Nghiên cứu hiện trạng và đề xuất các giải pháp quản lý rác thải sinh hoạt tại TP.Quảng Ngãi tỉnh Quảng Ngãi

ần Hiếu Nhuệ,2001) Theo quan điểm mới : Chất thải rắn đô thị (gọi chung là rác thải đô thị) được định nghĩa là : Vật chất mà người tạo ra ban đầu vứt bỏ đi trong khu vực đô thị mà không đòi hỏi được bồi thường cho sự vứt bỏ đó. Thêm vào đó, chất thải được coi là chất thải rắn đô thị nếu chúng được xã hội nhìn nhận một thứ mà thành phố phải có trách nhiệm thu gom và tiêu huỷ. (Trần Hiếu Nhuệ, 2001) Rác là thuật ngữ dùng để chỉ chất thải rắn có hình dạng tương đối cố định, bị vứt bỏ từ hoạt động của con người. Rác sinh hoạt hay chất thải rắn sinh hoạt là một bộ phận của chất thải rắn, được hiểu là các chất thải rắn phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt thường ngày của con người. Nguồn gốc chất thải rắn Nguồn gốc phát sinh, thành phần và tốc độ phát sinh của chất thải rắn là các cơ sở quan trọng để thiết kế, lựa chọn công nghệ xử lý và đề xuất các chương trình quản lý chất thải rắn. Các nguồn chủ yếu phát sinh ra chất thải rắn đô thị bao gồm : Từ các khu dân cư (chất thải sinh hoạt) Từ các trung tâm thương mại Từ các công sở, trường học, công trình công cộng Từ các dịch vụ đô thị, sân bay Từ các hoạt động công nghiệp Từ các hoạt động xây dựng đô thị Từ các trạm xử lý nước thải và từ các đường ống thoát nước của thành phố. Chất thải đô thị được xem như là chất thải cộng đồng ngoại trừ các chất thải trong quá trình chế biến tại các khu công nghiệp và chất thải công nghiệp. Các loại chất thải sinh ra từ các nguồn này được trình bày ở Bảng 2.1. Chất thải rắn đô thị phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau. Căn cứ vào đặc điểm của chất thải rắn có thể phân chia thành 3 nhóm lớn nhất là : chất thải sinh hoạt, công nghiệp và nguy hại. Nguồn thải của rác đô thị rất khó quản lý tại các nơi đất trống bởi vì tại các vị trí này sự phát sinh các nguồn chất thải là một quá trình phát tán. Bảng 2.1 : Các nguồn phát sinh chất thải rắn đô thị Nguồn Các hoạt động và vị trí phát sinh chất thải Loại chất thải rắn Nhà ở Những nơi ở riêng của một hay nhiều gia đình. Những căn hộ thấp, vừa và cao tầng … Chất thải thực phẩm, giấy, bìa cứng, nhựa dẻo, hàng dệt, đồ da, chất thải vườn, đồ gỗ, thuỷ tinh, hộp thiếc, nhôm, kim loại khác, tàn thuốc, rác đường phố, chất thải đặc biệt (dầu, lốp xe, thiết bị điện …), chất sinh hoạt nguy hại. Thương mại Cửa hàng, nhà hàng, chợ, văn phòng, khách sạn, dịch vụ, cửa hiệu in … Giấy, bìa cứng, nhựa dẻo, gỗ, chất thải thực phẩm, thuỷ tinh, kim loại, chất thải đặc biệt, chất thải nguy hại … Cơ quan Trường học, bệnh viện, nhà tù, trung tâm chính phủ … Giấy, bìa cứng, nhựa dẻo, gỗ, chất thải thực phẩm, thuỷ tinh, kim loại, chất thải đặc biệt, chất thải nguy hại … Xây dựng và phá dỡ Nơi xây dựng mới, sửa đường, san bằng các công trình xây dựng, vỉa hè hư hại. Gỗ, thép, bêtông, đất … Dịch vụ đô thị(trừ trạm xử lý) Quét dọn đường phố, làm đẹp phong cảnh, làm sạch theo lưu vực, công viên và bãi tắm, những khu vực tiêu khiển khác. Chất thải đặc biệt, rác, rác đường phố, vật xén ra từ cây, chất thải từ các công viên, bãi tắm và các khu vực tiêu khiển. Trạm xử lý; lò thiêu đốt Quá trình xử lý nước, nươc thải và chất thải công nghiệp. Các chất thải được xử lý. Khối lượng lớn bùn dư. (Nguồn : George Tchobanoglous, et al, Mc Graw – Hill Inc,1993) Phân loại chất thải rắn Việc phân loại chất thải rắn sẽ giúp xác định các loại khác nhau của chất thải rắn được sinh ra. Khi thực hiện phân loại chất thải rắn sẽ giúp chúng ta gia tăng khả năng tái chế và tái sử dụng các vật liệu trong chất thải, đem lại hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường. Các loại chất thải rắn được thải ra từ các hoạt động khác nhau nên được phân loại theo nhiều cách khác nhau như : Phân loại theo mức độ nguy hại Chất thải rắn được phân thành các loại : Chất thải nguy hại : bao gồm các loại hoá chất dễ gây phản ứng, độc hại, chất thải sinh học thối rữa, các chất dễ cháy, nổ hoặc các chất thải phóng xạ, các chất thải nhiễm khuẩn, lây lan … có nguy cơ đe doạ tới sức khoẻ người, động vật và cây cỏ. Nguồn phát sinh chất thải nguy hại chủ yếu từ các hoạt động y tế, công nghiệp và nông nghiệp. Chất thải y tế nguy hại : là chất thải có chứa các chất hoặc hợp chất có một trong các đặc tính gây nguy hại trực tiếp hoặc tương tác với các chất khác gây nguy hại tới môi trường và sức khoẻ cộng đồng. Các nguồn phát sinh chất thải bệnh viện bao gồm : Các loại bông băng, gạc, nẹp dùng trong khám bệnh, điều trị, phẫu thuật; Các; loại kim tiêm, ống tiêm; Các chi thể cắt bỏ, tổ chức mô cắt bỏ; Chất thải sinh hoạt từ các bệnh nhân; Các chất thải có chứa các chất có nồng độ cao sau đây : chì, thuỷ ngân, Cadmi, Arsen, Xianua … Các chất thải phóng xạ trong bệnh viện. Các chất nguy hại do các cơ sở công nghiệp hoá chất thải ra có tính độc hại cao, tác động xấu đến sức khoẻ, do đó việc xử lý chúng phải có những giải pháp kỹ thuật để hạn chế tác động độc hại đó. Các chất thải nguy hại từ hoạt động nông nghiệp chủ yếu là các loại phân hoá học, các loại thuốc bảo vệ thực vật. Chất thải không nguy hại : là những loại chất thải không chứa các chất và các hợp chất có một trong các đặc tính nguy hại trực tiếp hoặc tương tác thành phần. Phân loại theo vị trí hình thành : Người ta phân biệt rác hay chất thải rắn trong nhà, ngoài nhà, trên đường phố, chợ …. Phân loại theo bản chất nguồn tạo thành Chất thải rắn được phân thành các loại sau : Chất thải sinh hoạt : là những chất thải liên quan đến các hoạt động của con người, nguồn tạo thành chủ yếu từ các khu dân cư, các cơ quan, trường học, các trung tâm dịch vụ, thương mại. Chất thải rắn sinh hoạt có thành phần bao gồm kim loại, sành sứ, thuỷ tinh, gạch ngói vỡ, đất, đá, cao su, chất dẻo, thực phẩm dư thừa hoặc quá hạn sử dụng, xương động vật, tre, gỗ, lông gà lông vịt, vải, giấy, rơm rạ, xác động vật, vỏ rau quả v.v… Theo phương diện khoa học, có thể phân biệt các loại chất thải rắn sau : Rác thực phẩm : bao gồm các thức ăn thừa, rau, quả … loại chất thải này mang bản chất dễ bị phân huỷ sinh học, quá trình phân huỷ tạo ra các mùi khó chịu, đặc biệt, đặc biệt trong điều kiện thời tiết nóng, ẩm. Ngoài các loại thức ăn dư thừa từ gia đình còn có thức ăn dư thừa từ các bếp ăn tập thể, các nhà hàng, khách sạn, ký túc xá, chợ … Chất thải trực tiếp của động vật chủ yếu là phân, bao gồm phân người và phân động vật khác. Chất thải lỏng chủ yếu là bùn ga cống rãnh, là các chất thải ra từ các khu vực sinh hoạt dân cư. Tro và các chất dư thừa thải bỏ khác bao gồm : các loại vật liệu sau đốt cháy, các sản phẩm sau khi đun nấu bằng than, củi và các chất thải dễ cháy khác trong gia đình, trong kho của các công sở, cơ quan, xí nghiệp, các loại xỉ than. Chất thải rắn công nghiệp : là chất thải phát sinh từ các hoạt động sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp. Các nguồn phát sinh chất thải công nghiệp gồm : Các phế thải từ vật liệu trong quá trình sản xuất công nghiệp, tro, xỉ, trong các nhà máy nhiệt điện; Các phế thải từ nguyên, nhiên liệu phục vụ cho sản xuất; Các phế thải trong quá trình công nghệ; Bao bì đóng gói sản phẩm. Chất thải xây dựng : là các phế thải như đất, đá, gạch ngói, bêtông vỡ do các hoạt động phá dỡ, xây dựng công trình v.v… chất thải xây dựng gồm : Vật liệu xây dựng trong quá trình dỡ bỏ công trình xây dựng; Đất đá do việc đào móng trong xây dựng; Các vật liệu như kim loại, chất dẻo … Chất thải từ các hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật như trạm xử lý nước thiên nhiên, nước thải sinh hoạt, bùn cặn từ các cống thoát nước thành phố. Chất thải nông nghiệp : là những chất thải và mẫu thừa thải ra từ các hoạt động nông nghiệp, thí dụ như trồng trọt, thu hoạch các loại cây trồng, các sản phẩm thải ra từ các chế biến sữa, của các lò giết mổ … Phân loại theo công nghệ xử lý – quản lý Phân loại chất thải rắn theo dạng này người ta chia ra các thành phần như sau : các chất cháy được, các chất không cháy được, các chất hỗn hợp ( Bảng 2.2). Bảng 2.2 : Phân loại theo công nghệ xử lý Thành phần Định nghĩa Thí dụ 1. Các chất cháy được : Giấy Hàng dệt Rác thải Cỏ, gỗ,củi, rơm Chất dẻo Da và cao su Các vật liệu làm từ giấy Có nguồn gốc từ sợi Các chất thải ra từ đồ ăn, thực phẩm Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ gỗ, tre, rơm Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ chất dẻo Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ da và cao su Các túi giấy, các mảnh bìa, giấy vệ sinh Vải, len … Các loại rau, quả, thực phẩm Đồ dùng bằng gỗ như bàn, ghế, vỏ dừa … Phim cuộn, túi chất dẻo, lọ chất dẻo, bịch nylon … Giầy, băng cao su … 2. Các chất không cháy được : Kim loại sắt Kim loại không phải sắt Thuỷ tinh Đá và sành sứ Các loại vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ sắt mà dễ bị nam châm hút. Các vật liệu không bị nam châm hút. Các vật liệu và sản phẩm chế tạo từ thuỷ tinh. Các vật liệu không cháy khác ngoài kim loại và thuỷ tinh Hàng rào, dao, nắp lọ … Vỏ hộp nhôm, đồ đựng bằng kim loại. Chai lọ, đồ dùng bằng thuỷ tinh, bóng đèn … Đá cuội, cát, đất … 3. Các chất hỗn hợp : Tất cả các loại vật liệu khác không phân loại ở phần 1 và 2 đều thuộc loại này. Loại này có thể chia làm hai phần với kích thước > 5mm và < 5 mm. (Nguồn : Bảo vệ môi trường trong xây dựng cơ bản, Lê Văn Nãi, 1999) Thành phần chất thải rắn Thành phần của chất thải rắn đô thị được xác định ở Bảng 2.3 và Bảng 2.4. Giá trị của các thành phần trong chất thải rắn đô thị thay đổi theo vị trí, theo mùa, theo điều kiện kinh tế và nhiều yếu tố khác. Sự thay đổi khối lượng chất thải rắn theo mùa đặc trưng ở Bắc Mỹ được trình bày ở Bảng 2.5. Thành phần rác thải đóng vai trò quan trọng nhất trong việc quản lý rác thải. Bảng 2.3 : Thành phần chất thải rắn đô thị phân theo nguồn gốc phát sinh Nguồn phát thải % Trọng lượng Dao động Trung bình Nhà ở và thương mại, trừ các chất thải đặc biệt và nguy hiểm 50 – 70 62 Chất thải đặc biệt (dầu, lốp xe, thiết bị điện, bình điện) 3 – 12 5 Chất thải nguy hại 0,1 – 1,0 0,1 Cơ quan 3 – 5 3,4 Xây dựng và phá dỡ 8 – 20 14,0 Các dịch vụ đô thị Là sạch đường phố 2 – 5 3,8 Cây xanh và phong cảnh 2 – 5 3,0 Công viên và các khu vực tiêu khiển 1,5 – 3 2,0 Lưu vực đánh bắt 0,5 – 1,2 0,7 Bùn đặc từ nhà máy xử lý 3 – 8 6,0 Tổng cộng 100 (Nguồn : George Tchobanoglous, et al,1993) Bảng 2.4 : Thành phần chất thải rắn đô thị theo tính chất vật lý Thành Phần % Trọng lượng Khoảng giá trị Trung bình Chất thải thực phẩm 6 – 25 15 Giấy 25 – 45 40 Bìa cứng 3 – 15 4 Chất dẻo 2 – 8 3 Vải vụn 0 – 4 2 Cao su 0 – 2 0,5 Da vụn 0 – 2 0,5 Rác làm vườn 0 – 20 12 Gỗ 1 – 4 2 Thuỷ tinh 4 – 16 8 Can hộp 2 – 8 6 Kim loại không thép 0 – 1 1 Kim loại thép 1 – 4 2 Bụi, tro, gạch 0 – 10 4 Tổng cộng 100 (Nguồn : Trần Hiếu Nhuệ, 2001) Bảng 2.5 : Sự thay đổi thành phần theo mùa đặc trưng của chất thải rắn sinh hoạt Chất thải % khối lượng % thay đổi Mùa mưa Mùa khô Giảm Tăng Chất thải thực phẩm 11,1 13,5 21,6 Giấy 45,2 40,0 11,5 Nhựa dẻo 9,1 8,2 9,9 Chất hữu cơ khác 4,0 4,6 15,0 Chất thải vườn 18,7 24,0 28,3 Thuỷ tinh 3,5 2,5 28,6 Kim loại 4,1 3,1 24,4 Chất trơ và chất thải khác 4,3 4,1 4,7 Tổng cộng 100 100 (Nguồn : George Tchobanoglous, et al,1993) Tính chất của chất thải rắn Tính chất lý học của chất thải rắn Việc lựa chọn và vận hành thiết bị, phân tích và thiết kế hệ thống xử lý, đánh giá khả năng thu hồi năng lượng … phụ thuộc rất nhiều vào tính chất vật lý của chất thải rắn. Những tính chất vật lý quan trọng của chất thải rắn đô thị bao gồm : khối lượng riêng, độ ẩm, kích thước phân loại và độ xốp. Trong đó, khối lượng riêng và độ ẩm là hai tính chất được quan tâm nhất trong công tác quản lý chất thải rắn đô thị ở Việt Nam. Khối lượng riêng Khối lượng riêng (hay mật độ) của rác thải thay đổi theo thành phần, độ ẩm, độ nén của chất thải. Trong công tác quản lý chất thải rắn, khối lượng riêng là thông số quan trọng phục vụ cho công tác thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải. Qua đó có thể phân bổ và tính được nhu cầu trang thiết bị phục vụ công tác thu gom vận chuyển, khối lượng rác thu gom và thiết kế quy mô bãi chôn lấp chất thải. Khối lượng riêng được xác định bởi khối lượng của vật liệu trên một đơn vị thể tích (kg/m3). Dữ liệu về khối lượng riêng cần thiết để định mức tổng khối lượng và thể tích chất thải cần phải quản lý. Khối lượng riêng của các hợp phần trong chất thải rắn đô thị được trình bày ở Bảng 2.6. Khối lượng riêng của chất thải rắn thay đổi một cách rõ ràng theo vị trí địa lý, mùa trong năm và thời gian lưu trữ, do đó cách tốt nhất là sử dụng các giá trị trung bình đã được lựa chọn. Khối lượng riêng của chất thải sinh hoạt thay đổi từ 120 đến 590 kg/m3. Đối với xe vận chuyển, rác có thể bị ép lên đến 830 kg/m3. Khối lượng riêng của rác được xác định bằng phương pháp cân trọng lượng để xác định tỷ lệ giữa trọng lượng của mẫu với thể tích của nó, có đơn vị là kg/m3(hoặc lb/yd3). Bảng 2.6 : Khối lượng riêng các thành phần của chất thải rắn đô thị Loại chất thải Khối lượng riêng lb/yd3 Dao động Trung bình Thực phẩm 220 – 810 490 Giấy 70 – 220 150 Carton 70 – 135 85 Plastic 70 – 220 110 Vải 70 – 170 110 Cao su 170 – 340 220 Da 170 – 440 270 Rác làm vườn 100 – 380 170 Gỗ 220 – 540 400 Thuỷ tinh 270 – 810 330 Can thiết (đồ hộp) 85 – 270 150 Nhôm 110 – 405 270 Kim loại khác 220 – 1940 540 Bụi, tro … 540 – 1685 810 Tro 1095 – 1400 1255 Rác rưởi 150 – 305 220 (Nguồn : George Tchobanoglous, et al,1993) Chú thích : lb/yd3 x 0.5933 = kg/m3 Độ ẩm Độ ẩm của chất thải rắn là thông số có liên quan đến giá trị nhiệt lượng của chất thải, được xem xét nhất lựa chọn phương án xử lý, thiết kế bãi chôn lấp và lò đốt. Độ ẩm rác thay đổi theo thành phần và theo mùa trong năm. Rác thải thực phẩm có độ ẩm từ 50 – 80%, rác thải là thuỷ tinh, kim loại có độ ẩm thấp nhất. Độ ẩm trong rác cao tạo điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật kị khí phân huỷ gây thối rữa. Độ ẩm của chất thải rắn thường được biểu diễn bằng hai cách : Phương pháp trọng lượng ướt : độ ẩm của mẫu được biểu diễn bằng % của trọng lượng ướt vật liệu; Phương pháp trọng lượng khô : độ ẩm của mẫu được biểu diễn bằng % của trọng lượng khô vật liệu; Phương pháp trọng lượng ướt thường được sử dụng trong lĩnh vực quản lý chất thải rắn. Độ ẩm theo phương pháp trọng lượng ướt được biểu diễn dưới dạng toán học như sau : M = [(w – d)/w]x100 Trong đó : M : độ ẩm % w : trọng lượng ban đầu của mẫu, kg(g) d : trọng lượng của mẫu sau khi sấy khô ở 105oC, kg(g) Bảng 2.7 : Độ ẩm của rác sinh hoạt Thành phần Độ ẩm (%) Khoảng dao động Giá trị trung bình Thực phẩm 50 – 80 70 Rác làm vườn 30 – 80 60 Gỗ 15 – 40 20 Rác sinh hoạt 15 – 40 20 Da 8 – 12 10 Vải 6 – 15 10 Bụi, tro 6 – 12 8 Giấy 4 – 10 6 Carton 4 – 8 5 Kim loại đen 2 – 6 3 Đồ hộp 2 – 4 3 Kim loại màu 2 – 4 2 Plastic 1 – 4 2 Cao su 1 – 4 2 Thuỷ tinh 1 – 4 2 (Nguồn : George Tchobanogous, 1977) Tính chất hoá học của chất thải rắn Các chỉ tiêu hoá học quan trọng nhất của chất thải rắn đô thị gồm chất hữu cơ, chất tro, hàm lượng cacbon cố định, nhiệt trị. Chất hữu cơ Chất hữu cơ được xác định bằng cách lấy mẫu đã làm phân tích xác định độ ẩm đem đốt ở 950oC trong 1 giờ, để nguội trong bình hút ẩm 1 giờ rồi đem cân để xác định lượng tro còn lại sau khi đốt. Thông thường chất hữu cơ dao động trong khoảng 40 – 60%, giá trị trung bình là 35%. Chất hữu cơ được tính theo công thức sau : Chất hữu cơ (%) = [(c – d)/c]x100 Trong đó : c : Trọng lượng mẫu ban đầu d : Trọng lượng mẫu chất rắn sau khi đốt ở 950oC Chất tro (chất vô cơ) Chất tro là phần còn lại sau khi nung ở 950oC, tức là các chất trơ dư hay chất vô cơ. Chất vô cơ(%) = 100 – chất hữu cơ(%) Hàm lượng cacbon cố định : Hàm lượng cacbon cố định là lượng cacbon còn lại sau khi đã loại các chất vô cơ khác không phải là cacbon không tro khi nung ở 950oC, hàm lượng này thường chiếm khoảng 5 – 12%, giá trị trung bình là 7%. Các chất vô cơ khác trong tro gồm thuỷ tinh, kim loại, …Đối với chất thải rắn đô thị, các chất vô cơ này chiếm khoảng 15 – 30%, giá trị trung bình là 20%. Nhiệt trị Nhiệt trị là giá trị nhiệt tạo thành khi đốt chất thải rắn. Giá trị nhiệt được xác định theo công thức Dulông : Btu/lb = 145C + 610(H2 – 1/8O2 + 40S + 10N) Trong đó : C : lượng cacbon tính theo % H : Hydro tính theo % O : Oxy tính theo % S : Sunfua tính theo % Số liệu trung bình về các chất dư trơ và nhiệt năng của các hợp phần trong chất thải rắn được trình bày trong Bảng 2.8. Bảng 2.8 : Số liệu trung bình về chất dư trơ và nhiệt năng của các hợp phần trong chất thải rắn đô thị Thành phần Chất dư trơ +, % Hàm lượng năng lượng, Btu/lb Dao động Trung bình Dao động Trung bình Thực phẩm 2 – 8 5,0 1,500 – 3,000 2,000 Giấy 4 – 8 6,0 5,000 – 8,000 7,200 Carton 3 – 6 5,0 6,000 – 7,500 7,000 Plastic 6 – 20 10,0 12,000 – 16,000 14,000 Vải 2 – 4 2,5 6,500 – 8,000 7,500 Cao su 8 – 20 10,0 9,000 – 12,000 10,000 Da 8 – 20 10,0 6,500 – 8,500 7,500 Rác làm vườn 2 – 6 4,5 1,000 – 8,000 2,800 Gỗ 0,6 – 2 1,5 7,500 – 8,500 8,000 Thuỷ tinh 96 – 99+ 98,0 50 – 100 60 Can thiết(đồ hộp) 96 – 99+ 98,0 100 – 500 300 Nhôm 90 – 99+ 96,0 - - Kim loại khác 94 – 99+ 98,0 100 – 500 300 Bụi, tro … 60 – 80 70,0 1,000 – 5,000 3,000 Rác sinh hoạt 4,000 – 5,500 4,500 (Nguồn : George Tchobanoglous, et al, 1993) Thành phần sinh học của chất thải rắn Các thành phần hữu cơ (không kể các thành phần như plastic, cao su, da) của hầu hết chất thải rắn có thể được phân loại về phương diện sinh học như sau : Các phần tử có thể hoà tan trong nước như : đường, tinh bột, amino acid và nhiều hữu cơ. Bán cellulose : các sản phẩm ngưng tụ của đường 5 và 6 cacbon. Cellolose : sản phẩm ngưng tụ của đường glulose 6 cacbon. Dầu, mỡ và sáp : là những esters của alcohols và acid béo mạch dài. Lignin : một polymer chứa các vòng thơm với nhóm methoxyl. Lignocelluloza : hợp chất do lignin và celluloza kết hợp với nhau. Protein : chất tạo thành các amino acid mạch thẳng. Tính chất sinh học quan trọng nhất của phần hữu cơ của chất thải rắn đô thị là hầu hết các thành phần hữu cơ có thể được chuyển hoá sinh học thành khí, các chất rắn vô cơ và hữu cơ khác. Sự tạo mùi hôi và phát sinh ruồi cũng liên quan đến tính dễ phân huỷ của các vật liệu hữu cơ trong chất thải rắn đô thị như rác thực phẩm. Khả năng phân huỷ sinh học của các thành phần hữu cơ trong chất thải rắn Hàm lượng chất rắn bay hơi (VS : Volatile Substances) , xác định bằng cách đốt cháy chất ở nhiệt độ 550oC, thường được sử dụng để đánh giá khả năng phân huỷ sinh học của hữu cơ trong chất thải rắn. Tuy nhiên sử dụng VS để mô tả khả năng phân huỷ sinh học của phần hữu cơ trong chất thải rắn thì không đúng vì một vài thành phần hữu cơ của chất thải rắn rất dễ bay hơi nhưng lại kém khả năng phân huỷ sinh học là giấy in và cành cây. Thay vào đó, hàm lượng lignin của chất thải rắn có thể áp dụng tỉ lệ phần dễ phân huỷ sinh học của chất thải rắn, và được tính toán bằng công thức : BF = 0.83 – 0.028LC Trong đó : BF : tỷ lệ phần phân huỷ sinh học biểu diễn trên cơ sở hàm lượng chất rắn bay hơi. 0.83 và 0.028 : hằng số thực nghiệm LC : hàm lượng lignin của VS biểu diễn bằng % trọng lượng khô Khả năng phân huỷ sinh học của một vài hợp chất hữu cơ tìm thấy trong chất thải rắn đô thị, dựa trên cơ sở hàm lượng lignin. Chất thải với hàm lượng lignin cao như : giấy in có khả năng phân huỷ sinh học kém hơn đáng kể so với các chất thải hữu cơ khác trong chất thải rắn đô thị. Trong thực tế các thành phần hữu cơ trong chất thải rắn thường được phân loại thành phần phân huỷ chậm và phần phân huỷ nhanh. Sự phát sinh mùi hôi Mùi hôi có thể sinh ra khi chất thải được chứa trong khoảng thời gian dài ở trong nhà, trạm trung chuyển và ở bãi đổ. Mùi hôi phát sinh đáng kể ở các thùng chứa bên trong nhà vào mùa khô có khí hậu nóng ẩm. Sự hình thành mùi hôi là do sự phân huỷ kỵ khí của các thành phần hữu cơ dễ phân huỷ nhanh tìm thấy trong chất thải rắn. Mùi hôi là do sự phát sinh của các khí sau : CH4, NH3, H2S, … Sự sinh sản của ruồi Vào thời gian hè ở những vùng khí hậu nóng ẩm. Sự sinh sản của ruồi trong chất thải rắn là vấn đề đáng quan tâm. Ruồi có thể phát triển nhanh trong khoảng thời gian không đến sau khi trứng ruồi được kí vào. Chu kỳ phát triển của ruồi từ khi còn trong trứng cho đến khi trưởng thành được mô tả như sau : Trứng phát triển : 8 ÷ 12 giờ Giai đoạn 1 của ấu trùng : 20 giờ Giai đoạn 2 của ấu trùng : 24 giờ Giai đoạn 3 của ấu trùng : 3 ngày Giai đoạn nhộng : 4 ÷ 5 ngày Tổng cộng : 9 ÷ 11 ngày Sự chuyển đổi lý – hoá sinh của CTR Những biến đổi lý học cơ bản có thể xảy ra trong quá trình vận hành quản lý CTR gồm : Phân loại Giảm thể tích cơ học Giảm kích thước cơ học Phân loại : Quá trình này có thể tách riêng các thành phần CTR nhằm tách riêng từ hỗn hợp sang dạng tương đối đồng nhất để thu hồi các thành phần có thể tái sinh, tái sử dụng của CTR đô thị. Ngoài ra có thể tách riêng những thành phần có khả năng thu hồi năng lượng. Giảm thể thể tích cơ học : Phương pháp nén thường được áp dụng để giảm thể tích chất thải, thông thường sử dụng những xe thu gom có lắp bộ phận ép nhằm tăng khối lượng rác thu gom trong một chuyến thu gom từ CTR thông thường, đóng kiện để giảm chi phí xử lý và vận chuyển. Đồng thời áp dụng phương pháp này tăng thời gian sử dụng BCL. Giảm kích thước cơ học : Việc giảm kích thước cơ học nhằm thu CTR có kích thước đồng nhất và nhỏ so với kích thước ban đầu của chúng. Trong một số trường hợp thể tích của số chất thải sau khi giảm kích thước sẽ lớn hơn thể tích ban đầu. Sự chuyển đổi hoá học Quá trình chuyển hoá của CTR bao gồm quá trình chuyển pha : từ rắn sang lỏng, lỏng sang khí … Để làm giảm thể tích và thu hồi sản phẩm của quá trình chuyển hoá hoá học thường sử dụng các phương pháp sau : Đốt (hay sự oxy hoá hoá học) : là phản ứng hỗn hợp có sự tham gia của oxy với các thành phần hữu cơ trong chất thải sinh ra các hợp chất bị oxy hoá cùng với sự phát sáng và toả nhiệt. CHC + O2 ® CO2 + H2O + NO2 + O2 dư + NH3 + SOX Các thông số cần lưu ý với lò đốt rác : Lượng oxy cung cấp Nhiệt độ duy trì trong lò đốt Thời gian đốt Mật độ xáo trộn bên trong lò Vật liệu xây dựng lò đốt để đảm bảo tính cách nhiệt. Quá trình nhiệt phân : hầu hết các chất hữu cơ có thể phân huỷ qua các phản ứng bởi nhiệt và ngưng tụ trong các điều kiện không có oxy tạo thành những thành phần lỏng và khí. Một số đặc tính cơ bản của quá tình nhiệt phân : Dòng khí sinh ra có chứa Hidro, CH4, Cacbon monoxit, Cacbon dioxit và nhiều loại khí khác tuỳ thuộc vào bản chất, thành phần, tính chất của CTR đem đi điện phân. Lượng than dầu dạng lỏng ở điều kiện nhiệt độ phòng chứa các hoá chất như : axit axetic, axeton, metanol. Thành phần cacbon nguyên chất và một số loại chất trơ khác. Quá trình hoá khí : là quá đốt cháy một phần nguyên liệu cacbon để thu nguyên liệu và khí CO, H2, và một số hidro cacbon, trong đó có metan. Sự chuyển đổi sinh học Dựa trên đặc điểm của CTR đô thị có các thành phần rác hữu cơ, có thể bị phân huỷ bởi vi sinh vật như : vi khuẩn, nấm men. Người ta sản xuất phân compost để bổ sung thêm dung dịch cần thiết trong quá trình ủ phân, xảy ra trong quá trình hiếu khí hay kỵ khí. Quá trình phân huỷ kỵ khí : quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ trong CTR đô thị trong điều kiện kỵ khí xảy ra theo các bước sau đây : Quá trình thuỷ phân các hợp chất có phân tử lượng thành những hợp chất thích hợp là nguồn năng lượng. Chuyển hoá các hợp chất ở giai đoạn trước thành những hợp chất có phân tử lượng thấp hơn. Chuyển đổi các hợp chất trung gian thành những sản phẩm chủ yếu là CH4 và CO2. Trong quá trình phân huỷ kỵ khí có nhiều loại vi sinh vật tham gia vào quá trình chuyển hoá chất hữu cơ của chất thải tạo thành những sản phẩm bền vững. Ngoài ra, còn một số nhóm vi sinh vật kỵ khí lên men của các sản phẩm đã cắt mạch thành những hợp chất có thành phần đơn giản hơn, chủ yếu là axit axetic. Sau đó H2 và CH3COOH sẽ được tiếp tục chuyển hoá thành CH4 và CO2. Quá trình phân huỷ hiếu khí : dựa trên hoạt động các vi khuẩn hiếu khí với sự có mặt của oxy, thông thường sau 2 ngày, nhiệt độ phát triển và đạt khoảng 45o. Sau 6 – 7 ngày nhiệt độ 70 – 75oC. Với điều kiện nhiệt độ này thì đảm bảo điều kiện tối ưu cho vi sinh vật hoạt động. Tốc độ phát sinh chất thải rắn Việc tính toán tốc độ phát thải rác là một trong những yếu tố quan trọng trong việc quản lý rác thải bởi vì từ đó người ta có thể xác định được lượng rác phát sinh trong tương lai ở một khu vực cụ thể có kế hoạch quản lý từ khâu thu gom, vận chuyển tới quản lý. Phương pháp xác định tốc độ phát thải rác cũng gần giống phương pháp xác định tổng lượng rác. Người ta sử dụng một số loại phân tích sau đây để định lượng rác thải ở một khu vực. Đo khối lượng Phân tích thống kê Dựa trên các đơn vị thu gom rác(thí dụ thùng chứa) Phương pháp xác định tỷ lệ rác thải Tính cân bằng vật chất Nhà máy Xí nghiệp Lượng vào (Nguyên liệu + nhiên liệu) Lượng ra (Sản phẩm ) Hình 2.1 : Sơ đồ tính cân bằng vật chất ¯Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phát sinh chất thải rắn ĩ Sự phát triển kinh tế và nếp sống : Các nghiên cứu cho thấy sự phát sinh chất thải liên hệ trực tiếp với phát triển kinh tế của một cộng đồng. Lượng chất thải sinh hoạt đã được ghi nhận là có giảm đi khi có sự suy giảm về kinh tế. Phần trăm vật liệu đóng gói (đặcbiệt là túi nylon) đã tăng lên trong ba thập kỷ và tương ứng là tỷ trọng khối lượng (khi thu gom) của chất thải cũng giảm đi. ĩ Mật độ dân số : Các nghiên cứu xác minh rằng khi mật độ dân số tăng lên, nhà chức trách sẽ phải thải bỏ nhiều rác thải hơn. Nhưng không phải rằng dân số ở cộng đồng có mật độ cao hơn sẽ sản sinh ra nhiều rác thải hơn mà dân số cộng đồng có mật độ thấp có các phương pháp xử lý rác khác chẳng hạn như làm phân compost trong vườn hay đốt rác sau vườn. ĩ Sự thay đổi theo mùa : Trong những dịp như lễ giáng sinh, tết âm lịch (tiêu thụ đỉnh điểm) và cuối năm tài chính (tiêu thụ thấp) thì sự thay đổi về lượng rác thải đã được ghi nhận. ĩ Nhà ở : Các yếu tố có thể áp dụng đối với mật độ dân số cũng có thể áp dụng đối với các loại nhà ở. Điều này đúng bởi vì có sự liên hệ trực tiếp giữa loại nhà ở và mật độ dân số. Các yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến sự phát thải trong những ngôi nhà mật độ cao như rác thải vườn. Cũng không khó để giải thích vì sao các hộ gia đình ở nông thôn sản sinh ít chất thải hơn các hộ gia đình ở thành phố. ĩ Tần số và phương thức thu gom : Vì các vấn đề này nảy sinh đối với rác thải trong và quanh nhà, các gia đình sẽ tìm cách khác để thải rác. Người ta phát hiện ra rằng nếu tần số thu gom rác thải giảm đi, với sự thay đổi giữa các thùng 90 lít sang các thùng di động 240 lít, lượng rác thải đã tăng lên, đặc biệt là rác thải vườn. Do đó vấn đề quan trọng trong việc xác định lượng rác phát sinh không chỉ từ lượng rác được thu gom, mà còn xác định lượng rác được vận chuyển thẳng ra bãi chôn lấp, vì rác thải vườn đã từng được xe vận chuyển đến nơi chôn lấp. Ngoài ra, còn có các yếu tố khác như : dư luận, ý thức cộng đồng … theo dự án môi trường Việt Nam Canada (Viet Nam Canada Environment Project) thì tốc độ phát sinh rác thải đô thị ở Việt Nam như sau : Rác thải khu dân cư (Residential wastes) : 0,3 – 0,6 kg/người/ngày. Rác thải thương mại (Commercial wastes) : 0,1 – 0,2 kg/người/ngày. Rác thải quét đường (Street sweeping wastes) : 0,05 – 0,2 kg/người/ngày. Rác thải công sở (Institution wastes) : 0,05 – 0,2 kg/người/ngày. Tính trung bình ở : Việt Nam : 0,5 – 0,6 kg/người/ngày Singapore : 0,87 kg/người/ngày Hongkong : 0,85 kg/người/ngày Karachi, Pakistan : 0,50 kg/người/ngày Ô nhiễm môi trường do chất thải rắn Môi trường nước Chất thải rắn, đặc biệt là chất hữu cơ trong môi trường nước sẽ bị phân huỷ nhanh chóng. Tại các bãi rác, nước có trong rác sẽ tách ra kết hợp với ccs nguồn nước khác như : nước mưa, nước ngầm, nước mặn, hình thành nước rò rỉ. Nước rò rỉ di chuyển trong bãi rác sẽ làm tăng khả năng phân huỷ sinh học trong rác cũng như trong quá trình vận chuyển các chất gây ô nhiễm ra môi trường xung quanh. Các chất ô nhiễm trong nước rò rỉ gồm các chất được hình thành trong quá trình phân huỷ sinh học, hoá học … Nhìn chung, mức độ ô nhiễm trong nước rò rỉ rất cao (COD : từ 3.000 – 60.000 mg/l; N-NH3 : từ 10 – 800 mg/l; BOD5 : từ 2.000 – 20.000 mg/l; TOC (Cacbon hữu cơ tổng cộng) : 1.500 – 20.000 mg/l; Phosphorus tổng cộng : 5 – 100 mg/l; … và lượng lớn các vi sinh vật). (Trần Hiếu Nhuệ,2001). Đối với các bãi rác thông thường (đáy bãi rác không có đáy chống thấm, sụt lún hoặc lớp chống thấm bị thủng …) các chất ô nhiễm sẽ thấm sâu vào nước ngầm gây ô nhiễm cho tầng nước ngầm và sẽ rất nguy hiểm khi con người sử dụng tầng nước này phục vụ cho ăn uống, sinh hoạt. Ngoài ra, chúng có khả năng duy chuyển theo phương ngang, rỉ ra bên ngoài bãi rác gây ô nhiễm nguồn nước mặt. Nếu nước thải có chứa kim loại nặng, nồng độ kim loại nặng trong giai đoạn lên men axit sẽ cao hơn so với giai đoạn lên men mêtan. Đó là các axit béo mới hình thành tác dụng với kim loại tạo thành phức kim loại. Các hợp chất hydroxyt vòng thơm, axit humic và axit fulvic có thể tạo phức với Fe, Pb, Cu, Cd, Mn, Zn, … Hoạt động của các vi khuẩn kỵ khí khử sắt có hoá trị 3 thành sắt có hoá trị 2 sẽ kéo theo sự hoà tan của các kim loại như : Ni, Pd, Cd, Zn. Vì vậy, khi kiểm soát chất lượng nước ngầm trong khu vực bãi rác phải kiểm tra xác định nồng độ kim loại nặng trong thành phần nước ngầm. Ngoài ra, nước rò rỉ có thể chứa các hợp chất hữu cơ độc hại như : chất hữu cơ bị halogen hoá, các hydrocacbon đa vòng thơm, … chúng có thể gây đột biến gen, gây ung thư. Các chất này nếu thấm vào tầng nước ngầm hoặc nước mặt sẽ xâm nhập vào chuỗi thức ăn, gây hậu quả vô cùng nghiêm trọng cho sức khoẻ của con người hiện tại và cả thế hệ mai sau. Môi trường không khí Các chất thải rắn thường có một phần có thể bay hơi và mang theo mùi làm ô nhiễm không khí. Cũng như chất thải k._.