Nghiên cứuthực trạng và công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt bằng công nghệ sinh học trên địa bàn Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh

Để ngăn chặn nguy cơ rác thải tràn lan, một số địa phương trong huyện như:Tam Giang, được sự giúp đỡ của các cơ quan nghien cứu khoa học đã áp dụngbiện pháp xử lý rác thải sinh hoạt tại

PHẦN I: MỞ ĐẦU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ.

Hiện nay, trên địa bàn Yên Phong có 74 thôn, làng, khu phố, 6 chợ trungtâm và hàng chục chợ rải rác ở các thôn, xóm đang hoạt động.Lượng rác thải ramôi trường hàng tháng khoảng 700 tấn, trong khi đó lượng rác được thu gomvào các bãi chứa chung khoảng 70-80%, còn lại một số nơi do nhân dân thiếu ýthức đổ ra ven các trục đường giao thông, ven đê, đầu làng, và xuống các ao hồxen kẽ trong khu dân cư

Hầu hết các bãi rác trong các thôn, xã đều là bãi rác tạm không được quy hoạch,thiết kế, chon lấp hợp vệ sinh, để lộ thiên.Đây là nguồn gây ô nhiễm nguồn nướcmặt, nước ngầm, cảnh quan môi trường sinh thái nông thôn, đồng thời tiềm ẩnnhiều nguy cơ gây bệnh cho cộng đồng.Lượng rác thải sinh hoạt này cũng đangngày một gia tăng do nhu cầu cuộc sống ngày một tăng cao.Đặc biệt tại các làngnhư :Văn Môn, Phong Xá, Đại Lâm… lưu lượng rác thải sinh hoạt kết hợp vớirác thải của quá trình sản xuất, tái chế phế liệu đang trở nên quá tải

Không chỉ dừng lại ở lượng 700 tấn rác thải/tháng mà con số này sẽ gia tăngcùng với quá trình phát triển của xã hội và tốc độ đô thị hóa Nếu không có biệnpháp xử lý triệt để sẽ trở thành mối lo ngại lớn của cộng đồng trong tương laigần Để ngăn chặn nguy cơ rác thải tràn lan, một số địa phương trong huyện như:Tam Giang, được sự giúp đỡ của các cơ quan nghien cứu khoa học đã áp dụngbiện pháp xử lý rác thải sinh hoạt tại chỗ bằng việc ứng dụng công nghệ ủ đểlàm phân bón vi sinh phục vụ sản xuất nông nghiệp Tuy nhiên giải pháp này chỉ

là biện pháp trước mắt và cũng chỉ thực hiện ở quy mô nhỏ, còn về lâu dài phải

có phương án xử lý chung cho toàn huyện

Ông Lê Danh Bắc, Phó Trưởng phòng Tài nguyên và Môi trường của YênPhong là chưa thành lập được Công ty vệ sinh môi trường và không quy hoạchbãi chứa rác tập trung của huyện nên cần có một lực lượng chuyên môn để thugom và vận chuyển rác thải từ các bãi chứa tập trung của các thôn làng, khu phố

về bãi chứa tập trung của tỉnh Kinh phí để giải quyết vấn đề này có thể sử dụng

từ nguồn ngân sách của huyện và cho rằng : “Giải pháp tối ưu cho đầu ra của rácthải sinh hoạt của huyện là xây dựng hệ thống thu gom, vận chuyển trên toàn địabàn về khu xử lý rác tập trung của tỉnh Do đặc nghiệp bảo vệ môi trường đượccân đối cho ngân sách hai cấp huyện và xã đảm nhận…” Mặt khác, hầu hết cácbãi chứa rác tập trung của các thôn, làng, khu phố trên địa huyện bải chứa tậptrung của tỉnh khoảng từ 25 – 30 km, lối vào các bãi rác được các địa phươngquan tâm, các phương tiện cơ giới vừa và nhỏ có thể vào được Tuy nhiên vẫncòn một số địa phương chưa có bãi chứa tập trung mà đổ rác tự phát ở bờ đêhoặc những khu vực đất công nên khó thu gom, vận chuyển

Công nghệ xử lý của huyện là công nghệ sinh học , lên men hiếu khí tốc độ caođối với rác thải Dây chuyền công nghệ của huyện la xử lý các rác thải hữu cơchuyển hóa thành mùn compost, sau đó sản xuất thành phân vi sinh cao cấp,phục vụ cho sản xuất nông nghiệp.con Chất thải bằng nhựa, túi nilon, thủy tinh,sắt, nhôm được đưa đi tái chế thành hạt nhựa cung ứng cho các ngành côngnghiệp.[11]

Xuất phát từ vấn đề trên, chúng tôi tiên hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thực trạng và công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt bằng công nghệ sinh học trên địa bàn Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh"

1.2 MỤC TIÊU –Ý NGHĨA-YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

- Ý nghĩa trong nghiên cứu khoa học

Giúp cho các nhà khoa học có những cơ sở lý luận chính xác về rác thải,

từ đó có những biện pháp tích cực trong công tác thu gom và xử lý rác thải, góp phần bảo vệ môi trường xanh, sạch, đẹp

1.2.3 Yêu cầu nghiên cứu

- Đánh giá đúng thực trạng thu gom, xử lý rác thải trên địa bàn huyện YênPhong

- Hiểu và nắm rõ được thực trạng nguồn rác thải và phương pháp xử lý đạt hiệu quả tốt nhất trên địa bàn nghiên cứu

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu.

Rác thải sinh hoạt bao gồm:

- Rác thải sinh hoạt của dân cư

- Rác thải từ các cơ quan, nhà máy xí nghiệp

- Từ rác thải công nghiệp…

Theo Luật bảo vệ môi trường Việt Nam 2005, chất thải là vật chất ở thể rắn,lỏng, khí được thải ra từ sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc hoạt độngkhác[4].

Chất thải rắn (còn gọi là rác thải) là các chất rắn loại ra trong quá trìnhsống, sinh hoạt, hoạt động sản xuất của con người và động vật CTR phát sinh từcác hộ gia đình, khu công cộng, khu thương mại, khu bệnh viện, khu xây dựng,khu xử lý chất thải Trong đó, CTR sinh hoạt chiếm tỉ lệ cao nhất Số lượng,thành phần chất lượng rác thải tại từng quốc gia, khu vực là rất khác nhau, phụthuộc vào trình độ phát triển kinh tế, khoa học, kĩ thuật [1]

Theo quan niệm chung: Chất thải rắn là toàn bộ vật chất được con ngườiloại bỏ trong các hoạt động kinh tế – xã hội của mình (bao gồm các hoạt độngsản xuất, các hoạt động duy trì sự tồn tại của cộng đồng…) Trong đó, quan

trọng nhất là các hoạt động sản xuất và hoạt động sống

2.1.2 Nguồn gốc phát sinh và thành phần rác thải sinh hoạt.

Chất thải phát sinh từ các hộ gia đình và các khu kinh doanh ở vùng nôngthôn và đô thị có thành phần khác nhau Chất thải sinh hoạt từ các hộ gia đình,các khu chợ và khu kinh doanh ở nông thôn chứa một tỉ lệ lớn các chất hữu cơ

dễ phân huỷ(chiếm 60 – 75%) Ở vùng đô thị, chất thải có thành phần hữu cơ dễphân huỷ thấp hơn (chỉ chiếm cỡ 50% tổng lượng chất thải sinh hoạt) Sự thayđổi về mô hình tiêu thụ và sản phẩm là nguyên nhân dẫn đến làm tăng tỉ lệ phátsinh chất thải nguy hại và chất thải không phân huỷ được như nhựa kim loại vàthuỷ tinh

Thành phần các chất trong dòng thải rắn sinh hoạt đang có xu hướng giảmdần thành phần hữu cơ và tăng dần thành phần các chất khó phân huỷ và độ độccao hơn

Bản 1 Thành phần chất thải ở Bắc Ninh

Nhựa, cao su, da, gỗ, lông/tóc,

Nguồn: Số liệu năm 1995 lấy từ M Digregorio, trung tâm Đông – Tây, Hawaii;

số liệu năm 2003 lấy từ số liệu quan trắc của trung tâm kỹ thuật môi trường đô thị và khu công nghiệp, 2003 [7]

Thành phần hóa học của chất thải chủ yếu là : C, O, H, N, S và cácchất tro Tùy thuộc vào các thành phần hữu cơ mà hàm lượng các nguyên tố trêndao động khác nhau

Bảng 2 Thành phần hoá học các chất hữu cơ có trong rác thải

Cao su 78,0 10,0 0 2,0 0 10,0

Nguồn:PGS.TS Nguyễn Xuân Thành, Giáo trình Công nghệ vi sinh vật trong

xử lý ô nhiễm môi trường, NXB Nông nghiệp, 2004.[8]

Từ bảng số liệu trên, ta thấy rác thải sinh hoạt là một hỗn hợp không đồngnhất, các thành phần trong rác thải có tính chất hoá học và cấu tạo hoá học khácnhau Do đó cần áp dụng nhiều phương pháp xử lý rác thải để nâng cao hiệu quả

xử lý và bảo vệ môi trường

Bảng 3: Phân loại thành phần có trong rác thải theo khả năng

phân giải sinh học (Loub, 1975) [3]

STT Phân giải sinh học với các chất trong

thành phần của rác thải

Mức độ,

%

1

Chất dễ bị phân huỷ sinh học: chất thải thành phố, rau cỏ, thảm cỏ,

rơm rạ, các thực phẩm tươi sống, bánh mì, gạo, bột bánh ngọt, vải

từ sợi thiên nhiên, đay, gai, giấy các loại, chất dẻo

17 - 68%

2

Chất khó hoặc không bị phân huỷ sinh học: gỗ, hàng dệt sợi tổng

hợp, chất dẻo các loại, nhựa tổng hợp có thể bị phân huỷ bởi vi

sinh vật nhưng rất chậm, có lẽ vi sinh vật chưa tiến hoá kịp vợ

nhịp độ phát triển khoa học về chất dẻo nên chưa sản sinh các

enzym tương ứng để phân huỷ được các liên kết trùng hợp, nhựa,

cao su

8 -48%

3 Chất không có khả năng bị phân huỷ: kim loai, thuỷ tinh, sành sứ,

4 Chất thải có kích thước nhỏ dưới 8mm: muối, tro, cát…có thể bị

Tuỳ theo khả năng kinh tế và tính chất của rác thải mà mỗi quốc gia lựa chọnnhững phương pháp xử lý rác thải sinh hoạt khác nhau Hiện nay có một sốphương pháp được áp dụng vào thực tiến là phương pháp chôn lấp, thiêu đốt, ủlên men tạo phân bón , ngoài ra còn có các phương pháp khác như phương pháp

ép kiện, ổn định chất rắn bằng công nghệ hyđromex, phương pháp tái chế

Rác thải sinh hoạt có nhiều thành phần phức tạp, nếu chỉ áp dụng riêngmột phương pháp khả năng xử lý không triệt để, vì thế có thể cần phải áp dụngđồng thời nhiều phương pháp xử lý sẽ nâng cao hiệu quả xử lý và bảo vệ môitrường

2.1.3 Phân loại rác thải sinh hoạt

Rác thải được thải ra từ các hoạt động khác nhau được phân loại theo cáccách sau:

-Theo vị trí hình thành: người ta phân biệt ra rác thải trong nhà, rác thải ngoàinhà, rác thải trên đường, chợ…

-Theo thành phần hóa học và đặc tính vật lý: người ta phân biệt theo các thànhphần vô cơ, hữu cơ, cháy được, không cháy được, kim loại, da, cao su, chấtdẻo…

-Theo mức độ nguy hại:

+Rác thải nguy hại: bao gồm các loại hóa chất dễ gây phản ứng, độc hại, rác thảisinh hoạt dễ thối rữa, các chất dễ cháy, nổ hoặc các rác thải phóng xạ, các rácthải nhiễm khuẩn, lây lan… có thể gây nguy hại tới con người, động vật và gâynguy hại tới môi trường.Nguồn phát sinh ra rác thải nguy hại chủ yếu từ các hoạtđộng y tế công nghiệp và nông nghiệp

+Rác thải không nguy hại: là những loại rác thải không có chứa các chất và hóachất có một trong các đặc tính nguy hại trực tiếp hoặc tương tác thành phần.[12]

2.1.3 Tính chất của rác thải sinh hoạt.

-Dễ nổ (N): Các chất thải ở thể rắn hoặc lỏng mà bản thân chúng có thể nổ do

kết quả của phản ứng hóa học (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 môi trường xung quanh

-Ăn mòn (AM): Các chất thải, thông qua phản ứng hóa học, sẽ gây tổn thương nghiêm trọng các mô sống khi tiếp xúc, hoặc trong trường hợp rò rỉ sẽ phá hủy các loại vật liệu, hàng hóa 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)

-Oxi hóa (OH): Các chất thải có khả năng nhanh chóng thực hiện phản ứng oxy hóa tỏa nhiệt mạnh khi tiếp xúc với các chất khác, có thể gây ra hoặc góp phần đốt cháy các chất đó

-Gây nhiễm trùng(NT): Các chất thải chứa các vi sinh vật hoặc độc tố được cho

là gây bệnh cho con người và động vật.

-Có độc tính: Bao gồm:

+Độc tính cấp: Các chất thải có thể gây tử vong, tổn thương nghiêm trọng hoặc

có hại cho sức khỏe qua đường ăn uống, hô hấp hoặc qua da

+Độc tính từ từ hoặc mãn tính: Các chất thải 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

-Có độc tính sinh thái: Các chất thải có thể gây ra các tác hại ngay lập tức hoặc

từ từ đối với môi trường, thông qua tích lũy sinh học hoặc tác hại đến các hệ sinh vật.[12]

2.1.4 Ảnh hưởng của rác thải sinh hoạt đến môi trường xung quanh

 Tác động lên môi trường.

Các bãi rác đổ ngoài trời và các bãi chôn lấp rác có thể gây ô nhiễmkhông khí, tạo ra mùi khó chịu cho một khu vực rộng lớn xung quanh bãi rác.Trong quá trình phân huỷ, một số chất tạo ra các loại khí độc có thể gây ảnhhưởng xấu tới sức khoẻ con người, các loại động vật và cây cối xung quanh

Các bãi rác đổ ngoài trời và các bãi chôn lấp không được xây dựngđúng tiêu chuẩn cũng là nguồn tiềm tàng gây ô nhiễm nguồn nước, đặc biệt lànguồn nước ngầm Một số chất độc, kim loại nặng được tạo ra và ngấm vàonguồn nước, gây nguy hại tới sức khoẻ cộng đồng và hệ sinh thái quanh khuvực [2]

Chất thải rắn cũng có nguy cơ cao gây nên ô nhiễm đất Các khu vựcđược sử dụng để chôn lấp rác, chất thải rắn bị ô nhiễm nặng nề, dẫn đến việcmất đất canh tác Những thay đổi này dẫn tới sự thay đổi về mặt sinh thái học vàdẫn tới sự phá vỡ cân bằng của hệ sinh thái

 Tác động lên sức khoẻ con người

Các mối nguy cơ gây ô nhiễm không khí, nước, đất nói trên cũng ảnhhưởng trực tiếp đến sức khoẻ con người, đặc biệt của khu dân cư quanh khu vực

có chứa chất thải rắn

Sự ô nhiễm cũng ảnh hưởng tới nguồn thức ăn như: các chất ô nhiễm cótrong đất, nước, không khí nhiễm vào các loại thực phẩm của con người ( rau,động vật,…) qua lưới và chuỗi thức ăn, những loại chất ô nhiễm này tác độngxấu tới sức khoẻ con người

Các bãi chôn lấp là nơi phát sinh các bệnh truyền nhiễm: tả, lỵ, thươnghàn,…Các loại côn trùng trung gian truyền bệnh (ruồi, muỗi, gián, ) và cácloại gặm nhấm (chuột ) cũng ưa thích sống ở những khu vực có chứa rácthải

Các bãi chôn lấp rác cũng mang nhiều nguy cơ cao đối với cộng đồngdân cư làm nghề rác Các vật sắc nhọn, thuỷ tinh vỡ, bơm kim tiêm cũ,… cóthể là mối đe doạ nguy hiểm với sức khỏe con người khi họ dẫm phải hoặc bịcào xước vào tay chân Các loại hoá chất độc hại, và nhiều chất thải nguy hạikhác cũng là mối đe doạ đối với những người làm nghề này Các động vậtsống ở bãi rác cũng có thể gây nguy hiểm tới sức khoẻ người tham gia bới rác[2]

Các bãi rác cũng làm thay đổi thẩm mỹ theo hướng tiêu cực, làm ảnhhưởng đến mỹ quan khu vực quanh bãi rác, tạo ra những mùi khó chịu cho khuvực xung quanh

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ RÁC THẢI SINH HOẠT

2.2.1 Phương pháp cơ học.

Đây là khâu ban đầu không thể thiếu trong quy trình xử lý chất thải Biện pháp này sẽ làm tăng hiệu quả tái chế và xử lý ở các bước tiếp theo Các công nghệ dùng để phân loại, xử lý cơ học chất thải bao gồm: cắt, nghiền, sàng, tuyển

từ, tuyển khí nén… Ví dụ, các loại chất thải có kích thước lớn và thành phần khác nhau phải được phân loại ngay khi tiếp nhận Các chất thải rắn chứa các chất độc hại (như muối cyanua rắn) cần phải được đập thành những hạt nhỏ trước khi được hòa tan để xử lý hóa học Các chất thải hữu cơ dạng rắn có kích thước lớn phải được băm và nghiền nhỏ đến kích thước nhất định, rồi trộn với các chất thải hữu cơ khác để đốt…

2.2.2 Phương pháp lý học.

Công nghệ xử lý hóa - lý là sử dụng các quá trình biến đổi vật lý, hóa học

để làm thay đổi tính chất của chất thải nhằm mục đích chính là giảm thiểu khả năng nguy hại của chất thải đối với môi trường Công nghệ này rất phổ biến để thu hồi, tái chế chất thải, đặc biệt là một số loại chất thải nguy hại như dầu, mỡ, kim loại nặng, dung môi

Biện pháp tái chế, thu hồi chất thải bằng công nghệ hóa - lý chỉ thực sự mang lại hiệu quả kinh tế và môi trường đối với những nhà máy xử lý chất thải quy mô lớn, đầu tư công nghệ hiện đại để có thể thu hồi sản phẩm từ chất thải Một số biện pháp hóa - lý thông dụng trong xử lý chất thải như sau:

* Trích ly: là quá trình tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp nhờ một dung môi có

khả năng hòa tan chọn lọc một số chất trong hỗn hợp đó Trong xử lý chất thải, quá trình trích ly thường được ứng dụng để tách hoặc thu hồi các chất hữu cơ có lẫn trong chất thải dầu mỡ, dung môi, hóa chất bảo vệ thực vật… Sau khi trích

ly, người ta thường thu hồi lại dung môi bằng cách chưng cất hỗn hợp Sản phẩm trích ly còn lại có thể được tái sử dụng hoặc xử lý bằng cách khác

*Chưng cất: là quá trình tách hỗn hợp chất lỏng bay hơi thành những cấu tử

riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau, ở những nhiệt độ sôi khác nhau của

mỗi cấu tử chứa trong hỗn hợp đó, bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần bay hơi và ngưng tụ Quá trình chưng cất dựa trên cơ sở là các cấu tử của hỗn hợp lỏng có

áp suất hơi khác nhau, khi đun nóng, những chất có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ bay hơi trước và được tách riêng ra khỏi hỗn hợp

Trong thực tế xử lý chất thải, quá trình chưng cất thường gắn với trích ly để tăng cường khả năng tách sản phẩm

* Kết tủa, trung hòa: dựa trên phản ứng tạo sản phẩm kết tủa lắng giữa chất

bẩn và hóa chất để tách kết tủa ra khỏi dung dịch Quá trình này thường được ứng dụng để tách các kim loại nặng trong chất thải lỏng ở dạng hydroxyt kết tủa hoặc muối không tan Ví dụ như việc tách Cr, Ni trong nước thải mạ điện nhờ phản ứng giữa Ca(OH)2 với các Cr3+ (khử từ Cr6+) và Ni2+ tạo ra kết tủa Cr(OH)3, Ni(OH)2 lắng xuống, lọc tách ra đem xử lý tiếp để trở thành Cr2O3 vàNiSO4 được sử dụng làm bột màu, mạ Ni

*Oxy hóa - khử: là quá trình sử dụng các tác nhân oxy hóa - khử để tiến

hành phản ứng oxy hóa - khử, chuyển chất thải độc hại thành không độc hại hoặc ít độc hại hơn Các chất oxy hóa - khử thường được sử dụng như

Na2S2O4, NaHSO3, H2, KMnO4, K2Cr2O7, H2O2, O3, Cl2

Trong thực tế xử lý chất thải, quá trình oxy hóa với các tác nhân khử như Na2S2O4, NaHSO3, H2 thường được ứng dụng để xử lý các kim loại đa hóa trị như Cr, Mn, biến chúng từ mức oxy hóa cao, dễ hòa tan như Cr6+, Mn7+ trở về dạng oxyt bền vững, không hòa tan Cr3+, Mn4+ Ngược lại quá trình khử, với các tác nhân oxy hóa như KMnO4, K2Cr2O7, H2O2, O3, Cl2 cho phép phân hủy các chất hữu cơ nguy hại như phenol, mercaptan, thuốc bảo vệ thực vật và cảc cyanua thành những sản phẩm ít độc hại hơn [13]

2.2.3 Phương pháp sinh học.

2.2.3.1.Công nghệ ủ rác để làm phân bón vi sinh (Composting)

Đặc điểm của phương pháp xử lý rác thải bằng ủ compost

Trong rác thải có nhiều chất dinh dưỡng cho vi sinh vật, đặc biệt là nhữnghợp chất caơ phân tử tự nhiên như xenluloza, hemixenluloza, pectin, tinh bột,axit nucleic, vitamin, chất dẻo… Do vậy, ở rác thải thấy đủ mặt các nhóm visinh vật (vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, nấm mốc, nấm men) Riêng nấm men có thể

là ít vì trong rác hàm lượng các loại đường thấp, điều kiện cho nấm men pháttriển khó khăn

Đối với các nhóm vi sinh vật có khả năng tiếu ra ngoại bào các enzymethuỷ phân cơ chất là cacbonhydrat, protein, chất béo là có khả năng phát triểnmạnh hơn cả Các enzym thuỷ phân có tác dụng ở đây là hệ cacbonhyđraza,proteinaza, lipaza, pectinaza… trong đó các vi sinh vật sinh xenluloza là thíchnghi nhất Các vi sinh vật ở đây là các thể dị dưỡng hoạ sinh: cần sự có mặ củacác chất hữu cơ có ở môi trường làm cơ chất dinh dưỡng, trong quá trình sốngcủa các vi sinh vật này sẽ tiết ra emzym thuỷ phân để phân cắt các hợp chất hữu

cơ vốn là các chất cao phân tử thành các hợp chất đơn giản hoặc là đơn vị cấuthành phân tử (monome) thấm vào tế bào tham gia vào quá trình đồng hoá traođổi chất để xây dựng tế bào mới

Ngoài các nhóm vi sinh vật thuộc các thể dinh dưỡng hoại sinh, người tacòn thấy trong rác các nhóm vi khuẩn tự dưỡng cố định amoni, nitrat hoá vàphản nitrat hoá, nhóm vi khuẩn khử sunfat và chuyển hoá lưu huỳnh: quá trìnhdunh dưỡng và trao đổi chất của các nhóm này có nhiều khác biệt so với cácnhóm dị dưỡng Vi sinh vật ở đây là các thể hiếu khí (cần có oxy hoặc không khí

để tồn tại và phát triển), các thể kỵ khí (không cần oxy) hoặc các thể thiếu khí(chủ yếu là sống kỵ khí hoặc cần một ít oxy có trong môi trường) Nói chung, visinh vật trong rác thải có nhiều các thể ưa ấm ( 25 ÷ 350C) ưa nhiệt (50 ÷ 550C)

và có cả các thể chịu nhiệt (70 – 800C)

Từ thành phần vi sinh vật của rác thải là có mặt cả các thể hiếu khí và kỵkhí, người ta đã chọn các loại hình công nghệ thích hợp cho xử lý: phương pháp

xử lý hiếu khí và phương pháp xử lý kỵ khí

Nguyên lý của phương pháp ủ phân ở chế độ hiếu khí là chủ yếu sử dụngcác chủng giống vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên, bổ sung thêm một số chếphẩm vi sinh vật phân giải mạnh xenluloza, protein, lignin… Điều chỉnh nhiệt

độ, độ ẩm, oxi, độ thoáng khí, pH và các chất dinh dưỡng có lợi nhất nhằm kíchthích sự phát triển của hệ vi sinh vật có trong bể ủ phân huỷ các chất hữu cơ tạothành mùn Phương pháp xử lý hiếu khí gồm có các quá trình công nghệ sau:

- Trải rác thải các lớp mỏng (vài chục centimet) hoặc chất thành đống cóđảo trộng để tapọ hiếu khí cho vi sinh vật phát triển

- Ủ trong các bể ủ không thôi rkhí nhưng phải đảo trộn hoặc thôi khí bằngquạt cao áp hoặc khí nén có thể kiểm tra các thông số công nghệ

- Phân huỷ rác hiếu khí trong các thết bị có thổi khí đầy đủ và kiểm soátcác thông số nhiệt độ, độ ẩm; có thể boỏ sung các chất khoáng và các chất dinhdưỡng khác

Các quá trình công nghệ trên đây hiệu quả nhất là ủ hiếu khí rác trong cácthiết bị, nhưng áp dụng mở rộng bị hạn chế, vì vậy quá trình ủ rác trong các bể ủlớn có thôi khí và kiểm soát được các thông số công nghệ là thích hợp nhất Qúatrình công nghệ này được áp dụng ở nhiều nước và ở nước ta đã được thực hiện

ở Cầu Diễn, Tây Mỗ, Việt Trì, Hài pHòng, Đà Nẵng, Hóc Môn (Thành phố HồChí Minh), Bà Rịa – Vũng Tàu

Nguyên lý ủ phân ở chế độ hiếm khí là sử dụng các chủng giống vi sinhvật có sẵn trong tự nhiên, sử dụng lượng oxy tối thiểu trong quá trình phân huỷ.Thực chất của quá trình ủ yếm khí là sự phân giải phức tạp gluxit, lipit vàprotein với sự tham gia của các vi sinh vật kỵ khí Phương pháp xử lý kỵ khígồm có các quá trình công nghệ sau:

- Ủ kín để tạo điệu kiện kỵ khí: cách này được sủ dụng ở nông thôn nước

ta dung để ủ phân chuồng (có thêm rơm rác): thường đổ và chất phân rác thànhđống rồi trát kín bằng bùn Ban đầu các loài vi sinh vật hiếu khí phát triển, sau

đó oxy ít dần rồi bị chết, sau đó là các thể kỵ khí tuỳ tiện phát triển (các thể này

là chủ yếu trong ủ phân rác – composting) và cuối cùng là các thể kỵ khí Trong

quá trình ủ các thể ưa ấm phát triển sớm nhất và toả nhiệt làm cho nhiệt độ đống

ủ tăng cao, các thể ưa ấm chết và thay thế bằng các thể ưa nhiệt, sau cùng là cácthể kỵ khí chịu nhiệt thấy có mặt ở đống ủ khi nhiệt độ tới 70 ÷ 85C

* Phương pháp xử lý ủ rác lên men sản xuất phân hữu cơ

Sản xuất phân hữu cơ từ rác hữu cơ là một phương pháp truyền thống, được áp dụng phổ biến ở các quốc gia phát triển và ở Việt Nam phương pháp này được áp dụng rất co hiệu quả Việc ủ rác sinh hoạt với thành phần chủ yếu

là các chất hữu cơ có thể phân huỷ được, nhất là có thể tiến hành quy mô hộ gia đình Công nghệ ủ rác làm phân là một quá trình phân giải phức tạp gluxit, lipit, protein do hang loạt các vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí đảm nhiệm Các điều kiện

pH, độ ẩm, dộ thoáng khí (đối với vi khuẩn hiếu khí) càng tối ưu thì vi sinh vật càng hoạt động mạnh và quá trình ủ phân càng kết thúc nhanh Tuỳ theo công nghệ mà vi khuẩn kỵ khí hoặc hiếu khí sẽ chiếm ưu thế trong đống ủ

Công nghệ có thể là đống tĩnh thoáng khí cưỡng bức, ủ luống có đảo trộnđịnh kỳ hoặc vừa thổi khí vừa đảo Xử lý rác làm phân hữu cơ là biện pháp xử lýrác rất có hiệu quả sản phẩm phân huỷ, có thể kết hợp tốt với phân người hoặcphân gia súc (đôi khi cả than bùn) cho ta phân hữu cơ có hàm lượng dinh dưỡngcao, tạo ra độ tơi xốp, rất tốt cho việc cải tạo đất

* Ưu nhược điểm của phương pháp xử lý rác thải bằng ủ compost

Ủ sinh học có thể được coi là quá trình ổn định sinh hóa các chất hữu cơ để thành các chất mùn, với sự thao tác, sản xuất và kiểm soát một cách khoa học, tạo môi trường tối ưu đối với quá trình Các quá trình ủ sinh học được phân biệt thành các dạng sau:

* Ủ sinh học hiếu khí (Compost): Là quá trình chuyển hóa sinh học các hợp chấthữu cơ dễ bị phân hủy sinh học trong điều kiện có không khí để tạo thành mùn hữu cơ có thể sử dụng làm tăng độ phì của đất

* Ủ sinh học kỵ khí: Là quá trình chuyển hóa sinh học các hợp chất hữu cơ dễ bịphân hủy sinh học trong điều kiện không có không khí để tạo thành mùn hữu cơ

có thể sử dụng làm tăng độ phì của đất

* Phân hủy sinh học (Digester): Quá trình chuyển hóa sinh học các hợp chất hữu

cơ dễ bị phân hủy sinh học trong điều kiện không có không khí để tạo thành khí sinh học (CH4) và cặn sinh học sử dụng làm tăng độ phì của đất

Chi phí trung bình để chế biến rác thành phân bón hữu cơ từ 8 - 10 USD/tấn Tạicác nước đang phát triển, việc chế biến rác thành phân bón hữu cơ không những

có ý nghĩa bảo vệ môi trường mà sẽ góp phần giải quyết tình trạng thiếu phân bón trong ngành sản xuất nông nghiệp

Tuy nhiên, phương pháp này có một số nhược điểm: Chu trình sản xuất dài (trung bình từ 2 - 3 tháng/mẻ), diện tích xây dựng lớn, chi phí đầu tư cao

Thực chất của phương pháp này là quá trình ổn định sinh hóa các chất hữu cơ nhờ vi khuẩn để chuyển hóa thành các chất mùn với sự thao tác và kiểm soát cẩnthận

2.2.3.2 Ứng dụng chế phẩm sinh học EM để xử lý rác thải sinh hoạt

a-Ứng dụng vào xử lý mùi hôi rác thải sinh hoạt: (hộ gia đình 5 người).

Trung bình lượng rác thải sinh hoạt (hộ 5 người), sau khi phân loại đã tách loại bỏ riêng kim loại, bọc nylon, miễng sành, nhựa chỉ còn rác thải từ thực vật, động vật, giấy vụn, rơm rạ, phân chuồng, rác độn chuồng, vỏ trái cây Theo tính toán lượng rác thải sinh hoạt trung bình hộ gia đình có từ:

- 05 người thì lượng rác thải ra trung bình mỗi ngày từ 1,5 - 2 kg rác Rác thải sau 3 - 5 ngày/6 -10 kg rác thải Vậy lượng E.M cần dùng để xử lý: Pha 0.6ml - 1ml E.M/60ml - 100ml nước tưới trên hố rác

- Nếu sử dụng liên tục trong 30 ngày tương đương khoảng 60kg rác thải cần lượng 6ml E.M/60ml nước tưới trên hố rác

- Nếu sử dụng trong thời gian 60 ngày tương đương khoảng 120kg rác thải cần lượng 12ml E.M/120ml nước tưới trên hố rác

- Nếu sử dụng trong thời gian 90 ngày tương đương khoảng 180kg rác thải cần lượng 20ml E.M/2lít nước tưới trên hố rác.

b- Sử dụng vào xử lý mùi hôi và ủ rác thải sinh hoạt thành phần hữu cơ: (cụm dân cư từ 5 - 10 hộ gia đình).

* Cụm dân cư có 5 - 10 hộ gia đình có khoảng từ 25-60 người tương đương lượng rác thải từ 50-120kg/ngày

Sử dụng liên tục trong thời gian 30 ngày tương đương lượng rác thải ở 5-10 hộ gia đình có khoảng 1.500 - 3.600 kg rác thì lượng E.M cần dùng từ 150 - 360ml pha với 15 lít-36 lít nước tưới đều lên mặt rác Rác mới ngày nào phun ngày nấy.[5]

PHẦN III

VẬT LIỆU- NỘI DUNG- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU3.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU.

Rác thải sinh hoạt trên địa bàn huyện Yên Phong - tỉnh Bắc Ninh

3.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.

- Tìm hiểu các tính chất đặc trưng của rác thải sinh hoạt

- Nghiên cứu hiện trạng thu gom, vận chuyển và xử lý rác thải sinh hoạt trên địa bàn Yên Phong tỉnh Bắc Ninh.

- Sử dụng các biện pháp sinh học để xử lý rác thải

3.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

Quy trình xử lý rác thải sinh hoạt như sau:

Quá trình Composting xảy ra trong điều kiện hiếu khí có thể biểu diễntheo phương trình sau:

Chất hữu cơ + H2O + chất dinh dưỡng Tế bào mới + phần chất hữu cơ +

CO2 không phân hủy + CH2 + NH3 + H2 +nhiệt

Phương Pháp sản xuất Composting hiếu khí :

Về cơ bản, quy trình xử lý rác thải sinh hoạt bằng phương pháp ủ có thổi khí cưỡng bức gồm các giai đoạn như sau:

3.3.1 Giai đoạn tiếp nhận rác

Rác thải trên các xe chuyên dụng khi nhập rác vào nha may chịu sự điều hành của ba bộ phận là bảo vệ nhà máy, bộ phận cân rác và công nhân phân loại.Sau khi qua cổng bảo vệ, xe rác lên cầu cân rác và dừng lại trên cân Trong thời gian thực hiện việc cân rác, tất cả mọi người trên xe đều phải ra khỏi khu vực cân để đảm bảo cân chính xác khối lượng rác Việc cân rác được thực hiện trên

cơ sở tính toán giữa khối lượng xe có rác và xe không chứa rác Sau khi cân, xe vào khu tiếp nhận rác, công nhân phân loại của công ty sẽ hướng dẫn lái xe đổ rác vào đúng nơi quy định Thông thường mỗi một xe sẽ thực hiện đổ thành 1 bãi rác riêng để thuận lợi cho việc sơ loại rác

3.3.2 Giai đoạn phân loại rác

Trong phương pháp xử lý và chế biến rác thải sinh hoạt để tạo phân hữu cơ vi sinh, phân loại rác là khâu phức tạp và có ý nghĩa quan trọng quyết định đến chất lượng sản phẩm Rác thải sinh hoạt của huyen Yen Phong không được phânloại tại nguồn, các hợp chất có thề và không thể phân huỷ bằng con đường sinh học được trộn lẫn tạo thành hỗn hợp rất phức tạp, vì thế để có nguồn nguyên liệuhữu cơ cho quá trình ủ phân thường phải tốn rất nhiều công sức cho công tác phân loại và tuyển lựa rác Rác đem ủ có tỉ lệ chất hữu cơ càng cao thì quá trình phân huỷ càng diễn ra triệt để, chất lượng sản phẩm tốt hơn và giảm hao mòn cho các thiết bị máy móc

SƠ ĐỒ QUY TRÌNH PHÂN LOẠI VÀ TUYỂN LỰA RÁC THẢI

Rác tập kết về nhà máy có chứa những thành phần hữu cơ đang bị phân hủy làm sinh ra mùi và khí thối H2S, vì thế cần khử mùi cho rác để giảm độc hại cho công nhân phân loại rác Việc khử mùi cho rác được thực hiện nhờ sử dụng dung dịch vi sinh vật hữu hiệu EM:

Chất thải kích thước lớn

Thủy tinh, sành sứ

Giấy, bìa cactôngBăng tải phân loại

Bắng tải nạp liệuPhễu nạp liệu

Sơ loại, phun dung dịch khử mùi EM

Vỏ đồ hộp, chai lọ các loạiNilon, nhựa không tái chếNilon, nhựa tái chế

Kim loại cỡ lớnChất thải nguy hại

Rác thải hữu cơ

Nhà đảo trộnBăng tải đánh đốngRác tập kết

Chế phẩm EM có nguồn gốc từ Nhật Bản được trung tâm chuyển giao công nghệ Việt – Nhật, Bộ Khoa học Công nghệ đưa vào thử nghiệm ở Việt Nam EM sơ cấp (EM gốc là dung dịch có màu vàng nâu với mùi dễ chịu, có vị ngọt chua, pH của EM đạt ở mức dưới 3,5 Nếu có mùi nặng hoặc thối thì pH lớn hơn 4, khi đó EM gốc đã bị hỏng không sử dụng được Các vi sinh vật chínhtrong EM:

- 1000 ml nước

- 1 ml của EM gốc

- 1 ml rỉ đường hoặc 1 g đường bất kì

Dung dịch này để trong vòng 24 h rồi phun cho chất hữu cơ, có tác dụng khử mùi và khí độc hại như H2S, SO2…, xua đuổi côn trùng, ruồi muỗi, cung cấp vi sinh vật và các men thúc đẩy quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ

Tại nhà tập kết rác, rác thải sinh hoạt được phun dung dịch EM thứ cấp, việc sơ loại rác được thực hiện ngay sau khi phun thuốc Các chất thải có kích thước lớn như chăn chiếu, vật liệu xây dựng… được loại bỏ để rác có chất lượngcao phù hợp với quá trình làm phân compost và không gây hao mòn cho các thiết bị Các vật liệu này bị loại ra và được đem đổ lộ thiên trên các đồi xung quanh công ty

Sau khi sơ tuyển loại bỏ chất thải kích thước lớn, rác thải được đưa đến trước cửa phễu nạp liệu, tại đây, rác được đưa xuống san đều tự động trên băng tải tiếp liệu với chiều cao 10cm, tốc độ của băng tải là 20m/phút