việt Nam xử lý chất thải bằng phương pháp đốt cũng còn mới, còn
nhiều vấn đề phải bàn cả về giá thành cũng như hiệu quả xử lý của nó. Trong giai đoạn
giữa những năm 1990 – 2000 một số nơi đã đưa vào vận hành các lò hỏa táng hiện đại do
nước ngoài sản xuất như Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh, Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu.
8-26
Trong những năm gần đây ở nước ta đã nổi cộm lên vấn đề đốt rác y tế cũng như chất
thải nguy hại khác. Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh đã đầu tư lò đốt rác y tế có công suất lớn
(7 tấn/ngày) nhập ngoại, ngoài ra dự án 25 lò nhập của Bộ Y tế cung cấp cho 25 bệnh
viện trên toàn quốc, đã được triển khai tại các tỉnh: Đồng Tháp, An Giang, Cần Thơ,
Quảng Ngãi, Bình Định, Khánh Hòa, Đồng Nai, Vũng Tàu... Bên cạnh các lò nhập ngoại,
tại khu vực phía Nam đã có trên 30 lò đốt rác y tế được các cơ quan, công ty trong nước
chế tạo, triển khai cho các trung tâm y tế, bệnh viện. Riêng khu vực các tỉnh miền Đông
Nam Bộ, Long An, Tây Ninh, hiện nay đã đưa vào hoạt động hàng chục lò đốt chất thải
công nghiệp qui mô nhỏ (< 100kg/giờ) trong đó có khoảng 50% là lò chế tạo trong nước.
Các con số nêu trên đã nói lên mức độ quan tâm xử lý chất thải công nghiệp và chất thải
nguy hại tại nước ta dần dần được quan tâm và phát triển khá nhanh, phù hợp với xu
hướng chung của thế giới.
Về phía các cơ quan quản lý, bên cạnh việc triển khai và đầu tư vốn để trang bị một số lò
đốt rác ngoại nhập, đã ban hành các tiêu chuẩn về khí thải nói chung và khí thải cho các
lò đốt rác nói riêng, cụ thể như sau: TCVN 5939 – 1995 qui định đối với các thông số ô
nhiễm trong khí thải công nghiệp nói chung. TCVN 6560 – 1999 là qui định đối với các
thông số ô nhiễm trong khí thải lò đốt chất thải rắn y tế.
Bảng 8.12 Tiêu chuẩn thải của một số nguồn thải của Việt Nam
Chất ô nhiễm
Đơn vị
Giá trị tối đa cho phép
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
TCVN 5939 – 1995 (loại B)
400
10
200
500
1000
500
1
-
-
TCVN 6560-1999
100
2
100
100
350
300
1
0,5
2
Bụi
HF
HCl
CO
NOx
SOx
Cd
Hg
Tổng KL nặng
(As,Sb,Ni,Co,Cr,Pb,
Cu, V, Sn, Mn)
Tổng Dioxin/Furan
THC
ηg/m3
mg/m3
-
-
1
20
8.4.2 Công Nghệ Đốt Chất Thải
Quá trình đốt thực chất là quá trình ôxy hóa khử trong đó xảy ra phản ứng giữa chất đốt
(chất thải dạng hữu cơ) với ôxy trong không khí (thành phần của không khí chủ yếu là:
79% ni tơ và 21% ôxy theo thể tích) ở nhiệt độ cao và sản phẩm cuối cùng là tạo ra là khí
CO2 và hơi nước.
Phản ứng xảy ra như sau:
Chất thải + (O2 + N2) --------> Sản phẩm cháy + Q (nhiệt)
Sản phẩm cháy: Bụi, SOx, NOx, CO, CO2, THC, HCl, HF, Đioxins/Furans
8-27
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHÁY
Quá trình cháy và các chất ô nhiễm tạo thành (sản phẩm cháy) liên quan chặt chẽ tới
thành phần, bản chất của chất thải được đốt, nhiên liệu sử dụng, điều kiện đốt như: hệ số
dư không khí (ôxy), nhiệt độ đốt, độ tiếp xúc và thời gian tiếp xúc giữa nhiên liệu (hoặc
khí gas) với ôxy...
Quá trình cháy của chất thải rắn bao gồm 4 giai đoạn cơ bản sau:
+ Quá trình sấy khô (bốc hơi nước).
+ Quá trình phân hủy nhiệt chất thải (hình thành khí gas).
+ Quá trình phối trộn khí gas hoặc chất đốt với gió (không khí) và sự mồi lửa.
+ Quá trình cháy ở dạng khí.
Các nguyên tắc cơ bản của quá trình đốt cháy là áp dụng nguyên tắc 3T:
+ Temperature (nhiệt độ): nhiệt độ của không khí trước khi đưa vào lò và nhiệt độ của
buồng đốt đủ cao để phản ứng xảy ra nhanh, cháy hoàn toàn. Nhiệt độ không đủ cao
phản ứng sẽ không xảy ra hoàn toàn và sản phẩm khí thải sẽ có khói đen và các chất ô
nhiễm khí như CO, Hydrocacbon (THC) cao. Điều này liên quan tới hoặc là do kích
thước buồng đốt quá nhỏ hoặc lượng không khí cấp vào quá dư làm nguội buồng đốt.
+ Turbulence (xáo trộn): để tăng hiệu quả tiếp xúc giữa chất cháy và chất ôxy hóa, có
thể đặt các tấm ngăn trong buồng đốt hoặc tạo các van đổi chiều dòng khí để tăng khả
năng xáo trộn.
+ Time (thời gian): thời gian tiếp xúc đủ để phản ứng ôxy hóa xảy ra hoàn toàn bằng
cách đặt các vách ngăn nhằm tăng thời gian tiếp xúc hoặc kích thước buồng đốt đủ
lớn.
Trong các lò đốt rác kiểu cũ, nhiệt độ thấp theo cách đốt cổ điển thì các điểm cháy hở, 4
giai đoạn của quá trình cháy xảy ra cùng một vị trí và cùng một lúc. Do sự phối trộn kém
nên cháy không hoàn toàn, hiệu quả cháy kém, có nhiều bụi cùng các chất ô nhiễm (CO,
THC, …) kéo theo trong khói thải. Để khắc phục nhược điểm trên hiện nay người ta tiến
hành đốt chất thải trong lò đốt nhiều cấp, đặc biệt việc ứng dụng công nghệ đốt nhiệt
phân đã cải thiện được vấn đề ô nhiễm môi trường đáng kể.
Thành Phần Hóa Học Của Chất Thải
Đối với chất thải được đem đốt chưa các thành phần hữu cơ cũng có thể được coi như
một dạng nhiên liệu. Thực chất nhiên liệu là những vật chất mà khi đốt cháy thì phát sáng
và tỏa ra một nhiệt lượng nào đó. Cũng như nhiên liệu, chất thải được đốt có thể tồn tại ở
các dạng: rắn, lỏng hoặc khí.
Đối với thành phần nhiên liệu rắn và lỏng thường được biểu diễn dưới các dạng:
- Thành phần hữu cơ
- Thành phần cháy
- Thành phần khô
Ch + Hh + Oh + Nh = 100%
Cc + Hc + Oc + Nc + Sc = 100%
Ck + Hk + Ok + Nk + Sk + Ak = 100%
8-28
Cd + Hd + Od + Nd + Sd + Ad + Wd = 100%
- Thành phần sử dụng
Thành phần cơ bản của nhiên liệu công nghiệp (chất thải) bao gồm:
C + H + O + N + S + A + W = 100%
Trong đó: C, H, O, N, S, A, W là hàm lượng phần trăm trọng lượng của các nguyên tố
cacbon, hydro, ôxy, nitơ, lưu huỳnh, tro, ẩm trong chất thải.
Bảng 8.13 Thành phần hóa học của một số chất thải
Thành phần
Thành phần hóa học (%KL)
Oxy
39,85
44,0
44,6
22,8
31,2
-
50,8
43,5
44,0
60,0
55,0
78,0
Cacbon Hydro
9,35
6,0
5,9
7,2
6,6
10,0
Nitơ
vêt
0,3
0,3
-
4,6
2,0
Lưu huỳnh
-
0,2
0,2
-
0,15
-
Tro
6,0
5,0
10,0
-
10,0
- Bệnh phẩm*
- Giấy
- Carton
- Plastic
- Vải
- Cao su
Nhiệt trị
Bảng 8.14 Nhiệt lượng của một số chất thải
Thành phần
- Rác sinh hoạt
- Giấy
- Carton
- Nhựa dẻo (plastic)
- Cao su
- Vải
- Da
Dao động (btu/lb)
4000 - 5000
5000 - 8000
6000 - 7500
12000 - 16000
9000 - 12000
6500 - 8000
6500 - 8500
Nhiệt lượng
Trung bình (btu/lb)
4500
7200
7000
14000
10000
7500
7500
Trung bình (Kcal)
1133
1814
1764
3528
2520
1900
1900
Nhiệt trị của chất thải là nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg chất thải. Nhiệt trị
có liên quan tới quá trình sinh nhiệt trong khi cháy.
Nhiệt trị thấp của nhiên liệu rắn, lỏng tính theo công thức của Mendeleep
Q = 81C + 300H - 26 ( O - S ) - 6 ( 9A + W) Kcal/kg
Ảnh Hưởng Của Hệ Số Dư Không Khí (Gió)
Hệ số tiêu hao không khí (α) là tỉ số giữa lượng không khí thực tế và lượng không khí lý
thuyết, hay còn gọi là hệ số dư không khí. Vì phản ứng cháy chủ yếu là sử dụng ôxy của
không khí , nên lựa chọn hệ số tiêu hao không khí thích hợp là cần thiết, đây là một thông số
rất quan trọng trong quá trình đốt chất thải. Thông thường α có giá trị từ 1,05 - 2 tùy thuộc
vào loại chất thải được đốt, kiểu lò đốt. Giá trị α tăng hợp lý thì quá trình cháy xảy ra hoàn
toàn, tuy nhiên khi giá trị α càng tăng thì nhiệt độ của lò đốt sẽ bị giảm đi lúc đó sẽ ảnh
8-29
Nhiệt độ
Cháy yếu
Cháy không
hoàn toàn
Cháy
tốt
hưởng tới quá trình đốt. Trong Hình 8.15 và 8.16. biểu diễn sự ảnh hưởng của khí dư trong
quá trình đốt tới nhiệt độ buồng lửa. Đối với phản ứng cháy khi lượng không khí cấp vào
buồng đốt tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ buồng đốt có nghĩa là lúc này lò đốt đang hoạt động
ở chế độ đốt thiếu khí và ngược lại. Nhờ tính chất này mà bằng nghiên cứu thực nghiệm có
thể xác định được giá trị α mà cũng từ đây có thể xác định được điều kiện đốt thích hợp cho
các loại chất thải khác nhau. Tuy nhiên cũng còn nhiều yếu tố khác có ảnh hưởng như chế
độ nhiệt, tải trọng rác….
1
∝
Thiếu khí
Dư khí
3600
3500
3400
3300
3200
3100
Nhiên liệu % thể tích
CH4 50,0
C2H6 30,0
C3H8 7,5
N2 6,0
H2 4,0
CO 1,0
CO2 1,5
3000
Giả sử rằng
tổn thất nhiệt là 2%
2900
2800
2700
2600
2500
2400
2300
2200
2100
2000
80 90 100
30 40
70
10
20
0
50 60
% khí dư
Hình 8.15 Đường biểu diễn liên quan giữa nhiệt độ và không khí dư.
)
F
0
(
ộ
đ
t
ệ
i
h
N
Hình 8.16 Ảnh hưởng của không khí dư tới nhiệt độ buồng đốt.
8-30
Từ Bảng 8.15 cho thấy lượng không khí cần thiết cung cấp cho quá trình cháy của các
chất khác nhau. Mỗi chất được đốt có nhiệt trị khác nhau và lượng không khí lý thuyết
cung cấp cho quá trình cháy cũng khác nhau. Những chất thải có thành phần xenlulô như
giấy chẳng hạn khi đốt cần duy trì ở nhiệt độ 1400 oF (tương đương 760 00C) và thời gian
cháy cần tối thiểu 0,5 giây. Trong khi đó có nhiều chất cần phải duy trì cháy hoàn toàn
phải ở nhiệt độ 1800 oF (tương đương 982 00C) và thời gian cháy cần tối thiểu 2 giây.
Đối với mỗi chất thải được đốt cần phải xác định mối liên hệ giữa nhiệt độ đốt và thời
gian lưu.
Bảng 8.15 Nhiệt trị và nhu cầu cấp khí của một số chất thải được đốt
Chất thải
Nhiệt trị (Btu/lb)
Polyetylen
Polystyren
Polyuretan
PVC
Giấy
19.687
16.419
11.203
9.754
5.000
Lượng không khí lý thuyết
(kg không khí/kg chất thải)
16
13
9
8
4
Các Tính Chất Của Chất Thải Cần Quan Tâm Khi Đốt
- Thành phần hóa học của chất thải, độ tro, độ ẩm.
- Khả năng ăn mòn.
- Độ nhớt, chất thải đem đốt có thể ở dạng rắn hoặc lỏng
- Hoạt tính (khả năng phản ứng)
- Khả năng polymer hóa
- Nhiệt nóng chảy của tro
Đối với công nghệ đốt chất thải có tận dụng năng lượng hoặc đốt kèm với nhiên liệu
trong các công nghệ như đốt nồi hơi, nung clinker … người ta sẽ đưa ra một số các yêu
cầu riêng. Khi sử dụng chất thải nguy hại làm nhiên liệu thì đây là phương pháp tiêu hủy
chất thải bằng cách đốt cùng với các nhiên liệu thông thường khác, để tận dụng nhiệt cho
các thiết bị tiêu thụ nhiệt: nồi hơi, lò nung, lò luyện kim, lò nấu thủy tinh. Lượng chất
thải bổ sung vào lò đốt có thể chiếm 25% tổng lượng nhiên liệu. Ngoài các tính chất
thông thường đã nêu ở trên thì người ta phải quan tâm tới giá trị nhiệt trị của chất thải.
MỘT SỐ CÔNG NGHỆ ĐỐT CHẤT THẢI
Đốt Hở Thủ Công (Open Burning)
Đây là kỹ thuật đốt có từ lâu để đốt chất thải, thường được sử dụng trước 1955. Chất thải
được đổ hoặc vun thành đống trên mặt đất rồi đốt không có các thiết bị hỗ trợ. Hạn chế là
trong quá trình đốt không triệt để, thải ra khói thải gây ô nhiễm và cháy hở dễ gây nguy
hiểm. Nó tiện lợi cho đốt các chất nổ như thuốc nổ TNT, Dynamite. Để đốt các loại chất
thải có năng lượng cháy nổ cao người ta còn đốt trong các lò đốt hở nhưng lò được xây
hoặc đào sâu xuống đất, lò có thêm các thiết bị phụ trợ để quá trình đốt được an toàn.
8-31
OÁng khoùi
Buoàng ñoát
Loã caáp khoâng
khí treân löûa
Gaïch chòu löûa
Nhieân lieäu ñoát
Ghi ñôõ
Loã caáp khoâng
khí döôùi löûa
Cöûa laáy tro
Nôi chöùa tro
ù
Buoàng ñoát sô caáp
i
o
h
k
g
n
OÁ
Cöûa naïp lieäu
á
p
a
c
ù
Moû ñoát
á
à
Ghi ñôõ
baäc thang
ö
h
t
t
o
ñ
g
n
o
u
B
Cöûa
veä sinh
Cöûa laáy tro
Ghi ñôõ tröôït
Đốt Một Cấp Trong Buồng Đốt Đơn (Single-Chamber Incinerator)
Đây cũng là kiểu lò đốt cổ điển, sử dụng trước những năm 1960 chưa đạt được tiêu chuẩn
qui định cho khí thải trong quá trình đốt. Trong buồng đốt, chất thải được đốt trên ghi lò
(không có bec đốt hoặc có bộ phận đốt hỗ trợ với bec đốt), khí thải được thoát qua ống
khói.
Chaát thaûi
Hình 8.17 Lò đốt một cấp buồng đốt đơn.
Các Loại Lò Đốt Nhiều Cấp
Hình 8.18 Lò đốt nhiều cấp.
Mục đích là để đốt triệt để chất thải và khí thải ra môi trường phải đạt tiêu chuẩn qui
định. Chất thải được đốt trong lò có nhiều buồng đốt: buồng đốt sơ cấp và buồng đốt thứ
cấp. Thậm trí có một số trường hợp đốt chất thải nguy hại khó phân hủy, có mùi thì lò
đốt có thể có tới 3 cấp đốt (3 buồng đốt).
8-32
A
B
10
C
2
10
D
E
3
10
F
7
4
G
6
11
5
9
ø
à
à
n
a
o
h
n
a
u
T
10
ø
8
T
u
a
n
h
o
a
n
11
H
C. Chất thải rắn
F. Nước bổ sung
B. Không khí đốt
E. Không khí làm nguội
H. Xả bỏ
2. Buồng đốt thứ cấp và lắng bụi
4. Buồng dập khí nóng
7. Thiết bị tách lỏng
10. Quạt không khí
5. Thiết bị rửa khí Ventury
8. Van
11. Bơm tuần hoàn
1
Về sau này kỹ thuật đốt chất thải ngày càng được cải tiến và kỹ thuật đốt chất thải nhiều
cấp có kiểm soát khí ra đời, chủ yếu là áp dụng nguyên lý nhiệt phân trong đốt chất thải
hay người ta còn gọi là lò đốt nhiệt phân.
Lò Đốt Thùng Quay
Đây là loại lò đốt chất thải có nhiều ưu điểm bởi quá trình xáo trộn rác tốt, đạt hiệu quả
cao được sử dụng khá phổ biến ở các nước tiên tiến hiện nay. Ở Mỹ lò đốt thùng quay
chiếm tới 75% số lò đốt chất thải nguy hại, lò đốt tầng sôi chiếm 10%, còn lại 15% các
loại lò khác (lò cố định đốt nhiều cấp). Hình 8.19 lò đốt thùng quay cũng có cấu tạo gồm
hai buồng đốt: sơ cấp và thứ cấp.
Hình 8.19 Hệ thống thiết bị lò đốt thùng quay có xử lý khí.
Ghi chú:
A. Khí nhiên liệu
D. Không khí đốt
G. Dung dịch NaOH
1. Lò đốt thùng quay
3. Băng tải tro
6. Tháp rửa khí
9. Ống khói
8-33
- Lò sơ cấp:
Là một tang quay với tốc độ điều chỉnh được, có nhiệm vụ đảo trộn chất thải rắn trong
quá trình cháy. Lò đốt được đặt hơi dốc với độ nghiêng từ (1 – 5)/100, nhằm tăng thời
gian cháy của chất thải và vận chuyển tự động tro ra khỏi lò đốt. Phần đầu của lò đốt có
lắp một bec phun dầu hoặc gas kèm quạt cung cấp cho quá trình đốt nhiên liệu nhằm đốt
nóng cho hệ thống lò đốt. Khi nhiệt độ lò đạt trên 8000C thì chất thải rắn mới được đưa
vào để đốt. Giai đoạn đốt sơ cấp, nhiệt độ lò quay khống chế từ 800 - 9000C, nếu chất
thải cháy tạo đủ năng lượng giữ được nhiệt độ này thì bộ đốt phun dầu/gas tự động ngắt.
Khi nhiệt độ hạ thấp hơn 8000C thì bộ đốt tự động làm việc trở lại.
- Buồng đốt thứ cấp (buồng đốt phụ):
Đây là buồng đốt tĩnh, nhằm để đốt các sản phẩm bay hơi, chưa cháy hết bay lên từ lò sơ
cấp. Nhiệt độ ở đây thường từ 950 – 11000C. Thời gian lưu của khí thải qua buồng thứ
cấp từ 1,5 – 2 giây. Hàm lượng ôxy dư tối thiểu cho quá trình cháy là 6%. Có các tấm
hướng để khí thải vừa được thổi qua vùng lửa cháy của bộ phận đốt phun dầu vừa được
xáo trộn mãnh liệt để cháy triệt để. Khí thải sau đó được làm nguội và qua hệ thống xử lý
trước khi qua ống khói thải ra môi trường.
Lò Đốt Tầng Sôi (Tháp Đốt Tầng Sôi)
Thuộc loại lò đốt tĩnh được lát một lớp gạch chịu lửa bên trong để làm việc với nhiệt độ
cao. Đặc điểm của tháp là luôn chứa một lớp cát dày 40 – 50cm nhằm: Lớp cát nhận nhiệt
và giữ nhiệt cho lò đốt, bổ sung nhiệt cho rác ướt. Lớp cát được gió thổi xáo động là chất
thải rắn bị tơi ra, xáo động theo nên cháy dẽ dàng. Chất thải lỏng khi bơm vào lò sẽ bám
dính lên bề mặt các hạt cát nóng đang xáo động, nhờ vậy sẽ bị đốt cháy còn thành phần
nước sẽ bay hơi hết.
Quá trình đốt tầng sôi:
Gió thổi mạnh vào dưới lớp vỉ đỡ có lỗ nên gió sẽ phân bố đều dưới đáy tháp làm lớp
đệm cát cùng các phế liệu rắn, nhão đều được thổi tơi, tạo điều kiện cháy triệt để. Khoang
phía dưới tháp (trên vỉ phân bố gió), là khu vực cháy sơ cấp nhiệt độ buồng đốt từ 850 –
9200C, còn khoang phía trên phình to hơn là khu vực cháy thứ cấp có nhiệt độ cháy cao
hơn (990 – 11000C) để đốt cháy hoàn toàn chất thải. Trong tháp sôi cần duy trì một lượng
cát nhất định tạo một lớp đệm giữ nhiệt ổn định và hỗ trợ cho quá trình sôi của lớp chất
thải đưa vào đốt. Khí thải sau đó được làm nguội và qua hệ thống xử lý trước khi qua ống
khói thải ra môi trường.
8-34
V < 9,0 m/s
V>9,0m/s
10500C
9900C
10000C
Theå tích khoùi 310 m3
Theå tích khoùi 180 m3
8500C 9200C
8500C
V = 2,0÷2,5 m/s
V < 2,0 m/s
54.000 m3/h
36.000 m3/h
Hình 8.20 Lò đốt tầng sôi.
Công Nghệ Đốt Nhiệt Phân
Nguyên lý hoạt động của lò chủ yếu là dựa vào quá trình kiểm soát không khí cấp vào lò.
Quan hệ giữa lượng không khí được cấp cho quá trình đốt và nhiệt độ buồng đốt đã được
người ta lợi dụng tính chất này để kiểm soát quá trình đốt (cả buồng sơ cấp lẫn thứ cấp).
Khi V (lượng không khí cấp tức thời) < V0 (lượng không khí đủ) - vùng thiếu khí, thì
nhiệt độ tăng khi lưu lượng không khí tăng. Khi V > V0 (vùng dư khí) thì nhiệt độ sẽ
giảm khi lưu lượng không khí cấp vào lò tăng.
Trong buồng đốt sơ cấp lượng không khí – V, chỉ được cấp bằng 70 – 80% nhu cầu cần
thiết –V0 (theo tính toán lý thuyết). Nhiệt độ lò đốt kiểm soát từ 250 – 9000C, giai đoạn
cuối cùng có thể nâng nhiệt độ cao hơn để đốt cháy hoàn toàn các chất hữu cơ còn lại
trong tro. Khí tách ra từ phản ứng này gồm có hỗn hợp các khí cháy (khí gas) và hơi nước
sẽ được dẫn lên buồng thứ cấp và khí gas sẽ được đốt tiếp trong buồng thứ cấp.
Ở buồng thứ cấp lượng không khí cung cấp dư để cháy hoàn toàn (thường vượt 110 –
200% )lượng không khí cần thiết. Khí thải tiếp tục được làm sạch (khử bụi, khí axít…)
bằng các thiết bị xử lý trước khi thải ra môi trường. Nhiệt độ là việc ở buồng thứ cấp
trên 10000C.
8-35
1
5
4
8
7
3
2
6
9
1 . C ô c a áu n a ïp l i e äu
2 . C ö ûa l o ø
3 . B u o àn g ñ o át s ô c a áp
4 . B u o àn g ñ o át t h ö ù c a áp
5 . C ô c a áu t h a ùo t r o
6 . T h i e át b ò g i a ûi n h i e ät k h í t h a ûi
7 . T h i e át b ò x ö û l y ù k h í
8 . O Án g k h o ùi
9 . T u û ñ i e än ñ i e àu k h i e ån
Hình 8.21 Sơ đồ lò nhiệt phân tĩnh.
SO SÁNH CÁC CÔNG NGHỆ ĐỐT CHẤT THẢI
Với những phân tích các phương pháp đốt như trên thì công nghệ đốt bằng cách hóa hơi
nguyên liệu trong điều kiện nghèo khí (công nghệ nhiệt phân) có kiểm soát khí là một
trong số công nghệ tiên tiến và tối ưu hiện nay, nó khắc phục được các nhược điểm của
công nghệ đốt hở. Các quá trình sấy, thu nhiệt, hóa hơi xảy ra ở trong buồng sơ cấp, quá
trình xáo trộn, đốt cháy khí gas xảy ra trong buồng thứ cấp nên đốt cháy triệt để, nhiệt độ
cháy cao, hầu như không sinh bụi. Trên thế giới hiện nay đang áp dụng rộng rãi công
nghệ này.
Ở Mỹ, hiệu ứng nhiệt phân đã ứng dụng nhiều trong các quá trình công nghiệp, tuy nhiên
mãi tới nhưng năm 1960 mới dần dần được ứng dụng trong lĩnh vực đốt chất thải nhưng
cũng chưa gặt hái được thành công nhiều so với một số nước Châu âu. Do ở Mỹ sử dụng
công nghệ đốt thùng quay trong đốt chất thải nguy hại là phổ biến nhất (tới 70% tổng số
lò đốt chất thải nguy hại).
Ở Châu âu, và châu Mỹ có một số công ty hàng đầu về thiết kế chế tạo các loại lò đốt sử
dụng hiệu ứng nhiệt phân, như: công ty Thyssen của Đức với lò đốt tầng sôi, Del Monego
của Ý với lò đốt thùng quay, HOVAL với lò nhiệt phân tĩnh, BIC của Bỉ,… Trong đó lò
HOVAL đã có mặt trong nhiều dự án đốt rác công nghiệp và rác y tế ở nước ta như: lò
HOVAL tĩnh của công ty Novatits - sản xuất thuốc BVTV ; lò GG42-HOVAL của công
ty môi trường đô thị Tp.HCM, đốt rác y tế tập trung; ở Việt Nam dự án 25 lò nhập của bộ
Y tế cung cấp cho 25 bệnh viện trên toàn quốc.
Các ưu nhược điểm của công nghệ đốt nhiệt phân:
8-36
- Ưu điểm:
1. Quá trình nhiệt phân diễn ra ở nhiệt độ thấp (so với các công nghệ đốt khác) do vậy
tăng tuổi thọ của vật liệu chịu lửa do đó giảm chi phí bảo trì.
2. Bụi kéo theo trong lúc đốt giảm do đó giảm bớt đi thiết bị thu bụi.
3. Quá trình nhiệt phân có thể kiểm soát được do bản chất thu nhiệt của nó.
4. Chất thải rắn hoặc lỏng bị đồng thể hóa chuyển vào dòng khí có nhiệt lượng cao
nhờ quá trình nhiệt phân có kiểm soát
5. Các cấu tử có thể thu hồi được tập trung trong bã rắn hoặc nhựa để thu hồi
6. Thể tích chất thải bị giảm đáng kể.
7. Các chất bay hơi có giá trị kinh tế có thể được ngưng tụ để thu hồi.
8. Phần hơi không ngưng tụ cháy được coi như nguồn cung cấp năng lượng
- Nhược điểm:
1. Một số thành phần trong chất thải lúc nạp liệu để đốt có thể bị giữ lại bởi bã thải
(do nhựa hắc ín - cốc), tro cũng cần được chôn lấp an toàn
2. Chất thải có phản ứng thu nhiệt không nên đốt trong lò nhiệt phân.
3. Thời gian đốt lâu hơn so với công nghệ đốt lò quay.
8.4.3 Hoạt Động Đốt Chất Thải và Vấn Đề Ô Nhiễm Môi Trường
Việc xử lý chất thải bằng phương pháp đốt ngoài các ưu điểm của nó đã được phân tích ở
những chương trước, những vấn đề môi trường cũng cần phải quan tâm kết hợp với các
biện pháp quản lý, vận hành hoạt động lò đốt thích hợp. Có 3 nguồn ô nhiễm cần chú ý
là:
- Ô nhiễm không khí (đây là vấn đề chính phải quan tâm).
- Nước thải (nước từ hệ thống xử lý khí thải, nước ép rác khi độ ẩm quá cao).
- Chất thải rắn (tro xỉ).
Chúng ta sẽ lần lượt xét tới các vấn đề trên.
Ô Nhiễm Không Khí
Quá trình đốt chất thải có thể tóm tắt theo phản ứng sau:
Chất thải + O2 --------> CO2 + H2O
Thực tế chất thải có thành phần khá phức tạp, không ổn định. Thành phần của chất thải
nói chung gồm hai nguyên tố chính là các bon (C) và hydro (H). Ngoài ra còn chứa các
nguyên tố khác như: O, N, S, tạp chất vô cơ (như các kim loại nặng), hợp chất hữu cơ
chứa halogen (clo, flo), ẩm. Chính vì thế sau khi cháy sản phẩm tạo thành ngoài khí CO2
và hơi nước còn có các khí khác:
- Những chất được gọi lại chất ô nhiễm chỉ thị: bụi, SOx, NOx, HC và CO.
- Các khí acid: HCl, HF.
8-37
- Một số nguyên tố lượng vết như các kim loại nặng: Pb, Cr, Cd, Hg, Ni, As, Cu, Sn,
Zn...
- Hàng loạt chất ô nhiễm hữu cơ ở lượng vết như: PAHs (các hydrocacbon đa vòng),
PCBs, CPs, CBs, Furans, PCDs, PCDFs. Lượng các chất nhiễm bẩn liên quan trực
tiếp đến thành phần chất thải được đốt, tính chất của quá trình đốt cũng như công
nghệ đốt.
Ô Nhiễm Bụi
Bụi được hình thành từ quá trình đốt có thành phần vô cơ và hữu cơ. Thành phần, tính
chất cũng như tải lượng của bụi có liên quan tới thành phần chất thải được đốt, loại lò đốt
cũng như quá trình vận hành. Khi quá trình đốt ở nhiệt độ cao, điều kiện oxi hóa tốt thì
các chất hữu cơ bị oxi hóa triệt để. Tuy nhiên quá trình đốt thường là không đạt được kết
quả như mong muốn nên khói, bụi tạo thành sẽ bị cuốn theo dòng khí thải. Một số kết
quả nghiên cứu về tải lượng bụi trong các lò đốt khác nhau thay đổi từ 2,3 – 64,8 kg/tấn
chất thải (trong điều kiện không có xử lý). Kích thước các hạt bụi nghiên cứu trong 5 loại
lò đốt khác cho thấy như sau:
- Các hạt bụi có kích thước < 10 µm dao động từ 38 – 98% tổng lượng bụi.
- Các hạt bụi có kích thước < 5 µm dao động từ 28 – 96% tổng lượng bụi.
- Các hạt bụi có kích thước < 2 µm dao động từ 24 – 93% tổng lượng bụi.
- Các hạt bụi có kích thước < 1 µm dao động từ 20 – 86% tổng lượng bụi.
- Các hạt bụi có kích thước < 0,5 µm dao động từ 16 – 70% tổng lượng bụi.
- Các hạt bụi có kích thước < 0,2 µm dao động từ < 50% tổng lượng bụi.
Theo kết quả nghiên cứu của tác giả R.Brunner, thì các hạt bụi trong khí thải lò đốt có
kích thước từ 0,3 –1,0µm chiếm tỉ lệ lớn nhất.
Các biện pháp kiểm soát bụi trong quá trình đốt là thông qua kiểm soát chế độ đốt hoặc
khử bụi bằng các thiết bị xử lý như lọc bụi tĩnh điện, túi lọc, xyclon…Trong đó giảm bụi
thông qua kỹ thuật đốt có kiểm soát đang ngày càng tỏ ra có ưu thế.
Kết quả kiểm tra nồng độ bụi trong khói thải các lò đốt phía Nam
Nồng độ bụi trong khí thải từ 45 –167 mg/m3, trong đó có 4 lò đạt tiêu chuẩn thải (45 - 97
mg/m3) là những lò đốt có hệ thống xử lý khí thải, 3 lò vượt tiêu chuẩn thải (112 - 167
mg/m3) là những lò đốt không có hệ thống xử lý khí thải hoặc điểm lấy mẫu trước hệ
thống xử lý khí thải. Những lò có hệ thống xử lý khí thải hàm lượng bụi thấp hơn những
lò thải thẳng.
Ô Nhiễm NOx
Các oxít nitơ NOx (chủ yếu là NO và NO2) hình thành trong quá trình đốt là do phản ứng
giữa oxy với nitơ. Trong đó phần nitơ có trong quá trình cấp khí cho lò đốt (được gọi là
“NOx nhiệt”) và phần nitơ có trong thành phần của nhiên liệu và chất thải được đốt (được
gọi là “NOx nhiên liệu”).
8-38
Tải lượng NOx phụ thuộc vào hàm lượng nitơ có trong nhiên liệu, chất thải, nhiệt độ
buồng đốt, thời gian lưu, quá trình cấp khí dư cũng như công nghệ đốt.
Kết quả nghiên cứu trên nhiều loại lò của các tác giả nước ngoài cho thấy nồng độ NOx
trong khí thải (qui theo 12% CO2) từ 39 – 424 ppm. Tải lượng NOx dao động từ 0,27 –
2,73 kg/tấn chất thải được đốt.
Kỹ thuật khống chế NOx hiện nay cần quan tâm đó là mỗi loại lò cần có công nghệ đốt
thích hợp trong đó kỹ thuật đốt nghèo khí có tuần hoàn ở buồng sơ cấp có thể làm giảm
được 35% lượng NOx. Các phương pháp xử lý NOx trong khí thải bằng xúc tác hoặc đưa
amoniac vào dòng khí thải có thể là giảm được tới 60% lượng NOx.
Kết quả kiểm tra nồng độ NOx trong khói thải các lò đốt phía Nam
Nồng độ NOx trong khí thải (qui về cùng 11% O2) từ 120 - 1122 mg/m3, trong đó có 4 lò
có chỉ tiêu NOx trong khí thải luôn đạt tiêu chuẩn, 01 lò có chỉ tiêu NOx trong khí thải
luôn vượt tiêu chuẩn, 02 lò có chỉ tiêu NOx trong khí thải có từng thời điểm vượt tiêu
chuẩn.
Ô Nhiễm SOx và Khí Axít (HCl, HF)
Trong quá trình đốt chất thải tạo ra các khí ô nhiễm như: SOx và khí axít (HCl, HF) là do
trong các chất được đốt có chứa lưu huỳnh (có cả trong nhiên liệu), cloua, florua. Nhựa
polyvinyclorua (PVC) được coi là nguồn gốc chính sinh ra HCl.
Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy lưu huỳnh trong các hợp chất được đốt có thể chuyển
thành SO2 từ 14 – 94%, tùy thuộc vào thành phần của nó trong chất thải cũng như
phương pháp đốt. Tương tự như vậy đối với quá trình chuyển các clorua thành HCl có thể
từ 46 – 86%, đối với HF thì có ít thông tin nghiên cứu hơn và người ta cho rằng quá trình
hình thành HF cũng như HCl.
Tải lượng của SO2, HCl, HF phụ thuộc vào thành phần của chất thải được đốt. Kết quả
nghiên cứu của các tác giả [5] trên nhiều loại lò cho thấy:
- Nồng độ SOx trong khí thải (qui theo 12% CO2) từ 17 – 442 ppm. Tải lượng SOx dao
động từ 0,09 – 4,52 kg/tấn chất thải được đốt.
- Nồng độ HCl trong khí thải (qui theo 12% CO2) từ 76 - 1771 ppm. Tải lượng HCl
dao động từ 0,12 – 8,57 kg/tấn chất thải được đốt.
- Nồng độ HF trong khí thải (qui theo 12% CO2) từ 0,9 - 59 ppm. Tải lượng HF dao
động từ 0,01 – 0,17 kg/tấn chất thải được đốt.
Các biện pháp kiểm soát chủ yếu là sử dụng các thiết bị xử lý khí thải thông qua các chất
hấp thụ, hấp phụ. Kết quả kiểm tra nồng độ SOx và khí axít (HCl, HF) trong khói thải các
lò đốt phía Nam:
Nồng độ HF từ 0,38 – 1,67 mg/m3, nồng độ HCl từ 9,8 – 58,3 mg/m3. Nồng độ HF và
HCl trong khí thải (qui về cùng 12% O2) nhìn chung đều đạt tiêu chuẩn thải.
8-39
Nồng độ SO2 từ 82 – 2141 mg/m3, có 11/21 mẫu vượt tiêu chuẩn thải. Nồng độ SO2 phụ
thuộc vào bản chất của chất thải đem đốt và nhiên liệu sử dụng. Một nguyên nhân làm
hàm lượng SO2 tăng cao là khi chất thải có nhiều găng tay cao su phẫu thuật. Các lò đốt
thường đặt ngay trong bệnh viện, gần khu vực điều trị bệnh nhân hoặc nhiều lò đốt gần
khu dân cư nên có khả năng gây ô nhiễm tới người dân xung quanh.
Ô Nhiễm Do CO và THC
Cả CO và THC được tạo thành là do kết quả cháy không hoàn toàn các hợp chất cacbon.
Quá trình cháy không hoàn toàn do các nguyên nhân như: tốc độ nạp liệu, lò và công
nghệ đốt, chế độ cấp khí, nhiệt độ buồng đốt, thời gian lưu cũng như độ xáo trộn chưa
hợp lý. Mặt khác nó còn phụ thuộc vào bản chất và thành phần chất thải.
Kết quả nghiên cứu của các tác giả [5] trên nhiều loại lò cho thấy:
- Nồng độ CO trong khí thải (qui theo 12% CO2) từ 10 – 3000 ppm. Tải lượng CO dao
động từ 0,07 – 17,5 kg/tấn chất thải được đốt.
- Nồng độ THC trong khí thải (qui theo 12% CO2) từ 0,5 – 2445 ppm. Tải lượng THC
dao động từ 0,001 – 5,78 kg/tấn chất thải được đốt.
Thông qua nồng độ của CO và THC người ta có thể đánh giá được hiệu quả của quá trình
cháy hay lò đốt.
Kết quả kiểm tra nồng độ oxít carbon (CO) và hydrocarbon (THC) trong khói thải các lò
đốt phía Nam:
Nồng độ CO từ 13 – 35189 mg/m3, có 16/21 mẫu vượt tiêu chuẩn thải. Có 3/7 lò đốt có
nồng độ CO trong khí thải đạt tiêu chuẩn khi cháy ổn định. Nguyên nhân chính là các lò
có công suất đốt thấp thường nạp liệu nhiều lần nên làm ảnh hưởng tới nhiệt độ buồng
đốt. Nồng độ CO phụ thuộc vào quá trình đốt. Hầu hết trong giai đoạn mới nạp liệu đều
vượt tiêu chuẩn thải. Khi đã cháy ổn định thì hầu hết các lò đạt tiêu chuẩn thải. Trong
trường hợp qui về điều kiện đo với 11% O2 thì còn nhiều mẫu đo vượt tiêu chuẩn thải qui
định. Nồng độ THC từ 7,5 – 27,3 mg/m3, có 3/7 mẫu vượt tiêu chuẩn thải. Nồng độ THC
phụ thuộc vào quá trình đốt. Từ các kết quả nghiên cứu thực tế cho thấy nhiệt độ đốt của
một số lò đốt chưa đủ cao cũng như khả năng khuấy trộn dòng khí đốt chưa tốt nên hiệu
quả đốt bị ảnh hưởng.
Ô Nhiễm Do Các Kim Loại Nặng
Các kim loại chính có trong thành phần khí thải gồm: Sb, As, Hg, Be, Cd, Cr, Cu, Pb,
Mn, Mo, Ni, Se, Sn, V, Zn. Thường chúng tồn tại ở các dạng hợp chất như oxit, muối,
kích thước các hạt bụi thường nhỏ hơn 2 µm.
Tải lượng các kim loại trên trong quá trình đốt chất thải như sau [5]:
- As dao động từ 0,02 – 20,5 g/tấn chất thải được đốt.
- Cd dao động từ 0,91 – 22,13 g/tấn chất thải được đốt.
- Cr dao động từ 0,02 – 15,37 g/tấn chất thải được đốt.
- Hg dao động từ 0,10 – 4,6 g/tấn chất thải được đốt.
8-40
- Pb dao động từ 6,00 – 300 g/tấn chất thải được đốt.
- Ni dao động từ 0,03 – 8,86 g/tấn chất thải được đốt.
- Cu dao động từ 0,19 – 20,0 g/tấn chất thải được đốt.
- Mn dao động từ 0,10 – 66,58 g/tấn chất thải được đốt.
- Zn dao động từ 6,30 – 1057 g/tấn chất thải được đốt.
Bảng 8.16 và Bảng 8.17 cho thấy tỉ lệ của một số kim loại giữ lại trong tro, scrubber,
thoát vào không khí của lò đốt chất thải rắn.
bụi Scrubber)
Kim loại
Phần trăm trọng lượng
Al
Sb
As
Ba
Be
Cd
Cr
Co
Cu
Fe
Pb
Mg
Mn
Hg
Mo
Ni
Se
Ti
V
Zn
Trong tro
57
45
30
39
40
31
31
45
47
53
16
33
20
0
58
30
1
45
18
20
Bị giữ trong Scrubber
42
54
62
60
59
62
59
52
51
46
82
66
78
10
2
66
19
54
79
76
Thải qua ống khói
1
1
8
1
1
7
10
3
2
1
2
1
2
90
40
4
80
1
3
4
Bảng 8.16 Đánh giá khả năng thải bụi kim loại nặng vào không khí (Đối với lò có hệ thống xử lý
Nguồn: tài liệu tham khảo [1] trang 253-254.
Từ bảng kết quả trên cho thấy một số kim loại nặng như Hg, As, Se, Pb… rất dễ bị phát
tán vào không khí ngay cả trường hợp có trang bị hệ thống xử lý bụi.
Phụ thuộc vào bản chất của mỗi kim loại mà khả năng bay hơi của chúng đưa vào không
khí theo khí thải có khác nhau. Các kim loại có khả năng bay hơi cao theo nhiệt độ như
Hg, Se, Pb, Zn cao hơn hẳn các kim loại như Fe, Cu, Ti, Al. Thậm trí một số lò đốt chất
thải có trang bị hệ thống xử lý bụi Scrubber mà các kim loại vẫn thoát vào không khí khá
lớn.
Kết quả kiểm tra nồng độ các kim loại nặng trong khói thải các lò đốt phía Nam:
Có 4/7 lò có tổng kim loại vượt tiêu chuẩn thải (là các lò không có hệ thống xử lý hoặc
điểm lấy mẫu trước hệ thống xử lý). Những lò có hệ thống xử lý thì chỉ tiêu kim loại
nặng trong khí thải đều đạt tiêu chuẩn thải qui định. Trong 7 lò kiểm tra có 2 lò phát hiện
thấy Cd trong khí thải, không lò đốt nào phát hiện thấy chỉ tiêu Hg trong khí thải.
8-41
lý bụi bằng lọc tĩnh điện)
Kim loại
Al
Sb
As
Ba
Be
Cd
Cr
Co
Cu
Fe
Pb
Mg
Mn
Hg
Mo
Ni
K
Se
Na
Tal
Ti
V
Zn
Trong tro
57
45
30
39
40
31
31
45
47
53
16
33
20
0
58
30
52
1
44
37
45
18
20
Phần trăm trọng lượng
Xử lý bằng lọc tĩnh điện
35
28
47
60
58
47
57
53
39
39
76
66
78
1
17
52
47
19
55
62
52
78
60
Thải qua ống khói
8
27
23
1
2
22
12
2
14
8
18
1
2
99
25
18
1
80
1
1
3
4
20
.
Bảng 8.17 Đánh giá khả năng thải bụi kim loại nặng vào không khí ( Đối với lò có hệ thống xử
Nguồn: tài liệu tham khảo [1] trang 253-254.
Các Hợp Chất Nhóm Halogen Hữu Cơ
Các hợp chất nhóm halogen hữu cơ như: PAHs (các hydrocacbon đa vòng), PCBs, CPs,
CBs, Furans, PCDs, PCDFs. Khối lượng các chất ô nhiễm trong khí thải có liên quan trực
tiếp đến thành phần, tính chất của chất thải được đốt, cũng như phụ thuộc vào công nghệ
đốt. Một số kết quả nghiên cứu đưa ra trong tài liệu [5] cho thấy hàm lượng của PAHs
trong khí thải tại nhiều lò đốt tại một số nước như: ở Mỹ trung bình vào khoảng 20
µg/m3, ở Anh vào khoảng 4,04 µg/m3, ở Thụy Điển từ 1 -700 µg/m3
Một số kết quả kiểm tra nồng độ tổng số của CBs, CPs và PCBs tại hai nhà máy đốt chất
thải tại Ontario [5]cho thấy:
+ Nhà máy 1: từ 6,2 – 12,9 µg/m3.
+ Nhà máy 2: từ 11 – 47 µg/m3.
+ Nồng độ tổng cộng của PCDDs và PCDFs trong khí thải của một số lò đốt chất thải
dao động từ 0,5 – 56 µg/m3.
Đối với các hợp chất dioxin và furan cũng được hình thành qua quá trình đốt và trong khí
thải ở nhiệt độ từ 200 – 4500C. Người ta biểu thị nồng độ của dioxin – furan bằng giá trị
độc tính tương đương (TEQ – Toxic Equivalent), mà TEQ lại dựa trên yếu tố độc tính
tương đương (TEF - Toxic Equivalent Factors). TEF được đưa ra trong Bảng 8.18.
8-42
Một số nghiên cứu về dioxin –furan tại các lò đốt chất thải sinh hoạt cho thấy hàm lượng
tổng cộng của dioxin-furan từ 18 –276 ng/m3 tương đương TEQ từ 0,18 – 13ng/m3.
Trong đợt khảo sát này không đánh giá được các chỉ tiêu clohữu cơ (dioxin –furan). Các
biện pháp kiểm soát các hợp chất halogen hữu cơ nói chung là kiểm soát chế độ đốt thích
hợp trong đó cần quan tâm tới nhiệt độ buồng đốt. Nhiệt độ đốt cần duy trì từ trên 10000C
với thời gian lưu từ 1 – 2 giây. Hạn chế nhiệt độ khí thải ở giá trị từ 200 – 4500C vì đây
là nhiệt độ các chất dễ bị tái tạo thành các chất thuộc họ dioxin và furan.
Bảng 8.18 Yếu tố độc tính tương đương
Dioxin
Furan
TEF Đồng phân
Đồng phân
2,3,7,8 TCDD
1,2,3,7,8 PCDD
1,2,3,4,7,8 HCDD
1,2,3,6,7,8 HCDD
1,2,3,7,8,9 HCDD
1,2,3,4,6,7,8
HpCDD
OctaCDD
1,0
0,5
0,1
0,1
0,1
0,01
0,00
1
2,3,7,8 TCDF
1,2,3,7,8 PCDF
2,3,4,7,8 PCDF
1,2,3,4,7,8 HCDF
1,2,3,6,7,8 HCDF
1,2,3,7,8,9 HCDF
2,3,4,6,7,8 HCDF
1,2,3,4,6,7,8 HpCDF
1,2,3,4,7,8,9 HpCDF
Octa CDF
TEF
1.0
0,05
0,5
0,1
0,1
0,1
0,1
0,01
0,01
0,001
PCD = pentachlorodibenzo
HpCD = heptochlorodibenzo
F = furan
1000 6
800 5
3
m
p
p
,
ø
CO, ppm 4 600
C
H
T
a
v
O
C
3 Dioxin, µg/m3 400
2
200 THC, ppm 1
0
650 550 600 700 750
Nhieät ñoä, 0C (ño taïïi ñænh loø)
Ghi chú:
TCD = tetrachlorodibenzo
HCD = hexachlorodibenzo
OctaCD = octachlorodibenzo D = dioxin
m
/
g
µ
,
n
i
x
o
i
D
Hình 8.22 Quan hệ giữa nhiệt độ và nồng độ CO, THC, Dioxin. [5]
8-43
Chất ô nhiễm
Tải lượng và nồng độ
Cách khống chế
Lọc tĩnh điện, lọc khô, ướt hiệu quả: 73-98%
- Xác định hệ số α thích hợp.
- Đốt tuần hoàn giảm 35%. Đốt 2 bậc giảm
Bụi
NOx (chủ yếu
NO2,NO)
2,3 - 64,8 kg/tấn.
0,36 - 2,73 kg/t
Các yếu tố ảnh hưởng: t0
không khí đốt, lò, tỉ lệ khí dư.
50%.
SO2
- Xử lý xúc tác giảm 90%.
Xử lý bằng phương pháp hấp thụ, hấp phụ.
Hiệu quả xử lý đạt 90 – 99%.
HCl, HF
Xử lý bằng phương pháp hấp thụ, hấp phu.
Hiệu quả xử lý đạt 90 – 99%.
CO
Do thành phần chất thải.
Chuyển hóa thành SO2:14-
94%. TL: 0,09 - 4,5kg/t
Chuyển hóa thành
HCl,HF: 46 - 86%.
TL:0,57 - 8,57 kg/t (HCl);
0,01 - 0,16 kg/t(HF)
TL: 0,07 -17,5kg/t
THC
TL:0,001-5,78kg/t
Kiểm soát chế độ đốt. Hiệu quả xử lý đạt trên
90%.
Kiểm soát chế độ đốt, nhiệt độ đốt trên
8500C, thời gian lưu . Hiệu quả xử lý > 99%.
- Kiểm soát nhiệt độ đốt trên 9000C, thời gian
đốt hoàn toàn trên 3 giây.
- Nhiệt độ đốt trên 11000C, thời gian đốt 2
giây.
PAHs,CBs,
CPs, PCBs,
PCDDs,
PCDFs
- Nếu hàm lượng Clo trong chất thải >5% thì
nhiệt độ đốt trên 12000C, thời gian đốt 2
giây.
Do đốt plastic ở nhiệt độ
không thích hợp, nồng độ
trong khí thải của một số
nước: 1-700 µg/m3( PAH), 6,2
- 47µg/m3( CBs, , CPs,
PCBs), 0,5-56µg/m3
(PCDDs,PCDFs)
Hiệu quả xử lý đạt 99 –99,99%.
Bảng 8.19 Tóm tắt các sản phẩm cháy và phương pháp xử lý trong công nghệ đốt chất thải
Nguồn: tài liệu tham khảo [5]
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Brunner .C. R.; Hazadous Waste Incineration. Mc-Graw-Hill, Inc.1993.
[2] Journal of the World Resource Foundation. February 1995. Number 44.
[3] Trung Tâm Thông Tin Tư Liệu KH và CN Quốc Gia. Tổng luận KHCN-KT. Quản Lý Chất
Thải Y Tế. Số 6.2000 (148). 24, Lý Thường Kiệt, Hà Nội.
[4] TS. Phùng Chí Sỹ. Nghiên cứu một số biện pháp thích hợp nhằm quản lý CTRCN&CTNN ở
TP.HCM. Sở KHCN&MT TP.HCM. 2000.
[5] Incinerator Emissions Committee “Lower Mainland Refuse Project – Air Pollution Control
Requirements For Refuse Incinerator” – British Columbia, Canada. 1984.
[6] Frank Kreith. Handbook of Solid Waste Management. Mc-Graw-Hill .1994.
Martin N. Sara. Standard Handbook for Solid and Hazardous Waste Facility Assessment.
Lewis Publishers, and imprint of CRC Press. 1994.
[6] Brunner. C and S. Schwarz. Energy and Resources Recovery From Wastes. Noyes. Park
Ridge. N.J. 1983.
[7] Nguyễn Quốc Bình, Trần Hóa. Dự án đầu tư xây dựng trạm xử lý chất thải công nghiệp nguy
hại TP. HCM. 2001.
[8] Bộ KHCN&MT. Tiêu chuẩn môi trường Việt Nam. Hà Nội.1995.
[9] Michael D. LaGrega. Hazadous Waste Management. McGraw-Hill International Editions.
1994.
8-44
CHƯƠNG 9
BÃI CHÔN LẤP
9-1
Quy hoạch, thiết kế và vận hành bãi chôn lấp chất thải hiện đại đòi hỏi áp dụng nhiều
nguyên tắc khoa học, công nghệ và kinh tế. Những nội dung chính trình bày trong
chương này bao gồm: (1) mô tả các phương pháp chôn lấp chất thải rắn bao gồm cả
những vấn đề về môi trường và các luật lệ; (2) mô tả các loại bãi chôn lấp và phương
pháp chôn lấp; (3) những điều cần lưu ý khi lựa chọn vị trí bãi chôn lấp; (4) quản lý khí
sinh ra từ bãi chôn lấp (khí bãi rác); (5) khống chế nước rò rỉ sinh ra từ bãi chôn lấp; (6)
kiểm soát nước mặt; (7) cấu trúc bãi chôn lấp và sự sụt lún; (8) giám sát chất lượng môi
trường; (9) bố trí mặt bằng tổng thể và thiết kế sơ bộ bãi chôn lấp; (10) xây dựng quy
trình vận hành bãi chôn lấp; (11) đóng cửa hoàn toàn bãi chôn lấp và những vấn đề cần
quan tâm; và (12) tính toán thiết kế bãi chôn lấp.
9.1 PHƯƠNG PHÁP BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN
Bãi chôn lấp là phương pháp thải bỏ chất thải rắn kinh tế nhất và chấp nhận được về mặt
môi trường. Ngay cả khi áp dụng các biện pháp giảm lượng chất thải, tái sinh, tái sử dụng
và cả các kỹ thuật chuyển hóa chất thải, việc thải bỏ phần chất thải còn lại ra bãi chôn lấp
vẫn là một khâu quan trọng trong chiến lược quản lý hợp nhất chất thải rắn. Công tác
quản lý bãi chôn lấp kết hợp chặt chẽ với quy hoạch, thiết kế, vận hành, đóng cửa, và
kiểm soát sau khi đóng cửa hoàn toàn bãi chôn lấp. Nội dung chính trình bày ở mục này
bao gồm: (1) quy trình chôn lấp, (2) tổng quan các phản ứng cơ bản xảy ra trong bãi chôn
lấp, (3) các vấn đề môi trường liên quan, (4) tổng quan một số quy định về thải bỏ chất
thải rắn ở bãi chôn lấp.
9.1.1 Quy Trình Chôn Lấp
Một Số Định Nghĩa
Bãi chôn lấp là nơi thải bỏ chất thải rắn trên mặt đất. Trước đây, những bãi chôn lấp có
che phủ chất thải vào cuối mỗi ngày vận hành được xem là “bãi chôn lấp hợp vệ sinh”
(“sanitary landfill”). Hiện nay, bãi chôn lấp hợp vệ sinh là bãi chôn lấp chất thải rắn sinh
hoạt được thiết kế và vận hành sao cho giảm đến mức thấp nhất các tác động đến sức
khỏe cộng đồng và môi trường. Các bãi chôn lấp chất thải nguy hại được gọi là “bãi chôn
lấp an toàn” (“secure landfill”). Chôn lấp (landfilling) là quá trình đổ chất thải vào bãi
chôn lấp bao hàm cả công tác giám sát chất thải chuyển đến, thải bỏ, nén ép chất thải và
lắp đặt các thiết bị giám sát chất lượng môi trường xung quanh.
Đơn nguyên (cell) là thể tích của vật liệu đổ ra bãi chôn lấp (bao gồm cả thể tích chất thải
và vật liệu che phủ hàng ngày) trong một đơn vị thời gian vận hành, thường là 1 ngày.
Lớp che phủ hàng ngày (daily cover) thường dùng đất hoặc những vật liệu khác (như
phân compost) dày 6-12 in (15,2 - 30,5 cm) để phủ lên bề mặt làm việc của bãi chôn lấp
vào cuối mỗi ngày vận hành. Lớp che phủ hàng ngày được sử dụng để tránh hiện tượng
bay rác do gió, tránh chuột bọ, ruồi nhặng và những sinh vật gây bệnh xâm nhập vào
hoặc lan truyền ra khu vực bên ngoài bãi chôn lấp, cũng như hạn chế nước ngấm vào bãi
chôn lấp trong quá trình vận hành.
Lớp (lift) là một lớp hoàn chỉnh bao phủ tất cả các đơn nguyên trên toàn bộ bề mặt làm
việc của bãi chôn lấp. Thông thường, bãi chôn lấp bao gồm nhiều lớp. Bậc (Bench hay
terrace) thường được sử dụng khi bãi chôn lấp cao hơn 50-75 ft (15,24 – 22,86 m) nhằm
duy trì độ dốc của bãi chôn lấp, bảo đảm đủ diện tích lắp đặt mương thoát nước và đường
ống thu hồi khí bãi rác. Lớp cuối cùng (final lift) bao gồm cả lớp che phủ. Lớp che phủ
cuối cùng (final cover layer) là lớp phủ trên cùng sau khi bãi chôn lấp đã đóng cửa hoàn
toàn. Lớp này thường bao gồm nhiều lớp đất và màng địa chất, được thiết kế để tăng khả
năng thoát nước bề mặt, thu gom nước thấm vào bãi và là lớp cấp dưỡng cho cây trồng.
Nước thải thu gom ở đáy bãi chôn lấp gọi là nước rò rỉ (leachate). Đối với những bãi
chôn lấp sâu, nước rò rỉ thường được thu gom ở những vị trí trung gian. Một cách tổng
quát, nước rò rỉ sinh ra do nước mưa, nước bề mặt chảy tràn và nước tưới tiêu ngấm vào
bãi chôn lấp. Nước rò rỉ cũng bao gồm cả nước có sẵn trong rác cũng như nước ngầm
ngấm vào bãi chôn lấp. Nước rò rỉ chứa nhiều hợp chất hóa học sinh ra do sự hòa tan các
vật liệu có trong rác và các sản phẩm của phản ứng hóa học và hóa sinh xảy ra trong bãi
chôn lấp.
Khí bãi rác (landfill gas) là hỗn hợp khí tồn tại trong bãi chôn lấp. Phần lớn khí bãi rác
chứa methane (CH4) và khí carbonic (CO2), là các sản phẩm chính của quá trình phân
hủy kỵ khí phần chất thải hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học của chất thải rắn sinh
hoạt. Những thành phần khí khác gồm có nitơ (N2) và oxy (O2) không khí, ammonia
(NH3), và các hợp chất hữu cơ vi lượng.
Lớp lót (landfill liners) gồm những vật liệu (tự nhiên và nhân tạo) được dùng để lót mặt
đáy và các mặt xung quanh của bãi chôn lấp. Lớp lót đáy thường bao gồm lớp đất sét nén
và/hoặc lớp màng địa chất được thiết kế nhằm ngăn ngừa sự lan truyền của nước rò rỉ và
khí bãi rác. Các phương tiện kiểm soát bãi chôn lấp (landfill control facilities) bao gồm
lớp lót đáy, hệ thống thu gom và thoát nước rò rỉ, hệ thống thu gom và thoát khí bãi rác,
các lớp che phủ hàng ngày và lớp che phủ cuối cùng.
Giám sát môi trường (environmental monitoring) bao gồm các hoạt động liên quan đến
việc lấy mẫu và phân tích các mẫu nước và không khí nhằm kiểm soát sự lan truyền khí
bãi rác và nước rò rỉ ở khu vực bãi chôn lấp. Đóng cửa bãi chôn lấp (landfill closure) là
bước cần thiết để đóng cửa và bảo đảm an toàn cho bãi chôn lấp khi đã lấp đầy hoàn toàn.
Kiểm soát sau khi đóng cửa (Postclosure) là những hoạt động liên quan đến việc giám sát
và bảo dưỡng lâu dài các bãi chôn lấp đã đóng cửa hoàn toàn (từ 30-50 năm).
9-2
9-3
Hình 9.1 Mặt cắt bãi chôn lấp hợp vệ sinh.
Tổng quan về quy hoạch, thiết kế và vận hành bãi chôn lấp
Những nội dung cơ bản cần phải xem xét khi quy hoạch, thiết kế và vận hành bãi chôn
lấp bao gồm (1) bố trí mặt bằng tổng thể và thiết kế bãi chôn lấp; (2) vận hành và quản lý
bãi chôn lấp; (3) các phản ứng xảy ra trong bãi chôn lấp; (4) quản lý khí bãi rác; (5) quản
lý nước rò rỉ; (6) giám sát chất lượng môi trường; (7) đóng cửa và kiểm soát sau khi đóng
cửa hoàn toàn bãi chôn lấp.
Thời gian làm việc của bãi chôn lấp hiện đại
Thời gian làm việc mô tả dưới đây là tổng quát cho các bãi chôn lấp hiện đại. Những
điểm khác biệt trong quá trình vận hành thay đổi tùy theo chất thải cần chôn lấp và hình
dạng bãi chôn lấp.
Xây dựng bãi chôn lấp
Bước thứ nhất là chuẩn bị vị trí để xây dựng bãi chôn lấp. Hệ thống thoát nước hiện tại
phải được cải tiến để tránh dẫn nước về khu vực dự định xây bãi chôn lấp. Việc thay đổi
tuyến thoát nước đặc biệt có ý nghĩa quan trọng đối với những bãi chôn lấp dạng hẻm núi
(ravine landfill) nơi mà đường phân thủy chính có thể đi qua khu vực bãi chôn lấp. Thêm
vào đó, hệ thống thoát nước của chính bãi chôn lấp cũng phải được cải tiến để tránh dẫn
nước về phía khu vực lấp đầy đầu tiên. Những công tác chuẩn bị khác bao gồm xây dựng
các lối vào bãi chôn lấp, khu vực cân rác và tường rào.
Bước kế tiếp là đào và xây dựng đáy bãi chôn lấp và các mặt xung quanh. Các bãi chôn
lấp hiện đại thường được xây dựng theo từng phần. Phương thức hoạt động theo từng
phần cho phép chỉ một phần nhỏ bề mặt bãi chôn lấp không được bảo vệ tiếp xúc với
nước mưa bất cứ lúc nào. Thêm vào đó, việc đào lấp được thực hiện nhiều lần hơn là xây
dựng toàn bộ đáy bãi chôn lấp một lần. Đất đào có thể dự trữ ở khu vực chưa đào gần nơi
đang hoạt động và vấn đề thu gom nước mưa trong quá trình đào nhờ đó sẽ giảm đi. Nếu
toàn bộ đáy bãi chôn lấp được xây dựng một lần, cần phải lắp đặt hệ thống để thoát nước
mưa khỏi phần bãi chôn lấp chưa sử dụng.
Để giảm chi phí, vật liệu che phủ nếu có thể lấy ngay tại khu vực bãi chôn lấp là thích
hợp nhất. Khu vực hoạt động đầu tiên của bãi chôn lấp được đào đến độ sâu thiết kế và
đất dào được dự trữ để sử dụng sau này. Các thiết bị giám sát chất lượng nước ngầm và
vùng bị ảnh hưởng (vadose zone) (vùng nằm giữa mặt đất và mạch nước ngầm cố định)
phải được lắp đặt trước khi xây dựng lớp lót đáy. Đáy bãi chôn lấp được tạo hình nhằm
tạo điều kiện thoát nước rò rỉ dễ dàng. Hệ thống thu gom và thoát nước rò rỉ được lắp đặt
vào những lớp giữa hoặc lớp trên cùng. Lớp lót đáy phải phủ kín cả thành xung quanh
của bãi chôn lấp.
Ảnh hưởng của sự phát tán các hợp chất hữu cơ bay hơi sinh ra từ quá trình phân hủy rác
mới đổ có thể hạn chế bằng cách lắp đặt hệ thống ống thu khí ngang ở đáy bãi chôn lấp,
hút chân không hoặc thổi khí qua phần bãi chôn đã được lấp đầy. Khí thu được phải được
đốt cháy dưới điều kiện khống chế thích hợp nhằm bảo đảm phân hủy hoàn toàn VOCs.
Trước khi chôn lấp chất thải, cần phải xây tường đất phía cuối hướng gió của khu vực dự
kiến chôn rác. Tường này có tác dụng như tấm chắn gió nhằm hạn chế hiện tượng bay rác
do gió và đồng thời là phía có thể ép rác được. Đối với những bãi chôn lấp đào, thành hố
đào thường được dùng như mặt nén rác ban đầu.
Chôn lấp
Chất thải ban đầu được đổ trong các đơn nguyên dọc theo mặt ép rác và dần dần ra phía
ngoài và lên phía trên. Lượng rác đổ trong một đơn vị thời gian vận hành, thường là 1
ngày, tạo thành một đơn nguyên. Chất thải từ các xe thu gom và xe vận chuyển được trải
đều thành lớp dày từ 18-24 in (45,72 - 60,96 cm) và được nén ép. Chiều cao của một đơn
nguyên thường dao động trong khoảng 8-12 ft (2,44 – 3,66 m). Chiều dài của bề mặt làm
việc thay đổi tùy theo điều kiện của khu vực bãi chôn lấp và quy mô hoạt động. Bề mặt
làm việc là diện tích của bãi chôn lấp mà ở đó chất thải rắn được tháo dỡ, đổ bỏ và nén ép
trong một khoảng thời gian nhất định. Chiều rộng của một đơn nguyên thay đổi từ 10 ft
đến 30 ft (3 – 9 m) tùy theo thiết kế và sức chứa của bãi chôn lấp. Tất cả những mặt lộ ra
ngoài của mỗi đơn nguyên đều được che phủ bằng lớp đất mỏng 6 - 12 in (15,24 - 30,48
cm) hoặc những vật liệu che phủ thích hợp khác vào cuối mỗi ngày vận hành.
Sau khi một hoặc nhiều lớp rác đã được lấp đầy, có thể đào hệ thống mương thu hồi khí
nằm ngang trên bề mặt, sau đó, đổ sỏi và đặt ống nhựa châm lỗ vào mương. Khí bãi rác
thoát ra qua các ống thu khí này. Các lớp cứ nối tiếp nhau cho đến lớp trên cùng. Tùy
theo độ sâu của bãi chôn lấp mà có thể đặt thêm ống thu nước rò rỉ ở các lớp nối tiếp
nhau này. Lớp che phủ cuối cùng của phần bãi chôn đã lấp đầy hoàn toàn có tác dụng hạn
chế nước mưa và nước mặt ngấm vào bãi chôn lấp cũng như tránh xói mòn. Lúc này có
thể lắp đặt hệ thống giếng thu khí đứng ở bề mặt bãi chôn lấp. Hệ thống thu khí này nối
kết với nhau và khí thu được có thể đốt cháy hoặc dẫn đến trạm thu hồi năng lượng.
Những phần khác của bãi chôn lấp lại được xây dựng theo các bước trình bày như trên.
Khi chất hữu cơ trong rác phân hủy, phần bãi chôn lấp đã lấp đầy có thể bị sụt lún. Do
đó, hoạt động xây dựng bãi chôn lấp phải bao hàm cả lấp lại và sửa chữa những phần bãi
chôn lấp bị sụt lún nhằm duy trì độ dốc thích hợp và khả năng thoát nước. Hệ thống kiểm
9-4
soát nước rò rỉ và khí bãi rác cũng phải được mở rộng và duy trì. Sau khi lấp đầy, bề mặt
bãi chôn lấp sẽ được sửa chữa và nâng cấp bởi lớp che phủ cuối cùng. Khi đó, bãi chôn
lấp thích hợp cho những mục đích sử dụng khác.
Quản lý sau khi đóng cửa bãi chôn lấp
Công tác giám sát và bảo dưỡng bãi chôn lấp đã đóng cửa hoàn toàn phải được duy trì
theo quy định trong một khoảng thời gian nhất định (từ 30 đến 50 năm). Điều quan trọng
cần lưu ý là bề mặt bãi chôn lấp phải được duy trì và sửa chữa để tăng khả năng thoát
nước, hệ thống kiểm soát nước rò rỉ và khí bãi rác cũng phải được bảo dưỡng, vận hành
và hệ thống phát hiện nguồn ô nhiễm phải được giám sát thường xuyên.
9.1.2 Các Phản Ứng Xảy Ra Trong Bãi Chôn Lấp
Chất thải rắn đổ ra bãi chôn lấp hợp vệ sinh sẽ chịu những biến đổi sinh học, hóa học và
lý học xảy ra đồng thời và tương tác với nhau.
Các phản ứng sinh học
Các phản ứng sinh học quan trọng nhất xảy ra trong bãi chôn lấp là các phản ứng biến đổi
các chất hữu cơ thành khí bãi rác và các chất lỏng. Quá trình phân hủy sinh học hiếu khí
thường xảy ra trong khoảng thời gian ngắn ngay sau khi bắt đầu phân hủy chất thải cho
đến khi lượng oxy ban đầu không còn nữa. Trong giai đoạn phân hủy hiếu khí, khí thải
sinh ra chủ yếu là CO2. Khi oxy bị tiêu thụ hoàn toàn, quá trình phân hủy trở thành kỵ
khí, chất hữu cơ bị chuyển hóa thành CO2, CH4, và một phần nhỏ khí NH3 và H2S. Nhiều
phản ứng hóa học khác lại chính là phản ứng trung gian của chuỗi phản ứng sinh học
nhưng do vô số các tác động tương hỗ nên khó có thể xác định điều kiện tồn tại trong bãi
chôn lấp hoặc từng phần của bãi chôn lấp theo từng giai đoạn khác nhau.
Các phản ứng hóa học
Các phản ứng hóa học quan trọng xảy ra trong bãi chôn lấp bao gồm sự hòa tan và tạo
huyền phù các vật liệu có trong bãi chôn lấp và các sản phẩm chuyển hóa sinh học trong
chất lỏng thấm qua chất thải, sự hóa hơi và bốc hơi các hợp chất hóa học và nước tạo
thành khí bãi rác, sự hấp thụ các hợp chất hữu cơ bay hơi và các hợp chất nửa bay hơi có
trong chất thải, sự halogen hóa và phân hủy các hợp chất hữu cơ, và các phản ứng oxy
hóa khử ảnh hưởng đến sự hòa tan kim loại và các muối kim loại. Sự hòa tan các sản
phẩm chuyển hóa sinh học và các hợp chất khác, nhất là các hợp chất hữu cơ, vào nước
rò rỉ đặc biệt có ý nghĩa quan trọng, vì những thành phần này có thể lan truyền ra ngoài
theo nước rò rỉ. Những hợp chất hữu cơ này, sau đó, có thể phát tán vào môi trường
không khí qua đất (ở những bãi chôn lấp không có lớp lót đáy) hoặc từ thiết bị xử lý nước
rò rỉ không che phủ. Những phản ứng hóa học quan trọng khác phải kể đến là phản ứng
giữa các chất hữu cơ với lớp lót bằng đất sét, do có thể làm thay đổi cấu trúc và độ thẩm
thấu của các vật liệu lót đáy.
Các phản ứng lý học
Những biến đổi lý học quan trọng là quá trình khuếch tán khí trong bãi chôn lấp và sự
phát tán khí bãi rác ra môi trường xung quanh, sự chuyển động của nước rò rỉ bên trong
bãi chôn lấp, lớp đất phía đáy và sự sụt lún do quá trình kết dính và phân hủy chất thải.
9-5
Loại chất thải
Chất thải nguy hại
Chất thải theo quy định
Chất thải rắn sinh hoạt (MSW)
Sự chuyển động và phát tán khí bãi rác có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong quản lý bãi
chôn lấp. Khí sinh ra bên trong bãi chôn lấp có thể làm áp suất bên trong bãi tăng lên và
gây hiện tượng nứt lớp che phủ. Nước thấm vào bãi qua các khe nứt này thúc đẩy tốc độ
sinh khí và làm lớp che phủ bị nứt nhiều hơn. Khí bãi rác thoát ra môi trường có thể
mang theo các hợp chất gây bệnh ung thư và bệnh quái thai ở mức vi lượng. Vì khí bãi
rác thường có hàm lượng methan cao nên có nguy cơ gây cháy nổ. Bên cạnh đó, nước rò
rỉ cũng là một vấn đề đáng quan tâm. Trong quá trình di chuyển xuống phía đáy bãi chôn
lấp, nước rò rỉ có thể mang theo các hợp chất và các vật liệu có trong bãi chôn lấp đến
những vị trí mới, ở đó chúng có thể phản ứng hoàn toàn hơn. Nước rò rỉ chiếm chỗ các lỗ
rỗng trong bãi chôn lấp và gây cản trở đối với quá trình thoát khí bãi rác.
9.1.3 Những Vấn Đề Liên Quan Đến Chôn Lấp Chất Thải Rắn
Những vấn đề liên quan đến việc chôn lấp chất thải rắn bao gồm: (1) thải không kiểm
soát khí bãi rác có thể phát tán vào môi trường xung quanh gây mùi hôi và những nguy
cơ nguy hại khác; (2) ảnh hưởng của việc thải không kiểm soát khí bãi rác đến hiệu ứng
nhà kính; (3) thải không kiểm soát nước rò rỉ có thể thấm xuống tầng nước ngầm hoặc
nước mặt; (4) sự sinh sản những sinh vật gây bệnh do quản lý bãi chôn lấp không hợp lý;
(5) tác động đến sức khỏe cộng đồng và môi trường do các khí vi lượng sinh ra từ những
chất thải nguy hại thường đổ bỏ tại bãi chôn lấp trước đây. Việc thiết kế và vận hành bãi
chôn lấp hiện đại nhằm loại trừ hoặc giảm thiểu các tác động liên quan kể trên.
9.2 PHÂN LOẠI, LOẠI HÌNH BÃI CHÔN LẤP VÀ PHƯƠNG PHÁP CHÔN LẤP
Những nội dung chính trình bày trong mục này bao gồm: (1) hệ thống phân loại bãi chôn
lấp, (2) các loại bãi chôn lấp hiện có, (3) các phương pháp chôn lấp chất thải.
9.2.1 Phân Loại Bãi Chôn Lấp
Mặc dù nhiều hệ thống phân loại bãi chôn lấp đã được đưa ra những năm qua, nhưng hệ
thống phân loại do bang California đưa ra năm 1984 có lẽ là hệ thống phân loại thích hợp
nhất. Theo hệ thống này, có 3 loại bãi chôn lấp sau được sử dụng:
Loại
I
II
III
Chất thải theo quy định (designated wastes) là các chất thải không nguy hại có thể giải
phóng những thành phần có nồng độ vượt quá tiêu chuẩn chất lượng nước hoặc là những
chất thải đã được DOHS (State Department of Health Service) cho phép. Lưu ý rằng hệ
thống phân loại này chú trọng đến bảo vệ nguồn nước mặt và nước ngầm hơn là vấn đề
phát tán khí bãi rác và chất lượng môi trường không khí.
9.2.2 Các Loại Bãi Chôn Lấp
Các loại bãi chôn lấp chính có thể phân loại như sau: (1) bãi chôn lấp chất thải rắn sinh
hoạt hỗn hợp, (2) bãi chôn lấp chất thải rắn đã nghiền và (3) bãi chôn lấp riêng biệt giành
cho các chất thải đặc biệt hoặc chất thải theo quy định.
9-6
Bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt hỗn hợp
Hầu hết các bãi chôn lấp ở Mỹ được thiết kế để chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt. Một
lượng nhất định các chất thải rắn công nghiệp không nguy hại và bùn từ trạm xử lý nước
thải được phép đổ ở nhiều bãi chôn lấp thuộc nhóm III. Ở nhiều bang khác, bùn từ trạm
xử lý nước thải chỉ được phép đổ ra bãi chôn lấp nếu đã tách nước để đạt nồng độ chất
rắn từ 51% trở lên. Ví dụ ở California, bùn đổ ở bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt phải
đạt tỷ lệ khối lượng chất thải rắn : bùn là 5 : 1.
Trong hầu hết các trường hợp, đất được dùng làm vật liệu che phủ trung gian và phe phủ
cuối cùng. Tuy nhiên, có những nơi như Florida và New Jersey, đất dùng làm vật liệu che
phủ hàng ngày và che phủ cuối cùng rất hạn chế, những loại vật liệu khác như phân
compost từ rác vườn và rác sinh hoạt, thảm cũ, bùn cống rãnh và xà bần,.. được dùng
thay thế. Để tăng thêm sức chứa của bãi chôn lấp, những bãi chôn lấp đã đóng cửa ở một
số nơi đang được tái sử dụng bằng cách đào phần chất thải đã phân hủy để thu hồi kim
loại và sử dụng phần còn lại làm vật liệu che phủ hàng ngày cho chất thải mới. Trong một
số trường hợp, chất thải đã phân hủy được đào lên, dự trữ và lắp đặt lớp lót đáy trước khi
sử dụng lại bãi chôn lấp.
Bãi chôn lấp chất thải đã nghiền
Một phương pháp khác đang được thử nghiệm ở nhiều tiểu bang của Mỹ là nghiền nhỏ
rác trước khi đổ ra bãi chôn lấp. Chất thải đã nghiền có thể tăng khối lượng riêng lên 35%
so với chất thải chưa nghiền và không cần che phủ hàng ngày. Các vấn đề về mùi, ruồi
nhặng, chuột bọ và gió thổi bay rác không còn quan trọng nữa vì rác đã nghiền có thể nén
tốt hơn và có bề mặt đồng nhất hơn, lượng đất che phủ giảm và một số loại vật liệu che
phủ khác có thể khống chế được nước ngấm vào bãi chôn lấp trong quá trình vận hành.
Những điểm bất lợi chính của phương pháp này là cần có thiết bị nén rác và cũng cần
phần bãi chôn thông thường để chôn lấp chất thải không nén được. Phương pháp này có
thể áp dụng được ở những nơi có chi phí chôn lấp cao, vật liệu che phủ không sẵn có và
lượng mưa thấp hoặc tập trung theo mùa. Rác đã nghiền cũng có thể sản xuất phân
compost dùng làm lớp che phủ trung gian.
Bãi chôn những thành phần chất thải riêng biệt
Bãi chôn lấp những thành phần chất thải riêng biệt gọi là monofill (bãi chôn lấp đơn).
Tro, amiăng và những chất thải tương tự, thường định nghĩa là chất thải theo quy định
(designated wastes), được chôn ở những bãi chôn lấp riêng để tách biệt chúng với các
thành phần khác của chất thải rắn sinh hoạt. Vì tro có chứa một phần nhỏ chất hữu cơ
không cháy, nên mùi sinh ra do quá trình khử sulfate trở thành vấn đề cần quan tâm đối
với các bãi chôn tro. Để khắc phục mùi từ các bãi chôn tro này cần lắp đặt hệ thống thu
hồi khí.
Các loại bãi chôn lấp khác
Bên cạnh những bãi chôn lấp cổ điển đã mô tả, một số phương pháp chôn lấp đặc biệt đã
được thiết kế tùy theo mục đích quản lý bãi chôn lấp như (1) bãi chôn lấp được thiết kế
9-7
nhằm tăng tốc độ sinh khí, (2) bãi chôn lấp vận hành như những đơn vị xử lý chất thải rắn
hợp nhất.
Bãi chôn lấp được thiết kế để tăng tốc độ sinh khí. Nếu lượng khí bãi rác sinh ra và thu
hồi từ quá trình phân hủy kỵ khí chất thải rắn được khống chế đạt cực đại, khi đó cần
thiết kế bãi chôn lấp đặc biệt. Chẳng hạn, tận dụng độ sâu, chất thải rắn đổ ở từng đơn
nguyên riêng biệt không cần lớp che phủ trung gian và nước rò rỉ được tuần hoàn trở lại
để tăng hiệu quả quá trình phân hủy sinh học. Điểm bất lợi của loại bãi chôn lấp này là
lượng nước rò rỉ dư phải được xử lý.
Bãi chôn lấp đóng vai trò như những đơn vị xử lý chất thải rắn hợp nhất. Theo phương
pháp này, các thành phần hữu cơ được tách riêng và đổ vào bãi chôn lấp riêng để có thể
tăng tốc độ phân hủy sinh học bằng cách tăng độ ẩm của rác sử dụng nước rò rỉ tuần
hoàn, bổ sung bùn từ trạm xử lý nước thải hoặc phân động vật. Rác đã bị phân hủy dùng
làm vật liệu che phủ cho những khu vực chôn lấp mới và đơn nguyên này lại được dùng
cho loạt rác mới.
9.2.3 Các Phương Pháp Chôn Lấp
Những phương pháp chính dùng để chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt bao gồm (1) đổ vào
hố đào/mương (excavated cells/trench), (2) đổ vào khu đất bằng (area) và (3) đổ vào khu
vực có địa hình dạng hẽm núi (canyon).
Phương pháp hố đào/mương
Phương pháp đào hố/mương chôn lấp chất thải rắn là phương pháp lý tưởng cho những
khu vực có độ sâu thích hợp, vật liệu che phủ sẵn có và mực nước không gần bề mặt.
Chất thải rắn được đổ vào các hố hoặc mương đã đào đất. Đất đào được dùng làm vật liệu
che phủ hàng ngày hoặc che phủ cuối cùng. Các hố đào hay các mương này được lót lớp
màng địa chất tổng hợp (geomembrane), lớp đất sét có độ thẩm thấu thấp hoặc kết hợp cả
hai loại này để hạn chế sự lan truyền của cả khí bãi rác và nước rò rỉ. Hố chôn lấp thường
có dạng hình vuông với kích thước mỗi cạnh có thể lên đến 1000 ft (305 m) và độ dốc
mặt bên dao động trong khoảng 1,5 : 1 đến 2 : 1. Mương có chiều dài thay đổi từ 200 ft
đến 1000 ft (61 m – 305 m), sâu 3 -10 ft (0,9 – 3,0 m), và chiều rộng từ 15 - 50 ft (4,6 -
15,2 m).
Ở nhiều tiểu bang, bãi chôn lấp được phép xây dựng dưới mực nước ngầm nếu cấu trúc
bãi chôn đảm bảo ngăn nước ngầm thấm từ bên ngoài vào cũng như nước rò rỉ và khí thải
phát tán ra môi trường xung quanh. Bãi chôn dạng này thường được tháo nước, đào và lót
đáy theo quy định. Các thiết bị tháo nước phải hoạt động liên tục cho đến khi đổ rác vào
bãi chôn để tránh hiện tượng tạo áp suất nâng có thể làm lớp lót đáy bị nhấc lên và rách.
Phương pháp chôn lấp trên khu đất bằng phẳng
Phương pháp này được sử dụng khi địa hình không cho phép đào hố hoặc mương. Khu
vực bãi chôn được lót đáy và lắp đặt hệ thống thu nước rò rỉ. Vật liệu che phủ phải được
chở đến bằng xe tải hoặc xe xúc đất từ những khu vực lân cận. Như đã trình bày trên, ở
những khu vực không có sẵn vật liệu che phủ, phân compost làm từ rác vườn và rác sinh
hoạt được dùng thay thế và cũng có thể dùng các loại vật liệu che phủ tạm thời di động
9-8
được như đất và màng địa chất. Đất và màng địa chất phủ trên bề mặt đơn nguyên đã đổ
rác có thể tháo ra khi cần đổ lớp tiếp theo.
Phương pháp đổ rác vào bãi chôn dạng hẻm núi/lồi lõm
Hẻm núi, hố, nơi khai thác mỏ,.. có thể dùng làm bãi chôn lấp. Phương pháp chôn lấp
trong trường hợp này phụ thuộc vào hình dạng khu vực, tính chất vật liệu che phủ, điều
kiện địa chất và thủy văn của khu vực, thiết bị kiểm soát nước rò rỉ, khí bãi rác và đường
vào khu vực bãi chôn lấp.
Thoát nước bề mặt là một trong những yếu tố quan trọng của bãi chôn lấp loại này.
Phương pháp chôn lấp nhiều lớp trong trường hợp này tương tự như bãi chôn dạng bằng
phẳng. Nếu đáy tương đối bằng phẳng, có thể áp dụng phương pháp đào hố/mương như
trình bày ở phần trên.
Chìa khóa thành công của phương pháp này là vật liệu che phủ thích hợp sẵn có cho từng
lớp riêng biệt sau khi lấp đầy cũng như cho toàn bộ bãi chôn lấp khi đã đạt độ cao thiết
kế. Vật liệu che phủ lấy từ vách hoặc đáy núi trước khi đặt lớp lót đáy. Đối với hố chôn
và khu vực mỏ khai thác nếu không đủ vật liệu che phủ trung gian có thể chở từ nơi khác
đến hoặc dùng phân compost làm từ rác vườn và rác sinh hoạt để che phủ.
9.3 KIỂM SOÁT NƯỚC RÒ RỈ TỪ BÃI CHÔN LẤP
Nước rò rỉ thấm qua địa tầng phía dưới, nhiều thành phần hóa học và sinh học có trong
nước rò rỉ sẽ được tách loại nhờ các quá trình lọc và hấp phụ của các vật liệu tạo thành
địa tầng này. Hiệu quả của các quá trình này phụ thuộc vào đặc tính của đất, đặc biệt là
hàm lượng sét. Do có khả năng thấm nước rò rỉ vào tầng nước ngầm nên trong thực tế,
cần phải loại loại trừ hoặc ngăn chặn quá trình này.
Các lớp lót đáy hiện nay thường được sử dụng để hạn chế hoặc ngăn không cho nước rò
rỉ và khí bãi chôn lấp phát tán khỏi bãi chôn lấp. Vào năm 1992, việc sử dụng đất sét làm
vật liệu lót đáy bãi chôn lấp được xem là phương pháp thích hợp nhất để hạn chế hoặc
ngăn chặn nước rò rỉ thấm qua đáy bãi chôn lấp (Bảng 9.1). Đất sét thích hợp để hấp thụ
và giữ các thành phần hóa học có trong nước rò rỉ và có khả năng hạn chế sự chuyển
động của nước rò rỉ. Tuy nhiên, việc sử dụng kết hợp lớp màng địa chất tổng hợp và đất
sét thông dụng hơn, đặc biệt do khả năng ngăn cản sự chuyển động của cả nước rò rỉ và
khí bãi chôn lấp của màng địa chất. Đặc tính, ưu điểm và nhược điểm của các lớp lót
dùng màng địa chất (các lóp lót màng linh động, flexible membrane liners, FMLs) sử
dụng trong bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt được trình bày tóm tắt trong Bảng 9.2.
Đặc điểm của lớp lót màng địa được trình bày trong Bảng 9.3.
9-9
Ghi chú
Phân loại
Đất nén
Chaát phaân caùch
Loại đặc trưng
Đất sét nén
Bentonite, illite, cao lanh
Hóa chất vô cơ
Hóa chất tổng hợp
Lớp lót bằng màng
tổng hợp
Phải chứa một phần sét hoặc bùn mịn.
Thường sử dụng làm lớp phân cách cho
bãi chôn lấp, bề dày lớp phân cách sử
dụng dao động từ 6 đến 48 in (15,24 –
123 cm), lóp này phải liên tục và không
được phép khô hoặc nứt nẻ.
Sử dụng tùy tính chất từng khu vực.
Dựa trên thực nghiệm
Thường được sử dụng để khống chế
nước rò rỉ và khí bãi chôn lấp.
Nhựa đường
Chất khác
Na2CO3, Si, hoặc pyrophosphate
Polymer, mủ cao su
su butyl,
Polyvinyl clorua, cao
hypalon, polyethylene, lớp lót gia cố
nylon.
Nhựa đường cải tiến, cao su kết hợp
với nhựa đường, nhựa đường có phủ
vải polyethylene, bêtông nhựa đường
Bêtông phun, ximăng đất, ximăng đất
dẻo
Lớp lót phải đủ dày để có thể duy trì
tính liên tục trong những điều kiện sụt
lún khác nhau.
Ít được dùng để khống chế sự chuyển
động của nước rò rỉ và khí bãi chôn lấp
vì dễ nứt do co lại sau khi xây dựng
Bảng 9.1 Các chất sử dụng trong bãi chôn lấp để khống chế sự chuyển động của khí và nước rò rỉ
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
Bảng 9.2 Hướng dẫn các thiết bị, phương tiện khống chế nước rò rỉ
Loại
Các lớp lót bằng
màng
linh động
(FMLs)
Phủ kín đáy bãi
chôn lấp
Các lớp lót bằng
đất nhân tạo
Các lớp ngăn cách
phía dưới
9-10
Chú thích
Các lớp lót phải được thiết kế và xây dựng để có thể chứa các chất lỏng,
bao gồm cả chất thải và nước rò rỉ. Đối với các khu vực quản lý chất thải
rắn sinh hoạt (CTRSH), không nhất thiết phải dùng lớp lót tổng hợp. Tuy
nhiên, trong trường hợp phải sử dụng lớp lót tổng hợp thì lớp này phải có
độ dày tối thiểu là 40 mils. Các lớp lót này phải che phủ toàn bộ các vật
liệu địa chất tự nhiên khác có khả năng tiếp xúc với chất thải hoặc nước rò
rỉ trong khu vực quản lý chất thải.
Hiện tại, không có những quy định cụ thể đối với việc phủ kín đáy các
khu vực quản lý CTRSH. Công tác thiết kế, thi công, và lắp đặt các lớp lót
đáy sẽ được các cơ quan có thẩm quyền ở địa phương phê duyệt.
Các lớp lót bằn đất sét rất thích hợp đối với bãi chôn lấp CTRSH. Nếu
điều kiện thực tế yêu cầu, các lớp đất sét sử dụng trong các khu vực quản
lý CTRSH phải có độ dày tối thiểu là 1 ft và phải được lắp đặt trong điều
kiện nén ít nhất là 90%. Lớp đất sét phải có độ thẩm thấu cực đại 1x10-6
cm/s. Lớp đất sét sử dụng phải che phủ toàn bộ các vật liệu địa chất tự
nhiên có khả năng tiếp xúc với chất thải và nước ro rỉ ở khu vực quản lý
chất thải.
Lớp phân cách được sử dụng cùng với các vật liệu địa chất tự nhiên để
bảo đảm mức độ thẩm thấu phù hợp.
Các lớp phân cách cần thiết ở những khu vực có khả năng di chuyển chất
lỏng về một bên, cả chất thải và nước rò rỉ và độ thẩm thấu của các vật
liệu địa chất tự nhiên được dùng để ngăn chất thải thay cho lớp lót.
Bảng 9.2 Hướng dẫn các thiết bị/phương tiện khống chế nước rò rỉ (tt)
Loại
Chú thích
Các lớp phân cách phải dày ít nhất 2 ft đối với đất sét hoặc 40 mils đối với
vật liệu tổng hợp. Những cấu trúc này đòi hỏi tối thiểu 5 mm vật liệu địa
chất tự nhiên phải thỏa mãn độ thẩm thấu từ 1 x 10-6 đến 10 x 10-7 cm/s.
Nếu sử dụng vách ngăn, việc đào đắp các khu vực quản lý chất thải cũng
phải thỏa mãn độ thẩm thấu của các vật liệu địa chất tự nhiên không lớn
hơn 1 x 10-6 cm/s.
Các lớp phân cách cần thiết đối với hệ thống thu gom chất lỏng. Các hệ
thống này phải được thiết kế, xây dựng, vận hành và bảo dưỡng để tránh
sự hình thành áp lực nước bên trên. Hệ thống thu gom phải được kiểm
soát thường xuyên và lượng chất lỏng tích tụ phải được xả bỏ.
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
Bảng 9.3 Các phương pháp phân tích tính chất của lớp lót màng địa chất tổng hợp và các giá trị
đặc trưng cho tính chất của chúng
2400 lb/in2
4000 lb/in2
15%
700%
IV; Giá trị đặc trưng Phương pháp phân tích
ASTM D638,
type
dumbbell 2 in/min
Thí nghiệm phân tích
Nhóm đặc trưng cho cường độ
Tính căng
- Sức căng at yields
- Sức căng at break
- Độ giãn dài at yield
- Độ giãn dài at break
ASTM D1004 die C
45 lb
FTMS 101B, method 2031 230 lb
-940F
ASTM D746, procedure B Độ bền
- Độ bền cắt
- Puncture resistance
- Tính giòn ở nhiệt độ thấp
Tính bền
- Phần trăm
- Độ phân tán bột đen
- Tính bền nhiệt ASTM D1603
ASTM D3015
ASTM D573, D1349
Tính bền hóa học
- Bền đối với hỗn hợp hóa chất thải bỏ EPA methods 9090
ASTM D543 2%
A-1
Thay đổi không đáng
kể sau 1 tháng ở 1100C
Tính bền biến đổi 10%
trong 120 ngày
Tính bền biến đổi 10%
trong 7 ngày
9-11
Bền đối với các tác nhân hóa tinh khiết
Đồ bền ứng suất cắt
- Độ bền ứng suất cắt trong môi trường ASTM D1693, condition C 1500 h
Source: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
Hệ thống lớp lót đáy đối với CTRSH. Mục đích thiết kế lớp lót đáy bãi chôn lấp là
nhằm giảm thiểu sự thấm nước rò rỉ vào lớp đất phía dưới bãi chôn lấp và nhờ đó loại trừ
khả năng nhiễm bẩn nước ngầm. Có nhiều phương án thiết kết lớp lót đáy đã được đề
xuất nhằm giàm thiểu sự di chuyển nước rò rỉ vào lớp đất phía dưới bãi chôn lấp. Mỗi lớp
vật liệu khác nhau có chức năng khác nhau. Ví dụ, lớp sét và lớp màng địa chất có tác
dụng như lớp phân cách sự di chuyển của nước rò rỉ và khí bãi chôn lấp. Lớp cát hoặc sỏi
là lớp thu và thoát nước rò rỉ sinh ra từ bãi chôn lấp. Lớp vải địa chất được sử dụng để
giảm thiểu sự xáo trộn giữa lớp đất với lớp cát hoặc sỏi. Lớp đất cuối cùng được dùng để
bảo vệ lớp thoát nước và lớp phân cách. Hệ thống ống thu nước rò rỉ được đặt trong lớp
thu nước rò rỉ. Thiết kế lớp lót đáy kết hợp sử dụng lớp màng địa chất và lớp đất sét sẽ
bảo vệ tốt hơn và hiệu quả hơn là sử dụng mỗi lớp này riêng rẻ.
Lưới nhựa gợn sóng thiết kế đặc biệt (geonet) và vải địa chất được đặt bên trên lớp màng
địa chất, hai lớp này lần lượt nằm bên trên lớp đất sét nén. Lớp đất bảo vệ nằm trên lớp
vải địa chất. Lớp geonet và vải địa chất cùng có tác dụng là lớp thoát nước để chuyển
nước rò rỉ đến hệ thống thu nước rò rỉ. Độ thẩm thấu của hệ thống lớp lót tạo thành lớp
thoát nước và lớp lọc tương đương với độ thẩm thấu qua cát thô. Do tính dễ bị tắc nghẽn
của vải lọc địa chất, nhiều nhà thiết kế thích sử dụng lớp cát hoặc lớp sỏi làm lớp thoát
nước.
Đối với hệ thống, hai lớp lót kết hợp, thường được xem là lớp lót thứ nhất và lớp lót thứ
hai, được sử dụng. Lớp lót thứ nhất được dùng để thu gom nước rò rỉ, trái lại lớp lót thứ
hai có tác dụng như hệ thống phát hiện sự rò rỉ và hỗ trợ cho lớp lót thứ nhất. Hệ thống
lớp lót cải tiến thay thế lớp cát thoát nước bằng hệ thống geonet thoát nước. Lớp đất sét
địa chất tổng hợp (GCL) được chế tạo từ bentonite chất lượng cao (từ Wyong) và vật liệu
kết dính. Sét bentonite là khoáng chất montmorillonite natri cần thiết có khả năng hấp thụ
gấp 10 khối lượng của nó trong nước. Khi hấp thụ nước, đất sét trở thành dạng vữa và
ngăn cản sự di chuyển của nước và tốc độ thẩm thấu rất thấp, khoảng 10-10 cm/s. Các tấm
GCLs lớn (từ 12 đến 14 x 100 ft) được đặt ghép mí khi xây dựng hệ thống lớp lót đáy. Ở
một số BCL, điện cực phát hiện rò rỉ thường được đặt giữa hai lớp này.
Hệ thống lớp lót đáy đối với các bãi chôn lấp đơn/bãi chôn lấp đặc biệt. Hệ thống lớp
lót đáy của các bãi chôn lấp đơn thường gồm có hai lớp màng địa chất, mỗi lớp đều có
một lớp thoát nước và hệ thống thu nước rò rỉ. Hệ thống phát hiện nước rò rỉ được bố trí
giữa lớp lót thứ nhất và lớp lót thứ hai cũng như bên dưới lớp lót thấp hơn. Trong nhiều
trường hợp, lớp đất sét dày 3 đến 5 ft được đặt bên dưới hai lớp màng địa chất để bảo vệ
thêm.
Xây dựng lớp lót bằng đất sét. Trong tất cả các dạng thiết kế, xây dựng lớp lót bằng đất
sét, vấn đề quan trọng nhất cần lưu ý khi sử dụng đất sét là khuynh hướng hình thành các
vét nứt khi bị khô. Đất sét không được phép sử dụng. Để bảo đảm lớp đất sét có tác dụng
theo thiết kế, lớp đất sét phải có độ dày 4-6 in (10,16-15,24 cm) được nén thích hợp giữa
các lớp kế tiếp. Bố trí các lớp đất sét mỏng cũng có khả năng tránh được nứt do sự sắp
xếp thứ tự đất cục nếu như chỉ sử dụng một loại sét. Một vấn đề khác cần quan tâm khi sử
dụng nhiều loại sét khác nhau là sự nứt nẻ do tính trương nở của các loại sét khác nhau sẽ
khác nhau. Do đó, để khắc phục điều này, chỉ sử dụng một loại sét khi xây dựng lớp lót.
Hệ thống thu nước rò rỉ
Thiết kế hệ thống thu nước rò rỉ bao gồm (1) lựa chọn loại hệ thống lót đáy, (2) xây dựng
kế hoạch san ủi, đào đắp bao gồm bố trí hệ thống mương thu gom và thoát nước rò rỉ và
hệ thống đường ống tháo nước rò rỉ, và (3) bố trí mặt bằng và thiết kế các thiết bị,
phương tiện xử lý, thu gom và chứa nước rò rỉ.
9-12
Lựa chọn hệ thống lót đáy. Việc lựa chọn hệ thống lót đáy sẽ phụ thuộc vào hiện trạng
địa chất của địa phương và yêu cầu về môi trường khu vực bãi chôn lấp. Ví dụ, ở những
khu vực không có nước ngầm, chỉ cần sử dụng một lớp đất sét nén. Ở những khu vực cần
phải khống chế sự di chuyển của nước rò rỉ và khí bãi chôn lấp, cần có lớp lót kết hợp bởi
lớp sét và lớp màng địa chất cùng với lớp thoát nước và lớp đất bảo vệ.
Quản lý nước rò rỉ
Quản lý hợp lý nước rò rỉ sinh ra từ BCL là cơ sở để loại trừ nguy cơ gây ô nhiễm nguồn
nước ngầm. Nhiều phương án được áp dụng để quản lý nước rò rỉ thu gom được từ BCL
bao gồm (1) tuần hoàn nước rò rỉ, (2) bay hơi nước rò rỉ, (3) xử lý nước rò rỉ và (4) thải
vào hệ thống thu gom nước thải đô thị.
Tuần hoàn nước rò rỉ. Một trong những phương án xử lý hiệu quả nước rò rỉ là thu gom
và tuần hoàn trở lại BCL. Trong giai đoạn đầu mới vận hành BCL, nước rò rỉ sẽ chứa một
lượng đáng kể TDS, BOD5, COD, dinh dưỡng và kim loại nặng. Khi nước rò rỉ được tuần
hoàn, các thành phần này bị giảm dần do quá trình phân hủy sinh học cũng như các phản
ứng hóa học và lý học khác xảy ra trong BCL. Những acid hữu cơ đơn giản có trong
nước rò rỉ sẽ bị chuyển hóa thành CH4 và CO2. Do pH tăng lên khi hình thành CH4, nên
kim loại sẽ bị kết tủa và được giữ lại trong BCL. Thêm vào đó, việc tuần hoàn nước rò rỉ
giúp thu hồi khí BCL chứa CH4. Tốc độ sinh khí đặc biệt lớn hơn trong các hệ thống có
tuần hoàn nước rò rỉ. Để tránh hiện tượng phát tán khí BCL không kiểm soát được khi
nước rò rỉ được tuần hoàn để xử lý, BCL phải được trang bị hệ thống thu hồi khí. Tuy
nhiên, cuối cùng vẫn phải thu gom, xử lý và thải bỏ phần nước rò rỉ còn lại. Ở những
BCL lớn cần bố trí khu vực lưu trữ nước rò rỉ.
Bay hơi nước rò rỉ. Một trong những hệ thống quản lý nước rò rỉ đơn giản nhất là sử
dụng hệ thống hồ bay hơi nước rò rỉ. Phần nước rò rỉ không bay hơi được phun lên những
phần BCL đã hoàn tất. Ở những khu vực có lượng mưa lớn, bể chứa nước rò rỉ có lót đáy
được che phủ bằng màng địa chất trong mùa mưa để loại trừ phần nước mưa rơi vào bể.
Phần nước rò rỉ tích lũy trong mùa mưa sẽ được để bay hơi vào các tháng mùa khô bằng
cách tháo lớp che phủ và phun lên bề mặt BCL đang vận hành hoặc đã đóng cửa. Khí có
mùi sinh ra tích tụ bên dưới lớp che phủ được cho thoát qua lớp đất hoặc phân compost.
Lớp đất thường có độ sâu từ 2 to 3 ft và tải trọng hữu cơ vào khoảng 0,1 đến 0,25 lb/ft3
thể tích đất. Trong mùa hè, khi các bể chứa không bị che phủ, cần phải thổi khí để giảm
mùi hôi. Nếu bể chứa nhỏ, có thể che phủ quanh năm. Một phương án khác xử lý nước rò
rỉ (bằng phương pháp sinh học) là lưu trữ nước rò rỉ sinh ra trong mùa đông và phun phần
nước đã xử lý lên khu đất trống gần đấy vào mùa hè. Nếu có sẵn đất, phần nước đã xử lý
có thể phun liên tục vào khu đất trống này cả trong mùa mưa.
9-13
Ñaát hoaëc compost
Khí saïch
Khí coù muøi
t
f
0
1
–
3
Doøng phaân phoái khí
Soûi
9-14
Hình 9.2 Lọc khí có mùi qua đất hoặc phân compost.
Xử lý nước rò rỉ. Khi không sử dụng phương án tuần hoàn và làm bay hơi nước rò rỉ, cần
phải tiến hành xử lý sơ bộ hoặc xử lý hoàn toàn trước khi thải bỏ. Do đặc tính nước rò rỉ
thu gom được rất khác nhau nên có nhiều phương pháp khác nhau được áp dụng để xử lý
nước rò rỉ.
9.4 KIỂM SOÁT KHÍ BÃI CHÔN LẤP
Bãi chôn lấp chất thải rắn có thể được coi là một thiết bị phản ứng sinh hóa, với chất thải
rắn và nước là nguyên liệu chính đưa vào bãi chôn lấp và khí bãi chôn lấp, nước rò rỉ là
sản phẩm chính tạo ra. Chất thải rắn chôn lấp gồm một phần chất hữu cơ có khả năng
phân hủy sinh học và các chất vô cơ khác. Hệ thống kiểm soát khí bãi chôn lấp được sử
dụng để tránh việc vận chuyển không mong muốn của khí bãi chôn lấp vào không khí
hoặc vào các lớp đất đá. Khí bãi chôn lấp có thể sử dụng để sản xuất năng lượng hoặc
được đốt dưới điều kiện kiểm soát để tránh thải các thành phần độc hại vào không khí.
9.4.1 Quá Trình Hình Thành Khí Bãi Chôn Lấp
Quá trình hình thành các khí chủ yếu
Quá trình hình thành các khí chủ yếu từ bãi chôn lấp xảy ra qua 5 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Giai đoạn thích nghi;
- Giai đoạn 2: Giai đoạn chuyển hóa;
- Giai đoạn 3: Giai đoạn acid hóa;
- Giai đoạn 4: Giai đoạn lên men methane;
- Giai đoạn 5: Giai đoạn phân hủy hoàn toàn (maturation).
Giai đoạn 1. Trong giai đoạn này, quá trình phân hủy sinh học xảy ra trong điều kiện
hiếu khí vì một phần không khí bị giữ lại trong bãi chôn lấp. Nguồn vi sinh vật hiếu khí
và kỵ khí có từ lớp đất phủ hàng ngày hoặc lớp đất phủ cuối cùng khi đóng cửa bãi chôn
lấp. Bên cạnh đó, bùn từ trạm xử lý nước thải được đổ bỏ tại bãi chôn lấp và nước rò rỉ
tuần hoàn lại bãi chôn lấp cũng là những nguồn cung cấp vi sinh vật cần thiết để phân
hủy rác thải.
Giai đoạn 2. Trong giai đoạn 2, hàm lượng oxy trong bãi chôn lấp giảm dần và điều kiện
kỵ khí bắt đầu hình thành. Khi môi trường trong bãi chôn lấp trở nên kỵ khí hoàn toàn,
2CH3CHOHCOOH + SO4
2- → 2CH3COOH + S2- + H2O + CO2
Sulfide
Sulfate Acetate
2- → S2- + 4H2O
4H2 + SO4
S2- + 2H+ → H2S
nitrate và sulfate, các chất đóng vai trò là chất nhận điện tử trong các phản ứng chuyển
hóa sinh học, thường bị khử thành khí N2 và H2S.
Lactate
Sự gia tăng mức độ kỵ khí trong môi trường bãi chôn lấp có thể kiểm soát được bằng
cách đo điện thế oxy hóa khử của chất thải. Quá trình khử nitrate và sulfate xảy ra ở điện
thế oxy hóa khử trong khảng từ –50 đến –100 mV. Khí CH4 được tạo thành khi điện thế
oxy hóa khử dao động trong khoảng từ –150 đến –300 mV. Khi điện thế oxy hóa khử tiếp
tục giảm, thành phần tập hợp vi sinh vật chuyển hóa các chất hữu cơ có trong rác thành
CH4 và CO2 bắt đầu quá trình 3 giai đoạn nhằm chuyển hóa các chất hữu cơ phức tạp
thành các acid hữu cơ và các sản phẩm trung gian khác như trình bày trong giai đoạn 3. Ở
giai đoạn 2, pH của nước rò rỉ bắt đầu giảm do sự có mặt của các acid hữu cơ và ảnh
hưởng của khí CO2 sinh ra trong bãi chôn lấp.
Giai đoạn 3. Trong giai đoạn này, tốc độ tạo thành các acid hữu cơ tăng nhanh. Bước thứ
nhất của quá trình 3 giai đoạn là thủy phân các hợp chất cao phân tử (như lipids,
polysaccharides, protein, nucleic acids,…) thành các hợp chất thích hợp cho vi sinh vật.
Bước thứ hai là quá trình chuyển hóa sinh học các hợp chất sinh ra từ giai đoạn 1 thành
các hợp chất trung gian có phân tử lượng thấp hơn mà đặc trưng là acetic acid, một phần
nhỏ acid fulvic và một số acid hữu cơ khác. CO2 là khí chủ yếu sinh ra trong giai đoạn 3.
Một phần nhỏ khí H2 cũng được hình thành trong giai đoạn này.
Giai đoạn 4. Trong giai đoạn methane hóa, các acid hữu cơ đã hình thành được chuyển
hóa thành CH4 và CO2.
Giai đoạn 5. Giai đoạn này xảy ra sau khi các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học
sẵn có đã được chuyển hóa hoàn toàn thành CH4 và CO2 ở giai đoạn 4. Khi lượng ẩm tiếp
tục thấm vào phần chất thải mới thêm vào, quá trình chuyển hóa lại tiếp tục xảy ra. Tốc
độ sinh khí sẽ giảm đáng kể ở giai đoạn 5 vì hầu hết các chất dinh dưỡng sẵn có đã bị rửa
trôi theo nước rò rỉ trong các giai đoạn trước đó và các chất còn lại hầu hết là những chất
có khả năng phân hủy chậm. Khí chủ yếu sinh ra ở giai đoạn 5 là khí CH4 và CO2.
Các giai đoạn này xảy ra theo những khoảng thời gian khác nhau tùy thuộc vào sự phân
bố thành phần chất hữu cơ trong bãi chôn lấp, vào lượng chất dinh dưỡng, độ ẩm của rác
thải, độ ẩm của khu vực chôn lấp và mức độ ép rác. Nếu không đủ ẩm, tốc độ sinh khí bãi
chôn lấp sẽ giảm. Sự gia tăng mật độ chôn lấp rác sẽ làm giảm khả năng thấm ướt chất
thải trong bãi chôn lấp và dẫn đến giảm tốc độ chuyển hóa sinh học và sinh khí.
Quá trình hình thành các chất khí vi lượng
Các chất khí vi lượng có trong thành phần khí bãi chôn lấp được hình thành từ 2 nguồn
cơ bản: (1) từ bản thân rác thải và (2) từ các phản ứng sinh học hoặc các phản ứng khác
xảy ra trong bãi chôn lấp.
9-15
bị phân hủy sinh học
vi sinh vật
Một cách tổng quát, phản ứng hóa học đối với quá trình phân hủy kỵ khí chất thải rắn có
thể biểu diễn như sau:
Chất hữu cơ + H2O Chất hữu cơ đã + CH4 + CO2 + Các khí khác
(Rác)
Lưu ý rằng phản ứng đòi hỏi sự có mặt của nước. Nhiều bãi chôn lấp thiếu ẩm được tìm
thấy trong điều kiện “khô héo” với những tờ giấy báo vẫn còn đọc được. Do đó, mặc dù
tổng lượng khí được tạo thành từ chất thải rắn có thể xác định theo phương trình cân bằng
tỷ lượng, nhưng điều kiện thủy văn của địa phương có ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ và
khoảng thời gian để quá trình hình thành khí xảy ra.
Thể tích khí sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí có thể ước tính theo nhiều cách khác
nhau. Ví dụ, nếu các thành phần hữu cơ riêng biệt tìm thấp trong chất thải rắn sinh hoạt
(loại trừ plastic) được biểu diễn bằng công thức tổng quát dạng CaHbOcNd, khi đó tổng
thể tích khí có thể được ước tính theo phương trình sau, giả sử rằng quá trình chuyển hóa
hoàn toàn các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học thành CO2 và CH4.
(4a – b + 2c +3d)
8 (4a - b- 2c - 3d)
4
(4a + b - 2c - 3d)
CaHbOcNd + H2O → CH4 + CO2 + dNH3
8
Thông thường, chất hữu cơ có trong rác thải được phân làm hai loại: (1) các chất có khả
năng phân hủy nhanh (3 tháng đến 5 năm) và (2) chất hữu cơ có khả năng phân hủy chậm
(≥ 50 năm). Tỷ lệ chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học tùy thuộc rất nhiều vào
hàm lượng lignin của chất thải. Khả năng phân hủy sinh học của các chất hữu cơ khác
nhau, trên cơ sở hàm lượng lignin, được trình bày trong Bảng 9.4. Dưới những điều kiện
thông thường, tốc độ phân hủy được xác định trên cơ sở tốc độ sinh đạt cực đại trong
vòng hai năm đầu, sau đó giảm dần và kéo dài trong vòng 25 năm hoặc hơn nữa.
Bảng 9.4 Thành phần chất hữu cơ trong rác có khả năng phân hủy sinh học nhanh và chậm Khả năng phân hủy sinh học Thành phần chất hữu cơ Chậm
hủy sinh học
Nhanh
/
/
/
/
Không phân
/
/
/
/
/
/
9-16
Rác thực phẩm
Giấy báo
Giấy loại
Carton
Plastic
Vải
Cao su
Da
Rác vườn
Gỗ
Các chất hữu cơ khác
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
Bảng 9.5 Khả năng phân hủy sinh học các chất hữu cơ có trong rác sinh hoạt
Hàm lượng lignin
(% VS)
0,4
21,9
0,4
12,9
4,1 Phần % có khả năng phân
hủy sinh học (%VS)
0,82
0,22
0,82
0,47
0,72
VS: chất rắn bay hơi
Phần có khả năng phân hủy sinh học = 0.83 - 0.028 LC
LC là hàm lượng lignin
Thành phần chất
hữu cơ
Rác thực phẩm
Giấy báo
Giấy loại
Carton (Bìa)
Rác vườn
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
- Cafill)
Dα4/3 (CAtm
NA = - ------------------------
= bề dày của lớp phủ, cm (ft)
9.4.2 Quá Trình Di Chuyển Của Khí Bãi Chôn Lấp
Mặc dù, hầu hết khí methane thoát vào không khí, cả khí methane và khí CO2 đều tồn tại
ở nồng độ lên đến 40% ở khoảng cách 400 ft (khoảng 120 m) từ mép của bãi chôn lấp
không có lớp lót đáy. Đối với những bãi chôn lấp không có hệ thống thu khí, khoảng
cách này thay đổi tùy theo đặc tính của vật liệu che phủ và cấu trúc đất của khu vực xung
quanh. Nếu không được thông thoáng một cách hợp lý, khí methane có thể tích tụ bên
dưới các tòa nhà hoặc những khoảng không khác ở gần đó. Trái lại, khí CO2 có khối
lượng riêng lớn hơn khối lượng riêng của không khí 1,5 lần và của khí methane 2,8 lần,
do đó, khí CO2 có khuynh hướng chuyển động về phía đáy của bãi chôn lấp. Đó là
nguyên nhân khiến cho nồng độ khí CO2 ở những phần thấp hơn của bãi chôn lấp ngày
càng gia tăng theo thời gian.
Khí chuyển động từ dưới lên
Khí CH4 và CO2 có thể thoát qua lớp che phủ đi vào không khí do quá trình đối lưu và
khuếch tán. Giả thiết rằng đất khô, lượng khí bay hơi qua một đơn vị diện tích bề mặt bãi
rác trong một đơn vị thời gian (Flux) được xác định như sau:
9-17
L
Trong đó:
NA = flux của A, g/cm2.s (lb. mol/ft2.ngày)
Catm = nồng độ của A ở bề mặt của lớp phủ bãi rác, g/cm3 (lb.mol/ft3)
Cafill = nồng độ của A ở đáy của lớp phủ bãi rác, g/cm3 (lb.mol/ft3)
L
Các giá trị đặc trưng đối với hệ số khuếch tán khí methane và khí CO2 lần lượt là DCH4 =
0,20 cm2/s (=18,6 ft2/ngày) và DCO2 = 0,13 cm2/s (12,1 ft2/ngày).
Khí chuyển động từ trên xuống
Khí CO2, do khối lượng riêng lớn, nên có thể tích lũy ở đáy bãi chôn lấp. Nếu lớp lót đáy
bãi chôn lấp là lớp đất, khí CO2 có thể khuếch tán qua lớp này và tiếp tục chuyển động
CO2 + H2O → H2CO3
xuống phía dưới cho đến khi tiếp xúc với mạch nước ngầm. Khí CO2 dễ dàng hòa tan và
phản ứng với nước tạo thành acid carbonic.
Phản ứng này là nguyên nhân làm giảm pH và có thể làm gia tăng độ cứng và hàm lượng
khoáng chất trong nước ngầm. Ở một nồng độ khí CO2 xác định, phản ứng sẽ tiếp tục cho
đến khi đạt trạng thái cân bằng như sau:
H2O + CO2
-
CaCO3 + H2CO3 Ca2+ + 2 HCO3
Chuyển động của các chất khí vi lượng
Đối với các chất khí vi lượng, lượng khí bay hơi qua một đơn vị diện tích bề mặt bãi rác
trong một đơn vị thời gian (Flux) được xác định như sau:
Dα4/3 (Ciatm
- CisWi)
Ni = - --------------------------
= Bề dày lớp che phủ, cm (ft)
L
Trong đó:
= Flux của i, g/cm2.s
Ni
= Hệ số khuếch tán, cm2/s
D
= Độ xốp của đất khô, cm3/cm3 (ft3/ft3)
α
Ciatm = Nồng độ của I ở bề mặt lớp che phủ, g/cm2
= Nồng độ hơi bão hòa của chất I, g/cm2
Cis
CisWi = Nồng độ của chất I ở đáy lớp che phủ, g/cm2
L
Một cách đơn giản có thể tính:
Dα4/3 CisWi
Ni = ------------------
L
9-18
9.4.3 Thành Phần Và Tính Chất Khí Bãi Chôn Lấp
Khí bãi chôn lấp được tạo thành từ những thành phần khí hiện diện với lượng lớn (các
khí chủ yếu) và những thành phần khí chiếm lượng rất nhỏ (khí vi lượng). Các khí chủ
yếu được hình thành trong quá trình phân hủy phần chất hữu cơ có trong chất thải rắn
sinh hoạt. Một số khí vi lượng, mặc dù tồn tại với lượng nhỏ có thể mang tính độc và
nguy cơ tác hại đến sức khỏe cộng đồng cao.
Thành Phần Các Khí Chủ Yếu
Thành phần các khí chủ yếu sinh ra từ bãi chôn lấp bao gồm NH3, CO2, CO, H2, H2S,
CH4, N2 và O2. Tỷ lệ thành phần các khí này được trình bày trong Bảng 3.3. Khí methane
và khí CO2 là các khí chính sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ có khả
năng phân hủy sinh học trong rác. Nếu khí methane tồn tại trong không khí ở nồng độ từ
5-15% sẽ phát nổ. Do hàm lượng oxy tồn tại bên trong bãi chôn lấp ít nên khi nồng độ
khí methane đạt đến ngưỡng tới hạn vẫn có ít khả năng gây nổ bãi chôn lấp. Tuy nhiên,
nếu các khí trong bãi chôn lấp thoát ra bên ngoài và tiếp xúc với không khí, có khả năng
hình thành hỗn hợp khí methane ở giới hạn gây nổ. Các khí này cũng tồn tại trong nước
rò rỉ với nồng độ tùy thuộc vào nồng độ của chúng trong pha khí khi tiếp xúc với nước rò
rỉ.
Bảng 9.6 Tỷ lệ thành phần các khí chủ yếu sinh ra từ bãi chôn lấp
lưu % (thể tích khô)
45 - 60
40 - 60
2 – 5
0,1 – 1,0
0 – 1,0
0,1 – 1,0
0 – 0,2
0 – 0,2
0,01 – 0,6
Giá trị
100 - 120
1,02 – 1,06
9-19
Thành phần
CH4
CO2
N2
O2
Mercaptans, hợp chất chứa
huỳnh,…
NH3
H2
CO
Các khí khác
Tính chất
Nhiệt độ (0F)
Tỷ trọng
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự , 1993.
Thành Phần Khí Vi Lượng
Một số chất khí vi lượng, mặc dù tồn tại với khối lượng nhỏ nhưng có tính độc và nguy
cơ gây hại đến sức khỏe của cộng đồng dân cư rất cao. Các nghiên cứu ở Mỹ và Anh cho
thấy tổng cộng 116 hợp chất hữu cơ có thể tìm thấy trong khí bãi chôn lấp như acetone,
benzene, chlorobenzene, chloroform, vinyl chloride,… Nhiều chất hữu cơ có thể được
phân loại như các hợp chất hữu cơ bay hơi. Sự có mặt của các chất khí này trong nước rò
rỉ từ bãi chôn lấp phụ thuộc vào nồng độ của chúng trong khí bãi chôn lấp khi tiếp xúc
nước rò rỉ. Cần lưu ý là sự xuất hiện nồng độ đáng kể của các chất hữu cơ bay hơi trong
khí bãi chôn lấp thường đi cùng với các bãi chôn lấp cũ đã tiếp nhận các loại chất thải
công nghiệp và thương mại có chứa các chất hữu cơ bay hơi. Trong các bãi chôn lấp mới
hơn, trong đó các chất thải nguy hại bị cấm đổ, nồng độ các chất hữu cơ bay hơi trong khí
bãi chôn lấp cực kỳ thấp. Số liệu thống kê nồng độ các khí vi lượng có trong các mẫu khí
lấy từ 66 bãi chôn lấp ở California được trình bày trong Bảng 9.7. Đây là thành phần các
chất khí vi lượng có trong khí thải từ hầu hết các bãi chôn lấp.
Nồng độ (ppbV*)
STT Khí vi lượng
01 Acetone
02 Benzene
03 Chlorobenzene
04 Chloroform
05 1,1-Dichloromethane
06 Dichloromethane
07 1,1-Dichloroethene
08 Diethylene Chloride
09 Trans 1, 2- Dichloroethane
10 2, 3-Dichloropropane
11 1,2-Dichloropropane
12 Ethylene bromide
13 Ethylene dichloride
14 Ethylene oxide
15 Ethylene benzene
16 Methyl ethyl ketone
17 1,1,2-Trichloroethane
18 1,1,1-Trchloroethane
19 Trichloroethylene
20 Toluene
21 1,1,2,2-Tetrachloroethylent
22 Tetrachloroethane
23 Vinyl Chloride
24 Styrenes
25 Vivyl acetate
26 Xylenes
Trung Bình
6.838
2.057
82
245
2.801
25.694
130
2.835
36
0
0
0
59
0
7.334
3.092
0
615
2.079
34.907
246
5.244
3.508
1.517
5.663
2.651
Cực đại
240.000
39.000
1.640
12.000
36.000
620.000
4.000
20.000
850
0
0
0
2.100
0
87.500
130.000
0
14.500
32.000
280.000
16.000
180.000
32.000
87.000
240.000
38.000
Bảng 9.7 Nồng độ của các chất khí vi lượng trong các mẫu khí lấy từ 66 bãi chôn lấp ở California
* ppbV = phần tỷ theo thể tích
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
9.4.4 Thu Và Xử Lý Khí Bãi Chôn Lấp
Để xử lý khí bãi chôn lấp có thể áp dụng các biện pháp sau:
- Đốt
- Thu Hồi – Sản Xuất Điện
- Oxy hóa khí methane
- Khử mùi
Đốt – Sản Xuất Điện
Khí sinh ra từ các ô chôn lấp được thu gom qua hệ thống ống thu khí được bố trí dạng
thẳng đứng hoặc nằm ngang. Các giếng thu khí được bố trí sao cho có thể thu được khí
sinh ra trên toàn bộ diện tích ô chôn lấp. Mỗi giếng thu khí gồm có ống thu khí đặt trong
ống lồng, giữa hai ống này là lớp sỏi, làm lớp ngăn cách giữa rác và ống thu khí, nhằm
hạn chế sự bít tắt các lỗ thu khí. Chiếu cao ống thu khí đứng sẽ được nối dài dần theo
chiều dày lớp rác được chôn lấp. Sau khi phủ đỉnh, toàn bộ khí thu được từ các ống thu
khí hoặc sẽ đốt bằng flare hoặc sẽ tái sử dụng để chạy máy phát điện nếu đủ công suất.
9-20
Ống bơm hút nước
rò rỉ
Mặt bích PVC,
Thân giếng thu khí
Lớp bê tông cố định
miệng giếng
Thân giếng thu khí
Lỗ thu khí
d = 22 mm
Clappe ống bơm hút
nước rò rỉ
Nút bịt đáy ống
PVC
Lớp đất phủ bề
mặt bãi chôn lấp
Lớp chất thải rắn
trong bãi chôn lấp
Lớp đá 4 x 6
đệm thân ống giếng
Hình 9.3 Sơ đồ cấu tạo giếng thu khí (pilot scale- BCL Đông Thạnh).
9-21
250
Gân thép lá CT3; b = 18 mm
Lưới chắn gió, INOX; a = 0,1mm
250
2300
Ống CT3 – 170 mm
2500
Ống dẫn khí, STK – 34 mm
3750
Ống gió, STK – 114 mm
Cửa gió gia công
trên thân oáng
150
250
Ống điều chỉnh lưu
lượng gió
70
Ống hướng dòng
hình côn
150
Van chặn, đường dẫn
khí từ giếng thu
Ống thép đen,
168 mm
950
Ống bơm hút nước rò rỉ,
STK 49mm
Mặt bích nối với miệng
giếng, CT3 – 168 mm
Hình 9.4 Sơ đồ thiết bị đốt flare.
9-22
Oxy Hóa Khí Methane
Với một khối lượng khổng lồ của khí nhà kính được tạo ra hàng ngày, oxy hoá sinh học
gián tiếp bởi vi khuẩn methanotrophic là một quá trình quan trọng trong việc giảm thiểu
dòng methane đối với khí quyển. Trong môi trường bãi chôn lấp khí CH4 được tạo thành
khi điện thế oxy hóa khử dao động trong khoảng từ –150 đến –300 mV. Khi điện thế oxy
hóa khử tiếp tục giảm, thành phần tập hợp vi sinh vật chuyển hóa các chất hữu cơ có
trong rác thành CH4 và CO2 bắt đầu quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ phức tạp thành
các acid hữu cơ và các sản phẩm trung gian khác. Một khối lượng rất lớn của CH4 hiện
diện trong thành phần của khí bãi chôn lấp với tỉ lệ 55%á thể tích trong lớp đất phủ bề
mặt, những khí này sẽ gây ra hiệu ứng nhà kính đặc biệt là CH4 có khả năng gây hiệu
ứng nhà kính gấp 30 lần so CO2. Nếu lượng khí thải này không được thu gom và tái sử
dụng chúng sẽ góp phần ảnh hưởng đến sự nóng lên của khí hậu toàn cầu. Xấp xỉ một
nửa CH4 tạo ra có thể bị oxy hoá bởi tập hợp của vi sinh vật methane hoá. Quá trình oxy
hoá sinh học của methane được tìm thấy hầu như rất khó xảy đối với dòng methane phát
sinh từ các đầm lầy, trong khi đối nguồn CH4 phát sinh từ bãi chôn lấp được đáng giá
giảm từ 10-70%. Tại điều kiện áp suất riêng phần cao, vắng mặt của oxygen, khi đó oxy
hoá CH4 không có thể xảy ra.
Tốc độ oxy hoá của CH4 phụ thuộc vào độ ẩm của đất điều này đã được chứng minh
trong phòng thí nghiệm với sử dụng đất phủ bãi chôn lấp. Trong điều kiện này tốc độ oxy
hoá cao hơn dưới điều kiện độ ẩm vừa phải so với những điều kiện ngập nước. Vì thế sự
khuếch tán của CH4 và O2 ngang qua nước có thể gây ra giới hạn oxi hoá CH4 trong đất.
Quá trình này dẫn đến oxy hoá CH4 và NH4 cũng có thể bị tương tác, khi đó những hợp
chất này sẽ cạnh tranh cơ chất đối với những enzym tương ứng của chúng, điều này cũng
chỉ ra rằng cả hai quá trình nitrification và denitrification sẽ tăng lên bởi thêm CH4 vào
bùn lắng. Cho tới nay những tương tác giữa CH4 và chu trình N trong đất phủ bãi chôn
lấp vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ.
Những quan sát tại hiện trường đã chứng minh rằng đất phủ bãi chôn lấp có hàm lượng
chất hữu cơ cao có khả năng giảm sự phát tán CH4 vào môi trường. Điều cũng được
chứng minh bởi những kết quả nghiên cứu từ phòng thí nghiệm. Hơn nửa khả năng oxy
hoá CH4 trong đất có thể tăng khi thêm chất hữu cơ vào lớp phủ ví dụ như bùn sinh học.
Vi khuẩn methanotrophic dường như oxy hoá CH4 có hiệu quả nhất khi chúng ở trong
một tập hợp nhiều vi khuần. Trong điều kiện này vi khuẩn methanotrophic có thể chiếm
90% mật độ của vi khuẩn. Trong sự phân lập nhóm vi khuẩn oxy hoá methane từ đất ,
sự hấp thu và một lượng thừa của methanol, nitrite và hydroxylamin bởi những vi sinh
vật trong cùng một tập hợp cộng đồng thì rất quan trọng đối với hoạt tính của vi khuẩn
methanotrophic.
Xử Lý Mùi
Các phương pháp có thể áp dụng để xử lý mùi từ bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt bao
gồm:
- Dùng chất khử mùi. Thực tế sử dụng chế phẩm EM để giảm mùi hôi tại các bãi chôn
lấp và trạm trung chuyển chất thải rắn sinh hoạt cho thấy giảm đáng kể mùi trong quá
trình vận hành bãi chôn lấp. Theo Bình (2003), một công nghệ mới hiện nay đang
nghiên cứu áp dụng để khử mùi là sử dụng một số tinh dầu thực vật đặc biệt phun vào
không khí tại các khu vực cần xử lý với nồng độ thích hợp. Các hạt tinh dầu này sẽ
9-23
tác dụng với các phân tử gây mùi tạo thành các chất mới không có mùi và không độc
hại.
- Che phủ. Che phủ hàng ngày, che phủ trung gian và che phủ khi đóng bãi là một giải
pháp khác có thể hạn chế sự phát tán mùi hôi ra môi trường xung quanh. Vật liệu che
phủ hàng ngày có thể là tấm nilon, giấy loại sau khi nghiền nhỏ trộn với nước để tạo
thành dạng bột nhão, đất có hàm lượng Ca thấp,…
- Thu khí. Mùi phát sinh từ bãi chôn lấp thật ra là từ thành phần khí tạo thành do quá
trình phân hủy chất hữu cơ có trong rác chôn lấp. Do đó, thu khí để xử lý, hạn chế sự
phát tán khí bãi chôn lấp vào môi trường cũng là một trong những giải pháp công
nghệ hữu hiệu trong xử lý mùi.
9.5 GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG BÃI CHÔN LẤP1
9.5.1 Sự Cần Thiết Của Chương Trình Giám Sát/Quan Trắc
Chôn lấp rác vệ sinh là một phương pháp tương đối đơn giản, được áp dụng khá phổ biến
ở các quốc gia đang phát triển và có dồi dào đất. Đây là phương pháp vẫn được coi là rẻ
tiền nhất, và vì thế chắc chắn phải được áp dụng ở những khu vực đang phát triển như
Việt Nam. Ở Hoa Kỳ, trên 80% rác được xử lý bằng phương pháp này. Ở Nhật, Anh và
nhiều quốc gia phát triển khác cũng áp dụng phương pháp này một cách rộng rãi.
Các bãi chôn lấp rác, dù ở hình thức này hay hình thức khác, luôn tồn tại như là biện
pháp cuối cùng trong công tác xử lý rác. Ngay cả khi biện pháp thiêu đốt được áp dụng
thì phần tro còn lại cũng phải được chôn lấp. Bên cạnh đó, một lượng không nhỏ các
thành phần trơ, rác xây dựng... cũng cần phải có nơi tiêu tán. Hơn nữa, ở vào một giai
đoạn phát triển nhất định, có thể nhu cầu về phân rác không còn nữa, một lượng rác hữu
cơ khổng lồ chắc chắn chỉ có thể giải quyết bằng cách chôn lấp bởi vì sẽ không kinh tế
nếu thiêu đốt loại rác này do nó có năng lượng thấp, làm cho chi phí đốt trở nên rất tốn
kém.
Hình 9.5 Một bãi chôn lấp điển hình (City of Toronto, 2001)
Khóa 1, tháng 9 năm 2004.
9-24
1 Bài Giảng của ThS. Phạm Hồng Nhật, Khóa Đào Tạo NgắnHạn Quản Lý Chất Thải Rắn Cho Cán Bộ Kỹ Thuật,
Sự lắng Quá trình bay
hơi
Thoát nước bề
mặt
Quá trình
sinh hóa
Sự thấm nước
ngầm
Việc chôn lấp được thực hiện bằng cách dùng xe chuyên dụng chở rác tới các bãi đất
được qui hoạch trước. Sau khi rác được đổ xuống, xe ủi sẽ san bằng mặt rác và đổ lên
một lớp đất dày 15 cm (riêng lớp cuối cùng phải dày ít nhất 60 cm). Theo thời gian, sự
phân hủy vi sinh vật làm cho rác trở nên tơi xốp và thể tích của bãi rác giảm xuống, việc
đổ rác lại tiếp tục trên bề mặt của bãi rác cũ. Khi không thể đổ tiếp được thì một bãi rác
mới lại được qui hoạch và hình thành.
Tuy nhiên, việc chôn lấp cần phải được khảo sát kỹ lưỡng và có qui hoạch môi trường
cùng các biện pháp phòng chống ô nhiễm thích hợp. Các nơi chôn rác đều phải được thiết
kế sao cho nước rò rỉ từ bãi rác không xâm nhập được vào nước mặt cũng như nước
ngầm và phải xây dựng hệ thống xử lý nước rò rỉ này trước khi thải ra môi trường. Để
giám sát ảnh hưởng của bãi chôn lấp đến nguồn nước ngầm, một số giếng được khoan ở
xung quanh bãi chôn lấp nhằm để lấy mẫu, xét nghiệm chất lượng nước ngầm định kỳ.
Hệ thống thu khí để thu hồi khí đốt hoặc xử lý cũng cần được lắp đặt.
Nước rò rỉ
9-25
Hình 9.6 Ống thông khí ở bãi chôn lấp (APEC Project, 1999).
9-26
Hình 9.7 Ống thu khí ở bãi chôn lấp (City of Toronto, 2001).
Với tính chất phân hủy của rác sinh hoạt, các bãi chôn lấp thường chỉ cần thiết kế để phục
vụ cho từ 10 đến 20 năm. Việc tính toán bãi chon lấp cho từng giai đoạn như vậy là rất
cần thiết vì nếu với giai đoạn quá ngắn thì giá thành đầu tư trở nên quá cao, ngược lại nếu
giai đoạn phục vụ quá dài thì sẽ khó khăn cho công tác tái sử dụng sau này, khó khăn cho
công tác quản lý.
Khi thiết kế một bãi chôn lấp, một đòi hỏi hết sức quan trọng và đầu tiên là phải thiết kế
một con đê đất bao quanh bãi rác nhằm :
- Tách biệt hẳn bãi chôn lấp với các hoạt động bên ngoài,
- Ngăn ngừa ô nhiễm nước do chảy tràn của nước mưa, và
- Dễ dàng tạo vùng đệm.
Trong trường hợp kinh tế đủ mạnh, con đê này có thể thiết kế để trở thành đường vận
chuyển phục vụ công tác đổ rác và các công việc đi kèm của một bãi chôn lấp vệ sinh như
vận chuyển và đổ đất, san ủi rác v.v... Đất dùng để đắp con đê này được lấy từ đất đào
ngay tại bãi chôn lấp.
Các bãi chôn lấp luôn tiềm ẩn những tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con
người. Chính vì vậy, khi đã hình thành bãi chôn lấp, dù là với những tiêu chuẩn thiết kế an
toàn cho một bãi chôn lấp vệ sinh, nhất thiết phải thực thi một chương trình giám sát ô
nhiễm và phòng chống các sự cố môi trường. Chương trình này, vì liên quan đến các vấn
đề không khí và nước rò rỉ, nhất thiết phải được thực thi với cả hai đối tượng này, cùng với
các biện pháp phòng chống sự cố và bảo vệ sức khỏe của con người, đặc biệt là những
công nhân làm việc tại bãi chôn lấp và công nhân của ngành vệ sinh.
côn trùng và sinh vật
thảm thực vật
sự ổn định trên đỉnh BCL và sạt lở
bụi và bùn
những than phiền và khiếu nại của công chúng
9.5.2 Nội Dung Chương Trình Giám Sát Chất Lượng Môi Trường BCL
Việc giám sát ô nhiễm là vô cùng quan trọng đối với một bãi chôn lấp. Theo EPA (2000),
chương trình quan trắc (monitoring) bãi chôn lấp phải được thiết kế để bao gồm những
khía cạnh sau đây:
-
khối lượng và loại chất thải, và nếu có thể thì các chỉ số về tái chế và tái sử dụng
-
khối lượng và thành phần nước rỉ rác
-
lượng khí bãi chôn lấp và đánh giá sự phát thải bên ngoài BCL
-
chất lượng nước mặt và nước ngầm
-
tình trạng hoạt động của lớp lót đáy
-
độ ồn
- mùi hôi
-
-
-
-
-
Möa
Söï thoaùt khí
Söï thaám nöôùc
Söï loïc
Nöôùc ræ raùc
Nöôùc ngaàm
Nöôùc ræ raùc thoaùt ra
ngoaøi moâi tröôøng
những thông tin phải quan trắc, bao gồm cả các tiêu chí ngưỡng
vị trí quan trắc, tần suất và thời lượng quan trắc
Chương trình quan trắc phải cung cấp chi tiết về:
-
-
9-27
biên bản quan trắc và kiểm soát chất lượng
những biện pháp cần thực hiện nếu quan trắc chỉ ra sự không tuân thủ
báo cáo nội bộ và kết nối với các kế hoạch hành động và thực tế quản lý
các qui trình báo cáo cho cấp thẩm quyền
IV
I
II
N2
80
CO2
60
40
CH4
O2
20
H2
0
Thời Gian
-
-
-
-
9.5.3 Giám Sát Chất Lượng Môi Trường Không Khí
100
Hình 9.8 Thành phần khí BCL theo thời gian (APEC Project, 1999).
Trong quá trình phân hủy tại các bãi chôn lấp, các chất khí như methane (CH4), dioxit
carbon (CO2), ammonia (NH3) được giải phóng ra cùng với một lượng rất nhỏ sulphua
hydro (H2S), sulphua methyl (CH3)2S, methyl mercaptan (CH3 SH). Theo thực tế, mức độ
quan trọng, lượng khí sinh ra và để đảm bảo tính khả thi của công tác giám sát, chương
trình giám sát ô nhiễm không khí cho các bãi chôn lấp được đề xuất bao gồm:
9-28
Các Thông Số Giám Sát
- Bụi,
- Methane (CH4),
- Dioxit carbon (CO2),
- Ammonia (NH3), và
- Sulphua hydro (H2S).
Địa Điểm Thu Mẫu
Số điểm thu mẫu phụ thuộc vào kích thước, vị trí và điều kiện môi trường của bãi chôn
lấp. Thông thường thì ít nhất phải là 5 điểm, trong đó:
- 1 điểm trong khu vực bãi chôn lấp nhằm giám sát được khả năng sự cố do hàm lượng
các khí dễ cháy nổ tăng lên quá cao.
- 4 điểm còn lại đặt theo bốn hướng cách 500 m tính từ bìa bãi chôn lấp, nhằm giám sát
sự phát tán các khí sinh ra từ bãi rác vào môi trường có thể ảnh hưởng đến dân cư
trong vùng.
Tần Suất Giám Sát
Tần suất giám sát phụ thuộc vào luật và qui định của từng địa phương. Nhưng luật và qui
định thì lại thường được ban hành dựa trên thực tế về kích thước, vị trí và điều kiện môi
trường của bãi chôn lấp. Với điều kiện của Việt Nam có tham khảo các nước xung quanh
thì tần suất giám sát hiện nay là 1 lần/tháng được coi là hợp lý.
9.5.4 Giám Sát Nước Rò Rỉ
Việc giám sát đặc tính nước rò rỉ đối với một bãi chôn lấp là vô cùng quan trọng nhằm
ngăn ngừa khả năng gây ô nhiễm nguồn nước. Do đặc thù của chất lượng nước rò rỉ với
nồng độ các chất ô nhiễm rất cao, việc giám sát chất lượng nước rò rỉ phải được thực hiện
đối với cả nước rò rỉ thô (trước khi xử lý) và thải sau xử lý nhằm đánh giá khả năng xả
vào môi trường. Các thông số và tần xuất giám sát được đề xuất trong Bảng 9.8.
Bảng 9.8 Các thông số và tần suất giám sát nước rò rỉ trước và sau xử lý
Thông số
+
9-29
1 lần/ngày
x
x
x Tần suất
1 lần/tuần
x
x
x
x
x
x 1 lần/tháng
x
x Thể tích
Nhiệt độ
pH
BOD
COD
SS
N-NH4
∑ N
∑ P
Cl-
∑ Coliforms
9.5.5 Giám Sát Chất Lượng Nước Ngầm
Việc giám sát chất lượng nước ngầm khu vực xung quanh bãi rác là bắt buộc vì những lý
do sau đây:
- Giám sát và kiểm tra xem hệ thống chống thấm đáy hoạt động có hiệu quả hay
không, và
- Nếu hệ thống chống thấm đáy hoạt động không hiệu quả thì phải tìm giải pháp ngăn
chặn tác động của các chất ô nhiễm trong nước rò rỉ đến nguồn nước ngầm và các
quần thể sinh thái trong khu vực.
Như vậy, việc giám sát chất lượng nước ngầm cho phép chúng ta xác định liệu có thể sử
dụng nước ngầm trong khu vực xung quanh bãi chôn lấp hay không. Chính vì vậy mà vị
trí, số lượng và chiều sâu của giếng quan trắc phải được tính toán rất cẩn thận.
Vị Trí Và Số Lượng Giếng Quan Trắc
Tần suất giám sát phụ thuộc vào kích thước, vị trí và điều kiện môi trường của bãi chôn
lấp. Tuy nhiên, với bất kỳ một bãi chôn lấp nào cũng phải có tối thiểu hai giếng để quan
trắc nước ngầm. Một giếng khoan bắt buộc phải có ở phía dưới hướng dòng chảy nước
ngầm nhằm mục đích giám sát lượng nước thẩm thấu trước khi các chất ô nhiễm trong nó
có thể lan truyền vào nước ngầm. Một giếng quan trắc thứ hai phải được khoan phía hạ
nguồn, nơi các chất ô nhiễm có thể thâm nhập dễ dàng nhất và nhanh nhất để giám sát
chất lượng nước ngầm. Giếng phải được khoan đủ sâu để có thể có nước ngầm đặc trưng
cho khu vực.
Các Thông Số Và Tần Suất Quan Trắc
Theo Local Government Division, Ministry of Housing and Local Government,
MALAYSIA (1990), các thông số trong bảng đưới đây cần phải được quan trắc đối với
nước ngầm khu vực bãi chôn lấp.
Bảng 9.9 Các thông số giám sát chất lượng nước ngầm
STT Thông số
n-Hexane (dầu công nghiệp)
n-Hexane (dầu từ động, thực vật)
Phenol
Độ pH
Cyanide và hợp chất của nó
Phốt pho hữu cơ và hợp chất của nó
Chì và hợp chất
Chromium và hợp chất
Arsonic và hợp chất
Thuỷ ngân và hợp chất
Cadinium và hợp chất
PCB
Flourine 1,1,1-Trichloroethylene
Nguồn: Local Government Division, Ministry of Housing and Local Government, MALAYSIA, 1990.
9-30
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 Trichloroethylene
11 TetraChloroethylene
12
13 Thủy ngân hữu cơ
14 BOD
15 COD
16 Chất rắn lơ lửng (SS) STT Thông số
17 E.Coli
18 Ct-
19
20
21
22 Đồng
23 Chì
24 Kẽm
25 Mangan
26 Crôm
27
28 Canci vaø Magneâ
29 NO3và NO2
30 Nhu cầu KMnO4
31 Màu
32 Độ đục
Tuy nhiên , với điều kiện của Việt Nam, trong trường hợp bãi chôn lấp chỉ chứa rác sinh
hoạt, hoàn toàn không có các chất thải rắn công nghiệp, các thông số và tần suất quan
trắc nước ngầm tại các giếng khoan trong khu vực bãi chôn lấp được đề xuất trong Bảng
9.10.
Bảng 9.10 Các thông số và tần suất giám sát nước ngầm
STT Thông số Tần suất
pH
01
02 EC
03 Màu
04 Độ đục
05 SS
06 Tổng cứng
07 Cl-
08 Phênol
09 Dầu mỡ
10 BOD
11 COD
-
12 N-NO3
13 E.Coli
14 Fe
15 Mn
16 Zn
17 Cr
18 Pb
19 Cd
20 Hg
21 CN- 1 lần/ngày
x
x 1 lần/tuần
x
x
x 1 lần/tháng
x
x
x
x
x
x
x
x 1 lần/quí
x
x
x
x
x
x
x
x
9.5.6 Giám Sát Chất Lượng Nước Mặt
Các chỉ tiêu giám sát chất lượng nước mặt được đề xuất tương tự như nước ngầm, thêm
vào chỉ tiêu ôxy hòa tan.
Vị trí điểm thu mẫu là nơi trước và sau điểm tiếp nhận nước rỉ rác.
9.6 MẶT BẰNG TỔNG THỂ VÀ THIẾT KẾ SƠ BỘ BÃI CHÔN LẤP
Những nội dung chính cần phải trình bày trong báo cáo thiết kế công nghệ sơ bộ bãi chôn
lấp bao gồm: (1) mặt bằng tổng thể bãi chôn lấp, (2) loại chất thải phải xử lý, (3) sự cần
thiết xây dựng trạm trung chuyển, (4) tính toán sức chứa của bãi chôn lấp, (5) đánh giá
địa chất và địa chất thủy văn của khu vực bãi chôn lấp, (6) lựa chọn công nghệ, thiết bị
xử lý nước rò rỉ, (7) lựa chọn công nghệ và thiết bị xử lý khí bãi chôn lấp, (8) bố trí hệ
thống thoát nước mưa, (9) xem xét thiết kế về mặt mỹ quang của khu vực, (10) thiết bị
giám sát, (11) xác định những dụng cụ thiết bị cần thiết, và (12) xây dựng quy trình vận
hành bãi chôn lấp. Những thông số quan trọng phải chú ý khi thiết kế bãi chôn lấp được
trình bày trong Bảng 9.11. Bên cạnh đó cần phải xem xét khả năng sử dụng khu vực bãi
9-31
chôn lấp sau khi đóng cửa hoàn toàn. Diện tích giành cho khu văn phòng, các công trình
xây dựng, và khu vực để xe chỉ cần để phần đất trong và phải tránh khu vực thoát khí.
Mặt bằng tổng thể bãi chôn lấp
Khi quy hoạch mặt bằng tổng thể bãi chôn lấp, những vị trí sau phải được xác định: (1)
đường vào, (2) nơi để dụng cụ, (3) cân, (4) khu vực hành chánh, (5) vị trí trạm trung
chuyển, (6) kho chứa hoặc khu vực chôn lấp chất thải đặc biệt, (7) khu vực xử lý chất thải
(làm phân compost), (8) khu vực chôn lấp chất thải và khu vực chứa vật liệu che phủ, (9)
hệ thống thoát nước bề mặt, (10) khu vực thu gom và xử lý khí bãi chôn lấp, (11) khu vực
xử lý nước rò rỉ, (12) vị trí các giếng giám sát, và (13) khu vực trồng cây xanh.
Bảng 9.11 Những yếu tố quan trọng cần xem xét khi thiết kế bãi chôn lấp
Yếu tố
Lối vào
Diện tích đất
Phương pháp chôn
lấp
Ghi chú
Lát đường cho tất cả các lối vào bãi chôn lấp thường xuyên, các đường
tạm đến khu vực đổ rác.
Diện tích đất phải đủ để chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt ít nhất là 5 năm,
thích hợp nhất là 10 đến 25 năm kể cả vùng đệm.
Phương pháp chôn lấp thay đổi tùy theo địa hình, địa thế và vật liệu che
phủ sẵn có; thông dụng nhất là phương pháp đào thành từng hố chôn rác,
khu vực chôn rác, chôn theo từng bậc.
Độ dốc của lớp che phủ cuối cùng là 3 – 6%, thiết kế nhiều lớp phủ.
Lớp che phủ trung
gian
Lớp lót đáy
đơn kế Thiết
nguyên
lý khí bãi Quản
chôn lấp
9-32
Đặc điểm của BCL
đã đóng cửa
Thoát nước bề mặt Xây dựng mương thoát nước, duy trì độ dốc 3-6% đối với che phủ cuối
cùng của bãi chôn lấp để tránh sự hình thành ao hồ trên khu vực bãi
chôn lấp. Xây dựng phương án thoát nước mưa ở những khu vực chưa
sử dụng của bãi chôn lấp.
Tận dụng triệt để lượng đất sẵn có; những loại vật liệu khác như phân
compost sản xuất từ rác vườn và chất thải rắn sinh hoạt có thể sử dụng
để tăng tối đa công suất của bãi chôn lấp; tỷ lệ giữa chất thải và vật liệu
che phủ có thể dao động từ 5:1 đến 10:1.
Lớp đất sét đơn (2 – 4 ft hay 0,61 – 1,22 m) hoặc thiết kế nhiều lớp có
sử dụng màng địa chất (geomembrane). Độ dốc đối với hệ thống thu
nước rò rỉ loại từng bậc dao động từ 1-5%, khoảng cách lớn nhất giữa
hai bậc là 100 ft (30 m), độ dốc của mương thoát nước dao động trong
khoảng 0.5 – 1.0%. Độ dốc đối với hệ thống thu nước rò rỉ dạng ống dao
động trong khoảng 1-2%; đường kính ống châm lỗ là 4 in (10,16 cm);
khoảng cách giữa 2 ống là 20 ft (6 m).
Chất thải rắn mỗi ngày đổ thành một đơn nguyên, che phủ vào cuối ngày
bằng một lớp đất hoặc vật liệu thích hợp dày 6 in (15 cm). Chiều rộng
của một đơn nguyên dao động từ 10 đến 30 ft (3,0 – 9,0 m). Chiều cao
của một lớp kể cả lớp che phủ trung gian dao động trong khoảng 10-14
ft (3,0 – 4,3 m). Độ dốc của bề mặt làm việc (mặt bên) dao động từ 2:1
đến 3:1.
Xây dựïng kế hoạch quản lý khí bãi chôn lấp bao gồm các giếng, hệ
thống thu khí tập trung, thiết bị thu ngưng tụ, quạt hút chân không, và
thiết bị đốt khí, và/hoặc thiết bị sản xuất năng lượng. Vận hành ở áp suất
chân không 10 in (3 m) nước.
Bảng 9.11 Những yếu tố quan trọng cần xem xét khi thiết kế bãi chôn lấp (tt) Ghi chú
Xử lý nước rò rỉ
Yêu cầu về mặt môi
trường
Dụng cụ, thiết bị
cần thiết
Chống cháy Yếu tố
Thu gom nước rò rỉ Xác định lưu lượng cực đại và kích thước ống hoặc mương thu nước rò
rỉ, kích thước trạm bơm nước rò rỉ, lựa chọn vật liệu làm ống có thể làm
việc được với áp suất tĩnh tương ứng với chiều cao cực đại của bãi chôn
lấp.
Trên cơ sở lượng nước rò rỉ và điều kiện môi trường địa phương, lựa
chọn công nghệ thích hợp để xử lý nước rò rỉ.
Lắp đặt thiết bị giám sát khí và nước trong vùng chịu ảnh hưởng (vadose
zone); lắp đặt thiết bị giám sát chất lượng nước ngầm; đặt trạm giám sát
chất lượng môi trường không khí xung quanh.
Số lượng và loại dụng cụ, thiết bị thay đổi tùy theo từng loại và công
suất bãi chôn lấp.
Nước tại khu vực, nếu không uống được phải ghi chú rõ ràng. Mỗi hố
chôn phải tách riêng để tránh cháy lan trong trường hợp xảy ra hỏa hoạn.
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
Loại chất thải
Thông tin về loại chất thải phải xử lý đóng vai trò quan trọng trong quá trình thiết kế và
bố trí mặt bằng bãi chôn lấp nhất là khi có mặt những loại chất thải đặc biệt. Cách tốt
nhất là xây dụng những khu vực chôn lấp riêng biệt cho những loại chất thải đặc biệt (ví
dụ amiăng) vì khu vực này cần được xây dựng đặc biệt hơn. Nếu lượng xà bần đổ ra bãi
chôn lấp rất lớn thì có thể dùng đắp đê.
Sự cần thiết của trạm trung chuyển tại khu vực bãi chôn lấp
Do vấn đề an toàn và nhiều hạn chế mới khi vận hành bãi chôn lấp, nhiều trạm trung
chuyển đã được xây dựng tại khu vực bãi chôn lấp để chứa chất thải và chuyển dần ra bãi
chôn lấp bằng những xe tải nhỏ, nhờ đó, giảm đáng kể nguy cơ xảy ra tại nạn tại bãi chôn
lấp. Trạm trung chuyển cũng đồng thời là nơi thu hồi những vật liệu có thể tái sinh, tái sử
dụng được. Chất thải được đổ vào hai xe tải lớn, lần lượt chuyển ra bãi chôn lấp, đổ bỏ và
trả về vị trí cũ. Sự cần thiết của trạm trung chuyển này tùy thuộc vào những tính chất vật
lý và phương pháp vận hành bãi chôn lấp.
Tính toán công suất (sức chứa) của bãi chôn lấp
Phần này nhằm trình bày những nội dung chính sau:
(1) Phương pháp tính toán sức chứa của bãi chôn lấp;
(2) Ảnh hưởng của việc nén từng thành phần chất thải;
(3) Ảnh hưởng của lớp che phủ hàng ngày;
(4) Ảnh hưởng của quá trình phân hủy chất thải và sức nặng do của lớp chất thải
Xác định sức chứa của bãi chôn lấp. Sức chứa của bãi chôn lấp dự kiến có thể được xác
định trước hết dựa trên cách bố trí mặt bằng tổng thể có tính đến những thông số thiết kế.
Bước kế tiếp là xác định diện tích bề mặt của mỗi lớp. Thể tích của bãi chôn lấp được xác
định bằng cách nhận diện tích trung bình giữa hai lớp kế tiếp với chiều cao của lớp đó và
tính tổng của các lớp kế tiếp nhau. Nếu vật liệu che phủ được lấy tại khu vực bãi chôn
lấp, thí thể tích tính toán tương ứng với thể tích chất thải rắn đổ ở bãi chôn lấp. Nếu phải
9-33
chuyên chở vật liệu che phủ từ nơi khác, khi đó thể tích tính toán phải bị trừ đi hệ số kể
đến thể tích bị chiếm chỗ bởi vật liệu che phủ. Ví dụ, nếu tỷ lệ giữa lớp che phủ và lớp
chất thải rắn là 1:5, thì sức chứa tính toán phải nhân với hệ số 0.833 (5/6).
9.7 ĐÓNG BÃI CHÔN LẤP
Đóng cửa bãi chôn lấp và giám sát sau khi đóng cửa bãi chôn lấp là công tác cần thực
hiện trong tương lai nhằm bảo đảm bãi chôn lấp được bảo dưỡng trong suốt thời gian từ
30 đến 50 năm.
Xây Dựng kế Hoạch Đóng Cửa Lâu Dài Bãi Chôn Lấp
Yếu tố quan trọng nhất trong chương trình bảo dưỡng lâu dài bãi chôn lấp là kế hoạch
đóng cửa bãi chôn lấp bao gồm kiểm soát nước bề mặt chảy tràn, khống chế ăn mòn, thu
gom và xử lý khí bãi rác và nước rò rỉ, và giám sát chất lượng môi trường.
Che phủ và cảnh quang quanh bãi chôn lấp. Lớp che phủ bãi chôn lấp phải được thiết kế
để tránh nước bề mặt chảy tràn ngấm vào bãi và tạo cảnh quang cho khu vực bãi chôn.
Kiểm soát khí bãi rác. Kiểm soát khí bãi chôn lấp là vấn đề chính trong chương trình bảo
dưỡng lâu dài bãi chôn lấp
9-34
Ví dụ 9.1
Tính lượng nước rò rỉ sinh ra hàng năm từ BCL vận hành trong thời gian 5 năm. Các
phép tính toán phải liên tục cho đến khi BCL đạt trạng thái cân bằng, nghĩa là, lượng
nước vào BCL phải bằng lượng nước rò rỉ thải ra khỏi BCL. Vẽ đường biểu diễn lượng
nước rò rỉ sinh ra hàng năm từ BCL. Để đơn giản, xác định lượng nước rò rỉ sinh ra trên
một đơn vị diện tích bề mặt 1 yd2, sau đó chuyển kết quả tính toán cho tổng lượng chất
thải đổ ở BCL.
1. Lượng chất thải
(a) Lượng chất thải đổ hàng ngày = 1000 tấn/ngày;
(b) Thời gian hoạt động = 300 ngày;
(c) Lượng chất thải đổ hàng năm = 6 x 108 lb.
2. Tính chất chất thải
(a) Khối lượng riêng của chất thải đã nén = 1000 lb/yd3;
(b) Độ ẩm ban đầu của chất thải = 20% khối lượng;
(c) Sự phân bố chất hữu cơ phân hủy nhanh và chậm trong chất thải cho trước
(d) Giả sử không có bùn đổ cùng với chất thải.
3. Đặc tính BCL
(a) Tổng quát
- Chiều cao của một lớp = 10 ft;
- Tỷ lệ giữa chất thải và lớp che phủ = 5:1 theo thể tích;
- Số lớp = 5 lớp (mỗi lớp một năm).
(b) Vật liệu che phủ
- Khối lượng riêng của đất = 3000 lb/yd3 (kể cả ẩm);
- Độ ẩm của đất giả sử bằng khả năng giữ nước.
(c) Sự hình thành khí
- Sự hình thành khí: sử dụng số liệu khí sinh ra sau đây để tính tổng lượng khí
sinh ra trên 1 đơn vị khối lượng tổng cộng của chất thải đổ thành 1 lớp.
- Nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí BCL = 0,01 lb/ft3 khí tạo thành;
- Nước tồn tại dưới dạng hơi nước trong khí BCL = 0,01 lb/ft3 khí tạo thành;
- Khối lượng riêng của khí BCL = 0,0836 lb/ft3.
(d) Khả năng giữ nước
55,06,0
−
=
W
+
⎤
⎥
⎦
W
⎡
⎢
000.10
⎣
Khả năng giữ nước là hàm số của khối vật liệu bên trên được biểu diễn như sau:
FC
9-35
FC = phần nước trong chất thải tính theo khối lượng khô
W = khối lượng tính tại trung điểm của chiều cao của một lớp (lb)
4. Lượng mưa
1 lb = 0,4536 kg
1 ft = 0,3048 m
1 lb/ft3 = 16,019 kg/m3
(a) Lượng mưa thấm qua lớp che phủ hàng ngày trong 5 năm đầu = 4 in/năm.
(b) Lượng mưa thấm qua lớp phủ cuối cùng trong 5 năm đầu = 1 in/year.
* 1 yd = 3 ft
1 yd2 =0,8361 m2
Bảng VD 9.1 Tốc độ phát sinh khí BCL
Khí tạo thành (ft3/lb)
Cuối năm
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
Tổng cộng
Phần phân hủy nhanh
0,000
0,941
1,646
1,176
0,706
0,235
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
0,000
4,704
Phần phân hủy chậm
0,000
0,008
0,023
0,039
0,055
0,070
0,074
0,066
0,058
0,051
0,043
0,035
0,027
0,019
0,012
0,004
0,000
0,584
Tổng cộng
0,000
0,949
1,669
1,215
0,761
0,305
0,074
0,066
0,058
0,051
0,043
0,035
0,027
0,019
0,012
0,004
0,000
5,288
Bài làm
Phần 1: từ năm 1 đến năm 5
1. Định nghĩa các thành phần trong cân bằng nước của lớp thứ nhất.
a. Xác định khối lượng vật liệu che phủ và khối lượng CTR của mỗi lớp
- Khối lượng vật liệu che phủ tính trên 1 đơn vị diện tích 1 yd2
MCP = (10 ft x 1/3 yd/ft x 1/6) x 1 yd2 x 3000 lb/yd3 = 1666,7 lb
- Khối lượng chất thải rắn tính trên 1 đơn vị diện tích 1 yd2
MCTR = (10 ft x 1/3 yd/ft x 5/6) x 1 yd2 x 1000 lb/yd2 = 2777,8 lb
9-36
Löôïng möa
4 in
Löôïng möa
4 in
LÔÙP 5
LÔÙP 5
Löôïng möa
4 in
Lớp che
phủ
LÔÙP 4
LÔÙP 4
LÔÙP 4
Löôïng möa
4 in
Chaát thaûi
LÔÙP 3
LÔÙP 3
LÔÙP 3
LÔÙP 3
Löôïng möa
4 in
LÔÙP 2
LÔÙP 2
LÔÙP 2
LÔÙP 2
LÔÙP 2
Löôïng möa
4 in
LÔÙP 1
LÔÙP 1
LÔÙP 1
LÔÙP 1
LÔÙP 1
LÔÙP 1
Nöôùc roø ræ
Naêm 3
Nöôùc roø ræ
Naêm 4
Nöôùc roø ræ
Naêm 2
Nöôùc roø ræ
Naêm 5
Nöôùc roø ræ
Naêm 6
Nöôùc roø ræ
Naêm 1
b. Khối lượng CTR khô
MCTR(K) = 2777,8 x 0,8 = 2222,2 lb
c. Khối lượng ẩm trong CTR
MẨM = 2777,8 x 0,2 = 555,6 lb
d. Lượng mưa thấm vào BCL mỗi năm trong vòng 5 năm đầu
MMƯA = [(4 in x 1/12 ft/in) x 1 yd2 x (9 ft2/yd2)] x 62,4 lb/ft3 = 187,2 lb
e. Tổng khối lượng của mỗi lớp:
ML = MCP + MCTR + MMƯA = 1666,7 + 2777,8 + 187,2 = 4631,7 lb
2. Tính toán cân bằng nước đối với lớp 1 vào cuối năm 1 và xác định lượng nước rò rỉ
sinh ra từ lớp 1.
a. Xác định thể tích và khối lượng khí sinh ra từ lớp 1 trong năm 1. Chú ý rằng quá trình
sinh khí không bắt đầu vào cuối năm 1, có nghĩa là giả sử rằng không có khí sinh ra
trong năm thứ nhất.
9-37
VK1 = 2777,8 lb x 0,0 ft3/lb của CTR đổ ở lớp 1 = 0,0 ft3
MK1 = 0,0 ft3 x 0,0836 lb/ft3 = 0,0 lb
b. Xác định khối lượng nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí BCL
0,0 ft3 x 0,01 lb/ft3 = 0,0 lb
c. Xác định khối lượng nước bay hơi theo khí BCL
0,0 ft3 x 0,001 lb/ft3 = 0,0 lb
d. Xác định khối lượng nước trong CTR của lớp 1
Khối lượng nước = ẩm + mưa = 555,6 + 187,2 = 742,8 lb
e. Xác định khối lượng chất rắn còn lại trong lớp 1 vào cuối năm 1
Khối lượng CTR khô còn lại = Khối lượng CTR khô ban đầu – (khối lượng khí BCL
– nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí BCL) = 2222,2 – 0,0 – 0,0 = 2222,2 lb
f. Xác định khối lượng trung bình của chất thải chứa trong lớp thứ 1 (là khối lượng tính
tại trung điểm của khối chất thải của lớp 1)
Khối lượng trung bình = 0,5 x (Khối lượng CTR + Khối lượng nước) + khối lượng
lớp che phủ = 0,5 x (2222,2 + 742,8) + 1666,7 = 3149,2 lb
g. Xác định hệ số giữ nước
h. Xác định lượng nước có thể giữ được trong CTR
Nước giữ trong CTR của lớp 1 = 0,468 x 2222,2 = 1040 lb
i. Xác định lượng nước rò rỉ tạo thành
Nước rò rỉ tạo thành = Nước trong CTR – khả năng giữ nước trong CTR
Nước rò rỉ tạo thành = 742,8 – 1040 = -297,2 lb
Vì khả năng giữ nước của CTR lớn hơn lượng nước thực sự có trong CTR nên không
có nước rò rỉ sinh ra.
j. Xác định lượng nước còn lại trong lớp 1 vào cuối năm thứ 1
Lượng nước còn lại = 742,8 – 0 = 742,8 lb
k. Xác định khối lượng tổng cộng của lớp 1 vào cuối năm 1
= khối lượng khô + lượng nước còn lại + lớp che phủ
= 2222,2 + 742,8 + 1666,7 = 4631,7 lb
9-38
3. Xây dựng cân bằng nước cho các lớp 1 và 2 vào cuối năm 2 và tính lượng nước rò rỉ
sinh ra từ lớp thứ 1. Chú ý rằng các phép tính toàn cho lớp thứ 2 ở năm thứ 2 cũng
giống như các tính toán của lớp thứ nhất ở năm 1.
a. Tính thể tích và khối lượng khí sinh ra từ lớp 1 trong năm 2
Thể tích khí = 2777,8 lb x 0,949 ft3/lb = 2636,1 ft3
Khối lượng khí = 2636,1 ft3 x 0,0836 lb/ft3 = 220,4 lb
b. Khối lượng nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí BCL từ CTR của lớp 1 trong
năm 2
2636,1 ft3 x 0,01 lb/ft3 = 26,4 lb
c. Xác định khối lượng hơi nước trong khí BCL từ CTR của lớp 1 trong năm 2
2636,1 ft3 x 0,001 lb/ft3 = 2,6 lb
d. Tính khối lượng nước trong CTR của lớp 1 vào cuối năm 2
742,8 – 26,4 – 2,6 = 713,8 lb
e. Xác định khối lượng CTR khô còn lại trong lớp 1 vào cuối năm 2
2222,2 – (220,4 – 26,4) = 2028,2 lb
f. Xác định khối lượng trung bình của chất thải trong lớp 1 vào cuối năm 2
4631,7 lb (của lớp 2) + 0,5 (2028,2 + 713,8) + 1666,7 = 7669,4 lb
g. Xác định khả năng giữ nước của lớp 1 vào cuối năm 2
FC
361,0
=
55,06,0
−
=
55,06,0
−
=
W
000.10
W
4,
7669
4,
000.10
+
7669
+
h. Xác định lượng nước có thể giữ lại trong CTR của lớp 1 vào cuối năm 2
2028,2 x 0,361 = 732,2 lb
i. Xác định lượng nước rò rỉ hình thành từ lớp 1 vào cuối năm 2
713,8 – 732,2 = - 18,4 lb
Vì khả năng giữ nước của CTR lớn hơn lượng nước thực sự có trong CTR nên không
có nước rò rỉ sinh ra.
j. Xác định lượng nước còn lại trong lớp 1 vào cuối năm 2
713,8 – 0 = 713,8 lb
k. Xác định khối lượng tổng cộng của lớp 1 vào cuối năm 2
9-39
= khối lượng khô + khối lượng nước còn lại + khối lượng lớp che phủ
= 2028,2 + 713,8 + 1666,7 = 4408,7 lb
4. Xây dựng cân bằng nước cho các lớp 1, 2 và 3 vào cuối năm 3 và xác định lượng
nước rò rỉ sinh ra từ lớp 1. Chú ý rằng kết quả tính toán cho lớp 3 sẽ giống lớp 2 và
lớp 2 sẽ giống lớp 1 vào năm 2.
a. Xác định thể tích và khối lượng khí sinh ra từ lớp 1 vào cuối năm 3
Thể tích khí VK3 = 2777,8 lb x 1,669 ft3/lb = 4636,1 ft3
Khối lượng khí MK3 = 4636,1 lb x 0,0836 lb/ft3 = 387,6 lb
b. Khối lượng nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí BCL từ CTR của lớp 1 trong
năm 3
4636,1 ft3 x 0,01 lb/ft3 = 46,4 lb
c. Xác định khối lượng hơi nước trong khí BCL từ CTR của lớp 1 trong năm 3
4636,1 ft3 x 0,001 lb/ft3 = 4,6 lb
d. Tính khối lượng nước trong CTR của lớp 1 vào cuối năm 3
713,8 – 46,4 – 4,6 = 662,8 lb
e. Xác định khối lượng CTR khô còn lại trong lớp 1 vào cuối năm 3
2028,2 – (387,6 – 46,4) = 1687 lb
f. Xác định khối lượng trung bình của chất thải trong lớp 1 vào cuối năm 3
4631,7 lb (của lớp 3) + 4408,7 lb (của lớp 2) +0,5 (1687 + 662,8) + 1666,7 = 11.882
lb
g. Xác định khả năng giữ nước của lớp 1 vào cuối năm 3
301,0
FC
=
55,06,0
−
=
55,06,0
−
=
W
000.10
11882
W
000.10
11882
+
+
h. Xác định lượng nước có thể giữ lại trong CTR của lớp 1 vào cuối năm 3
1687 x 0,301 = 507,8 lb
i. Xác định lượng nước rò rỉ hình thành từ lớp 1 vào cuối năm 3
662,8 – 507,8 = 155,0 lb
j. Xác định lượng nước còn lại trong lớp 1 vào cuối năm 3
662,8 – 155,0 = 507,8 lb
9-40
k. Xác định khối lượng tổng cộng của lớp 1 vào cuối năm 3
= khối lượng khô + khối lượng nước còn lại + khối lượng lớp che phủ
= 1687 + 507,8 + 1666,7 = 3861,5 lb
5. Xây dựng cân bằng nước cho các lớp 1, 2, 3 và 4 vào cuối năm 4 và xác định lượng
nước rò rỉ sinh ra từ lớp 1. Chú ý rằng kết quả tính toán cho lớp 4 sẽ giống lớp 3, lớp
3 sẽ giống lớp 2 và lớp 2 sẽ giống lớp 1 vào năm 3.
a. Xác định thể tích và khối lượng khí sinh ra từ lớp 1 vào cuối năm 4
Thể tích khí VK3 = 2777,8 lb x 1,215 ft3/lb = 3375,0 ft3
Khối lượng khí MK3 = 3375,0 lb x 0,0836 lb/ft3 = 282,2 lb
b. Khối lượng nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí BCL từ CTR của lớp 1 trong
năm 4
3375,0 ft3 x 0,01 lb/ft3 = 33,8 lb
c. Xác định khối lượng hơi nước trong khí BCL từ CTR của lớp 1 trong năm 4
3375,0 ft3 x 0,001 lb/ft3 = 3,4 lb
d. Tính khối lượng nước trong CTR của lớp 1 vào cuối năm 4
507,8 lb – 33,8 lb – 3,4 lb + 155,0 lb (nước rò rỉ của lớp 2) = 625,6 lb
e. Xác định khối lượng CTR khô còn lại trong lớp 1 vào cuối năm 4
1687 – (282,2 – 33,8) = 1438,6 lb
f. Xác định khối lượng trung bình của chất thải trong lớp 1 vào cuối năm 4
4631,7 lb (của lớp 4) + 4408,7 lb (của lớp 3) + 3861,5 lb (của lớp 2) + 0,5 (1438,6 +
625,6) + 1666,7 = 15.600,7 lb
g. Xác định khả năng giữ nước của lớp 1 vào cuối năm 4
FC
,0
265
=
55,06,0
−
=
55,06,0
−
=
W
000
.10
W
7,
15600
000
7,
.10
+
15600
+
h. Xác định lượng nước có thể giữ lại trong CTR của lớp 1 vào cuối năm 4
1438,6 x 0,265 = 381,2 lb
i. Xác định lượng nước rò rỉ hình thành từ lớp 1 vào cuối năm 4
625,6 – 381,2 = 244,4 lb
j. Xác định lượng nước còn lại trong lớp 1 vào cuối năm 4
9-41
625,6 – 244,4 = 381,2 lb
k. Xác định khối lượng tổng cộng của lớp 1 vào cuối năm 4
= khối lượng khô + khối lượng nước còn lại + khối lượng lớp che phủ
= 1438,6 + 381,2 + 1666,7 = 3486,5 lb
6. Xây dựng cân bằng nước cho các lớp 1, 2, 3, 4 và 5 vào cuối năm 5 và xác định lượng
nước rò rỉ sinh ra từ lớp 1. Chú ý rằng kết quả tính toán cho lớp 5 sẽ giống lớp 4, lớp
4 sẽ giống lớp 3, lớp 3 sẽ giống lớp 2 và lớp 2 sẽ giống lớp 1 vào năm 4.
a. Xác định thể tích và khối lượng khí sinh ra từ lớp 1 vào cuối năm 5
Thể tích khí VK3 = 2777,8 lb x 0,761 ft3/lb = 2113,9 ft3
Khối lượng khí MK3 = 2113,9 lb x 0,0836 lb/ft3 = 176,7 lb
b. Khối lượng nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí BCL từ CTR của lớp 1 trong
năm 5
2113,9 ft3 x 0,01 lb/ft3 = 21,1 lb
c. Xác định khối lượng hơi nước trong khí BCL từ CTR của lớp 1 trong năm 5
2113,9 ft3 x 0,001 lb/ft3 = 2,1 lb
d. Tính khối lượng nước trong CTR của lớp 1 vào cuối năm 5
381,2 lb – 21,1 lb – 2,1 lb + 244,4 lb (nước rò rỉ của lớp 2) = 602,4 lb
e. Xác định khối lượng CTR khô còn lại trong lớp 1 vào cuối năm 5
1438,6 – (176,7 – 21,1) = 1283 lb
f. Xác định khối lượng trung bình của chất thải trong lớp 1 vào cuối năm 5
4631,7 lb (của lớp 5) + 4408,7 lb (của lớp 4) + 3861,5 lb (của lớp 3) + 3486,5 lb (của
lớp 2) + 0,5 (1283 + 602,4) + 1666,7 = 18.998 lb
g. Xác định khả năng giữ nước của lớp 1 vào cuối năm 5
FC
,0
240
=
55,06,0
−
=
55,06,0
−
=
W
000
.10
W
000
.10
18998
18998
+
+
h. Xác định lượng nước có thể giữ lại trong CTR của lớp 1 vào cuối năm 5
1283 x 0,240 = 307,9 lb
i. Xác định lượng nước rò rỉ hình thành từ lớp 1 vào cuối năm 5
602,4 – 307,9 = 294,5 lb
9-42
j. Xác định lượng nước còn lại trong lớp 1 vào cuối năm 5
602,4 – 294,5 = 307,9 lb
k. Xác định khối lượng tổng cộng của lớp 1 vào cuối năm 5
= khối lượng khô + khối lượng nước còn lại + khối lượng lớp che phủ
= 1283 + 307,9 + 1666,7 = 3257,6 lb
Phần 2: Từ năm thứ 6 trở đi
- Lượng mưa đổ vào BCL từ năm thứ sáu:
Lượng mưa = 1 in x 1/12 ft/in x 1 yd2 x 9 ft2/yd2 x 62,4 lb/ft3 = 46.8 lb
- Để xác định lượng nước rò rỉ sinh ra từ lớp 1, mỗi lớp đều phải được tính toán cho
mỗi năm. Tính toán đối với năm 6 được trình bày dưới đây và phép tính toán này
tương tự cho các năm sau đó.
1. Xác định lượng nước rò rỉ sinh ra từ lớp 5 vào năm thứ 6
a. Xác định thể tích và khối lượng khí sinh ra từ lớp 5 vào cuối năm thứ 6:
Thể tích khí = 2777,8 lb x 0,949 ft3/lb = 2636,1 ft3
Khối lượng = 2636,1 ft3 x 0,0836 lb/ft3 = 220,4 lb
b. Khối lượng nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí BCL từ CTR của lớp 5 trong
năm thứ 6
2636,1 ft3 x 0,01 lb/ft3 = 26,4 lb
c. Xác định khối lượng hơi nước trong khí BCL từ CTR của lớp 5 trong năm 6
2636,1 ft3 x 0,001 lb/ft3 = 2,6 lb
d. Tính khối lượng nước trong CTR của lớp 5 vào cuối năm 6 (tương tự như lớp thứ nhất
vào năm thứ 2)
742,8 lb – 26,4 lb – 2,6 lb + 46,8 lb (nước mưa) = 760,6 lb
e. Xác định khối lượng CTR khô còn lại trong lớp 5 vào cuối năm 6
2222,2 – (220,4 – 26,4) = 2028,4 lb
f. Xác định khối lượng trung bình của chất thải trong lớp 5 vào cuối năm 6
0,5 x (2028,4 + 760,6) + 1666,7 = 3061,1 lb
g. Xác định khả năng giữ nước của lớp 5 vào cuối năm 6
9-43
FC
,0
471
=
55,06,0
−
=
55,06,0
−
=
W
000
.10
W
2,
3061
2,
.10
000
+
3061
+
h. Xác định lượng nước có thể giữ lại trong CTR của lớp 5 vào cuối năm 6
2028,4 x 0,471 = 955,4 lb
i. Xác định lượng nước rò rỉ hình thành từ lớp 5 vào cuối năm 6
760,6 – 955,4 = -194,8 lb (cid:198) không có nước rò rỉ
j. Xác định lượng nước còn lại trong lớp 5 vào cuối năm 6
760,6 – 0 = 760,6 lb
k. Xác định khối lượng tổng cộng của lớp 5 vào cuối năm 6
= khối lượng khô + khối lượng nước còn lại + khối lượng lớp che phủ
= 2028,4 + 760,6 + 1666,7 = 4455.7 lb
2. Xác định lượng nước rò rỉ sinh ra từ lớp 4 vào năm thứ 6
a. Xác định thể tích và khối lượng khí sinh ra từ lớp 4 vào cuối năm thứ 6:
Thể tích khí = 2777,8 lb x 1,669 ft3/lb = 4636,1 ft3
Khối lượng = 4636,1 ft3 x 0,0836 lb/ft3 = 387,6 lb
b. Khối lượng nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí BCL từ CTR của lớp 4 trong
năm thứ 6
4636,1 ft3 x 0,01 lb/ft3 = 46,4 lb
c. Xác định khối lượng hơi nước trong khí BCL từ CTR của lớp 4 trong năm 6
4636,1 ft3 x 0,001 lb/ft3 = 4,6 lb
d. Tính khối lượng nước trong CTR của lớp 4 vào cuối năm 6 (tương tự như lớp thứ nhất
vào năm thứ 2)
713,8 lb – 46,4 lb – 4,6 lb = 662,8 lb
e. Xác định khối lượng CTR khô còn lại trong lớp 4 vào cuối năm 6
2028,4 – (387,6 – 46,4) = 1687,2 lb
f. Xác định khối lượng trung bình của chất thải trong lớp 4 vào cuối năm 6
4455,7 (lớp 5) + 0,5 x (1687 + 662,8) + 1666,7 = 7297,3 lb
g. Xác định khả năng giữ nước của lớp 4 vào cuối năm 6
9-44
FC
368,0
=
55,06,0
−
=
55,06,0
−
=
W
000
.10
W
3,
7297
3,
.10
000
+
7297
+
h. Xác định lượng nước có thể giữ lại trong CTR của lớp 4 vào cuối năm 6
1687,2 x 0,368 = 620,9 lb
i. Xác định lượng nước rò rỉ hình thành từ lớp 4 vào cuối năm 6
662,8 – 620,9 = 41,9 lb
j. Xác định lượng nước còn lại trong lớp 4 vào cuối năm 6
662,8 – 41,9 = 620,9 lb
k. Xác định khối lượng tổng cộng của lớp 4 vào cuối năm 6
= khối lượng khô + khối lượng nước còn lại + khối lượng lớp che phủ
= 1687,2 + 620,9 + 1666,7 = 3974,6 lb
3. Xác định lượng nước rò rỉ sinh ra từ lớp 3 vào năm thứ 6
a. Xác định thể tích và khối lượng khí sinh ra từ lớp 3 vào cuối năm 6
Thể tích khí VK3 = 2777,8 lb x 1,215 ft3/lb = 3375,0 ft3
Khối lượng khí MK3 = 3375,0 lb x 0,0836 lb/ft3 = 282,2 lb
b. Khối lượng nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí BCL từ CTR của lớp 3 trong
năm 6
3375,0 ft3 x 0,01 lb/ft3 = 33,8 lb
c. Xác định khối lượng hơi nước trong khí BCL từ CTR của lớp 3 trong năm 6
3375,0 ft3 x 0,001 lb/ft3 = 3,4 lb
d. Tính khối lượng nước trong CTR của lớp 3 vào cuối năm 6
507,8 lb – 33,8 lb – 3,4 lb + 41,9 lb (nước rò rỉ của lớp 4) = 512,5 lb
e. Xác định khối lượng CTR khô còn lại trong lớp 3 vào cuối năm 6
1687 – (282,2 – 33,8) = 1438,6 lb
f. Xác định khối lượng trung bình của chất thải trong lớp 3 vào cuối năm 6
4455,7 lb (lớp 5) + 3974,6 lb (lớp 4) + 0,5 (1438,6 + 512,5) + 1666,7 = 11.072,6 lb
g. Xác định khả năng giữ nước của lớp 3 vào cuối năm 6
9-45
FC
311,0
=
55,06,0
−
=
55,06,0
−
=
W
000
.10
W
6,
11072
000
6,
.10
+
11072
+
h. Xác định lượng nước có thể giữ lại trong CTR của lớp 3 vào cuối năm 6
1438,6 x 0,311 = 447,4 lb
i. Xác định lượng nước rò rỉ hình thành từ lớp 3 vào cuối năm 6
512,5 – 447,4 = 65,1 lb
j. Xác định lượng nước còn lại trong lớp 3 vào cuối năm 6
512,5 – 65,1 = 447,4 lb
k. Xác định khối lượng tổng cộng của lớp 2 vào cuối năm 6
= khối lượng khô + khối lượng nước còn lại + khối lượng lớp che phủ
= 1438,6 + 447,4 + 1666,7 = 3552,7 lb
4. Xác định lượng nước rò rỉ sinh ra từ lớp 2 vào năm 6
a. Xác định thể tích và khối lượng khí sinh ra từ lớp 2 vào cuối năm 6
Thể tích khí = 2777,8 lb x 0,761 ft3/lb = 2113,9 ft3
Khối lượng khí = 2113,9 lb x 0,0836 lb/ft3 = 176,7 lb
b. Khối lượng nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí BCL từ CTR của lớp 2 trong
năm 6
2113,9 ft3 x 0,01 lb/ft3 = 21,1 lb
c. Xác định khối lượng hơi nước trong khí BCL từ CTR của lớp 2 trong năm 6
2113,9 ft3 x 0,001 lb/ft3 = 2,1 lb
d. Tính khối lượng nước trong CTR của lớp 2 vào cuối năm 6
381,2 lb – 21,1 lb – 2,1 lb + 65,1 lb (nước rò rỉ của lớp 3) = 423,1 lb
e. Xác định khối lượng CTR khô còn lại trong lớp 2 vào cuối năm 6
1438,6 – (176,7 – 21,1) = 1283 lb
f. Xác định khối lượng trung bình của chất thải trong lớp 2 vào cuối năm 6
4455,7 lb (lớp 5) + 3974,6 lb (lớp 4) + 3552,7 (lớp 3) + 0,5 (1283 + 423,1) + 1666,7
= 14.502,8 lb
g. Xác định khả năng giữ nước của lớp 2 vào cuối năm 6
9-46
FC
,0
274
=
55,06,0
−
=
55,06,0
−
=
W
000
.10
W
8,
14502
000
8,
.10
+
14502
+
h. Xác định lượng nước có thể giữ lại trong CTR của lớp 2 vào cuối năm 6
1283 x 0,274 = 351,5 lb
i. Xác định lượng nước rò rỉ hình thành từ lớp 2 vào cuối năm 6
423,1 – 351,5 = 71,6 lb
j. Xác định lượng nước còn lại trong lớp 2 vào cuối năm 6
423,1 – 71,6 = 351,5 lb
k. Xác định khối lượng tổng cộng của lớp 2 vào cuối năm 6
= khối lượng khô + khối lượng nước còn lại + khối lượng lớp che phủ
= 1283 + 351,5 + 1666,7 = 3300,8 lb
5. Xác định lượng nước rò rỉ sinh ratừ lớp thứ 1 trong năm thứ 6
a. Xác định thể tích và khối lượng khí sinh ra từ lớp 1 vào cuối năm 6
Thể tích khí = 2777,8 lb x 0,305 ft3/lb = 847,2 ft3
Khối lượng khí = 847,2 x 0,0836 lb/ft3 = 70,8 lb
b. Khối lượng nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí BCL từ CTR của lớp 1 trong
năm 6
848,0 ft3 x 0,01 lb/ft3 = 8,5 lb
c. Xác định khối lượng hơi nước trong khí BCL từ CTR của lớp 1 trong năm 6
848,0 ft3 x 0,001 lb/ft3 = 0,8 lb
d. Tính khối lượng nước trong CTR của lớp 1 vào cuối năm 6
307,9 lb – 8,5 lb – 0,8 lb + 71,6 lb (nước rò rỉ của lớp 2) = 370,2 lb
e. Xác định khối lượng CTR khô còn lại trong lớp 1 vào cuối năm 6
1283 – (70,8 – 8,5) = 1220,7 lb
f. Xác định khối lượng trung bình của chất thải trong lớp 1 vào cuối năm 6
4455,7 lb (lớp 5) + 3974,6 lb (lớp 4) + 3552,7 (lớp 3) + 3300,8 (lớp 2) + 0,5 (1220,7
+ 370,2) + 1666,7 = 17.746 lb
g. Xác định khả năng giữ nước của lớp 1 vào cuối năm 6
9-47
h. Xác định lượng nước có thể giữ lại trong CTR của lớp 1 vào cuối năm 6
1220,7 x 0,248 = 302,7 lb
i. Xác định lượng nước rò rỉ hình thành từ lớp 1 vào cuối năm 6
370,2 – 302,7 = 67,5 lb
j. Xác định lượng nước còn lại trong lớp 1 vào cuối năm 6
370,2 – 67,5 = 302,7 lb
k. Xác định khối lượng tổng cộng của lớp 1 vào cuối năm 6
= khối lượng khô + khối lượng nước còn lại + khối lượng lớp che phủ
= 1220,7 + 302,7 + 1666,7 = 3190,1 lb
,0 248 FC = 55,06,0
− = 55,06,0
− = W
000.10 000.10 17746 W + 17746
+
Phần 3: Tính lượng nước rò rỉ tổng cộng sinh ra
1. Xác định tổng diện tích BCL
- Khối lượng CTR trong mỗi lớp BCL có kích thước 1 yd2 và cao 10 ft là 2777,8 lb.
- Tổng diện tích chiếm bởi 1 lớp:
6 x 108 lb/năm x 1/(2777,8 lb/yd2.năm) = 216,000 yd2
2. Xác định hệ số chuyển đổi 1 lb nước rò rỉ sinh ra từ 1 yd2 thành gals/năm
(Lb/yd2 x 216,000 yd2)/(8,34 lb/gal) = lb/yd2.năm x 25,900 = gal/năm
3. Bảng kết quả tính toán lượng nước rò rỉ sinh ra
9-48
p, lb/in2
0,0133 (yd3/lb)(lb/in2) + (0,001 yd3/lb)(p, lb/in2)
Ví dụ 9.2
Tính công suất tăng thêm sẵn có của BCL cho ở ví dụ 8.1 sau 5 năm do quá trình ép và
sinh khí. Tính chiều cao thực của BCL vào cuối năm 5 và quá trình sụt lún BCL sau khi
đóng cửa. Các phép tính toán phải liên tục cho đến khi BCL đạt trạng thái cân bằng.
Sử dụng số liệu cho ở ví dụ 8.1. Giả sử rằng khối lượng riêng của chất thải đã nén là
1000 lb/yd3 và phương trình sau có thể sử dụng để tính toán khối lượng riêng của chất
thải đã ép theo hàm số của áp suất nén. Giả sử không nén vật liệu che phủ.
SWP = 1000 lb/yd3 +
Trong đó, SWp = khối lượng riêng của chất thải đã nén, p (lb/yd3).
Bài làm
1. Tính chiều cao của mỗi lớp và vật liệu che phủ giữa các lớp. Sử dụng khối lượng
riêng và áp suất tại trung điểm của mỗi lớp để ước tính gần đúng tỷ trọng và áp suất
của cả lớp.
a. Xác định chiều cao của lớp thứ 5
i. Tổng lượng chất thải trong lớp thứ 5 vào năm thứ 5 là 4631,7 lb/yd2 (khối lượng
chất thải = Khối lượng CTR khô + khối lượng nước = 2222,2 + 742,8 = 2965 lb và
khối lượng vật liệu che phủ = 1666,7 lb). Áp suất tại trung điểm của lớp có thể
được tính toán như sau:
2
2
lb 2965
2
2
⎞
=⎟
⎠
p 1666 43,2 lb lb in 7, / = + ft
1
12
in yd
1
3
ft 1
yd 2 ⎛
⎜
⎝ ⎞
⎛
⎟⎟
⎜⎜
⎠
⎝ ⎞
⎟⎟
⎠
⎛
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝ ⎞
⎟
⎛
⎟
⎜⎜
⎟
⎝
⎟
⎠
ii. Khối lượng riêng liên quan đến áp suất theo phương trình đã cho
2,43 lb/in2
0,0133 (yd3/lb)(lb/in2) + (0,001 yd3/lb)(2,43, lb/in2) SWP = 1000 lb/yd3 +
SWp = 1154,5 lb/yd3
Vật liệu còn lại trong lớp (lb) = SWp (lb/yd3) x (1 yd2 x h ft x 1/3 yd/ft)
2965 lb = 1154,5 lb/yd3 h (ft) x 1/3 (yd/ft)
h = 7,70 ft
iv. Tính chiều cao tổng cộng của lớp 5 vào cuối năm 5. Chú ý rằng vì giả sử không
xảy ra quá trình nén hoặc phân hủy vật liệu che phủ theo thời gian, giá trị này sẽ
giống nhau cho các lớp qua các năm
9-49
iii. Ước tính chiều cao h của chất thải trong lớp 5 vào cuối năm 5. Chiều cao liên quan
đến khối lượng chất thải ban đầu còn lại trong lớp vào cuối năm bao gồm lượng
nước thêm vào hoặc thất thoát và khối lượng riêng trung bình của lớp
Chiều cao lớp che phủ = 10 ft x (1/6) = 1,67 ft
Chiều cao tổng cộng của lớp 5 = 7,70 + 1,67 = 9,37 ft
b. Xác định chiều cao của lớp thứ 4 vào cuối năm thứ 5
i. Tổng khối lượng chất thải trong lớp 4 vào cuối năm 5 là 4408,7 lb (Chất thải =
2742 lb và 1666,7 lb vật liệu che phủ). Aùp suất tại trung điểm của lớp 4 được tính
toán như sau:
2
2
2742 lb
2
2
⎞
=⎟
⎠
92,5 / p 7, lb 4631 1666 lb 7, lb in = + + ft
1
12
in yd
1
3
ft 1
yd 2 ⎛
⎜
⎝ ⎞
⎟⎟
⎠ ⎛
⎞
⎜⎜
⎟⎟
⎝
⎠
v. Khối lượng riêng liên quan đến áp suất theo phương trình đã cho
⎛
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝ ⎞
⎟
⎛
⎟
⎜⎜
⎟
⎝
⎟
⎠
SWP = 1000 lb/yd3 +
SWp = 1308 lb/yd3
vi. Ước tính chiều cao h của chất thải trong lớp 4 vào cuối năm 5.
Vật liệu còn lại trong lớp (lb) = SWp (lb/yd3) x (1 yd2 x h ft x 1/3 yd/ft)
2742 lb = 1308 lb/yd3 h (ft) x 1/3 (yd/ft)
h = 6,29 ft
vii. Tính chiều cao tổng cộng của lớp 4 vào cuối năm 5.
Chiều cao tổng cộng của lớp 4 = 6,29 + 1,67 = 7,96 ft
c. Xác định chiều cao của lớp thứ 3 vào cuối năm thứ 5
i. Tổng khối lượng chất thải trong lớp 3 vào cuối năm 5 là 3861,5 lb (Chất thải =
2194,8 lb và 1666,7 lb vật liệu che phủ). Áp suất tại trung điểm của lớp 4 được
tính toán như sau:
2
5,92 lb/in2
0,0133 (yd3/lb)(lb/in2) + (0,001 yd3/lb)(5,92, lb/in2)
2
2194 lb 8,
2
2
⎞
=⎟
⎠
p 7, lb 4631 4408 1666 lb lb 7, 8, 11,9 lb / in + = + + yd
1
3
ft 1
yd 2 ft
1
12
in ⎛
⎜
⎝ ⎞
⎛
⎜⎜
⎟⎟
⎠
⎝ ⎞
⎟⎟
⎠
ii. Khối lượng riêng liên quan đến áp suất theo phương trình đã cho
⎛
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝ ⎞
⎟
⎛
⎟
⎜⎜
⎟
⎝
⎟
⎠
SWP = 1000 lb/yd3 +
SWp = 1406,5 lb/yd3
9-50
9,11 lb/in2
0,0133 (yd3/lb)(lb/in2) + (0,001 yd3/lb)(9,11, lb/in2)
iii. Ước tính chiều cao h của chất thải trong lớp 3 vào cuối năm 5.
Vật liệu còn lại trong lớp (lb) = SWp (lb/yd3) x (1 yd2 x h ft x 1/3 yd/ft)
2194,8 lb = 1406,5 lb/yd3 h (ft) x 1/3 (yd/ft)
h = 4,68 ft
iv. Tính chiều cao tổng cộng của lớp 3 vào cuối năm 5.
Chiều cao tổng cộng của lớp 3 = 4,68 + 1,67 = 6,35 ft
d. Xác định chiều cao của lớp thứ 2 vào cuối năm thứ 5
i. Tổng khối lượng chất thải trong lớp 3 vào cuối năm 5 là 3486,5 lb (Chất thải =
1819,8 lb và 1666,7 lb vật liệu che phủ). Aùp suất tại trung điểm của lớp 4 được
tính toán như sau:
2
1819
lb
8,
2
p
7,
lb
4631
1666
3861
4408
lb
lb
7,
5,
8,
94,11
lb
/
in
=
+
+
+
+
2
1
yd
2
yd
1
3
ft
ft
1
12
in
⎛
⎜
⎝
2
⎞
=⎟
⎠
⎞
⎟⎟
⎠
⎛
⎞
⎜⎜
⎟⎟
⎝
⎠
⎛
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
⎞
⎟
⎛
⎟
⎜⎜
⎟
⎝
⎟
⎠
v. Khối lượng riêng liên quan đến áp suất theo phương trình đã cho
11,94 lb/in2
0,0133 (yd3/lb)(lb/in2) + (0,001 yd3/lb)(11,94 lb/in2)
SWP = 1000 lb/yd3 +
SWp = 1473,1 lb/yd3
vi. Ước tính chiều cao h của chất thải trong lớp 2 vào cuối năm 5.
Vật liệu còn lại trong lớp (lb) = SWp (lb/yd3) x (1 yd2 x h ft x 1/3 yd/ft)
1819,8 lb = 1473,1 lb/yd3 h (ft) x 1/3 (yd/ft)
h = 3,71 ft
vii. Tính chiều cao tổng cộng của lớp 2 vào cuối năm 5.
Chiều cao tổng cộng của lớp 2 = 3,71 + 1,67 = 5,38 ft
e. Xác định chiều cao của lớp thứ 1 vào cuối năm thứ 5
i. Tổng khối lượng chất thải trong lớp 3 vào cuối năm 5 là 3257,6 lb (Chất thải =
1590,9 lb và 1666,7 lb vật liệu che phủ). Aùp suất tại trung điểm của lớp 4 được
tính toán như sau:
2
1590
lb
9,
2
p
8,
7,
lb
4408
1666
3486
3861
lb
lb
7,
5,
5,
54,14
lb
/
in
=
+
+
+
+
+
2
yd
1
3
ft
1
yd
2
ft
1
12
in
⎛
⎜
⎝
2
⎞
=⎟
⎠
⎞
⎛
⎜⎜
⎟⎟
⎠
⎝
⎞
⎟⎟
⎠
⎞
⎟
⎛
⎟
⎜⎜
⎟
⎝
⎟
⎠
⎛
⎜
⎜
4631
⎜
⎜
⎝
ii. Khối lượng riêng liên quan đến áp suất theo phương trình đã cho
9-51
14,54 lb/in2
0,0133 (yd3/lb)(lb/in2) + (0,001 yd3/lb)(14,54 lb/in2)
SWP = 1000 lb/yd3 +
SWp = 1522,1 lb/yd3
iii. Ước tính chiều cao h của chất thải trong lớp 1 vào cuối năm 5.
Vật liệu còn lại trong lớp (lb) = SWp (lb/yd3) x (1 yd2 x h ft x 1/3 yd/ft)
1590,9 lb = 1522,1 lb/yd3 h (ft) x 1/3 (yd/ft)
h = 3,14 ft
iv. Tính chiều cao tổng cộng của lớp 1 vào cuối năm 5.
Chiều cao tổng cộng của lớp 1 = 3,14 + 1,67 = 4,81 ft
2. Tính công suất thêm sẵn có của BCL vào cuối năm 5.
- Tính tổng chiều cao của BCL vào cuối năm 5
Htổng cộng = 4,81 + 5,38 + 6,35 + 7,96 + 9,37 = 33,87 ft
- Tính công suất thêm của BCL
50,00 ft – 33,87 ft = 16,13 ft
Hay thêm 16,13 x 33,87-1 x 100 = 47,6% chất thải có thể đổ vào BCL.
- Tính lượng chất thải có thể đổ thêm vào BCL
0,476 x 5 x 2777,8 lb/yd2 = 6611,2 lb/yd2
Nếu BCL có diện tích 216,000 yd2 thì lượng chất thải có thể đổ thêm là
216,000 yd2 x 6611,2 lb/yd2 = 1,43 x 109 lb.
- Tính toán tương tự cho các năm tiếp sau, chiều cao của mỗi lớp và chiều cao tổng
cộng của BCL được trình bày trong như sau:
Chiều cao lớp rác (ft)
9-52
Năm vận
hành
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11 Lớp 1
4,80
4,70
4,71
4,71
4,69
4,67
4,66 Lớp 2
5,38
5,04
4,93
4,93
4,92
4,89
4,87 Lớp 4
7,96
7,01
6,31
5,87
5,71
5,68
5,64 Lớp 3
6,35
5,74
5,37
5,25
5,23
5,20
5,17 Lớp 5
9,37
8,94
8,08
7,29
6,72
6,49
6,43 Chiều cao tổng
cộng (ft)
33,87
31,43
29,40
28,04
27,27
26,94
26,77
Chiều cao lớp rác (ft)
9-53
Năm vận
hành
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22 Lớp 1
4,64
4,63
4,62
4,62
4,62
4,62
4,62
4,62
4,62
4,62
4,62 Lớp 2
4,85
4,83
4,82
4,81
4,81
4,81
4,81
4,81
4,81
4,81
4,81 Lớp 3
5,15
5,13
5,11
5,09
5,08
5,08
5,08
5,08
5,08
5,08
5,08 Lớp 4
5,60
5,57
5,55
5,52
5,51
5,50
5,49
5,49
5,49
5,49
5,49 Lớp 5
6,38
6,34
6,30
6,26
6,24
6,22
6,20
6,19
6,19
6,19
6,19 Chiều cao tổng
cộng (ft)
26,62
26,50
26,39
26,31
26,25
26,22
26,19
26,18
26,18
26,18
26,18
