Ản lÝ vÀ x Ử lÝ ch Ất th Ải r Ắ · ĐẠi hỌ c hu Ế phÂn hi Ệu Đhh tẠ i...
TRANSCRIPT
ĐẠI HỌC HUẾ
PHÂN HI ỆU ĐHH TẠI QUẢNG TRỊ
BÀI GI ẢNG
QUẢN LÝ VÀ X Ử LÝ CH ẤT TH ẢI RẮN
Th.S. NGUYỄN XUÂN CƯỜNG
Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật môi tr ường
LƯU HÀNH NỘI BỘ
ĐÔNG HÀ, 2012
MỤC LỤC
Chương 1. ĐỊNH NGHĨA, PHÁT SINH VÀ TÍNH CHẤT................................................................4 1.1. Định nghĩa.................................................................................................................................4 1.2. Phân loại ...................................................................................................................................4 1.3. Thành phần và tính chất............................................................................................................4
1.3.1. Thành phần ........................................................................................................................4 1.3.2. Tính chất ............................................................................................................................5
1.4. Chất thải rắn phát sinh.............................................................................................................7 1.4.1. Vai trò của việc xác định khối lượng CTR.........................................................................7 1.4.2 Khảo sát tốc độ chất thải rắn phát sinh..............................................................................7
1.5. Xác định khối lượng và thành phần ..........................................................................................9 1.5.1. Xác định khối lượng...........................................................................................................9 1.5.2. Phương pháp xác định các thông số CTR........................................................................10
1.6. Phân loại chất thải rắn (Waste Classification).......................................................................12 1.6.1. Thông tin chung ...............................................................................................................13 1.6.2. Lợi ích của việc phân loại CTR tại nguồn .......................................................................13
1.7. Chất thải rắn nguy hại ............................................................................................................13 1.8. Ảnh hưởng của chất thải rắn đến sức khỏe con người và môi trường....................................14
1.8.1. Ảnh hưởng đến môi trường ..............................................................................................14 1.8.2. Ảnh hưởng đến sức khỏe con người .................................................................................14
1.9. Hệ thống quản lý.....................................................................................................................14 1.9.1. Quản lý chất thải rắn thông thường.................................................................................14 1.9.2. Quản lý chất thải rắn nguy hại ........................................................................................16
Chương 2. THU GOM CHẤT THẢI RẮN .......................................................................................17 2.1. Tổng quan...............................................................................................................................17
2.1.1. Các kiểu thu gom..............................................................................................................17 2.1.2. Các hình thức thu gom.....................................................................................................18
2.2. Phân tích hệ thống thu gom vận chuyển CTR.........................................................................18 2.2.1. Một số khái niệm..............................................................................................................18 2.2.2. Tính toán hệ thống Container di động( HCS)..................................................................19 2.2.3. Tính toán hệ thống Container cố định (SCS)...................................................................22
2.3. Trạm trung chuyển..................................................................................................................24 2.3.1. Sự cần thiết của trạm trung chuyển .................................................................................24 2.3.2. Các loại trạm trung chuyển .............................................................................................26 2.3.3. Các thông số cơ bản của trạm trung chuyển ...................................................................26
Chương 3. CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN......................................................................................28 3.1. Khái niệm................................................................................................................................28 3.2. Phân loại .................................................................................................................................28 3.3. Chôn lấp hợp vệ sinh (Sanitary landfill).................................................................................29
3.3.1. Cấu trúc chính của bãi chôn lấp......................................................................................30 3.3.2. Các quá trình xảy ra trong bãi chôn lấp..........................................................................35 3.3.3. Lựa chọn vị trí, quy mô và loại hình bãi chôn lấp...........................................................36 3.3.4. Quản lý nước rỉ rác..........................................................................................................36 3.3.5. Quản lý khí bãi chôn lấp..................................................................................................39 3.3.5. Vận hành và đóng cửa bãi chôn lấp ................................................................................41 3.3.6. Giám sát môi trường bãi chôn lấp ...................................................................................41 3.3.7. Kỹ thuật chôn lấp có tuần hoàn nước ..............................................................................42 3.3.8. Kỹ thuật chôn lấp bán hiếu khí (Semi – aerobic landfill) ................................................42
Chương 4. XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC....................................44 3.1. Nén chất thải rắn.....................................................................................................................44
3.2. Đóng kiện ................................................................................................................................44 3.3. Công nghệ Seraphin và Hydromex.........................................................................................44
3.3.1. Công nghệ Hydromex.......................................................................................................44 3.3.2. Công nghệ Seraphin.........................................................................................................45
Chương 5. XỦ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP NHIỆT..............................48 5.1. Phương pháp đốt (Incineration).............................................................................................48 5.2. Phương pháp nhiệt phân.........................................................................................................50
5.2.1. Giới thiệu .........................................................................................................................50 5.2.2. Sản phẩm tạo thành..........................................................................................................50 5.2.3. Công nghệ nhiệt phân ......................................................................................................51
5.3. Phương pháp khí hóa..............................................................................................................51 5.3.1. Giới thiệu .........................................................................................................................52 5.3.2. Công nghệ khí hóa ...........................................................................................................52
5.4. Hệ thống thu hồi năng lượng..................................................................................................53 5.5. Kiểm soát môi trường trong các quá trình xử lý nhiệt............................................................53 Chương 6. TÁI CHẾ VÀ TÁI SỬ DỤNG CHẤT THẢI RẮN.....................................................54 6.1. Khái niệm................................................................................................................................54
6.1.1 Tái chế...............................................................................................................................54 6.1.2. Tái sử dụng.......................................................................................................................54
6.2. Hoạt động tái chế và tái sử dụng............................................................................................54 6.2.1. Tái chế chất thải rắn thông thường..................................................................................54 6.2.2. Tái chế chất thải rắn công nghiệp ...................................................................................58 6.2.3. Hoạt động tái sử dụng......................................................................................................59
6.3. Thực trạng tái chế và tái sử dụng...........................................................................................59 Chương 7. KẾT HỢP XỬ LÝ VÀ TÁI CH Ế TÁI SỬ DỤNG CHẤT THẢI RẮN..........................61
7.1. Khái niệm................................................................................................................................61 7.2. Phương pháp ủ (composting)..................................................................................................61
7.2.1. Giới thiệu .........................................................................................................................61 7.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ.............................................................................62 7.2.2. Các phương pháp ủ ..........................................................................................................64
7.3. Công nghệ khí sinh học (biogas).............................................................................................64 7.3.1. Khái niệm.........................................................................................................................64 7.3.2. Cơ chế quá trình phân hủy kị khí .....................................................................................65 7.3.3. Các nhân tố ảnh hưởng quá trình Biogas........................................................................66 7.3.4. Quá trình hoạt động Biogas.............................................................................................67 7.3.4. Tính toán thiết kế bể biogas .............................................................................................68 7.3.5. Phương pháp làm tinh khiết khí sinh học.........................................................................70
Chương 8. XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN NGUY HẠI.........................................................................72 8.1. Khái niệm và đặc điểm............................................................................................................72
8.1.1. Khái niệm.........................................................................................................................72 8.1.2. Đặc điểm ..........................................................................................................................72
8.2. Xử lý chất thải rắn nguy hại....................................................................................................74 8.2.1. Xử lý đất, bùn, cặn thải ....................................................................................................74 8.2.2. Xử lý CTR y tế ..................................................................................................................78 8.2.3. Xử lý CTR điện tử.............................................................................................................82
8.3. Chôn lấp CTR nguy hại ...........................................................................................................83 TÀI LI ỆU THAM KHẢO..................................................................................................................85
Chương 1. ĐỊNH NGHĨA, PHÁT SINH VÀ TÍNH CH ẤT
CỦA CHẤT TH ẢI RẮN
1.1. Định nghĩa
Chất thải rắn (hay rác thải) là vật chất dạng rắn (hoặc sệt) được thải bỏ trong hoạt
động của con người và động vật.
1.2. Phân loại
Có nhiều cách phân loại CTR [4,6,7,9]:
a. Phân loại theo nguồn gốc phát sinh
- CTR sinh hoạt (Household solid waste);
+ CTR sinh hoạt đô thị (Municipal Solid waste);
+ CTR sinh hoạt nông thôn (Rural solid waste);
- CTR công nghiệp (Industrial solid waste);
- CTR nông nghiệp.
b. Phân loại theo tính chất độc hại
+ CTR nguy hại;
+ CTR không nguy hại.
c. Phân loại theo không gian lãnh thổ
+ CTR đô thị (Municipal Solid waste);
+ CTR nông thôn (Rural Solid waste).
Ngoài ra, trong [29] chia CTR thành 5 loại như sau:
- CTR đô thị (MSW)
- CTR xây dựng (C&D)
- CTR y tế (BMW)
- CTR công nghiệp
- CTR nguy hại
1.3. Thành phần và tính chất
1.3.1. Thành phần
Thành phần CTR phụ thuộc vào: Điều kiện KT-XH; Trình độ quản lý; Ngành nghề
sản xuất; Các mùa trong năm.
Bảng 1.1: Thành phần đặc trưng CTR sinh hoạt
Thành phần CTR % kh ối lượng Rau, thực phẩm thừa… 64.7 Cây gỗ 6.6 Giấy, bao bì giấy 2.1 Plastic (nhựa) khó tái chế 9.1 Cao su, đế giày dép 6.3 Vải sợi, vật liệu sợi 4.2 Đất đá, béton 1.6 Thành phần khác 5.4
Nguồn: HOWADICO,2002
Bảng 1.2: Thành phần đặc trưng của CTR ở Mĩ [21]
Waste component Weight % Paper 38.1 Yard waste 12.1 Food waste 10.9 Plastics 10.5 Metals 7.8 Rubber, leather, textiles 6.6 Glass 5.5 Wood 5.3 Miscellaneous inorganic waste 3.2
Thành phần CTR ở Tp. Hồ Chí Minh [9]
1.3.2. Tính chất
* Tính chất vật lý:
- Khối lượng riêng: Khối lượng riêng của CTRĐT lấy từ các xe ép rác thường dao động 200 kg/m3 đến 500 kg/m3, điển hình 279kg/m3 [3]; 180 – 400kg/m3, điển hình 300kg/m3 [9]
- Độ ẩm: Là lượng nước chứa trong CTR, độ ẩm giao động tùy vào thành phần CTR, thành phần thực phẩm có độ ẩm khoảng 70%, giấy 6%, nhựa và thủy tinh 2% [20].
Bảng 1.3: Giá trị khối lượng riêng và độ ẩm của CTR
[Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993 (bản dịch 4,9)]
- Kích thước hạt: Tùy từng loại CTR mà có kích thước hạt khác nhau.
- Tiềm năng nhiệt lượng: Lượng nhiệt tiềm năng phụ thuộc vào độ ẩm và H chứa trong
CTR.
- Khả năng giữ ẩm thực tế: Khả năng giữ nước CTRSH không nén giao động 50 – 60 % [9].
* Tính chất hóa học:
Các thành phần cần quan tâm: C, H, O, N, S và tro. Tỉ lệ các thành phần thường được
tính theo % khối lượng.
Thành phần hữu cơ và vô cơ của CTR là thông số để tính toán khả năng tái chế.
Dữ liệu thành phần các nguyên tố của CTR [28]
* Tính chất sinh học
Về phương diện sinh học, chất hữu cơ (trừ nhựa, cao su, da) có thể phân thành thành
những loại sau:
- Các phân tử có thể tan trong nước như: đường, tinh bột, amino axit và nhiều axit hữu cơ
khác;
- Xenlulo: là sản phẩm ngưng tụ của đường 5, 6 carbon;
- Dầu, mỡ, sáp: là những este của alcohols và axit béo mạch đài;
- Lignin: là một polyme chứa các vòng thơm với nhóm methoxyl (-OCH3);
- Lignoxenlulo: là kết hợp lignin và xenlulo;
- Protein: là chất tạo thành từ sự kết hợp chuỗi amino axit.
1.4. Chất thải rắn phát sinh
1.4.1. Vai trò của việc xác định khối lượng CTR
* Vai trò: - Đánh giá kết quả của hệ thống gom, tái chế CTR;
- Thiết kế các phương tiện, thiết bị vận chuyển và xử lý CTR;
- Quy hoạch, thiết kế hệ thống thu gom và xử lý.
* Đơn vị đo Các đơn vị đo dùng để xác định KL CTR bao gồm:
-. Thể tích và khối lượng
Cả thông số thể tích và KL đều được dùng để đo lượng CTR. Tuy nhiên, việc sử
dụng thông số thể tích để xác định lượng CTR có thể gây nhầm lẫn.
- Thông số khác
Bảng 1.4: Đơn vị sử dụng ứng với từng loại CTR
Loại Đơn vị sử dụng Khu dân cư Kg/người.ngđ Thương mại Kg/người.ngđ, nhưng có nhiều hạn chế Công nghiệp KLCTR trên đơn vị sản phẩm, vd kg/xe đối với cơ sở lắp ráp xe hoặc kg/ca đối Nông nghiệp KLCTR trên đơn vị sản phẩm, vd kg phân/kg bò và kg CT/tấn sản phẩm… Y tế Biểu diễn KLCTR/giường bệnh hoặc bệnh nhân
[Nguồn: Tchobanoglous et al., 1993 – (7 dịch, có bổ sung)]
1.4.2 Khảo sát tốc độ chất thải rắn phát sinh
CTR có tốc độ phát sinh khác nhau theo thời gian, không gian và điều kiện cụ thể
từng khu vực. Khảo sát tốc độ phát sinh CTR một khu vực thường theo các bước sau:
Đối với CTR không phân loại:
- Bước 1: Thu thập điều kiện TN, KT-X
- Bước 2: Xác định mẫu khảo sát
- Bước 3: Xác định chu kì khảo sát mẫu
- Bước 4: Thời gian lấy mẫu
- Bước 5: Chuẩn bị dụng cụ và tập huấn khảo sát
- Bước 6: Tiến hành khảo sát
- Bước 7: Phân tích số liệu
Sử dụng các phương pháp xác suất thống kê để phân tích số liệu, trong đó các thông
số cần phân tích bao gồm:
+ Giá trị trung bình mean;
+ Độ lệch chuẩn;
+ Hệ số dao động;
+ Tần suất xuất hiện các giá trị tốc độ phát sinh CTR tính bằng kg/người.ngđ.
CTR đã phân loại: Có thay đổi ở bước 4 và bước 6
- Bước 4: Thời gian lấy mẫu phải khác nhau giữa các loại rác. Rác thực phẩm 1 ngày/lần,
rác khác có thể 2 – 3 ngày/tuần
- Bước 6: Đối với rác thực phẩm, cân trực tiếp rồi bỏ vào xe thu gom. Rác khác, thường đưa
về phòng thí nghiệm xác định thành phần.
1.4.4. Dự báo khối lượng chất thải rắn phát sinh
a. Dự báo CTRSH
Dự báo CTR, có 3 PP: theo quy mô dân số, theo cơ cấu ngành nghề và theo mức tăng
GDP.
CT dự báo theo quy mô dân số:
WSH = k.(Pn.wSH)/1.000
Trong đó:
WSH: Khối lượng CTRSH đô thị (tấn/ngày)
Pn: Quy mô dân số tại thời điểm dự báo (người)
wSH: Chỉ tiêu phát sinh chất thải rắn (kg/người.ngày).
k: Tỷ lệ thu gom
Theo Quy chuẩn quốc gia về quy hoạch xây dựng (QCVN: 01/2008/BXD)
b. Dự báo CTR CN
* Đối với các cơ sở CN đang hoạt động
Trên cơ sở số liệu hiện trạng phát sinh CTR, dự báo tốc độ gia tăng CTR từ 6-6,5%/năm
(Bộ Xây dựng, Chiến lược Quản lý CTR đô thị và KCN Việt Nam đến năm 2020).
* Đối với các cơ sở CN, KCN chuẩn bị xây dựng
- Quy mô, tính chất các KCN, CCN lấy trên cơ sở quy hoạch phát triển công nghiệp của
từng địa phương đã được phê duyệt.
- Khối lượng chất thải rắn công nghiệp phát sinh được tính toán trên cơ sở ước tính hệ số
phát sinh dao động từ 0,1 - 0,3 tấn/ha.ngđ (Bộ XD 2004, Rà soát chiến lược QLCTR đô thị và
KCN Việt Nam đến năm 2020)
c. CTR y tế
Theo ước tính của ENTEC (Trung tâm Công nghệ MT – Hội BVTN và MT VN) mỗi
năm một giường bệnh thải ra 1,5 tấn rác và theo kết quả của nhiều công trình nghiên cứu về các
bệnh viện trên cả nước, trong rác thải y tế có 25% là rác có thành phần nguy hại.
1.5. Xác định khối lượng và thành phần
1.5.1. Xác định khối lượng
a. Phương pháp đếm tải
Quan sát, đo đếm, ghi chép các phương tiện chuyên chở CTR tại các điểm tập kết,
trạm trung chuyển, BCL theo lịch trình, thời gian nhất định.
Ví dụ minh họa:
Số liệu tại một điểm tập kết trong thời gian 1 tuần:
- Số lượng xe ép CTR: 5 xe
- Dung tích trung bình của mỗi xe ép CTR: 12,3 m3
- KL riêng của CTR trong xe ép CTR : 300 kg/m3
- Số lượng xe đẩy tay: 20 xe
- Thể tích ước tính của xe đẩy tay : 0,23 m 3
- KL riêng của CTR trong xe đẩy tay: 89 kg/m3
Kết quả:
Loại xe Số lượng xe Thể tích TB (m3) KLR (kg/m3) Tổng KL
(kg/tuần)
Xe nén ép 5 12,3 300 18.450
Xe đẩy tay 20 0,23 89 409,4
Tổng số 18.859,4
b. Phương pháp cân bằng vật chất
Đây là PP cho kết quả chính xác nhất, thực hiện cho từng nguồn phát sinh riêng lẻ như
các hộ dân cư, nhà máy cũng như cho khu công nghiệp và khu thương mại. Các bước thực
hiện như sau:
- Bước 1: Hình thành một hộp giới hạn nghiên cứu.
- Bước 2: Nhận diện tất cả các hoạt động phát sinh CTR xảy ra bên trong hệ thống nghiên cứu
ảnh hưởng đến KL CTR.
- Bước 3: Xác định tốc độ phát sinh CTR liên quan đến các hoạt động nhận diện ở bước 2.
- Bước 4: Sử dụng các mối quan hệ toán học để xác định CTR phát sinh, thu gom và lưu trữ.
Cân bằng KL vật liệu được biểu hiện bằng các công thức đơn giản sau :
Tích lũy = vào - ra - phát sinh
Hoặc, tích lũy = vào – ra, ra = (sản phẩm +CT)
Bài tập ví dụ (xem thêm [4, 9])
1.5.2. Phương pháp xác định các thông số CTR
*Phương pháp xác định khối lượng riêng: dùng thùng lấy mẫu; xáo đều bằng “kĩ thuật ¼”
như sau [9]:
1. Đổ nhẹ mẫu CTR vào thùng thí nghiệm có thể tích đã biết (tốt nhất là thùng có thể tích
100lít) cho đến khi chất thải đầy đến miệng thùng.
2. Nâng thùng lên cách mặt sàn khoảng 30cm và thả rơi tự do xuống 4 lần.
3. Đổ nhẹ mẫu CTR vào thùng thí nghiệm để bù vào phần chất thải đã nén xuống.
4. Cân và ghi khối lượng của cả vỏ thùng thí nghiệm và CTR.
5. Trừ khối lượng cân được ở trên cho khối lượng của vỏ thùng thí nghiệm ta được khối
lượng của CTR thí nghiệm.
6. Chia khối lượng CTR cho thể tích của thùng thí nghiệm ta được khối lượng riêng của
CTR.
7. Lập lại thí nghiệm ít nhất 2 lần và lấy giá trị trung bình.
* Xác định thành phần CTR [9]:
- Lấy mẫu CT khoảng 100 – 250 kg, đổ thành đống riêng biệt, xáo trộn và vun thành đống
hình côn nhiều lần, sau đó chia thành 4 phần;
- Lấy 2 phần chéo nhau (A, D; B,C)trộn thành một đống hình côn mới, tiếp tục cho đến khi
đống CTR đạt khoảng 20- 30kg;
- Phân loại thủ công và bỏ từng phần vào khay riêng, sau đó cân khay và ghi số lượng. Nên
thực hiện nhiều mẫu để số liệu đáng tin cậy (ít nhất 2 lần).
* Xác định độ ẩm CTR: Sử dụng công thức tính độ ẩm CT ướt như sau:
M = (w- d)/w*100
Trong đó: M – độ ẩm (%); w – KLCTR ban đầu; d – KL đã sấy 1050C
* Xác định kích thước hạt:
- Dùng các khung lưới (screens) với nhiều kích thước lỗ (100cm, 50cm, 20cm…) sau đó
tiến hành rung lắc và ghi số liệu [28].
- Bắt đầu với khung lưới với kích thước lỗ 100 cm, tiến hành rung lắc, phần còn lại trên
khung được giữ lại và ghi số liệu
- Lấy phần rơi xuống sàn, dùng khung với kích thước 50cm làm như bước trên;
- Tiếp tục với các khung lưới khác với kích thước nhỏ hơn.
Người ta có thể sử dụng 1 trong những công thức sau để xác định kích thước hạt (tùy
vào hình dáng vật liệu) [9]:
SC = l; SC = (l+w)/2; SC = (l+w+h)/3; SC = (l.w)1/2; SC = (l.w.h)1/3
Trong đó, SC là kích thước hạt; l: là chiều dài; w: chiều rộng; h: chiều cao
* Xác định tiềm năng nhiệt lượng:
Công thức xác định như sau [28]:
CVr = (1 - MC). (CV upper - (2241* . 9). H)) – 2441. MC
Trong đó:
+ CVr: Nhiệt lượng thực tế (sống, kJ/kg)
+ CVu: Nhiệt lượng CTR khô;
+ MC: Độ ẩm (%) (Moisture Conten);
+ H: Hàm lượng (%) hydro;
+ 2241*: Nhiệt lượng hóa hơi của nước ở nhiệt độ 250C.
Bảng dữ liệu độ ẩm, H, nhiệt lượng khô của CTR [29]
* Xác định thành phần chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học:
Thông số hàm lượng lignin thường được sử dụng để ước lượng thành phần dễ phân
hủy sinh học, sử dụng công thức sau:
BF = 0,83 - 0,028 LC, trong đó:
BF: tỉ lệ thành phần dễ phân hủy sinh học tính theo VS;
LC: hàm lượng lignin của VS, biểu diễn bằng % khối lượng khô.
Bảng thành phần chất hữu cơ dễ phân hủy theo lignin
[Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự,1993, (9 dịch)]
1.6. Phân loại chất thải rắn (Waste Classification)
1.6.1. Thông tin chung
Phân loại CTR là quá trình tách CTR thành những phần riêng biệt theo thành phần
(như chất hữu cơ, vô cơ…), khối lượng hoặc kích thước. Phân loại CTR có thể diễn ra ở hộ
gia đình, cơ sở sản xuất (phân loại tại nguồn) điểm tập kết, trung chuyển, dây chuyền xử
lý…theo các mức độ khác nhau.
Phân loại theo thành phần, tính chất có nhiều ý nghĩa trong quản lý CTR, CTR
thường được phân loại như sau:
- Hệ thống đơn giản:
+ Thành phần vô cơ (chai nhựa, nilon, vải…)
+ Thành phần hữu cơ (thức ăn thừa, cỏ cây…)
- Hệ thống phức tạp:
+ Thành phần hữu cơ: thức ăn thừa, cỏ cây…
+ Thành phần đốt cháy được: đồ chơi nhựa, băng đĩa, cao su, vải, giấy…
+ Thành phần không đốt cháy: sành sứ, thủy tinh, đồ điện…
+ Thành phần tái chế: chai nhựa, vỏ thiếc, hộp giấy, giấy…
+ Thành phần có kích thước lớn: như tủ, bàn, xe đạp…
1.6.2. Lợi ích của việc phân loại CTR tại nguồn
- Giảm ÔN và đất đai ở các BCL:
+ Giảm 50 – 80 % KL CTR phải chôn lấp;
+ Giảm diện tích đất cho các BCL.
- Giảm chi phí QLCTR (nếu phân loại triệt để và hệ thống vận hành hoàn chỉnh):
+ Tận dụng tài nguyên CTR để tái sử dụng và tái chế;
+ Giảm chi phí vận hành, thu gom và xử lý của hệ thống QLCTR.
- Thông qua phân loại CTR, góp phần nâng cao ý thức trách nhiệm của mọi người.
- Phân loại CTR thể hiện sự hoàn thiện của thế chế, pháp luật và văn hóa, giảm gánh nặng
về MT cho các cấp quản lý.
1.7. Chất thải rắn nguy hại
Trên TG có nhiều định nghĩa CTNH, nhìn chung:
- CT có chứa các yếu tố, thành phần độc hại;
- CT có đặc tính dễ: ăn mòn, cháy nỗ, phản ứng…;
- Gây nguy hại trực tiếp hoặc gián tiếp (phản ứng với các chất khác) đến sinh vật và MT
thiên nhiên;
Điều 3 Luật BVMT năm 2005: "CT nguy hại (CTNH) là CT chứa yếu tố độc hại,
phóng xạ, dễ cháy, dễ nổ, dễ ăn mòn, dễ lây nhiễm, gây ngộ độc hoặc đặc tính nguy hại
khác". Danh mục CTNH được ban hành kèm theo Quyết định 23/2006/QĐ – BTNMT, bao
gồm 7 tính chất nguy hại chính, bao gồm: dễ nỗ, cháy, ăn mòn, oxy hóa, độc tính, độc tính
sinh thái, dễ lây nhiễm
Như vậy, CTNH là CT có tính chất nguy hại (nổ, cháy, ăn mòn, oxy hóa, độc tính,
lây nhiễm) hoặc thành phần nguy hại vượt ngưỡng cho phép (QCVN 07:2009) gây tổn hại
nghiêm trọng đến sinh vật và MT (không bao gồm CT phóng xạ).
1.8. Ảnh hưởng của chất thải rắn đến sức khỏe con người và môi trường
1.8.1. Ảnh hưởng đến môi trường
Tác động đến MT của CTR liên quan chủ yếu đến việc xử lý không triệt hoặc chôn
lấp thủ công vào trong lòng đất. CTRNH nếu không được phân loại và thu gom, xử lý riêng,
sẽ ảnh hướng đến MT, cụ thể:
- Ảnh hưởng đến MT đất: nước rỉ rác, dầu thải, cặn của chế biến hóa chất, nilon…
- ÔN nguồn nựớc: Nước rỉ rác nếu không được thu gom sẽ gây ÔN nước, vd Thủy ngân,
Asen, Xianua, Phênol…
- ÔN không khí: mùi hóa chất, khí và bụi từ CTR…
1.8.2. Ảnh hưởng đến sức khỏe con người
Các dẫn liệu CTR ảnh hưởng đến sức khỏe chưa đầy đủ và bao quát. Tuy nhiên, CTR
không được xử lý triệt để sẽ làm ÔN MT đặc biệt là nước ngầm, nước mặt. Một số hóa chất
độc hại trong nước ngầm như Asen, magiê… có thể gây ung thư và bệnh tật khác cho con
người.
1.9. Hệ thống quản lý
1.9.1. Quản lý chất thải rắn thông thường
a. Hoạt động quản lý nhà nước:
Hoạt động quản lý CTR bao gồm các hoạt động quy hoạch quản lý, đầu tư xây dựng
cơ sở quản lý CTR, các hoạt động phân loại, thu gom, lưu giữ, vận chuyển, tái sử dụng, tái
chế và xử lý CTR nhằm ngăn ngừa, giảm thiểu những tác động có hại đối với MT và sức
khoẻ con người [NĐ59/2007].
Nội dung quản lý nhà nước về CTR:
1. Ban hành các chính sách, văn bản pháp luật về hoạt động quản lý CTR, tuyên
truyền, phổ biến, giáo dục pháp luật về quản lý CTR và hướng dẫn thực hiện các văn bản
này (Bộ XD).
2. Ban hành quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho hoạt động quản lý CTR
(Bộ TNMT).
3. Quản lý việc lập, thẩm định, phê duyệt và công bố quy hoạch quản lý CTR (Bộ
XD với QH liên tỉnh, UBND tỉnh trong phạm vi địa phương, Bộ QP trong phạm vi đơn vị
QP)
4. Quản lý quá trình đầu tư cho thu gom, vận chuyển, xây dựng công trình xử lý CTR
(Bộ XD, UBND tỉnh, Bộ Tài chính quản lý cấp vốn, Bộ TNMT ban hành chính sách ưu đãi
đầu tư về đất đai, Bộ KHCN và XD thẩm định công nghệ XL) .
5. Thanh tra, kiểm tra và xử lý vi phạm pháp luật trong quá trình hoạt động quản lý
CTR (Bộ TNMT).
b. Quản lý tổng hợp chất thải rắn:
Quản lý tổng hợp CT là một cách tiếp cận mới trong quản lý CT và đang được nhiều
nước trên thế giới áp dụng. Quyết định số 2149/QĐ-TTg năm 2009 đã phê duyệt Chiến lược
quốc gia về quản lý tổng hợp CTR đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2050.
Trong thực tế quản lý CT ở các nước trên thế giới có các hướng tiếp cận được áp
dụng sau [10,20,29]:
- Quản lý CT ở cuối công đoạn sản xuất;
- Quản lý CT trong suốt quá trình sản xuất;
- Quản lý CT nhấn mạnh vào khâu tiêu dùng;
- Quản lý tổng hợp CT.
Sơ đồ: Thang bậc quản lý CT [9]
Phòng ngừa (a) - Giảm thiểu (b) - Tái sử dụng (c) - Tái chế (d) - Thu hồi (e) - Thải bỏ (f)
Quản lý tổng hợp CT xem xét một cách tổng thể các khía cạnh cần thiết nhất liên
quan tới quản lý CT là MT, xã hội, kinh tế, thể chế với sự tham gia của các bên liên quan
vào các thành phần của hệ thống quản lý CT (phòng ngừa, thu gom, tái sử dụng, tái chế,
chôn lấp).
Phối kết hợp các chiến lược quản lý CT bao gồm các giải pháp mang tính chiến lược
giảm nguồn thải, tái sử dụng, tái chế, làm phân hữu cơ, thu gom, thu hồi năng lượng và chôn
lấp.
1.9.2. Quản lý chất thải rắn nguy hại
Quản lý CTRNH là một quy trình kiểm soát bắt đầu từ phát sinh, thu hồi, xử lý và
cuối cùng là thải bỏ CTRNH, bao gồm quản lý nhà nước về CTRNH (ban hành văn bản, cấp
phép chủ nguồn thải, kiểm soát quá trình thu gom, vận chuyển và xử lý, quản lý vận chuyển
CTRNH xuyên biên giới, cấp phép cơ sở thu gom và xử lý…) và quản lý của các nhà máy,
xí nghiệp, khu dân cư… về CTRNH (đăng kí chủ nguồn thải, quản lý và tổ chức thu gom,
xử lý…).
Ở Việt Nam nội dung quản lý CTRNH đã ban hành trong nhiều văn bản luật như
Luật BVMT 2005, quy chế quản lý CTRNH 1999, Danh mục CTRNH 2006, QCVN xác
định ngưỡng CTRNH 2006…
Ở trên Thế giới, Việt Nam đã tham gia và thực hiện một số công ước: Công ước
Basel (1989, VN tham gia 1995), Công ước Stockhom (2001, VN tham gia 2002).
Chương 2. THU GOM CHẤT TH ẢI RẮN
2.1. Tổng quan
Thu gom CTR bao gồm các hoạt động thu nhặt, tập kết và vận chuyển CTR đến nơi
xử lý hoặc thải bỏ. Cấu trúc chính của một hệ thống thu gom CTR bao gồm: nhân lực,
phương tiện và phương án thu gom (vạch tuyến, phương pháp…).
Có hai hình thức thu gom CTR (phân loại và chưa phân loại) và có nhiều kiểu thu
gom.
2.1.1. Các kiểu thu gom
a. Kiểu thu gom ở lề đường
Chủ nhà chịu trách nhiệm đặt các thùng CTR đã đầy ở lề đường (hẽm) vào ngày thu
gom và chịu trách nhiệm mang các thùng đã thùng rỗng về.
b. Kiểu container di động (Hauled container systems - HCS)
+ Container di động cổ điển: Đây là kiểu dịch vụ kiểu mang đi - trả về, các container CTR
được mang đi đỗ ở nơi tiếp nhận và sau đó mang trả lại ở vị trí cũ.
+ Container di động trao đổi: Xe thu gom chở một container rỗng đến địa điểm đặt
container đã chứa đầy CTR, đổi container và vận chuyển CTR đến địa điểm tiếp nhận và
nhận container rỗng đi đến các điểm tiếp theo.
c. Dịch vụ thu gom kiểu container cố định (Stationary container systems - SCS)
Xe thu gom đi đến điểm đặt container (hoặc thùng CTR), lấy và đổ CTR lên xe và trả
thùng CTR về chỗ cũ.
2.1.2. Các hình thức thu gom
- Hệ thống thu gom CTR chưa phân loại tại nguồn:
Đây là hình thức phổ biến, CTR được bỏ chung vào cùng một thiết bị chứa từ thùng
đựng ở nơi phát sinh, tập kết, trung chuyển và vận chuyển. CTR thường được thu gom và
vận chuyển đến một địa điểm cố định (BCL hoặc địa điểm xử lý).
- Hệ thống thu gom CTR đã phân loại tại nguồn:
Thu gom riêng biệt các loại CTR đã phân loại bằng các thiết bị chứa thích hợp và vận
chuyển từ nơi tiếp nhận đến nơi tái chế, xử lý hoặc thải bỏ.
2.2. Phân tích hệ thống thu gom vận chuyển CTR
2.2.1. Một số khái niệm
Thời gian lấy tải (P):
- Đối với hệ thống container di động cổ điển:
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 hệ thống container trao đổi:
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 (Pscs):
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 (h):
- Hệ thống container di động: Thời gian vận chuyển không tính đến thời gian ở bãi đổ hay
trạm trung chuyển.
hscs = Thời gian từ vị trí lấy rác đến bãi chôn lấp + thời gian từ bãi chôn lấp về vị trí đặt
thùng rác rỗng
- Hệ thống container cố định: Thời gian vận chuyển không kể thời gian ở bãi đổ hay trạm
trung chuyển.
hscs = Thời gian từ vị trí lấy rác cuối cùng của một tuyến thu gom về bãi chôn lấp + thời gian
từ bãi chôn lấp đến vị trí lấy rác đầu tiên của tuyến thu gom tiếp theo.
Thời gian ở bãi đổ (s):
s = Thời gian cần để đổ rác xuống bãi chôn lấp + thời gian chờ đổ rác
Thời gian phụ - Thời gian không sản xuất (W):
Bao gồm toàn bộ thời gian hao phí cho các hoạt động không sản xuất.
2.2.2. Tính toán hệ thống Container di động( HCS)
- 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 (h/chuyến)
+ s = thời gian tại nơi tiếp nhận rác (h/chuyến)
+ h = thời gian vận chuyển (h/chuyến)
Thời gian vận chuyển (h) có thể tính bằng công thức sau (khi tốc độ trung bình không
biết chính xác):
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)
Hằng số a, b xác định theo bảng thực nghiệm sau [9]:
Như vậy, thời gian cần thiết cho một chuyến là:
Thcs = (Phcs + s + a + bX)
- 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)
+ 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 (chính là dbc) = a + bX,
lúc này X là khoảng cách giữa 2 vị trí lấy rác, a và b tương ứng tốc độ 24,1 km/s).
- Số chuyến vận chuyển của một xe trong một ngày Nd:
Trong đó:
+ 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, đặc trưng =
0,15
+ 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)
(t2 của HCS trao đổi khác với HCS cố định: t2 HCS trao đổi chính là thời gian xe chạy từ
BCL về trạm xe)
Số chuyến vận chuyển trong một ngày Nd cũng có thể được tính bằng:
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
Ví dụ: Khu Đô thị mới sử dụng các container chứa CTR, các thông số của hệ thu gom như sau:
Thời gian từ trạm xe đến container đầu tiên là 15ph, từ container cuối cùng về trạm là 10 ph;
khoảng cách trung bình giữa các container là 6km, tốc độ di chuyển giữa các container là 50km/h;
khoảng cách vận chuyển 1 chiều đến bãi đổ là 11km (tốc độ giới hạn 70km/h); thời gian nhấc và hạ
container là 0,3h/chuyến; thời gian ở bãi đổ là 0,05h/chuyến; Hệ số không sản xuất W = 0,15
Tính số chuyến (container) trong một ngày đối kiểu thu gom container di động cổ điển và trao đổi?
Bài giải:
Cho biết:
- t1= 15ph; t2 = 10ph; t1+12 = 25ph = 25/60 = 0,42h
- X = 11.2= 22;
- s = 0,05; pc +uc = 0,3; dbc = 6/50 =0,12
- a = 0,22; b = 0,1367 (tốc độ 70km/h)
Tính số chuyến đối với kiểu thu gom container di động cổ điển
1. Thời gian lấy tải cho một chuyến
- Phcs = pu +uc + dbc = 0,3 + 0,12 = 0,42h/ch
2. Thời gian cần thiết cho một chuyến
Thcs = Phcs + s + h; h = a +bX
Thcs = 0,42 +0,05 + 0,22 + 0,01367.22 = 0,99h/chuyến
3. Số chuyến trong ngày
Nd = [H(1-W) – (t1+t2)]/Thcs = [8.0,85 - 0,42]/0,99 = 6,4 chuyến
Tính số chuyến/ngày đối với kiểu thu gom container trao đổi:
1. Thời gian lấy tải
- Phcs = pu + uc = 0,3
2. Thời gian cần thiết trong 1 chuyến
Thcs = 0,99 – 0,12 = 0, 87h/chuyến
3. Số chuyến/ngày
Nd = [8.0,85 – 0,42]/0,87= 7,3 chuyến
2.2.3. Tính toán hệ thống Container cố định (SCS)
- 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 = thời gian tại các bãi đổ (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)
- Thời gian lấy tải:
Pscs = Ct.(uc) + (np - 1) (dbc)
Trong đó:
+ Ct = số thùng chứa đổ được trong một chuyến, thùng/chuyến
+ uc = thời gian lấy tải trung bình mỗi thùng (h/chuyến)
+ nP = số thùng được đổ trong khu vực lấy rác trong một chuyến, thùng/chuyến
+ 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:
Trong đó:
+ v = thể tích xe m3/xe
+ r = tỷ số nén rác
+ c = tổng thể tích rác của các thùng đổ trong một chuyến, m3/chuyến
+ f = hệ số hữu ích của thùng chứa
- Số chuyến xe cần thiết trong một ngày
Trong đó: V là lượng rác thu gom hàng ngày, m3/ngày
- Thời gian làm việc trong ngày:
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)
t2 ở đây khác với hệ thống di động, xe không chạy từ điểm cuối cùng về trạm xe mà xe phải chạy về
bãi đổ, sau đó mới chạy về trạm xe. Như vậy, giả sử:
- t3 < 1/2hscs, thì t2 = 0;
- t3 > t4, thì t2 = {t3 - 1/2hscs}
* 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:
Trong đó:
+ n = số người lấy rác
Điểm lấy rác đầu tiên
Trạm xe
Điểm lấy rác cuối cùng
Bãi đổ
t1
t3
t2
t4
+ 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)
Trong đó:
+ tp : thời gian lấy rác trung bình tại mỗi vị trí lấy rác, phút-người/vị trí
+ dbc : thời gian vận chuyển giữa hai điểm lấy rác, h/vị trí
+ k1 : hằng số liên quan đến thời gian đổ 1 thùng CTRSH lên xe, phút/thùng
+ Cn : số thùng rác tại mỗi vị trí
+ k2 : hằng số liên quan đến thời gian cần thiết để thu gom rác từ trong sân nhà của người
dân, phút/hộ dân cư
+ PRH: % vị trí lấy rác nằm cạnh nhà ở
- Kích thước thích hợp của xe thu gom:
Trong đó:
+ v : thể tích xe thu gom, m3/chuyến
+ r : tỷ lệ nén rác
+ NP : số vị trí lấy rác cho một chuyến, vị trí/chuyến
+ VP : thể tích rác thu gom ở một vị trí lấy rác, m3/vị trí.
2.3. Trạm trung chuyển
Trạm trung chuyển (Transfer station) là một địa điểm tập trung CTR, nơi các xe thu
gom nhỏ hơn dỡ tải, tập kết và sau đó được vận chuyển đến bãi xử lý bằng các phương tiện
lớn hơn.
Thông thường trạm trung chuyển (TTC) là một công trình bao gồm: nhà chứa có mái
che, hệ thống thu gom (hoặc xử lý) nước rỉ rác, xe ủi hoặc dây chuyền chuyên dụng để
chuyển CTR, đóng gói, biển hiệu…
2.3.1. Sự cần thiết của trạm trung chuyển
TTC là một khâu khá quan trọng trong thu gom và vận chuyển CTR. Điều kiện, đặc
điểm thải là cơ sở quyết định có nên xây dựng TTC hay không. TTC cần thiết trong những
điều kiện sau:
- Khoảng cách vận chuyển xa, xe thu gom nhỏ vận chuyển đi xa không hiệu quả;
- Kết hợp với thu hồi vật liệu tái chế;
- Có nhiều dịch vụ, hình thức thu gom CTR trên địa bàn;
- Tồn tại xe thu gom nhiều thùng chứa luân chuyển cho các khu thương mại;
- Có sự thay đổi phương tiện vận chuyển đường bộ, đường sắt, đường thủy…
* Đối với tuyến thu gom có khoảng cách vận chuyển xa, để giảm chi phí vận chuyển, người
ta thường sử dụng TTC.
Căn cứ vào phương tiện, khoảng cách, công suất của phương tiện có thể xác định
được điểm giao nhau – điểm bão hòa chi phí giữa các phương tiện vận chuyển.
Ví dụ: Tính toán chi phí vận chuyển giữa hai phương tiện vận chuyển và tìm ra điểm bão hòa chi
phí:
- Xe ép rác có thể tích = 25 m3; KLR = 300 kg/m3; chi phí vận chuyển = 50.000 đ/h
- Xe kéo rơmooc có thể tích 70 m3; KLR 250kg/m3; chi phí vận chuyển = 75.000đ/h
- Chi phí vận xây dựng, vận hành trạm: 7.000 đ/tấn
Giải:
1. Xác định KL trên mỗi xe:
- Xe ép rác: KL = 24.300 = 7,2 tấn
- Xe kéo rơmooc: KL = 70.250 = 17,5 tấn
2. Xác định chi phí mỗi tấn CT trong mỗi giờ vận chuyển:
- Xe ép rác: 50/7,2 = 6.900 đ/tấn.h
- Xe kéo rơmooc: 75/17,5 = 4.300 đ/tấn.h
3. Xác định điểm bão hòa chi phí
- Gọi x là thời gian, y là chi phí, ta có:
y2 = 6.900x và y1 = 4.300x + 7.000
- Xác định điểm bão hòa: y1 = y2; x = 2,7h
0
5000
10000
15000
20000
25000
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Thời gian (h)
chi p
hí (
vnđ
)
y1
y2
2.3.2. Các loại trạm trung chuyển
Phụ thuộc vào tùy theo PP sử dụng để chất tải vào lên các xe vận chuyển lớn,
Có thể phân loại các TTC thành 3 loại thông thường như sau:
1. Chất tải trực tiếp
2. Chất tải - lưu trữ từ khu vực tích luỹ
3. Kết hợp vừa chất tải trực tiếp với vừa chất tải thải bỏ khu vực tích lũy.
TTC cũng có thể được phân loại theo công suất [20] như sau:
1. Loại nhỏ (công suất < 100tấn/ngày).
2. Loại trung bình (công suất khoảng 100-500 tấn/ngày).
3. Loại lớn (công suất > 500 tấn/ngày).
2.3.3. Các thông số cơ bản của trạm trung chuyển
a. Dở tải và lấy tải
* Dở tải:
- Dở tải trực tiếp
Chât thải được đổ trực tiếp vào xe trung chuyển hoặc thông qua hệ thống thu giữ
(phểu, có đầm nén), thời gian lưu CT không đáng kể.
- Dỡ thải vào kho chứa:
Xe thu gom sẽ đổ CT tại các hố chứa, xe ủi sẽ di dời CT, thời gian lưu thường từ 1 –
3 ngày, có thể có sử dụng thiết bị nén CT (có thể dùng xe vận chuyển có thiết bị nén hoặc
nén trong quá trình chứa ở kho chứa).
* L ấy tải:
- Lấy tải trực tiếp: xe trung chuyển sẽ lấy tải trực tiếp từ xe thu gom
- Lấy thải gián tiếp:
+ Lấy tải từ kho (sàn) không được nén rác: thông thường dùng xe ủi, múc đưa CT từ sàn
đưa lên xe rơmooc
+ Lấy tải đã được nén trước (phểu thu kết hợp với nén):
b. Lựa chọn vị trí xây dựng:
- Đối với trạm trung chuyển nhỏ:
+ Khu phố phải sẵn sàng để chấp nhận các điểm chuyển giao;
+ Thỏa thuận với cộng đồng xung quanh, các nhà chức trách có liên quan; và
+ Mùi hôi, tiếng ồn, nước rỉ rác phải được giảm thiểu.
- Đối với trạm trung chuyển lớn:
+ Đủ xa khu dân cư;
+ Đủ gần đến khu vực thu gom chính, xe có thể nhanh chóng quay trở lại khu vực;
+ Tại các địa điểm được quy hoạch để sử dụng thương mại hoặc công nghiệp;
+ Nơi dễ dàng liên thông vào đường chính;
+ Mạng lưới đường bộ xung quanh bãi rác phù hợp cho các trạm chuyển giao; và
+ Phù hợp với những hạn chế của tuyến đường (trọng lượng, tiếng ồn, tốc độ, bề mặt, trọng
lượng xe, chiều dài xe tải).
Chương 3. CHÔN LẤP CHẤT TH ẢI RẮN
3.1. Khái niệm
Chôn lấp CTR là lưu giữ CT ở một khu vực nhất định và được phủ đất hoặc vật liệu. Đây là PP xử lý CTR đơn giản và rẻ tiền, được sử dụng phổ biến các nước trên thế giới.
BCL là một diện tích hoặc một khu đất đã được quy hoạch, được lựa chọn, thiết kế, xây dựng để chôn lấp CTR nhằm giảm tối đa các tác động tiêu cực của BCL tới MT [12].
3.2. Phân loại - Phân loại theo tiêu chuẩn vệ sinh môi trường: BCL hợp vệ sinh và BCL hở
- Phân loại theo bản chất loại CT được chôn lấp: BCL CTR đô thị, CTNH, đã xác định
- Theo kết cấu và hình dạng TN: BCL nổi, chìm.
- Theo diện tích(TCVN 6696: 2000):
Loại BCL Di ện tích (ha) Nhỏ <10 Vừa 10 – 30 Lớn 30 – 50 Rất lớn >50
- Theo loại CTR tiếp nhận, BCL được phân loại thành:BCL khô, ướt, kết hợp
- Theo cơ chế phân hủy sinh học, BCL được phân thành các loại:BCL kị khí, hiếu khí
Hình 3.1: Các loại bãi chôn lấp [12]
3.3. Chôn lấp hợp vệ sinh (Sanitary landfill)
Các thông số kĩ thuật về BCL hợp vệ sinh được quy định cụ thể trong:
- TCVN 6696: 2000: BCL hợp vệ sinh – yêu cầu MT
- TCVN 320 – 2004: BCL chất thải nguy hại - Tiêu chuẩn thiết kế
- TCVN 320 – 2004: BCL chất thải nguy hại - Tiêu chuẩn thiết kế
- TTLT Số 01/2001/TTLT-BKHCNMT-BXD: Quy định về bảo vệ môi trường đối với
việc lựa chọn địa điểm, xây dựng và vận hành BCL chất thải rắn
- 60/2002/QĐ-BKHCNMT: Hướng dẫn kỹ thuật chôn lấp chất thải nguy hại
Đây là PP áp dụng phổ biến hiện nay trên thế giới để xử lý CTR.
* Ưu điểm: kinh tế (đk: ở những khu vực có đất đai rộng); CTR không cần phân loại;
sử dụng diện tích BCL sau khi đóng cửa; khống chế được ÔN MT.
* Nhược điểm: Áp lực đất đai
Hình 3.2: Mặt cắt đứng BCL CTR (http://www.swaco.org)
Ghi chú:
(1). Ô chôn lấp
(2). 1st. Lớp đất TN
(3). 2nd. Tầng ngậm nước
(4). 3rd. Tầng đất TN
(5). Chân bằng đá
(6). Rãnh thu nước bề mặt
(7). Đường nội bộ
(8). Độ dốc
(9). Tầng sét trên cùng
Hình 3.3: Mô phỏng BCL hợp vệ sinh (http://www.swaco.org)
3.3.1. Cấu trúc chính của bãi chôn lấp
a. Ô chôn lấp (cell)
Một BCL thường được chia thành các ô và ngăn cách với nhau bằng vách ngăn cố
định. Ô chôn lấp được sử dụng để đổ CTR trong một khoảng thời gian nhất định, thường
không quá 3 năm (TTLT01/2001). Các vách ngăn và đáy của ô chôn lấp phải có độ thấm
nhỏ và có khả năng chịu tải lớn.
Căn cứ vào lượng CTR để thiết kế chiều cao, dày, diện tích làm việc, độ dốc, lớp phủ
phù hợp của mỗi ô chôn lấp, chiều cao ô (cũng là chiều cao của BCL) thường từ 10 – 25m
(TTLT01/2001: yêu cầu từ 15 – 25m).
Hình 3.4: Cấu trúc ô chôn CTR [28]
b. Lớp phủ hàng ngày, trung gian và cuối cùng
Tùy thuộc vào từng vị trí bên trong BCL và giai đoạn của việc xây dựng, hoạt động,
các hệ thống bao phủ được sử dụng hàng ngày, trung gian, và cuối cùng. Lớp phủ hàng ngày
và trung gian được sử dụng nhiều hơn hoặc ít liên tục trong giai đoạn hoạt động của BCL.
- Lớp phủ hằng ngày: nhằm mục đích điều chỉnh côn trùng, rác vương vãi, mùi, lửa,
hơi ẩm.
- Lớp phủ trung gian: nhằm mục đích ngăn ngừa khí gas rò rỉ ra môi trường
(TTLT01/2001 - Quy định tiêu chuẩn kĩ thuật của lớp phủ trung gian).
- Lớp phủ cuối cùng thường là định kỳ trong giai đoạn hoạt động hoặc hoàn thành
của BCL, đây là hệ thống phức tạp nhất. Theo TCVN 6696/2000: lớp phủ cuối cùng phải
đảm bảo độ chống thấm nước, thông thường lớp phủ dày 0,5m và có hàm lượng sét lớn hơn
30%, độ dốc hớn 3%. Lớp đất phủ trên (thường là đất phù sa) có độ dày lớn hơn 0,3m.
Hình 3.4: Lớp phủ cuối cùng của BCL [9]
Hình 3.5: a) Lớp phủ cuối cùng cơ bản [28]
c. Hệ thống thu nước rỉ rác (Leachate collection systems -LCS)
Hệ thống thu nước rò rỉ bao gồm: hệ thống lót đáy; hệ thống mương thu gom và thoát
nước rò rỉ và hệ thống đường ống tháo nước rò rỉ; hệ thống chứa nước rò rỉ. Nước rỉ rác có
nồng độ COD, BOD, SS…rất cao.
Hình 3.6: Hệ thống thu gom nước rỉ rác [http://www.newlaramielandfill.com]
Hình 3.7: Mô hình bố trí ống thu gom nước rỉ rác [9]
d. Hệ thống lớp lót đáy (Final liner landfill)
Mục đích thiết kế lớp lót đáy BCL là nhằm giảm thiểu sự thấm nước rò rỉ vào lớp đất
phía dưới BCL và nhờ đó loại trừ khả năng nhiễm bẩn nước ngầm. Các vật liệu thường
được sử dụng bao gồm: sét, cát, sỏi, đất, màng địa chất, lưới nhựa, vải địa chất, sét địa chất
tổng hợp.
Thông thường lớp lót đáy bao gồm: Lớp đất nén chặt dưới cùng, tiếp theo là lớp
chống thấm (đất sét, nhựa tổng hợp...), lớp trên cùng là lớp sỏi (lớp đặt hệ thống ống thu
gom nước rỉ rác). Hệ thống lót có thể có 1 hoặc 2 lớp (hệ thống) lớp.
Đối với hệ thống hai lớp lót kết hợp, 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.
Hình: Lớp lót đáy cơ bản
Hình 3.9: Hệ thống lớp lót đáy gồm hai lớp[http://cultureandcommunication.org]
* 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. Để bảo
đảm lớp đất sét có tác dụng theo thiết kế, lớp đất sét phải có độ dày 10,16 - 15,24 cm được
nén thích hợp giữa các lớp kế tiếp. Chỉ nên sử dụng một loại sét khi xây dựng lớp lót.
e. Hệ thống thu khí (Gas collection system - GCS)
BCL luôn phát sinh một lượng khí trong quá trình vận hành. Các khí chính bao bồm:
NH3, CH4, CO2, H2S, H2, O2, N2.
Khí sinh ra từ các ô chôn lấp được thu gom qua GCS 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.
Hình 3.11: Ống thu khí bãi rác Đông Thạnh [4]
3.3.2. Các quá trình xảy ra trong bãi chôn lấp
Các quá trình diễn ra trong BCL bao gồm các phản ứng hóa học, sinh học và vật lý:
- Phân hủy sinh học của chất hữu cơ hoặc hiếu khí hoặc kỵ khí sản sinh ra khí và chất lỏng;
- Oxy hoá hoá học các vật liệu;
- Sự thoát khí từ bãi rác và sự khuyếch tán ngang của khí xuyên qua bãi rác;
- Sự di chuyển của chất lỏng gây ra bởi sự khác nhau về cột áp;
- Sự hoà tan, sự rò rỉ các chất hữu cơ và vô cơ vào nước, di chuyển xuyên qua bãi rác;
- Sự di chuyển của chất hoà tan bởi gradient nồng độ và hiện tượng thẩm thấu;
- Sự lún không đều gây ra do quá trình ổn định vật liệu vào các chỗ rỗng.
3.3.3. Lựa chọn vị trí, quy mô và loại hình bãi chôn lấp
a. Yêu cầu lựa chọn địa điểm - Căn cứ theo quy định xây dựng; - Khoảng cách xây dựng từ BCL tới các điểm dân cư, khu đô thị ( xem thêm [12]); - Căn cứ vào các yếu tố TN, kinh tế, xã hội, hệ hống hạ tầng kỹ thuật.
b. Lựa chọn các mô hình BCL
Tuỳ thuộc vào đặc tính CTR và đặc điểm địa hình từng khu vực, có thể lựa chọn: BCL khô, BCL ướt, BCL hỗn hợp khô - ướt, BCL nổi, BCL chìm, BCL kết hợp chìm nổi…
c. Quy mô diện tích BCL
Quy mô diện tích BCL được xác định trên cơ sở:
- Dân số và lượng CT hiện tại, dự báo lượng CTR trong suốt thời gian vận hành của BCL.
- Khả năng tăng trưởng kinh tế và định hướng phát triển của đô thị.
3.3.4. Quản lý nước rỉ rác
a. Thành phần
Thành phần nước rỉ rác thay đổi rất nhiều, phụ thuộc vào tuổi BCL, loại rác, độ nén...
Bảng sau biểu diễn sự biến thiên nồng độ chất ô nhiễm trong nước rác theo thời gian.
Bảng. Sự biến thiên nồng độ chất ô nhiễm trong nước rỉ rác theo tuổi
Giá tr ị Thành phần Đơn vị
1 năm 5 năm 16 năm
pH 5.2 – 6.4 6.3 -
COD mg/l 10000 - 40000 3000 400
BOD5 mg/l 7500 – 28000 4000 80
TDS mgNaCl/l 10000 – 14000 6790 1200
TSS mg/l 100 – 700 - -
Độ kiềm mgCaCO3/l 800 – 4000 5810 2250
Độ cứng mg/l 3500 – 5000 2200 540
P- tổng mg/l 25 – 35 12 8
N-NH3 mg/l 56 – 482 - -
N-NO3 mg/l 0.2 – 0.8 0.5 1.6
Cl- mg/l 600 – 800 5330 70
SO42- mg/l 400 – 650 2 2
Ca2+ mg/l 900 – 1700 308 109
Na+ mg/l 450 – 500 810 34
K+ mg/l 295 – 310 610 39
Fe- tổng mg/l 210 – 325 6.3 0.6
Mg2+ mg/l 160 – 250 450 90
Mn- tổng mg/l 75 – 125 0.06 0.06
Cu2+ mg/l - <0.5 <0.5
Zn2+ mg/l 10 – 30 0.4 0.1
(Nguồn: Chian và DeWalle, 1996- 1997)
Bảng 3.2: Giá trị các thành phần cơ bản trong nước rỉ rác [28]
Thông số Giá tr ị (mg/L) pH 4.5 – 9 Độ kiềm (CaCO3) 300 - 11,500 BOD5 20 - 40,000 Ca 10 – 2,50 COD 500 - 60,000 Cu 4 - 1,400 Clo (Cl-) 100 - 5,000 Độ cứng (CaCO3) 0 – 22,800 Fe tổng số 3 - 2,100 Zn 8 - 1,020 Mg 40 – 1,150 Mn 0.03 – 65 NH3 30 – 3,000 N hữu cơ 10 – 4,250 NO2 0 – 25 NO3 0.1 – 50 N tổng số 50 – 5,000 K 10 – 2,500 Na 50 – 4,000 SO2-
4 20 – 1,750 TDS 0 – 42,300 TSS 6 - 2,700 Phốt phát tổng số 0.1 – 30
Kẽm 0.03 – 120
Nồng độ, mg/l (trừ pH) Thành phần Cũ Mới
pH 7.9 – 8.2 6.0 – 7.3
Độ kiềm, mg/l CaCO3 - 12500
COD 1079 – 2507 38533 – 65333
BOD5 735 33571 – 56250
Org- N 196 – 470 79 – 230
NH3- N 297 – 790 515 – 1300
NO2-N 2.5 – 2.9 3.0 – 4.8
P 14.9 – 21.5 4.7 – 9.6
Ca2+ 1122 – 1844 240 – 187
Mg2+ 356 – 405 154 – 373
Fe- tổng 180 – 303 64 - 132
Bảng: Đặc trưng của nước rỉ rác BCL Đông Thạnh
b. Cân bằng nước rỉ rác
Hình 3.12: Sơ đồ cân bằng nước [9]
Phương trình cân bằng nước có thể biểu diễn như sau:
∆SSW = WSW + WTS + WCM + WA(R) – WLG – WWV – WE – WB(L)
Trong đó:
∆SSW: lượng nước tích trữ trong CTR ở BCL (kg/m3)
WSW: độ ẩm ban đầu của CTR (kg/m3)
WTS: độ ẩm ban đầu của bùn từ trạm xử lý (kg/m3)
WCM: độ ẩm ban đầu của vật liệu phủ (kg/m3)
WA(R): lượng nước thấm từ phía trên (nước mưa) (kg/m3)
WLG: lượng nước thất thoát trong quá trình hình thành khí thải (kg/m3)
WWV: lượng nước thất thoát do bay hơi theo khí thải (kg/m3)
WE: lượng nước thất thoát do quá trình hơi hóa bề mặt (kg/m3)
WB(L): lượng nước thoát ra từ phía đáy bãi rác (kg/m3)
Trên cơ sở của phương trình cân bằng nước, các số liệu về lượng mưa, độ bốc hơi, hệ
số giữ nước của rác sau khi nén trong BCL, lượng nước rò rỉ có thể tính theo mô hình vận
chuyển một chiều của nước rò rỉ xuyên qua rác nén và đất bao phủ như sau:
Q = M(W1 – W2) + [P(1 – R) – E] ×A
Trong đó:
Q : lưu lượng nước rò rỉ phát sinh ra trong BCL (m3/ngày)
M: KL CTR trung bình ngày (t/ngày)
W2: độ ẩm của CTR sau khi nén (%)
W1: độ ẩm của CTR trước khi nén (%)
P : lượng mưa ngày trong tháng lớn nhất (mm/ngày)
R : hệ số thoát bề mặt, lấy theo bảng 3.3
E : lượng nước bốc hơi lấy bằng 5mm/ngày (thường 5 – 6 mm/ngày)
A: diện tích công tác mỗi ngày lấy ở cuối giai đoạn thiết kế (m2/ngày)
Bảng 3.3: Hệ số thoát nước bề mặt đối với các loại đất phủ [8]
c. Xử lý nước rỉ rác
Quản lý nước rò rỉ sinh ra từ BCL là cơ sở để loại trừ nguy cơ gây ÔN nguồn nước
ngầm. Nhiều phương án được áp dụng để quản lý và xử lý nước rò rỉ từ BCL bao gồm: (1)
tuần hoàn nước rò rỉ, (2) bay hơi nước rò rỉ, (3) xử lý nước rò rỉ.
3.3.5. Quản lý khí bãi chôn lấp
a. Thành phần chính
Bảng 3.4: Thành phần khí BCL đặc trưng [20]
Stt Thành phần Nồng độ đặc trưng (%V)
1. CH4 45 – 60 2. CO2 40 – 60 3. N2 2 – 5 4. H2S 0,1 – 1,0 5. H2 0 – 0,2 6. CO 0 – 0,2
b. Quá trình phát sinh khí
CTR đô thị có thành phần dễ phân huỷ sinh học chiếm KL đáng kể. Quá trình phân
hủy diễn ra ngay khi CTR được đổ vào BCL và quá trình sinh khí diễn ra theo các giai đoạn:
- Giai đoạn I - Điều chỉnh ban đầu (phân hủy hiếu khí):
- Giai đoạn II - Giai đoạn phân huỷ kỵ khí :
- Giai đoạn III - Lên men acid:
- Giai đoạn IV - Lên men methane:
- Giai đoạn V - Giai đoạn ổn định (maturation phase):
Phản ứng hóa học tổng quát quá trình phân hủy yếm khí trong BCL có thể tóm tắt như sau:
CHC + H2O (CTR) CHC phân hủy sinh học + CH4 + CO2 + khí khác (1)
Vì đặc tính của CT và điều kiện TN khác nhau đáng kể từ vùng này sang vùng khác, nên lượng khí BCL sinh ra rất giao động. Khí BCL vẫn sinh ra trong suốt 20 năm sau BCL đóng cửa và mạnh nhất trong 5 năm đầu tiên hoặc sau khi đa số oxy bị lấy đi khỏi CT (thông thường, 1 đến 2 năm). Sau đó, khí BCL sẽ giảm dần có thể đến 50 năm.
c. Tính toán lượng khí phát sinh Có nhiều PP ước lượng khí phát sinh đã được sử dụng (Mô hình bậc I, mô hình đa
giai đoạn, LandGEM...), do đó kết quả rất khác nhau. Việc ước lượng khí phát sinh có mức độ không chắc chắn cao vì dựa vào nhiều giả thiết. Thực tế lượng khí phát sinh thực tế ở BCL ít hơn nhiều so với tính toán lý thuyết dựa vào hàm lượng CT hữu cơ.
Căn cứ vào lượng CTR có thể phân hủy sinh học, lượng khí tối đa vào khoảng 400 m3/tấn. Các số liệu công bố giao động từ 6 – 50m3/tấn CT ướt [4, 6, 9,28]. Lượng khí phát sinh ở các nước công nghiệp giao động từ 60 – 400m3/tấn CTR (trong khoảng 20 năm), 1- 10 m3/tấn/năm [28].
d. Quy định về quản lý khí BCL
Bãi chôn lấp chất thải phải có hệ thống thu gom khí rác sau khi đóng bãi. Tuỳ theo
qui mô của bãi chôn lấp hệ thống thu gom khí rác phải đảm bảo các yêu cầu sau [TCVN
6696-2000]:
1) Không để nước mặt, nước mưa lọt qua hệ thống thu gom khí rác.
2) Tại các lỗ thu khí rác có thiết bị an toàn đề phòng cháy hoặc nổ do khí rác gây ra.
3) Khí rác thu gom phải được xử lý cho phát tán có kiểm soát, không được để khí thoát
trực tiếp ra MT xung quanh.
e. Thu gom và xử lý
Thu gom khí BCL có thể là bị động hoặc chủ động. Thu gom bị động dành cho các BCL nhỏ hoặc trung bình, là dạng thông khí tự nhiên hoặc làm các tường đất ngăn không cho khí vào những khu vực hoặc hướng không mong muốn. Thu gom chủ động bao gồm việc thiết kế các giếng thu gom.
Để xử lý khí BCL có thể áp dụng các biện pháp sau: Đốt; Thu Hồi – Sản Xuất Điện; Oxy hóa khí methane; Khử mùi.
3.3.5. Vận hành và đóng cửa bãi chôn lấp
BCL hợp vệ sinh, sau khi đóng cửa thường được sử dụng cho nhiều mục đích dân
sinh khác nhau như làm sân goft, làm trang trại, công viên...
Theo TCVN 6696-2000, quy định:
- Tiền vận hành: Các BCL phải có qui trình vận hành, khai thác bãi được cơ quan có thẩm
quyền phê duyệt.
- Vận hành: Chất thải phải được chôn lấp thành từng lớp riêng và ngăn cách nhau bằng các
lớp đất phủ. Trước khi phủ lớp đất ngăn cách chất thải phải được đầm, nén kỹ: Chiều dày
lớn nhất của từng lớp chất thải là 1m; Chiều dày của lớp đất phủ ngăn cách sau khi đầm nén
là 0,15 - 0,2 m. Bùn thải cần được làm khô (độ ẩm <80%), trước khi chôn lấp cùng CTR. Tỉ
lệ pha trộn thường là 4:1 (CTR:Bùn), lớp dưới cùng và trên cùng là CTR.
- Đóng cửa: Trong thời gian 6 tháng kể từ ngày đóng bãi chủ vận hành có báo cáo tới cơ
quan quản lý nhà nước về tình hình MT của BCL và tình trạng hoạt động của hệ thống quan
trắc theo dõi MT của BCL. Thời hạn tái sử dụng bãi chôn lấp do cơ quan có thẩm quyền phê
duyệt.
Đối với các BCL hở, không hợp vệ sinh, công việc đóng cửa đỏi hỏi: trình cơ quan
quản lý thuyết minh kĩ thuật xử lý triệt để; quan trắc MT; Thu gom khí và nước rỉ rác; phủ
lớp cuối cùng đảm bảo; kế hoạch hậu giám sát và tái sử dụng BCL.
3.3.6. Giám sát môi trường bãi chôn lấp
Theo EPA, chương trình quan trắc (monitoring) bao gồm các khía cạnh sau đây: - KL và loại CT, và nếu có thể thì các chỉ số về tái chế và tái sử dụng - KL và thành phần nước rỉ rác - Lượng khí BCL 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 - 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
Có thể chia thành các chuyên đề giám cơ bản BCL như sau: - Giám sát chất lượng không khí: trong BCL và bên ngoài ranh giới BCL - Giám sát chất lượng nước mặt, ngầm - Giám sát nước rò rỉ
3.3.7. Kỹ thuật chôn lấp có tuần hoàn nước
PP tuần hoàn nước rỉ rác là PP đưa nước rỉ rác trở lại BCL (Recirculate of leachate). Quá trình này mang lại lợi ích cho các BCL: cải thiện chất lượng nước rỉ rác, tăng tỷ lệ phân hủy sinh học trong BCL vì tăng độ ẩm, ổn định sinh học, và tăng cường thu hồi khí CH4.
Nhược điểm: 1) tiềm năng gây ÔN MT xung quanh do sự di chuyển của nước rò rỉ bên trên hoặc bên dưới BCL và 2) sự tích tụ kim loại nặng, muối, và các hợp chất không mong muốn trong nước rò rỉ mà cuối cùng sẽ phải được xử lý.
Theo 01/2001/TTLT-BKHCNMT-BXD, yêu cầu tuần hoàn nước: - Chiều dầy lớp rác đang chôn lấp phải lớn hơn 4 m. - Phải áp dụng kỹ thuật tưới đều trên bề mặt. - Không áp dụng cho những vùng của ô chôn lấp khi đang tiến hành phủ lớp cuối cùng.
Có một số PP tuần hoàn nước rỉ rác, bao gồm: - Tuần hoàn trực tiếp CT trong quá trình xử lý; - Phun đều nước rỉ rác lên bề mặt bãi rác theo đợt; - Tuần hoàn trên bề mặt; - Tuần hoàn bên dưới bề mặt.
3.3.8. Kỹ thuật chôn lấp bán hiếu khí (Semi – aerobic landfill)
Cấu trúc chính bao gồm một hệ thống ống được đặt ở đáy BCL để thu gom - tiêu thoát nước rỉ rác (kể cả nước mưa) và lưu thông không khí. VSV hiếu khí hoạt động mạnh, quá trình phân hủy diễn ra nhanh và BOD giảm, CH4 bị khử [5].
Hình 3.13: BCL áp dụng kĩ thuật bán hiếu khí [5]
Hình 3.16: Kĩ thuật bán hiếu khí kết hơp tuần hoàn nước rỉ rác [5]
Chương 4. XỬ LÝ CH ẤT TH ẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC
3.1. Nén chất thải rắn
Ép (nén) rác (compression solidwaste) được thực hiện ở khâu thu gom, trung chuyển
và chuẩn bị chôn lấp. Nén nhằm giảm thể tích CTR, thuận tiện vận chuyển và xử lý.
3.2. Đóng kiện
Đóng kiện CTR thường được thực hiện ở nhà máy bằng hệ thống nén ép thủy lực. CTR được phân loại trên băng tải, các chất có thể tận dụng được như: kim loại, nilon, giấy… được thu hồi để tái chế. Những chất khác được nén ép, đóng kiện.
3.3. Công nghệ Seraphin và Hydromex
3.3.1. Công nghệ Hydromex
Công nghệ này được thiết kế để xử lý CTR hỗn hợp hoặc đặc trưng (y tế, nguy hại…). CTR được nghiền nhỏ sau đó polyme hóa và nén ép, định hình sản phẩm.
Quy trình công nghệ như sau:
+ CTR đưa vào máy cắt và nghiền nhỏ, sau đó chuyển đến các thiết bị trộn bằng băng tải. + CT lỏng được pha trộn trong bồn phản ứng và bơm vào các thiết bị trộn, thêm phụ gia, CT lỏng và rắn sẽ kết dính. Sản phẩm bột ướt chuyển đến một máy ép khuôn, tạo sản phẩm.
Ứng dụng công nghệ Hydromex (http://www.hydromexamericas.com)
- Đối với CTRSH: Sau khi băm nhỏ và cho đi qua sàng rung phân thành 2 dòng, chất hữu cơ dễ phân hủy và không – trộn với chất kết dính xi măng để tạo thành vật liệu.
Hình 4.1: Công nghệ Hydromex xử lý CTR sinh hoạt
- Đối CTR Y tế: CT đưa vào thiết bị cắt, sau đó sử dụng Ozon để khử trùng, tiếp theo CT sẽ
được nghiền mịn và trộn với dung dịch, phản ứng xảy ra sẽ biến kim loại thành nitrat và
canxi, tính độc hại cũng mất đi; hỗn hợp sẽ được đóng thành sản phẩm.
Với công suất của công nghệ 400 – 700 kg/h, chi phí khoảng 750.000 USD.
- Ngoài ra công nghệ Hydromex còn ứng dụng xử lý CTNH, nước thải BCL, cải tạo phục
hồi đất…
3.3.2. Công nghệ Seraphin
Bản chất công nghệ này là vừa phân loại, xử lý và tái chế CTR (compost, tái chế
nhựa, đóng rắn) trong một hệ thống.
Công nghệ bao gồm các hợp phần sau (http://www.tsn-corp.com):
- Phân loại CTR: để phục vụ tái chế, tái sử dụng, đóng rắn và đốt thu hồi nhiệt sinh.
- Xử lý phân huỷ CT hữu cơ, tái sinh mùn hữu cơ, sản xuất các dạng phân bón hữu cơ
Chất thải rắn chưa phân loại
Kiểm tra bằng mắt
Cắt xé hoặc nghiền tơi nhỏ
Làm ẩm
Trộn đều
Ép hay đùn ra
Sản phẩm mới
Chất thải lỏng hỗn hợp
Thành phần polyme hóa
Hình 4.3: Sơ đồ xử lý rác theo công nghệ Hydromex [6, 15]
- Tái chế chất dẻo, tạo sản phẩm
- Xử lý nhiệt, đốt các CT hữu cơ khó phân hủy, tạo nhiệt cho các khâu sấy khô
- Đóng rắn áp lực, tận dụng các phế thải trơ, vô cơ thay thế một phần nguyên liệu để sản
xuất các loại gạch lát đường, bó vỉa hè đường và các loại gạch xây dựng công trình phụ.
Chương 5. XỦ LÝ CH ẤT TH ẢI RẮN BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP NHIỆT
5.1. Phương pháp đốt (Incineration)
PP đốt được sử dụng khá phổ biến hiện nay ở một số nước như Đức, Thụy Sĩ, Hà
Lan, Đan Mạch, Nhật Bản. Cụ thể, PP đốt Nhật Bản chiếm 70%, Thụy Sĩ 59%, Pháp 42%
[4]. Sản phẩm của quá trình đốt là khí và chất tro. Ở một các nước công nghiệp lượng tro
còn lại chiếm 20 - 40% [28]. CTR nguy hại, y tế phù hợp với công nghệ này.
Quá trình đốt là quá trình oxy hóa nhiệt độ cao với sự có mặt của oxy trong không
khí. Quá trình này phụ thuộc rất lớn vào vật liệu đầu vào, dạng hữu cơ, khô và dễ cháy.
a. Lò đốt đơn
Đây là kiểu lò đốt đơn giản sử dụng trước đây. Khí thải được xả trực tiếp vào MT.
Hình 5.1: Mô hình lò đốt đơn [3]
b. Lò đốt tháo rời (quy mô nhỏ)
Lò loại này có thể tháo rời thành các modul riêng lẻ, mỗi modul xử lý khoảng 300
tấn CRT/ngày, có thể thu hồi nhiệt hoặc không. Có hai lò đốt sơ cấp và thứ cấp trong mỗi
modul. Lò đốt tháo rời thường sử dựng để đốt các loại CTR đặc trưng (y tế, CN…). Giá lò
đốt này từ 75 – 100 nghìn USD công suất 1tấn/ngày [28].
Hình 5.2: Mô hình lò đốt có thể tháo rời ứng dụng cho CTR đô thị và CN [28]
c. Lò đốt di động (quay)
Lò đốt loại này bao gồm một hệ thống các buồng đốt di động, có thể đốt CTR đô thị
và CTR cháy được (Refuse derived fuel - RDF). Các buồng di động để khuấy đều CT và
loại bỏ các vật liệu còn lại, giúp quá trình đốt đạt hiệu quả cao hơn. Lò đốt này khá phổ
biến, vd ở Mỹ, sử dụng lò đốt di động chiếm 75%, 10% lò đốt tầng sôi, 15% các lò khác [4].
* Lò đốt CT chưa phân loại (Massburn incineration)
Giá công nghệ này khoảng từ 90 – 135 nghìn USD cho 1 tấn CTR/ngày.
Hình 5.3: Mô hình lò đốt CT chưa phân loại [28]
* Lò đốt CT có thể cháy được
Nhà máy lò đốt loại này có giá từ 100 - 150 USD 1 tấn CTR/ngày.
Hình 5.4: Mô hình lò đốt CT cháy được [28]
d. Lò đốt tầng sôi (fluidized bed combustion - FBC)
Quá trình này diễn ra dưới điều kiện thiếu O2 ở nhiệt độ rất cao. Hiệu quả cháy của
lò đốt tầng sôi cao nhờ sử dụng một số chất làm nền như cát (ở đáy), than đá (trộn với CT),
đá vôi (đá vôi khử SOx), nhằm tạo ra sự pha trộn lên xuống liên tục giữa khí và chất rắn.
Loại lò này thích hợp trong việc đốt CT dễ cháy hoặc kết hợp với than, để tạo năng lượng.
Giá đầu tư cho công nghệ này từ 135 – 190 nghìn USD tấn/ngày, cho nhà máy công
suất 800 – 1000 tấn/ngày.
5.2. Phương pháp nhiệt phân
5.2.1. Giới thiệu
Nhiệt phân CT (Pyrolysis) là quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của
nhiệt độ cao trong điều kiện thiếu hoặc không có ôxy. Nhiệt phân khác với quá trình đốt đó
là quá trình hấp thu nhiệt lớn hơn quá trình tỏa nhiệt và có thể diễn ra trong điều kiện không
có ôxy.
Sơ đồ công nghệ nhiệt phân thường có hai lò đốt sơ cấp, thứ cấp và hệ thống làm sạch
– chưng cất. Lò đốt sơ cấp thường cung cấp thiếu khí, nhiệt độ kiểm soát ở mức độ khoảng
250 – 900 độ C và tăng dần để phân hủy hoàn toàn các hợp chất hữu cơ. Lò đốt thứ cấp
được điều chỉnh dư khí, nhiệt độ được nâng cao (trên 1.000 độ C), sản phẩm ở lò sơ cấp chủ
yếu là khí cháy và hơi nước sẽ được đốt hoàn toàn trong buồng này. Hệ thống làm sạch –
chưng cất bao gồm hệ thống làm sạch khí thải và làm nguội kim loại để thu hồi sản phẩm.
5.2.2. Sản phẩm tạo thành
Sản phẩm của quá trình nhiệt phân bao gồm: khí (CO, CO2, H2, hơi nước - CH4, H2,
CO, CO2, H2O) và các hydrocacbon phức tạp (như etan (C2H6), propane (C3H8), dầu, và
hắc ín và chất lỏng: dầu, nhựa đường). Khi nhiệt độ cao hơn, khí tạo thành nhiều hơn, chất
lỏng sẽ ít đi. Phản ứng hydro hóa là điều kiện để sản sinh ra dầu hoặc mê tan.
5.2.3. Công nghệ nhiệt phân
Công nghệ nhiệt phát triển khá mạnh vào những năm 1970 và đầu 1980, tuy nhiên
sau đó rất nhiều nhà máy sử dụng công nghệ này đã đóng cửa, chủ yếu vì vấn đề kinh tế và
kĩ thuật. Đến 1998, chỉ còn sáu cơ sở quy mô thương mại hoạt động trên toàn thế giới.
Chúng bao gồm hệ thống Andco-Torrax, 400 tấn/ngày ở Créteil, Pháp; hệ thống Nippon
Steel, 450 tấn/ngày ở Ibaraki, Nhật Bản; Ý, Đức, Hungary. Có ba công nghệ nhiệt phân cơ
bản (tính cả khí hóa) bao gồm Andco – Torarax, Monsanto Landgard và Union Carbide
[18].
a. Union Carbide “Purox”
Hình 5.5: Mô phỏng công nghệ “Purox” [28]
b. Công nghệ Andco-Torrax
c. Công nghệ Landgard
5.3. Phương pháp khí hóa
5.3.1. Giới thiệu
Khí hóa CTR là PP chuyển đổi CTR thành khí nhiên liệu (chủ yếu CO, CO2, H2,
CH4) trong điều kiện nhiệt độ cao (>700 độ C) có điều chỉnh O2 hoặc hơi nước. Sản phẩm
của quá trình khí hóa còn bao gồm tro, xỉ và dầu pyrolysis. Tro của quá trình khí hóa chiếm
khoảng 15% KL ban đầu, chứa nhiều độc tố như chì, canxi, thủy ngân, hắc ín, pH thấp...
Ngày nay ngoài sử dụng xúc tác O2, người ta còn sử dụng H2 trong các công nghệ
khí hóa, gọi là “hydrogasification”.
Quá trình khí hóa bao gồm 5 phản ứng cơ bản sau:
C + O2 = CO2 (tỏa nhiệt)
C + H2O = CO +H2 (thu nhiệt)
C + CO2 = 2CO (thu nhiệt)
C + 2H2 = CH4 (tỏa nhiệt)
CO + H2O = CO2 +H2 (tỏa nhiệt)
Hình 5.6: Sơ đồ quá trình khí hóa CTR đô thị (http://www.altenergymag.com)
5.3.2. Công nghệ khí hóa
Về cơ bản quy trình công nghệ cũng như các kiểu công nghệ khí hóa giống với quá
trình đốt.
Nhận xét về quá trình đốt, khí hóa, nhiệt phân: - Quá trình nhiệt phân và khí hóa có thể xem là một. Khí hóa và nhiệt phân đều hạn chế sử dụng O2, nhiệt phân có thể không cần O2. - Nhiều tài liệu xem “gasification” bao gồm khí hóa và nhiệt phân [27] hoặc ngược lại. Nhiệt phân bao gồm khí hóa và hóa lỏng [28]. - Khí nhiên liệu thường có giá trị nhiệt lượng thấp hơn khí sinh ra từ nhiệt phân
- Quá trình nhiệt phân, khí hóa là quá trình (phản ứng) thu nhiệt, còn đốt là quá trình tỏa nhiệt.
5.4. Hệ thống thu hồi năng lượng
Các PP sử dụng nhiệt để xử lý CT luôn sản sinh ra một lượng nhiệt nhất định. Hơi nóng có thể được thu hồi để sưởi ấm hoặc được chuyển hóa để tạo thành năng lượng nhiệt. Người ta thường sử dụng tường nước hoặc lò hơi để thu nhiệt. Hệ thống thu hồi nhiệt để tạo năng lượng:
- Hệ thống tua bin hơi nước:
- Hệ thống tua bin khí:
- Hệ thống động cơ đốt trong:
Tỉ lệ nhiệt thu hồi năng lượng từ CTR nằm trong khoảng 15.800 – 31.600 kJ/kwh, hiệu suất thu hồi nhiệt của toàn hệ thống khoảng 20% [9].
5.5. Kiểm soát môi trường trong các quá trình xử lý nhiệt Có 3 nguồn ô nhiễm cần kiểm soát: Khí thải; NT; CTR (tro xỉ).
* Ô nhiễm không khí - Những chất được gọi là chất ô nhiễm chỉ thị: bụi, CO2, SOx, NOx, HC và CO. - Các khí acid: HCl, HF. - Nguyên tố lượng vết như các kim loại nặng: Pb, Cr, Cd, Hg, Ni, As, Cu, Sn, Zn... - Chất ÔN hữu cơ lượng vết như: PAHs, PCBs, CPs, CBs, Furans, PCDs, PCDFs.
Một số phương pháp hạn chế ô nhiễm và xử lý khí thải:
Nguồn: Incinerator Emissions Committee (1984), Lower Mainland Refuse Project – Air Pollution
Control Requirements For Refuse Incinerator, University of British Columbia, (4 dịch).
Chương 6. TÁI CHẾ VÀ TÁI SỬ DỤNG CHẤT TH ẢI RẮN
6.1. Khái niệm
6.1.1 Tái chế
Tái chế (Recycle) là hoạt động biến CT thành vật liệu có thể sử dụng được. Tái chế là
hoạt động ưu tiên của công tác quản lý CTR sau giảm thiểu và tái sử dụng. Hoạt động tái
chế bao gồm: thu gom, phân loại – xử lý trung gian và kĩ thuật tái chế.
Hình 6.1: Phân cấp ưu tiên trong quản lý CTR [20]
6.1.2. Tái sử dụng
Tái sử dụng (Reuse) là quá trình sử dụng lại (hoặc thay đổi mục đích sử dụng) những
vật liệu thải bỏ bằng các hình thức khác nhau.
Giảm thiểu (Reduction) CTR được thực hiện thông qua tái sử dụng. Tái sử dụng CTR
có thể là tái sử dụng tại chỗ hoặc thông qua hoạt động thương mại hoặc cộng đồng.
Trong một số tài liệu còn đề cập đến các PP không hoàn toàn là tái chế hay tái sử
dụng, đó là sửa chữa (Repair) hoặc tân trang (Refurbishing/remanufacturing), chẳng hạn
tân trang – tái sử dụng lại động cơ.
6.2. Hoạt động tái chế và tái sử dụng
6.2.1. Tái chế chất thải rắn thông thường
a. Tái chế nhựa
Các sản phẩm nhựa đang được sử dụng ngày càng nhiều, đặc biệt là túi nilon. Các
loại nhựa đang sử dụng hiện nay bao gồm 6 loại nhựa cơ bản, trình bày ở bảng 6.1:
Bảng 6.1: Phân loại và kí hiệu các sản phẩm nhựa [9]
Vật li ệu Kí hiệu/mã số Mục đích sử dụng % KL nh ựa Polyetylen terephtalat 1- PET Chai nước giải khát, bao bì sản phẩm 7 Hight- density PE 2 – HDPE Chai sữa, bình đựng tẩy rửa, túi xách 31 Polyvinylclorua 3 – PVC Ống nhựa, hộp đựng thức ăn 5 Low-density PE 4 – LDPE Bao bì nilon, tấm lót, bao bì dạng màng khác 33 Polypropylen 5 – PP Thùng, hộp, sọt, rổ 10 Polystyren 6 – SP Ly, dĩa, khuôn đúc… 10 Các loại khác Nhựa hỗn hợp 4
Tái chế nhựa theo hai hướng chính:
- Phế thải được thu gom ngay sau khi hình thành, thu gom tự động và cho vào thiết bị ép,
tạo khuôn, hình thành sản phẩm;
- Tái chế thông qua việc tuyển chọn, phân loại, tạo hạt nhựa.
Hình 6.2: Sơ đồ hệ thống tái sinh nhựa [9]
Tái chế nhựa có thể làm thay đổi cấu trúc của nhựa hoặc không.
Hình 6.3: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất màng PE thứ cấp [9]
Hình 6.4: Sơ đồ công nghệ tái chế nhựa thành sản phẩm [9]
b. Tái chế kim loại
* Tái chế nhôm:
Hình 6.5: Quy trình tái chế nhôm [9]
- Chuẩn bị: vật liệu được phân loại, rửa sạch và sấy khô ở nhiệt độ 105 độ C
- Chất trợ dung: bao gồm các loại muối NaCl, KCl, Na3ClF3, có tác dụng tách xỉ và tạp chất
khỏi kim loại (nỗi lên) và giúp cho kim loại không bị ôxy hóa.
- Phôi nhôm: là nguyên liệu tinh cung cấp cho các cở sở chế tạo các sản phẩm nhôm
* Tái chế sắt và hợp kim sắt
Tái chế sắt và hợp kim có hai hình thức chính, đó là nấu luyện và không nấu luyện.
- Tái chế không nấu luyện: đây là hình thức thủ công, đơn giản; phế liệu được thu gom,
phân loại và làm sạch; sau đó được cắt, dập, tiện để cung cấp cho các mục đích khác nhau
như: ngành xây dựng, cơ sở sản xuất cửa sắt, khung sắt…
- Tái chế nấu luyện: quy trình này thực hiện bằng dây chuyền, với các công đoạn tương tự
như tái chế nhôm.
c. Tái chế thủy tinh
Quy trình tái chế thủy tinh: thủy tinh phế liệu được phân loại, rửa sạch và đập vụn;
sau đó cho vào lò nung nhiệt độ cao và đổ ra khuôn tạo sản phẩm. Thủy tinh là chất vô định
hình nên không có nhiệt độ nóng chảy nhất định.
Hình 6.6: Quy trình tái chế thủy tinh [15]
Chọn chất lượng
Thủy tinh vụn
Chia theo CL và màu Nấu chảy bằng lò ga
(t= 14000C) (trộn với vật liệu mới nếu cần
Tạo khuôn thổi và cắt
( bán cơ khí) Sản phẩm
Làm mát/ủ
Nấu (3-4 giờ, ở t0 = 600-9000C)
Loại bỏ Thành phẩm Đóng gói
Thị trường
d. Tái chế giấy
Giấy được sản xuất từ gỗ và có thể tái chế 6 lần trước khi phải thải bỏ hoàn toàn (Hội
thảo quốc tế về tái chế giấy, ngày 3/12/2009, tại TP. HCM). Trong dòng thải, giấy chiếm
khoảng 2 – 4%. Có thể tái tế giấy ở quy mô thủ công, đơn giản hoặc quy mô công nghiệp. Ở
các cơ sở nhỏ, giấy phế liệu được phân loại, sau đó ngâm và lọc bột giấy.
6.2.2. Tái chế chất thải rắn công nghiệp
Tái chế thường diễn ra theo 02 hướng: 1) Hoạt động tái chế độc lập để thu hồi vật
liệu hữu ích và 2) Hoạt động xử lý kết hợp với tái chế.
Tái chế ở một số ngành công nghiệp cơ bản:
- Ngành may mặc, dệt nhuộm: vải vụn do có giá trị thấp, nên ít được tái chế ở cơ sở lớn, chỉ một phần được sử dụng lại cho mục đích khác như làm giẻ lau nhà, đan thành tấm chà chân; xơ sợi phế phẩm được dùng để nhồi vào thú bông, tận dụng làm đệm…CT ngành này thường bị đổ bỏ chung với rác sinh hoạt.
- Ngành chế biến thực phẩm: Thành phần chủ yếu bao bì bằng giấy, nhựa… bán lại cho các cơ sở tái chế giấy, nhựa; còn lại chủ yếu là CT hữu cơ (có thể sử dụng làm thức ăn gia súc, thích hợp cho làm phân nhưng cần loại bỏ tạp chất) thường được đổ chung CTRSH và chôn lấp.
- Ngành sản xuất thủy tinh: chai lọ thủy tinh phế phẩm, mảnh vỡ thủy tinh… có thể được tái sản xuất tại nhà máy hoặc được các cơ sở tái chế thu gom gần như toàn bộ.
- Ngành giấy và bột giấy: giấy vụn, bột giấy, các loại giấy phế phẩm thường được tái chế ngay tại nhà máy. Phần bột giấy lẫn trong nước thải được tuần hoàn trong quá trình sản xuất.
- Ngành sản xuất gỗ: gỗ vụn, mạt cưa, dăm bào…được tận dụng lại làm chất đốt.
- Ngành cơ khí-luyện kim: kim loại phế thải, vụn sắt được tái chế ngay trong nhà máy. Các phế thải có lẫn nhiều tạp chất được bán cho các cơ sở tái chế khác bên ngoài nhà máy hoặc đổ bỏ. Xỉ được bán với giá rẻ hoặc dùng san lấp mặt bằng.
- Ngành sản xuất nhựa – plastic: hầu như tất cả các loại nhựa phế phẩm, bao bì nylon, ống nước PVC,…đều được tái sử dụng hoặc tái chế thành những sản phẩm khác ngay tại nhà máy hoặc được bán cho các cơ sở tái chế khác ngoài nhà máy.
- Ngành sản xuất hóa chất: thường chỉ có bao bì, chai lọ phế thải là có thể được tận dụng để tái chế thành những sản phẩm khác. Ngoài ra còn có một lượng nhỏ các hóa chất, dung môi có thể tái sinh, tận dụng lại trong sản xuất. Một số khác phải xử lý theo quy trình nghiêm ngặt của CTNH. (Xem thêm Quản lý CTR CN ở thành phố Hồ Chí Minh: ebook.com.vn)
Bảng 6.2: Đánh giá khả năng tái chế một số ngành công nghiệp
(Nguồn: Viện kỹ thuật nhiệt đới và bảo vệ môi trường)
6.2.3. Hoạt động tái sử dụng
Tái sử dụng CT đã thải hồi là một hoạt động có ý nghĩa MT và đang được khuyến
khích. Việc tái sử dụng có thể thực hiện ngay tại gia đình, công sở, nhà máy… hoặc được
thực hiện thông qua hoạt động thu mua, trao đổi. Một số sản phẩm có đặc tính được sử dụng
nhiều lần, sau đó mới đưa ra cơ sở tái chế. Danh mục các sản phẩm có thể tái sử dụng hầu
như không giới hạn, cụ thể:
- Vật liệu xây dựng: cửa ra vào, thiết bị chiếu sáng, hàng rào, ống nước, phần cứng khác…
- Nội thất văn phòng: bàn, ghế, tủ, khay, máy móc…
- Máy tính, đồ điện tử: máy tính, máy in, ti vi, máy fax…
- Dư thừa thực phẩm, thực phẩm đóng hộp:
- Đồ gia dụng: quần áo, đồ nội thất, máy móc…
6.3. Thực trạng tái chế và tái sử dụng
Tái chế vừa bảo vệ MT đồng thời góp phần phát triển kinh tế. Một số nước như Nhật,
Hàn Quốc, Đài Loan, Đức, Anh… các hoạt động liên quan đến tái chế đang được “luật hóa”
và triển khai có hiệu quả.
Tái chế giấy, nhựa, kim loại… ở một số nước phát triển đạt hiệu quả rất cao.
Hình 6.7: Tình hình tái chế một số nước trên thế giới [13]
Ở Việt Nam hiện trạng tái chế CTR còn nhiều hạn chế. Tỉ lệ CTR thu gom tái chế chỉ
khoảng 20-25%, CTR chưa được phân loại, nhiều làng nghề, cơ sở tái chế gây ÔN MT
nghiêm trọng.
Chương 7. KẾT HỢP XỬ LÝ VÀ TÁI CH Ế TÁI SỬ DỤNG CHẤT TH ẢI RẮN
7.1. Khái niệm
PP xử lý kết hợp với tái chế CTR là PP làm cho CT trở nên không hoặc ít nguy hại
cho MT và sản phẩm có thể sử dụng cho các mục đích khác nhau.
PP này bao gồm PP composting, biogas và nhiệt thu hồi năng lượng.
7.2. Phương pháp ủ (composting)
7.2.1. Giới thiệu
PP ủ CTR là quá trình ổn định sinh hóa các chất hữu cơ có sự điều khiển MT (thông
khí, có O2) để tạo thành sản phẩm cuối cùng là các chất mùn.
Quá trình phân hủy CT bao gồm cả phân hủy hiếu khí và kị khí, xảy ra rất phức tạp,
theo nhiều giai đoạn và sản phẩm trung gian, hiện chưa được nghiên cứu đầy đủ.
Theo [4], 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 VSV thích nghi với MT 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.
3. Pha ưa nhiệt (thermophilic phase) là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất. Đây là giai đoạn ổn
định hóa CT và tiêu diệt VSV gây bệnh hiệu quả nhất.
Phản ứng hóa sinh này được đặc trưng bằng các phương trình như sau:
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
4. Pha trưởng thành (maturation phase)) là giai đoạn giảm nhiệt độ đến mức mesophilic và
cuối cùng bằng nhiệt độ MT. 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.
Hình 7.1: Biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ phân compost [3]
7.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ
a. Hoạt động của sinh vật
Sinh vật tham gia vào quá trình ủ phân bao gồm các VSV và những sinh vật khác
như trùn quế, ấu trùng bay…
Ở Việt Nam, loại trùn quế đang được ứng dụng phổ biến trong việc xử lý CT. Quá
trình phân hủy CT có sự tham gia của trùn quế diễn ra theo trình tự sau [28]:
1. Phân hủy làm giảm kích thước của của CT
2. Sự bài tiết Nitơ của giun đất làm tăng hàm lượng dinh dưỡng
3. Gia tăng sự bài tiết cacbon và dinh dưỡng bởi sự tương tác giữa thực vật lớn và nhỏ
4. Sự gia tăng của giun đất để chuyển vật liệu thành phân hữu cơ.
b. Chất trộn
Trong thực tế vận hành quá trình ủ phân, một số chất trộn rất cần thiết như mùn cưa,
vỏ cây, vỏ lúa… Những chất trộn này có tác dụng thông khí, tạo MT phát triển thuận lợi cho
VSV cũng như bổ sung một số nguyên tố cần thiết cho các phản ứng xảy ra.
c. Nhân tố dinh dưỡng
Các nguyên tố vi lượng và dinh dưỡng: các yếu tố dinh dưỡng bao gồm C, P, K, P,
N. Các yếu tố vi lượng bao gồm Mg, Mn, Co (coban), Fe, S.
Trong đó tỉ lệ C:N trong CTR là thông số quan trọng nhất. Tỉ lệ C:N khoảng 20:1 đến
24:1 là phù hợp nhất, vượt quá giới hạn đó, sẽ hạn chế các quá trình phân hủy.
Bảng 7.1: Ti lệ C:N của các CT [Chongrak, 1996 (4, dịch)]
d. Kích thước hạt
Kích thước hạt là yếu tố ảnh hưởng đến khả năng giữ ẩm và tốc độ phân hủy. Đường
kính của hạt tối ưu là 1,5 – 7 cm [28].
e. Nhân tố môi trường
* Nhiệt độ:
Nhiệt độ ảnh hướng đến hiệu quả hoạt động của VSV. Nhiệt độ trên ngưỡng 65 độ C,
các vi khuẩn sẽ bị chết ngoài một số ít vi khuẩn Thermophilic (ưa nhiệt) còn tồn tại.
Bảng 7.2: Khoảng nhiệt độ tối ưu của các nhóm VSV
Nguồn: Tchobanoglous và nnk, 1993, (9,dịch)
* pH:
pH tối ưu cho quá trình chế biến Compost là 6.5 – 8, pH trên hoặc dưới khoảng này
đều hạn chế quá trình phân hủy diễn ra. pH trong quá trình ủ CTR biên thiên theo bảng sau:
Bảng 7.3: Biến thiên pH theo thời gian của quá trình ủ [28]
* Độ ẩm:
Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ phân diễn ra hiệu quả trong khoảng 50 – 60%, dưới
mức 40% tốc độ phân hủy chậm lại, dưới 12% VSV hầu như ngừng hoạt động.
* Sự thông gió (Aeration):
Sự thông gió quyết định mức độ tập trung O2 cũng như trao đổi nhiệt giữa đống ủ và
MT bên ngoài.
7.2.2. Các phương pháp ủ
Có nhiều cách phân chia các PP ủ như: PP tĩnh và ủ động; PP ủ trong thiết bị chứa (in
– vessel) và ủ ngoài MT (windrow); PP ủ có thổi khí cưỡng bức (forced – air aeration) và bị
động (passive aeration); PP ủ quy mô gia đình và công nghiệp.
a. Phương pháp ủ ngoài môi trường
* PP ủ theo luống dài thổi khí thụ động có xáo trộn
Vật liệu ủ được sắp xếp theo các luống dài và hẹp. Không khí (O2) được cung cấp tới
hệ thống theo các con đường TN như khuếch tán, gió, đối lưu nhiệt….Các luống compost
được xáo trộn định kì. Việc xáo trộn được thực hiện bằng cách di chuyển luống compost
với xe xúc hoặc bằng xe xáo trộn chuyên dụng.
* PP ủ compost theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức
Khí được cung cấp bằng quạt hoặc bơm nén khí, thông qua hệ thống phân phối khí ở
sàn hoặc các ống.
Hình 7.3: Phương pháp ủ có thổi khí và sơ đồ hệ thống ống thông khí
(Nguồn: http://www.mswmanagement.com)
b. Phương pháp ủ trong bể chứa
CTR được bỏ vào trong các bể chứa để ủ, bể ủ thường được đặt trong nhà có mái che
và có hệ thống thổi khí cưỡng bức. Bể chứa có thể có nhiều hình dạng khác nhau, có thể di
chuyển hoặc cố định.
7.3. Công nghệ khí sinh học (biogas)
7.3.1. Khái niệm
Quá trình Bigogas hay còn gọi là quá trình sản xuất mêtan (methane production), lên
men mêtan (methane fermentation) hay phân hủy yếm khí (anaerobic digestion).
Biogas là khí sinh học, là một hỗn hợp khí sản sinh từ sự phân hủy những hợp chất
hữu cơ dưới tác động của vi khuẩn trong MT yếm khí. Thành phần chính của Biogas là CH4
(50 - 60%) và CO2 (20 – 30%) còn lại các chất khác như hơi nước N2, O2, H2S, CO…
7.3.2. Cơ chế quá trình phân hủy kị khí
Trong quá trình phân hủy kị khí, sự phân hủy của chất hữu cơ xảy có thể phân chia
thành 3 giai đoạn [28] hoặc 4 giai đoạn [4] hoặc 2 giai đoạn.
Hình 7.5: Quá trình phân hủy kị khí 3 giai đoạn [28]
Bảng 7.4: Các giai đoạn phân hủy kị khí [4]
Vi khuẩn tham gia vào quá trình phân hủy có hai nhóm chính: vi khuẩn biến dưỡng
cellulose (phân hủy cellulose – (C6H10O5)n thành a xít) và nhóm vi khuẩn sinh khí metan.
Các phản ứng trong quá trình biogas diễn ra phức tạp theo nhiều hướng khác nhau.
* Giai đoạn axít hóa: Dưới tác dụng của vi khuẩn, sản phẩm của quá trình phân hủy xác
hữu cơ (thủy phân) bị chuyển hóa thành các axít hữu cơ (chủ yếu là axít acetic), CO2, H2 và
một số sản phẩm khoáng hóa khác.
CxHyOz → các axit hữu cơ, CO2, H2
* Giai đoạn mê tan hóa: Axít hữu cơ, CO2 và H2 được chuyển hóa thành CO2, CH4 và một
số nhỏ khí khác bởi vi khuẩn mê tan.
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
CO + 3H2 → CH4 + H2O
4CO + 2H2 → CH4 + 3CO2
4HCOOH → CH4 + 3CO2 + 2H2O
4CH3OH → 3CH4 + 2H2O + CO2
CH3COOH → CH4 + CO2
Bảng 7.5: Khí sinh ra theo từng loại CT [23]
7.3.3. Các nhân tố ảnh hưởng quá trình Biogas
a. Thời gian và khuấy trộn
Thời gian ủ dài hay ngắn tùy thuộc vào lượng khí sinh ra. Với nhiệt độ, độ pha loãng,
tỷ lệ các chất dinh dưỡng thích hợp kéo dài đến 30 - 40 ngày (UBKHKT Đồng Nai – 1989).
Tỉ lệ khuấy trộn càng cao, quá trình phân hủy diễn ra càng nhanh, hiệu quả sinh khí
càng lớn.
b. Hàm lượng chất rắn (vật chất khô)
Hàm lượng chất rắn dưới 9% thì hoạt động của túi ủ sẽ tốt (UBKHKT Đồng Nai –
1989). Tỉ lệ vật chất khô thích hợp 5- 10%, ẩm ướt 90 – 95% [28].
c. Thành phần dinh dưỡng
Để đảm bảo quá trình sinh khí bình thường, liên tục thì phải cung cấp đầy đủ nguyên
liệu cho sự sinh trưởng và phát triển của VSV. Thành phần chính của nguyên liệu là C, N.
Tỉ lệ C:N của CTR thường là 20:1 – 45:1; tỉ lệ tối ưu 25:1 – 30:1.
d. Nhân tố môi trường
* Nhiệt độ:
Mỗi nhóm vi khuẩn thích nghi với một khoảng nhiệt độ nhất định: vi khuẩn ưa nhiệt
(Mesophilic) tối ưu 35 – 38 độ C; vi khuẩn chịu nhiệt (Methophilic) tối ưu 45 – 50 độ C
[28]. Nhìn chung, nhiệt độ dưới 10 độ C và trên 55 độ C vi khuẩn hoạt động kém hiệu quả.
* Độ ẩm:
Độ ẩm cao hơn 96% thì thì quá trình phân hủy diễn ra chậm, khí sinh ra ít, độ ẩm
thích hợp từ 91.5 - 96%.
* pH:
pH cũng póp phần quan trọng đối với hoạt động sống của vi khuẩn sinh khí methane.
Vi khuẩn sinh khí methane ở pH 4.5 – 5.0 (Young Fu và Ctv, 1989). Khi pH > 8 hay pH < 6
thì hoạt động của nhóm vi khuẩn giảm nhanh (Nguyễn Thị Thủy, 1991).
7.3.4. Quá trình hoạt động Biogas
a. Nạp nguyên liệu
Có hai kiểu nạp nguyên liệu chính, nạp theo mẻ và nạp liên tục.
b. Cấu tạo thiết bị Biogas
Hệ thống nạp nguyên liệu liên tục có các bộ phận cơ bản:
- Bể phân hủy;
- Bộ phận tích khí;
- Bộ phận nạp nguyên liệu;
- Đầu lấy khí.
c. Đặc điểm và hoạt động của hệ thống thiết bị Biogas
* Hệ thống biogas nắp nổi:
* Hệ thống biogas nắp cố định:
Hình 7.7: Mô hình hầm ủ nắp cố định kiểu TQ (China dome digester)
(Nguồn: http://www.i-sis.org.uk)
* Hệ thống biogas có túi chất dẻo:
Hình 7.8: Mô hình hệ thống biogas túi chất dẻo [19]
7.3.4. Tính toán thiết kế bể biogas
Thiết kế bể biogas thường dựa vào các thông số kinh nghiệm. Có 02 cách tính toán
thiết kế bể Biogas cơ bản sau:
- Tính toán dựa vào hệ số phát thải (khí/kg CT)
Vf = Q.HRT
Vgs = Q.k (k là hệ số phát thải, vd hệ số k đối với CT là phân lợn, k ~0,05m3/kg)
V = Vf + Vgs (thể tích công trình)
(Nguyễn Quang Khải - 2002, Công nghệ khí sinh học, NXB LĐ và XH, HN)
- Tính theo hàm lượng TS tối ưu
Trong đó:
Vgs là Bể tích khí (Volume of gas storage chamber)
Vf là bể phân hủy (Volume of fermentation chamber)
Vs là bể tầng chứa bùn (Volume of sludge layer)
Vc là bể thu gas (Volume of gas collecting chamber)
VH là bể chứa nước (Volume of hydraulic chamber)
Thiết lập công thức:
V(Thể tích công trình) =Vc+Vgs+Vf+Vs
HRT (thời gian lưu - Hydraulic Retention Time) = (Vgs + Vf)/Q
Q = Qfd + Qh Trong đó: Qfd (Fresh Discharge) là lưu lượng CT; Qh là lưu lượng nước
Vgs = V.0,4
Giả thiết thiết kế:
Vc = 5% V
Vs = 15% V
Vgs + Vf = 80% V
Hàm lượng TS (chất rắn) trong CT 8% là tối ưu
Ví dụ 1: (tính toán dựa vào hệ số phát sinh khí)
Cho biết: Một gia đình 20 con heo, trung bình mỗi con sinh ra 1,3 kg phân/ngày. Mỗi kg
phân lợn sinh ra 50 lít khí/ngày; Tỉ lệ pha trộn nước vào phân là 0,7; Thời gian lưu 30 ngày.
Thời gian lưu khí ½ ngày.
Tính thể tích bể tích phân hủy và tích khí (V công trình)?
Ví dụ 2: ( Tính toán dựa vào hệ số kinh nghiệm: Vc = 1/3.Vf)
Cho biết: Một gia đình 20 con heo, trung bình mỗi con sinh ra 1,3 kg phân/ngày; Tỉ lệ pha
trộn nước vào phân là 0,7; Thời gian lưu 30 ngày. Thời gian lưu khí ½ ngày. Bể tích khí =
1/3 bể phân hủy.
Tính thể tích bể tích phân hủy và tích khí?
Ví dụ 3: (Tính toán dựa vào tỉ lệ TS tối ưu và hệ số thiết kế kinh nghiệm)
Cho biết: Một gia đình có 6 con bò, khối lượng phân trung bình 10kg/con.ngày. HRT là 40
ngày. TS – tổng chất rắn 16%. Nhiệt độ 30 độ C.
Tính toán lượng nước bổ sung (Vh) và V công trình?
7.3.5. Phương pháp làm tinh khiết khí sinh học
Khí biogas chứa hàm lượng CO2, H2S… do đó cần phải loại bỏ trước khi sử dụng.
Các phương pháp loại bỏ CO2:
- Tháp rửa nước loại bỏ CO2:
- Hấp thụ bằng dung dịch kiềm: NaOH, (CaOH)2, KOH
NaOH + CO2 → NaCO3 + H2O
NaCO3 + CO2 → NaHCO3 (kết tủa)
CaOH + CO2 → CaCO3 (kết tủa) + H2O
Tháp rửa nước loại bỏ CO2
Các phương pháp loại bỏ H2S:
- Dùng NaHCO3:
H2S + NaHCO3 → NaHS + NaHCO3↓
- Fe2O3 + gỗ bào (rẻ tiền):
Fe2O3 + 3H2S → Fe2S3 + 3H2O
Chương 8. XỬ LÝ CH ẤT TH ẢI RẮN NGUY HẠI
8.1. Khái niệm và đặc điểm
8.1.1. Khái niệm
Thuật ngữ CTNH (hazardous waste) xuất hiện đầu tiên ở Châu Âu – Mỹ, tuy theo
từng nước mà có các hiểu và phát biểu khác khác nhau [14].
CTRNH là chất thải ở dạng rắn có độc tính, hoạt tính mạnh, dễ cháy – nỗ, ăn mòn và
lây nhiễm.
CTRNH gia đình (household hazardous solidwaste) là những CTR trong sinh hoạt
hàng ngày như pin, ắc quy, CT y tế, thủy ngân trong các sản phẩm, dầu sử dụng, chất chống
đông, bóng đèn…
Theo 12/2011/TT-BTNMT, quy định 7 tính chất nguy hại chính bao gồm: Dễ nỗ (N),
dễ cháy (C), dễ ôxy hóa (OH), ăn mòn (AM), có độc tính (Đ), độc sinh thái (ĐS) và dễ lây
nhiễm (LN). CTRNH chủ yếu có những tính chất nguy hại: dễ nổ, cháy, ôxi hóa, ăn mòn, có
độc tính, dễ lây nhiễm chủ yếu các ngành hóa chất, luyện kim, dầu khí, hệ thống xử lý CT…
8.1.2. Đặc điểm
Thông tư 12/2011/TT-BTNMT mô tả đặc tính cơ bản của CTNH như sau:
Số
TT
Tính chất
nguy hại
Ký
hiệu Mô tả
Ví dụ
1 Dễ nổ N Các CT ở thể rắn hoặc lỏng mà bản thân chúng có thể
nổ do kết quả của phản ứng hoá học (khi tiếp xúc với
ngọn lửa, bị va đập hoặc ma sát), tạo ra các loại khí ở
nhiệt độ, áp suất và tốc độ gây thiệt hại cho MT xung
quanh.
Thuốc nổ TNT,
Axit nitric và axit
nitrơ thải...
CT lỏng dễ cháy: là các CT ở dạng lỏng, hỗn hợp
chất lỏng hoặc chất lỏng chứa chất rắn hoà tan hoặc
lơ lửng, có nhiệt độ bắt cháy thấp theo các tiêu chuẩn
hiện hành.
CTR dễ cháy: là các CTR có khả năng tự bốc cháy
hoặc phát lửa do bị ma sát trong các điều kiện vận
chuyển.
2 Dễ cháy C
CT có khả năng tự bốc cháy: là CTR hoặc lỏng có
thể tự nóng lên trong điều kiện vận chuyển bình
thường, hoặc tự nóng lên do tiếp xúc với không khí
và có khả năng bốc cháy.
Véc ni và dung môi
tẩy sơn thải, dịch
thải từ quá trình
chiết tách...
Bồn chứa xăng dầu,
Dầu và chất cô từ
quá trình phân tách,
hắc ín, than hoạt
tính thải...
CT tạo ra khí dễ cháy: là các CT khi tiếp xúc với
nước có khả năng tự cháy hoặc tạo ra lượng khí dễ
cháy nguy hiểm.
3 Oxy hoá OH Các CT có khả năng nhanh chóng thực hiện phản ứng
oxy hoá toả nhiệt mạnh khi tiếp xúc với các chất
khác, có thể gây ra hoặc góp phần đốt cháy các chất
đó.
CT chứa Ag từ quá
trinh XLCT ngành
phim ảnh,
Pemanganat thải
(MnO4)
4 Ăn mòn AM Các CT, thông qua phản ứng hoá học, sẽ gây tổn
thương nghiêm trọng các mô sống khi tiếp xúc, hoặc
trong trường hợp rò rỉ sẽ phá huỷ các loại vật liệu,
hàng hoá và phương tiện vận chuyển. Thông thường
đó là các chất hoặc hỗn hợp các chất có tính axit
mạnh (pH nhỏ hơn hoặc bằng 2), hoặc kiềm mạnh
(pH lớn hơn hoặc bằng 12,5).
Chất tẩy rửa, DD
tẩy màu, hắc ín và
axit thải...
Độc tính cấp: Các CT có thể gây tử vong, tổn thương
nghiêm trọng hoặc có hại cho sức khoẻ qua đường ăn
uống, hô hấp hoặc qua da.
Độc tính từ từ hoặc mãn tính: Các CT có thể gây ra
các ảnh hưởng từ từ hoặc mãn tính, kể cả gây ung
thư, do ăn phải, hít thở phải hoặc ngấm qua da.
5 Có độc tính Đ
Sinh khí độc: Các CT chứa các thành phần mà khi
tiếp xúc với không khí hoặc với nước sẽ giải phóng
ra khí độc, gây nguy hiểm đối với người và sinh vật.
Rất nhiều chất: đất
sét lọc đã qua sử
dụng, bộ lọc dầu,
nước từ các
CTXL...; Chất sinh
khí độc như đất đèn
(CaC2) kết hợp với
nước sinh ra
axetilen (C2H2)...
6 Có độc tính
sinh thái
ĐS Các CT có thể gây ra các tác hại nhanh chóng hoặc từ
từ đối với MT thông qua tích luỹ sinh học và/hoặc
gây tác hại đến các hệ sinh vật.
Các thiết bị bộ phận
có chứa Gg, PCB,
nước la canh, dung
môi thải...
7 Dễ lây
nhiễm
LN Các CT có chứa VSV hoặc độc tố gây bệnh cho
người và động vật.
Gia súc, gia cấm
chết do dịch bệnh,
CT từ quá trình vệ
sinh chuồng trại,
nước rỉ rác...
8.2. Xử lý chất thải rắn nguy hại
8.2.1. Xử lý đất, bùn, cặn thải 8.2.1.1. Phương pháp xử lý tại chỗ (in situ)
a. Xử lý đất bằng trích ly bay hơi
Xử lý đất bằng trích ly bay hơi (soil vapor extraction – SVE) – còn gọi là “soil
venting – thông gió cho đất” hoặc “vacuum extraction – trích ly chân không” là kỹ thuật
dùng để xử lý đất bị ÔN chất hữu cơ bay hơi (VOC) [14]. Công nghệ này xử lý hiệu quả đất
nhiễm dầu mỏ, nhất là đất nhiễm xăng.
Hình 8.1: Mô hình SVE [17]
Hình 8.2: Sơ đồ hệ thống xử lý đất bằng trích ly bay hơi [14]
b. Ôxy hóa hóa học
Ôxy hóa là quá trình chuyển đổi các chất độc hại thành chất ít độc hại hơn (như chất
ổn định hơn, trơ về mặt hóa học, ít linh động) với các tác nhân ôxy hóa chủ yếu như: 03,
H2O2 (Hydroperoxit), Hypoclorite (ClO-), Chlorine dioxide (Cl02), MnO-4.
Hình 8.3: Phương pháp ôxy hóa [30]
c. PP điện động học (Electrokinetic Separation/ER – Electrokinetic Remediation)
Là PP dùng dòng điện để loại bỏ kim loại và hợp chất hữu cơ trong đất có độ thấm
nước kém, bùn thải, sản phẩm nạo vét biển (marine dredging). Quá trình sử dụng cơ chế
điện động học và điện hóa học để gỡ bỏ sự bám dính, loại bỏ kim loại và sinh vật tích điện.
Hình 8.4: Mô hình phương pháp điện động học [30]
Chí phí của PP ER ước khoảng 117USD/m3 CTR.
d. Phương pháp tia nước
PP này dùng nước để phun vào đất hoặc tiêm nước vào tầng nước ngầm để nâng cao
mực nước trong vùng đất bị ô nhiễm. Chất ÔN sẽ đi vào tầng nước ngầm, trích ly và xử lý.
Hình 8.5: Mô hình Soil Flushing [30]
Công nghệ này được ứng dụng để xử lý VOCs, SVOCs (semi volatite organic
compounds), nhiên liệu, thuốc trừ sâu.
e. PP ổn định/rắn hóa (Solidification/Stabilization)
Đây là PP làm cho chất ÔN sẽ bị giữ chặt hoặc giới hạn bên trong một khối ổn định,
hoặc phản ứng hóa học tạo ra giữa nhân tố bền vững và ÔN để giảm tính linh động của
chúng.
f. PP nhiệt
PP này dùng nhiệt từ không khí hoặc điện (điện trở, sóng vô tuyến, quang điện) để
làm tăng khả năng bay hơi của hợp chất hữu cơ bán bay hơi (SVOC) và dễ trích ly. Có thể
xem đây là biện pháp tăng cường của PP SVE.
Hình 8.6: Mô hình xử lý CTR (đất, bùn) bằng nhiệt (dòng điện) [30]
Mô hình trên bao gồm 6 điện cực tạo ra 6 mặt bao quanh vùng ÔN (Typical Six-
Phase Soil Heating System- SPSH), bên trong đặt ống thông khí kết nối với hệ thống máy
hút.
Hình 8.7: Mô hình hệ thống xử lý CTR bằng nhiệt (khí nóng)
g. PP thông gió sinh học (bioventing)[30]
Sử dụng VSV bản địa để phá hủy hợp chất hữu cơ bám dính trong đất, trầm tích, đá
sỏi hoặc bùn ở trạng thái chưa bão hòa. Quá trình này có thể loại bỏ chất bám dính như
hydrocarbons, một vài loại thuốc trừ sâu, chất bảo quản gỗ, dầu hỏa, dầu diesel và một số
hợp chất hữu cơ khác. Thời gian làm sạch từ vài tháng đến vài năm.
Hình 8.8: Mô hình bioventing [30]
h. PP sinh học tăng cường (Enhanced Bioremediation)
PP này tạo ra sự tuần hoàn nước trong đất nhằm kích thích sự phá hủy hợp chất hữu
cơ. Ngoài ra có thể tăng cường bằng cách bổ sung chất dinh dưỡng, ôxy để tăng cường quá
trình phân hủy sinh học và loại bỏ chất bám dính khỏi bề mặt vật liệu.
Hình 8.8: Mô hình phương pháp sinh học tăng cường [30]
Giá thành xử lý của công nghệ này khoảng 30 – 100 USD/m3.
k. Khử độc bằng thực vật (Phytoremediation)
Đây là PP sử dụng thực vật nhằm loại bỏ, chuyển đổi, ổn định hoặc phá hủy chất ÔN
(vô cơ và hữu cơ) trong đất và trầm tích. PP này có thể loại bỏ được kim loại, dung môi,
thuốc trừ sâu, chất nổ, PAHs, dầu thô…
8.2.1.2. Phương pháp xử lý chuyển vị (ex situ)
- Phương pháp ủ đống (biopiles)
- Phương pháp ủ hiếu khí (composting)
- Cánh đồng đất (landfarming)
- Pha loãng (Slurry phase)
- Phương pháp trích ly hóa học (Chemical Extraction)
- Phương pháp ôxy hóa hóa học (Chemical Reduction/Oxidation)
- Phương pháp khử halogen (Dehalogenation)
- Phương pháp tách (Separation)
- Phương pháp “rửa đất” (Soil Washing)
- Phương pháp đóng rắn (Solidification/Stabilization)
- Phương pháp khử bằng hơi nóng (Hot Gas Decontamination)
- Phương pháp lò đốt (Incineration)
- Phương pháp đốt ngoài (Open Burn/Open Detonation)
- Phương pháp nhiệt phân (Pyrolysis)
- Phương pháp giải hấp nhiệt (Thermal Desorption)
8.2.2. Xử lý CTR y tế
Theo Dự thảo Báo cáo Quản lý các nguy cơ môi trường của Dự án hỗ trợ xử lý chất
thải bệnh viện nguồn vốn vay Ngân hàng thế giới (http://www.moh.gov.vn): Khoảng 75-
90% chất thải bệnh viện là chất thải thông thường, 10-25% là CTNH được chia làm 4 nhóm
sau đây:
- Chất thải lây nhiễm;
- Chất thải hóa học;
- Chất thải phóng xạ;
- Bình chứa áp suất.
KL CTRNH ở các BV đa khoa TW 0,3 kg/người/ngày; đa khoa tuyến tỉnh 0,25
kg/người/ngày; 0,175 kg/người/ngày. Hiện nay (Công văn 7164/BYT-KCB, 2008) cả nước
đã có gần 200 lò đốt CTR y tế đang vận hành xử lý cho 73,3% số bệnh viện, 26,7% các
bệnh viện chôn lấp chất thải rắn y tế hoặc thiêu đốt ngoài trời.
8.2.2.1. Phương pháp xử lý không đốt
Trong Chiến lược quản lý chất thải y tế, công nghệ xử lý CTR thân thiện MT được
khuyến khích, trong đó có công nghệ không đốt. Theo 43/2007/QĐ-BYT về QLCT y tế, các
phương pháp XL CTRYT không đốt sau:
- Khử khuẩn nhiệt ướt (lò hấp), lò vi sóng; hoặc hóa học:
- Oxy hóa:
- Sử dụng máy nghiền, cắt hoặc tiêu hủy kim tiêm (kim tiêm, xi lanh có thể tái chế):
- Lưu giữ an toàn để phân hủy CT phóng xạ;
- Trơ hóa kết hợp với chôn lấp (CT hóa học và dược phẩm):
- Chôn lấp.
Bảng 8.1: Các công nghệ không đốt (http://www.moh.gov.vn)
Lò đốt nhiệt phân
Lò hấp (khử khuẩn nhiệt
)
Khử khuẩn vi
sóng
Khử khuẩn
hóa học
Chôn lấp an toàn
Đóng rắn Trung hòa
Khác
Chất thải lây nhiễm Sắc nhọn Có Có Có Có Có Không Không -
Không sắc nhọn Có Có Có Có Có Không Không -
Lây nhiễm cao Có Có Có Có Có Không Không -
Giải phẫu Có Không Không Không Có Không Không -
Chất thải hóa học
Dược phẩm Số lượng
nhỏ Không Không Không Có Có
Có
Trả nhà cung cấp
Gây độc tế bào Không Không Không Không Không Có
Có Trả nhà cung cấp
Hóa chất nguy hại Số lượng Không Không Không Không Không Trả nhà
nhỏ Có cung cấp
Chất thải phóng xạ Không Không Không Không Không Không
Không Lưu giữ bán hủy
Bình chứa khí nén Không Không Không Không Có Không
Không Trả nhà cung cấp
Bảng 8.2: Ưu nhược điểm các công nghệ không đốt
Ưu điểm Nhược điểm Chi phí (thời điểm 2010)
Công nghệ không đốt Máy cắt kim tiêm
- Ngăn ngừa tái sử dụng kim tiêm - Dễ vận hành, chi phí thấp - Xi lanh có thể tái chế
- Kim tiêm cần được xử lý tiếp sau khi cắt và phân loại
- Chi phí đầu tư: 2-80 USD - Vận hành được 200,000 lần cắt
Máy hủy kim tiêm
- Khử khuẩn và phá hủy kim tiêm bằng điện - Dễ vận hành, chi phí thấp - Xi lanh có thể tái chế
- Cần có điện - Gốc kim tiêm vẫn còn sau khi hủy
- Chi phí đầu tư: 100 – 150 USD
Đóng rắn - Có thể áp dụng cho chất thải hóa học và chất thải dược phẩm - Dễ vận hành, chi phí thấp
- Không áp dụng cho các loại chất thải khác
- Chi phí đầu tư cho xi măng và cát
Hố chôn xi măng
- Có thể áp dụng cho chất thải sắc nhọn và chất thải bệnh phẩm - Dễ vận hành, chi phí thấp
- Đòi hỏi đất và khoảng trống - Tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm nước ngầm nếu thiết kết và xây dựng không đảm bảo
- Chi phí đầu tư: 100–200 USD/m3
Chôn lấp hợp vệ sinh
- Tương đối an toàn nếu hạn chế được tiếp cận và thẩm thấu qua thành hố chôn - Chi phí đầu tư và vận hành thấp
- Chỉ áp dụng cho bệnh viện ở miền núi hoặc nông thôn
- Chi phí đầu tư: nhân công, mái che, hàng rào
Khử khuẩn bằng hơi nước (lò hấp)
- Hiệu suất khử khuẩn cao - Giảm được thể tích chất thải nếu có máy nghiền - Chi phí vận hành thấp - Thân thiện với môi trường - Công nghệ phổ biến trong bệnh viện
- Không phù hợp đối với chất thải giải phẫu, chất thải dược phẩm và chất thải hóa học và những chất thải không thể hấp - Đòi hỏi nhân công có trình độ - Chi phí đầu tư cao, đòi hỏi túi chịu nhiệt
- Chi phí đầu tư: 500 – 50,000 USD - Chi phí vận hành: 0.33 USD/kg
Khử khuẩn bằng vi sóng
- Hiệu suất khử khuẩn cao - Giảm được thể tích chất thải nếu có máy nghiền - Chi phí vận hành thấp - Thân thiện với môi trường
- Không phù hợp đối với chất thải giải phẫu, chất thải dược phẩm và chất thải hóa học và những chất thải không thể hấp - Đòi hỏi nhân công có trình độ
- Chi phí đầu tư: 70,000 – 50,000 USD - Chi phí vận hành: 0.33 USD/kg
- Chi phí đầu tư cao, đòi hỏi túi chịu nhiệt
Khử khuẩn bằng hơi nước kết hợp vi sóng
- Hiệu suất khử khuẩn cao - Giảm được thể tích chất thải nếu có máy nghiền - Chi phí vận hành thấp - Thân thiện với môi trường
- Không phù hợp đối với chất thải giải phẫu, chất thải dược phẩm và chất thải hóa học và những chất thải không thể hấp - Đòi hỏi nhân công có trình độ - Chi phí đầu tư cao, đòi hỏi túi chịu nhiệt
- Chi phí đầu tư: 180,000 – 250,000 USD - Chi phí vận hành: 0.33 USD/kg
Khử khuẩn hóa học
- Hiệu suất khử khuẩn cao, đặc biệt là chất thải lây nhiễm dạng lỏng - Giảm thể tích chất thải nếu kèm theo máy nghiền - Một số hóa chất khử khuẩn không đắt
- Không phù hợp đối với chất thải giải phẫu, chất thải sắc nhọn, chất thải dược phẩm và chất thải hóa học - Đòi hỏi nhân công có trình độ - Hóa chất nguy hại có thể gây ô nhiễm môi trường
- Chi phí vận hành cho hóa chất khử khuẩn
Nguồn: Dự thảo Báo cáo Quản lý các nguy cơ môi trường của Dự án hỗ trợ xử lý chất thải
bệnh viện nguồn vốn vay Ngân hàng thế giới 2010 (http://www.moh.gov.vn)
8.2.2.2. Phương pháp đốt
Các lò đốt CTR y tế bao gồm kiểu lò đốt một buồng và hai buồng. Công nghệ này
thường phát sinh dioxin, furan, thủy ngân, chì và nhiều chất độc hại khác nếu lò đốt không
có bộ phận xử lý khí thải đạt yêu cầu.
Tiêu chí lựa chọn công nghệ đốt:
- Phù hợp Chiến lược QL CTR của Bộ Y tế;
- Phù hợp QCVN 02:2008/BTNMT;
- Lò đốt sử dụng công nghệ thân thiện MT, thiết bị, nguyên liệu đốt có sẵn ở địa phương;
- Dễ thao tác, vận hành;
- Chi phí đầu tư và vận hành phù hợp với điều kiện đia phương;
- Hiệu suất xử lý và tuổi thọ cao, phù hợp với khuôn viên BV;
- Dễ nâng cấp, mở rộng;
- Nhà cung cấp thiết bị, công nghệ uy tín.
Để đảm bảo yêu cầu, nên lò đốt CTR y tế 2 buồng, một số tiêu chí cần thiết đối với lò
đốt 02 buồng:
1) Nhiệt độ bên ngoài (vỏ buồng) không quá 50 độ C; 2) Cửa nạp dễ dàng, buồng đốt kín và áp suất bên trong phải âm; 3) Nhiệt độ buồng sơ cấp không thấp hơn 800; thứ cấp 1050 độ C; và ống khói không
lớn hơn 200 độ C;
4) Thông gió cưỡng bức; 5) Mức ồn không vượt quá tiêu chuẩn theo QCVN 26:2010/BTNMT: từ 6h – 21h với
khu vực đặc biệt không quá 55db, khu vực thông thường 70dBA; từ 21h – 6h tương ứng 45, 55dBA (thường đo cách nguồn ồn khoảng 1m);
6) Có buồng thu tro xỉ, hàm lượng tro cháy được không lớn 0,5%; 7) Ống khói cao hơn 8 m và phải cao hơn ngôi nhà trong phạm vi 40m là 3m (nếu có);
tốc độ thải khói lớn 15m/s; 8) Không sử dụng nhiên liệu rắn cho lò đốt; 9) Nước thải (nếu có) phải đảm bảo QCVN mới nhất; 10) Có thiết bị kiểm soát nhiệt độ và cảnh báo; 11) An toàn và chống cháy nổ.
Bảng 8.3: Ưu nhược điểm của các kiểu lò đốt (http://www.moh.gov.vn)
Lò đốt Ưu điểm Nhược điểm Lò đốt một buồng
- Hiệu suất khử khuẩn tốt - Giảm đáng kể thể tích và khối lượng chất thải - Không cần công nhân vận hành có trình độ
- Phát sinh khí thải gây ô nhiễm không khí - Không hiệu quả đối với các hóa chất và thuốc chịu được nhiệt độ cao
Lò đốt hai buồng (lò đốt nhiệt phân)
- Phù hợp với tất cả chất thải lây nhiễm, hầu hết chất thải hóa học và chất thải dược phẩm - Giảm đáng kể khối lượng và thể tích chất thải
- Không phá hủy được toàn bộ chất thải gây độc tế bào - Chi phí đầu tư tương đối cao - Chi phí vận hành cao - Đòi hỏi công nhân có trình độ - Phát sinh khí thải gây ô nhiễm không khí nếu vận hành và bảo dưỡng không đảm bảo
8.2.3. Xử lý CTR điện tử
Theo số liệu của LHQ, rác thải điện tử trên thế giới hàng năm lên tới 40 triệu tấn,
nhưng chỉ khoảng 10-15% số này được xử lý thích hợp. Công nghệ xử lý CTR điện tử chủ
yếu hiện nay là tái chế. Sau đây là một số quy trình tái chế CTR điện tử:
Nguồn: Hội thảo Quốc gia Công nghệ xử lý chất thải đô thị & Khu công nghiệp Hà Nội 3/2009
8.3. Chôn lấp CTR nguy hại
BCL CTRNH được xem là nơi xử lý, lưu giữ và thải bỏ CT( treatment, storage, and
disposal - TSD). Theo [16] khi nghiên cứu một BCL CTNH bao gồm nội dung sau:
- Đặc điểm, tính chất CTRNH
- Đánh giá, lựa chọn vị trí
- Thiết kế và xây dựng
Linh kiện, bo mạch hỏng
Đập nghiền
Đốt nóng chảy
Chất rắn
Lọc tách
Phần rắn
Lọc tách
Phần rắn chôn lấp
Phần rắn
Dung dịch PbCl2
Dung dịch CuSO4
Dung dịch Au
HCL
H2SO4
HCL HNO3
Kim loại Sn
Pb
Fe
Chất thải rắn điện tử
Chất thải bao gói
Phân loại tại nguồn
Phân loại theo sản phẩm sản xuất
Chất thải rắn sản xuất
Tuyển trọng lực
Đôt nhiệt độ Hoà tan trong
Phân đoạn các phân đoạn nhẹ Hoá tách hoá học theo bậc
Kết tủa-tạo Trao đổi ion
Oxy hoá-khử Trao đổi ion-chiết
Tái thu hồi: kết tinh, điện phân
Gia công sản phẩm tái chế
Hoá phẩm
- Đóng cửa và đóng cửa bảo trì (post-closure care)
- Kế hoạch dự phòng và giảm nhẹ
- Đảm bảo tài chính và lưu trữ hồ sơ
Theo [14] các CT nguy hại được chôn trong BCL cần đáp ứng các tiêu chuẩn sau:
- Chỉ có CT vô cơ (ít hữu cơ)
- Tiềm năng nước rỉ rác thấp
- Không có chất lỏng
- Không có chất nổ
- Không có chất phóng xạ
- Không có lốp xe
- Không có CT lây nhiễm
Thông thường các CT nguy hại thường được chôn lấp bao gồm :
- CT kim loại có chứa chì
- CT có thành phần thủy ngân
- Bùn xi mạ và bùn kim loại
- CT amiăng
- CTR có xyanua
- Bao bì nhiễm bẩn và thùng chứa bằng kim loại
- Cặn từ quá trình thiêu đốt CT
Theo Trung tâm hỗ trợ thông tin và quản lý MT – Fed Center (thuộc EPA)
(www.fedcenter.gov), CT dạng khối lớn và lỏng không được đóng thùng thì không được
đưa vào BCL CTRNH.
CÁC TỪ VI ẾT TẮT
Cụm từ Viết tắt Cụm từ Viết tắt Môi trường MT Chất thải rắn CTR
TN TN Nước thải NT
Ô nhiễm ÔN Phương pháp PP
Chất thải CT BCL BCL
Chất thải rắn CTR Khối lượng KL
Nước thải NT Chất thải rắn CTR
Phương pháp PP Khối lượng KL
Bãi chôn lấp BCL Trạm trung chuyển TTC
Vi sinh vật VSV Kinh tế-Xã hội KT-XH
TÀI LI ỆU THAM KH ẢO 1. Vũ Ngọc Bảo (2009), Tái chế giấy ở các nước trong khu vực và Việt Nam, from
http://www.vietpaper.com.vn/content/view/1422/. 2. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2004), Báo diễn biến môi trường VN, chủ đề chất thải rắn
from http://www.monre.gov.vn/. 3. Bộ tài nguyên và Môi trường (2010), Báo cáo Hiện trạng môi trường quốc gia,
http://www.monre.gov.vn/ 4. Đại học Dân lập Văn Lang (2004) và Sở TN&MT TPHCM, Tài liệu Quản lý chất thải rắn
đô thị cho cán bộ kĩ thuật. 5. Jica (2007), Lý do lựa chọn Công nghệ Fukuoka, Nhật. 6. Nguyễn Ngọc Lân, Xử lý chất thải rắn đô thị tập 1,
from http://www.ebook.edu.vn. 7. Võ Đình Long, Nguyễn Văn Sơn (2008), Tập bài giảng Quản lý chất thải rắn và chất thải
nguy hại, Viện KHCN và Quản lý MT, Trường ĐHCN TPHCM. 8. Trần Hiếu Nhuệ, Ứng Quốc Dũng, Nguyễn Thị Kim Thái (2001), Chất thải rắn đô thị tập 1,
Nxb Xây dựng, Hà Nội. 9. Nguyễn Văn Phước (2005), Quản lý và xử lý chất thải rắn, Trường Đại học Bách Khoa.
TP.HCM. 10. Nguyễn Danh Sơn (2010), Quản lý tổng hợp chất thải - Vấn đề và giải pháp chính sách ở
nước ta From http://vea.gov.vn/VN/truyenthong/tapchimt/ 11. Trịnh Thị Thanh, Trần Yêm, Đồng Kim Loan (2004), Giáo trình Công nghệ môi trường,
Nxb ĐHQG Hà Nội. 12. Thông tư liên tịch 01/2001/TTLT-BKHCNMT-BXD (2001), "Hướng dẫn các quy định về
bảo vệ môi trường đối với việc lựa chọn địa điểm, xây dựng và vận hành bãi chôn lấp chất thải rắn ". from www.tbtvn.org/media/1lt2001.pdf.
13. Dương Thị Tơ và nnk, Phân loại rác tại nguồn - Sự khởi đầu của công nghệ tái chế chất thải, from www.lrc.ctu.edu.vn/pdoc/8/8ktmtruong.pdf.
14. Lâm Minh Triết, Lê Thanh Hải (2006), Giáo trình Quản lý chất thải rắn nguy hại, Nxb Xây dựng Hà Nội.
15. Trung tâm TT KH và CN Quốc gia, Tổng luận Xây dựng một xã hội tái chế from http://vst.vista.gov.vn/
Tiếng Anh 16. CCME (2006), National Guidelines for Hazardous Waste Landfills, from http://www.ccme.ca/assets/pdf/pn_1365_e.pdf. 17. EPA (2004), How To Evaluate Alternative Cleanup Technologies For Underground Storage
Tank Sites: A Guide For Corrective Action Plan Reviewers, from http://www.epa.gov/oust/pubs/tums.htm.
18. EPA (2005), Landfill Gas Emissions Model (LandGEM) Version 3.02 User’s Guide, from http://www.epa.gov.
19. FAO (1992), Biogas process for sustainable development, from http://www.fao.org/docrep/T0541E/T0541E00.htm. 20. George Tchobanoglous, Hilary Theisen, Samuel Vigil (1993), Intergrated Solid Waste
Management, McGraw-HillInc, USA. 21. Heijo Schar, Joeri Jacobs (2006), Applying guidance for methane emission estimation for
landfills, from http://www.afvalzorg.nl/Afvalzorg/pdf/OverAfvalzorg/Publicaties/Rapporten%20stortgas/Paper-comparison-of-methane-emission-models-and-measurements.pdf.
22. IPCC (2006), Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories Vol 3, from http://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/vol3.html.
23. National Academy of Sciences (NAS) (1997), Methane Generation from Human, Animal, and Agricultural Wastes,
from http://agrienvarchive.ca/bioenergy/download/methane_generation_1977.pdf. 24. Nicholas. P Cheremisinoff (2003), Handbook of Solid Waste Management and Waste
Minimization Technologies, Publisher’s Elsevier Science, USA. 25. Rainer Stegmann, Hans-Jürgen Ehrig, Gerhard Rettenberger (2001), Landfill gas formation,
quality and prediction, from http://www.konetic.or.kr/?p_name=env_morgue&sub_page=morgue&gotopage=1&query=view&unique_num=974.
26. Sunil Kumar, S.A. Gaikwad, A.V. Shekdar, P.S. Kshirsagar, R.N Singh (2004), “Estimation method for national methane emission from solid waste landfill”. from http://www.seas.columbia.edu/earth/wtert/sofos/SK_Methane1.pdf.
27. The Blue Ridge Environmental Defense League (2009), Waste gasificaion, Impact on evironment and public,
from http://www.bredl.org/pdf/wastegasification.pdf. 28. UNEP (2005), Solid Waste Management 29. UNEP (2009), Development Integrate Solid Waste Management Plant, Vol 1 30. US DOD (2011), Remediation technologies screening matrix and reference guide from
http://www.frtr.gov/matrix2/top_page.html.