GIÁO TRÌNH QUẢN lý và xử lý CHẤT THẢI rắn đh BÁCH KHOA TP HCM

Các phương pháp phổ biến nhất được sử dụng để xử lý chất thải rắn từ đầu thế kỷ 20 là: − Thải bỏ chất thải rắn trên mặt đất − Thải bỏ vào nước sông, hồ, biển − Chôn lấp chất thải vào tro

CHƯƠNG I KHÁI NIỆM VỀ CHẤT THẢI RẮN 1.1 Định Nghĩa Chất Thải Rắn

Chất thải rắn được hiểu là tất cả các chất thải phát sinh do các hoạt động của con người và động vật tồn tại ở dạng rắn được thải bỏ khi không còn hữu dụng hay không muốn dùng nữa

Thuật ngữ chất thải rắn được sử dụng trong tài liệu này là bao hàm tất cả các vật chất rắn không đồng nhất thải ra từ cộng đồng dân cư

ở đô thị cũng như các chất thải đồng nhất của các ngành sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, khai khoáng, Tài liệu này đặc biệt quan tâm đến chất thải rắn đô thị, bởi vì ở đó sự tích luỹ và lưu tồn chất thải rắn, có khả năng ảnh hưởng rất lớn đến môi trường sống của con người

1.2 Tổng Quan Về Lịch sử Phát Triển Và Quản Lý Chất Thải Rắn

Chất thải rắn có từ ngày đầu khi con người có mặt trên mặt đất Con người và động vật đã khai thác và sử dụng các nguồn tài nguyên trên trái đất để phục vụ cho đời sống của mình và thải ra các chất thải rắn Sự thải bỏ các chất thải từ hoạt động của con người không gây

ra vấn đề ô nhiễm môi trường trầm trọng bởi vì mật độ dân số lúc bấy giờ còn thấp Bên cạnh đó diện tích đất hữu dụng để đồng hoá các chất thải rắn còn rất lớn nên đã không làm tổn hại đến môi trường sinh thái

Khi xã hội phát triển con người sống tập hợp thành nhóm, cụn dân

cư thì sự tích lũy của các chất thải trở nên đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc sống Sự thải bỏ các thực phẩm thừa và các loại chất thải khác tại các thị trấn, đường phố, trục giao thông, khu đất trống dẫn đến môi trường thuận lợi cho sự sinh sản và phát triển của các loài gậm nhấm như chuột Các loài gậm nhấm là điểm tựa cho các sinh vật ký sinh như là bọ chét Chúng mang các mầm bệnh gây

nên bệnh dịch hạch Do không có sự thiết lập kế hoạch quản lý chất thải rắn đã dẫn đến sự lan truyền các bệnh trầm trọng vào giữa thế kỷ 14 tại Châu Aâu

Mãi đến thế kỷ 19 việc kiểm soát dịch bệnh liên quan đến sức khỏe cộng đồng mới được quan tâm và họ nhận thấy rằng các chất thải từ thực phẩm dư thừa cần phải được thu gom và tiêu huỷ hợp vệ sinh để kiểm soát các loài gậm nhấm, ruồi và các vectors truyền bệnh

Mối quan hệ giữa sức khoẻ cộng đồng và việc lưu trữ, thu gom, và vận chuyển các chất thải không hợp lý đã thể hiện rõ ràng Có nhiều bằng chứng cho thấy chuột, ruồi, và các vectors truyền bệnh sinh sản tại các bãi rác không hợp vệ sinh cũng như tại các căn nhà ổ chuột và các loại côn trùng khác Một trong những nguyên nân gây ô nhiễm môi trường sinh thái (đất, nước, không khí) là do việc quản lý chất thải rắn không hợp lý Các nghiên cứu trước đây cho thấy có 22 loài bệnh của con người liên quan đến việc quản lý chất thải rắn không hợp lý

Các phương pháp phổ biến nhất được sử dụng để xử lý chất thải rắn từ đầu thế kỷ 20 là:

− Thải bỏ chất thải rắn trên mặt đất

− Thải bỏ vào nước (sông, hồ, biển)

− Chôn lấp chất thải vào trong lòng đất

− Giảm thiểu và đốt chất thải

Cho đến nay hệ thống quản lý chất thải rắn không ngừng phát triển đặc biệt là ở Mỹ và các nước công nghiệp tiên tiến Nhiều hệ thống quản lý rác với hiệu quả cao ra đời do sự kết hợp đúng đắn giữa các thành phần sau đây:

− Hệ thống tổ chức quản lý

− Quy hoạch quản lý

− Công nghệ xử lý

− Luật pháp và quy định quản lý chất thải rắn

Sự hình thành và ra đời của các luật lệ và quy định về quản lý chất thải rắn ngày càng chặt chẽ đã góp phần nâng cao hiệu quả của hệ thống quản lý chất thải rắn hiện nay

1.3 Sự Phát Sinh Chất Thải Rắn Trong Xã Hội Công Nghiệp

Trong xã hội công nghiệp ngày nay quá trình phát sinh chất thải rắn có nguồn gốc ban đầu là các loại vật liệu thô được sử dụng làm nguyên liệu cho quá tình sản xuất để tạo ra các sản phẩm phục vụ cho người tiêu dùng Sản phẩm sau khi sử dụng có thể tái sinh, tái chế hoặc đổ bỏ sau cùng

1.4 Aûnh Hưởng Của Chất Thải Rắn Đến Môi Trường Sinh Thái

Các hiện tượng liên quan đến sinh thái như ô nhiễm nước và không khí, cũng liên quan đến việc quản lý chất thải rắn không hợp lý Ví dụ, nước rò rỉ từ các bãi chôn lấp không hợp vệ sinh gây ô nhiễm

Nguyên liệu thô, sản phẩm và vật liệu tái sinh

VẬT LIỆU THÔSẢN XUẤT

TÁI CHẾ

VÀ TÁI SINH

SẢN XUẤT THỨ CẤP

NGƯỜI TIÊU DÙNG

nước mặt và nước ngầm Trong khu vực khai thác mỏ sự rò rỉ từ nơi thải bỏ các chất thải có thể chứa các độc tố như đồng, arsenic, hoặc là nước cấp bị ô nhiễm với các hợp chất muối Ca và mg Mặc dù thiên nhiên có khả năng pha loãng, phân tán, phân huỷ, hấp phụ để làm giảm tác động của sự phát thải vào trong khí quyển, trong nước, và trong đất Sự mất cân bằng sinh thái xuất hiện khi khả năng đồng hoá của thiên nhhiên vượt mức giới hạn cho phép

Trong khu vực có mật độ dân số cao, sự thải bỏ các chất thải gây nên nhiều vấn đề bất lợi về môi trường Lượng rác thay đổi từng nơi theo từng khu vực Ví dụ như sự thay đổi về số lượng rác thải ở khu vực thành thị và nông thôn Tại Mỹ ước tính tại thành phố Los Angeles, bang California lượng rác hàng ngày là 3.18kg/người/ngày, trong đó tại Wilson, bang Wisconsin đại diện cho khu vực nông thôn, lượng rác thải ra chỉ khoảng 1kg/người/ngày

1.5 Hệ Thống Quản Lý Chất Thải Rắn Đô Thị

Hệ thống quản lý chất thải rắn đô thị có thể xem như là một bộ phận chuyên môn liên quan đến (1) sự phát sinh, (2) lưu giữ và phân chia tại nguồn, (3) thu gom, (4) phân chia, chế biến và biến đổi, (5) trung chuyển và vận chuyển, (6) tiêu hủy chất thải rắn một cách hợp lý dựa trên nguyên tắc cơ bản là sức khoẻ cộng đồng, kinh tế, kỹ thuật, bảo tồn, cảnh quan, các vấn đề môi trường, và liên quan đến cả thái độ cộng đồng

Trên lĩnh vực quản lý chất thải rắn liên quan đến các vấn đề như quản lý hành chánh, tài chánh, luật lệ, quy hoạch và kỹ thuật Để giải quyết một vấn đề liên quan đến chất thải rắn cần phải có sự phối hợp hoàn chỉnh liên quan đến chính trị, quy hoạch vùng và thành phố, địa lý, kinh tế, sức khỏe cộng đồng, xã hội học và các vấn đề khác

Chất thải rắn có thể phân loại bằng các cách khác nhau Phân loại dựa vào nguồn gốc xuất xứ như là rác thải sinh hoạt, văn phòng, thương mại, công nghiệp, đường phố, chất thải trong quá trình đập phá nhà xưởng hoặc chất thải trong quá trình xây dựng Phân loại dựa vào đặc tính tự nhhiên như là các chất hữu cơ, vô cơ, chất có thể cháy hoặc chất không có khả năng gây cháy

Mục đích của quản lý chất thải rắn

1 Bảo vệ sức khỏe cộng đồng

2 Bảo vệ môi trường

3 Sử dụng tối đa vật liệu

4 Tái chế và sử dụng tối đa rác hữu cơ

5 Giảm thiểu rác ở bãi rác

1.6 Quản Lý Chất Thải Rắn Tổng Hợp

Sự chọn lựa kết hợp giữa công nghệ, kỹ thuật, và chương trình quản lý để đạt được mục đích quản lý chất thải được gọi là quản lý chất thải rắn tổng hợp (ISWM) Văn phòng bảo vệ môi trường của Mỹ (USEPA) đã đưa ra thứ bậc hành động ưu tiên trong việc thực hiện ISWM là: Giảm tại nguồn, tái chế, đốt chất thải, và tiêu hủy Hiệu quả lớn nhất của chương trình này là giảm được kích thước và kinh phí xây dựng lò đốt Tái chế chất thải cũng giảm được các yếu tố làm thiệt hại nồi hơi, loại bỏ được các thành phần

xỉ, và các chất bẩn khác trong lò luyện

1.6.1 Thứ bậc ưu tiên trong quản lý rác tổng hợp

1 Tránh thải bỏ

2 Giảm thiểu rác

3 Tái sử dụng

4 Tái chế

5 Tạo năng lượng

Phát sinh chất thải

Phân chia, lưu trữ, chế biến tại nguồn

Thu gom

Trung chuyển

và vận chuyển

Phân chia, chế biến,

và chuyển đổiCTR

Tiêu hủy

Sơ đồ 1.2 Mối liên hệ giữa các thành phần trong hệ thống

• Cơ cấu chính sách

• Cơ cấu luật

• Cơ cấu hành chánh

• Giáo dục cộng đồng

• Cơ cấu kinh tế

• Hệ thống kỹ thuật

• Tạo thị trường và tiếp thị các sản phẩm tái chế

• Hệ thống thông tin chất thải

a Cơ cấu chính sách

Mục đích là phát triển và tập hợp một cách toàn diện chính sách

quản lý chất thải với các đối tượng chính sách có thể đạt được

Công cụ:

9 Mục tiêu giảm thiểu chất thải

9 Các chính sách chất thải đặc biệt

9 Khuyến khích

9 Hình phạt

9 Trợ giá và các kế hoạch phát triển công nghiệp

b Cơ cấu luật

Mục đích là cung cấp luật an toàn và sức khỏe cộng đồng, môi trường

có tính khả thi và công bằng

Công cụ:

9 Luật bảo vệ môi trường

9 Luật bảo vệ sức khỏe cộng đồng

9 Giấy phép cho các hoạt động liên quan đến rác

9 Bảo vệ tầng ozon, khí nhà kính một cách bắt buộc trên toàn cầu

c Cơ cấu hành chánh

Mục đích là thực hiện và hổ trợ việc thi hành cơ cấu luật và chính

sách

Công cụ:

9 Cấp giấy phép cho các phương tiện

9 Thanh tra viên sức khỏe cộng đồng và môi trường

9 Cấp phép cho thanh tra viên theo luật định

9 Ràng buộc, xử phạt và thu hồi giấy phép

9 Hệ thống giám sát và đánh giá

d Giáo dục cộng đồng

Mục đích là nâng cao nhận thức, nhiệm vụ và trách nhiệm của cộng

đồng về vấn đề quản lý chất thải

Công cụ:

9 Chiến dịch truyền thông chung

9 Phân biệt các loại sản phẩm

9 Ngày làm sạch cả nước

9 Chương trình giảng dạy ở trường học

9 Giáo dục thế hệ trẻ

9 Thùng rác công cộng

9 Chương trìng truyền hình về môi trường

e Cơ cấu kinh tế

Mục đích là đạt được sự ổn định kinh tế

Công cụ:

9 Phân tích và xác định chi phí

9 Phí dịch vụ

9 Người tiêu dùng phải trả

9 Sự rõ ràng về giá cả

9 Đầu tư tập thể và cá nhân

9 Thuế rác vào bể rác

f Hệ thống kỹ thuật

Mục đích là để tách các chất thải ra khỏi xã hội, đưa chúng vào dòng

luân chuyển vật chất và thải bỏ

Công cụ:

9 Thu gom và vận chuyển

9 Chế biến và xử lý

9 Thải bỏ các phần còn lại

9 Phục hồi năng lượng

g Tạo thị trường và tiếp thị các sản phẩm tái chế mục đích là khép kín vòng tuần hoàn của vật liệu trong xã hội

Công cụ:

9 Khuyến khích các sản phẩm có chứa các vật liệu tái chế

9 Giáo dục người tiêu dùng

9 Khuyến khích sử dụng các vật liệu tái chế trong sản xuất

9 Trợ cấp cho các nghiên cứu và phát triển

9 Khuyến khích các công nghiệp tái chế gia công

h Hệ thống thông tin rác thải

Mục đích là thu nhập thông tin một cách chính xác về hệ thống quản lý chất thải để giám sát, đánh giá, phát triển kế hoạch chiến lược và

hổ trợ việc ra quyết định

Công cụ:

9 Xác định các dòng/nguồn thải

9 Xác định các dạng chất thải

9 Phân tích các sản phẩm chất thải

9 Định lượng chất thải

9 Cơ sở dữ liệu tập trung

9 Hệ thống thu thập số liệu

1.6.3 Những Thách Thức Của Việc Quản Lý Chất Thải Rắn Trong

Tưong Lai

Xã hội càng phát triển, dân số thế giới càng gia tăng kết hợp với sự đô thị hoá và công nghiệp hóa làm cho lượng rác thải phát sinh ngày càng nhiều Những thách thức và cơ hội có thể áp dụng để giảm thiểu lượng rác thải trong tương lai là: (1) thay đổi thói quen tiêu thụ sản phẩm trong xã hội, (2) giảm lượng rác thải tại nguồn, (3) xây dựng bãi chôn lấp an toàn hơn, (4) phát triển công nghệ mới

• Thay đổi thói quen tiêu thụ sản phẩm trong xã hội

Sự tiêu thụ sản phẩm là một hoạt động tự nhiên Xã hội thay đổi sẽ làm cho mức sống thay đổi bằng cách thay đổi số lượng và chất lượng sản phẩm tiêu thụ Thói quen tiêu thụ sẽ được thay đổi nếu số lượng rác thải từ các hoạt động tiêu thụ thay đổi

• Giảm lượng rác thải tại nguồn

Những nổ lực cần thiết phải tiến hành đểgiảm số lượng của các vật liệu sử dụng trong các loại hàng hóa đóng gói và chế biến tái chế tại nguồn như tại nhà, văn phòng hoặc nhà máy Như vậy với phương pháp này, lượng rác thải vứt bỏ sẽ giảm trong cộng đồng Giảm tại nguồn là một lựa chọn để bảo tồn tài nguyên và khả năng kinh tế

• Xây dựng bãi chôn lấp an toàn hơn

Bãi chôn lấp là nơi thải bỏ sau cùng của chất thải Chính vì thế mà nững nổ lực cần phải tiến hành để làm giảm thiểu các chất độc hại, làm tăng độ hữu dụng tại nơi chôn lấp Thiết kế bãi chôn lấp cần phải cải tiến để đảm bảo cho việc lưu trữ các chất thải trong một thời gian lâu dài Các số liệu về các hoạt động của bãi chôn lấp hiện tại cần phải phổ biến để cải tiến việc xây dựng và hoạt động của các bãi chôn lấp mới Bằng cách này thì sẽ giúp ích cho việc quản lý các bãi chôn lấp càng có hiệu quả hơn

• Phát triển công nghệ mới

Có rất nhiều cơ hội để giới thiệu những công nghệ mới trong hệ thống quản lý chất thải rắn Những thách thức đã khuyến khích cho sự phát triển kỹ thuật giúp cho việc bảo tồn tài nguyên thiên nhiên tốt nhất và đây là phương pháp chi phí-hiệu quả Việc kiểm tra và thực thi việc ứng dụng các công nghệ mới là một phần quan trọng trong việc quản lý tổng hợp chất thải rắn trong tương lai

CHƯƠNG II NGUỒN GỐC, THÀNH PHẦN, KHỐI LƯỢNG VÀ ĐẶC TÍNH CỦA CHẤT THẢI RẮN

2.1 Nguồn Gốc Chất Thải Rắn

Nguồn gốc phát sinh, thành phần và tốc độ phát sinh của chất thải rắn là các cơ sở quan trọng để thiết kế, lựa chọn công nghệ xử lý và đề xuất các chương trình quản lý chất thải rắn thích hợp

Có nhiều cách phân loại nguồn gốc phát sinh chất thải rắn khác nhau nhưng phân loại theo cách thông thường nhất là: (1) khu dân

cư, (2) khu thương mại, (3) cơ quan, công sở, (4) xây dựng và phá hủy các công trình xây dựng, (5) khu công cộng, (6) nhà máy xử lý chất thải, (7) công nghiệp, (8) nông nghiệp Chất thải đô thị có thể xem như chất thải công cộng, ngoài trừ các chất thải trong quá trình chế biến tại các khu công nghiệp và chất thải nông nghiệp

Chất thải rắn phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, căn cứ vào đặc điểm chất thải có thể phân chia thành 3 nhóm lớn : Chất thải đô thị, công nghiệp và nguy hại Nguồn thải của rác thải đô thị rất khó quản lý tại các nơi đất trống (open areas) , bởi vì tại các vị trí này sự phát sinh các nguồn chất thải là một quá trình phát tán

Chất thải nguy hại thường phát sinh tại các khu công nghiệp, do đó những thông tin về nguồn gốc phát sinh và đặc tính các chất thải nguy hại tại các loại hình công nghiệp khác nhau là rất cần thiết Các hiện tượng như chảy tràn, rò rỉ các loại hoá chất cần phải đặc biệt chú ý, bởi

vì các chất thải nguy hại bị chảy tràn chi phí thu gom và xử lý rất tốn kém Ví dụ, chất thải nguy hại bị hấp phụ bởi các vật liệu dễ ngậm nước như rơm rạ, và dung dịch bị thấm vào trong đất thì phải đào bới đất để xử lý Lúc này các chất thải nguy hại có thể xem như gồm các thành phần chất lỏng chảy tràn, chất hấp phụ (rơm, rạ), và cả đất bị ô nhiễm

2.2 Thành Phần Chất Thải Rắn

Thành phần của chất thải rắn biểu hiện sự đóng góp và phân phối của các phần riêng biệt mà từ đó tạo nên dòng chất thải, thông thường được

tính bằng phần trăm theo khối lượng Thông tin về thành phần chất

thải rắn đóng vai trò rất quan trọng trong việc đánh giá và lựa chọn

những thiết bị thích hợp cần thiết để xử lý, các quá trình xử lý cũng

như việc hoạch định các hệ thống, chương trình và kế hoạch quản lý chất thải rắn

Thông thường trong rác thải đô thị, rác thải từ các khu dân cư và thương mại chiếm tỉ lệ cao nhất từ 50-75% Giá trị phân bố sẽ thay đổi tuỳ thuộc vào sự mở rộng các hoạt động xây dựng, sữa chữa, sự mở rộng của các dịch vụ đô thị Thành phần riêng biệt của chất thải rắn thay đổi theo vị trí địa lý, thời gian, mùa trong năm, điều kiện kinh tế và tùy thuộc vào thu nhập của từng quốc gia

Bảng 2.1 Nguồn gốc các loại chất thải

Nhà máy xử lý

chất thải đô

Trường học, bệnh viện, văn phòng cơ quan chính phủ

Khu nhà xây dựng mới, sữa chữa nâng cấp mở rộng đường phố, cao ốc, san nền xây dựng

Hoạt động dọn rác vệ sinh đường phố, công viên, khu vui chơi giải trí, bãi tắm

Nhà máy xử lý nước cấp, nước thải và các quá trình xử lý chất

Thực phẩm dư thừa, giấy, can nhựa, thuỷ tinh, can thiếc, nhôm

Giấy, nhựa, thực phẩm thừa, thủy tinh, kim loại, chất thải nguy hại

Giấy, nhựa, thực phẩm thừa, thủy tinh, kim loại, chất thải nguy hại

Gạch, betong, thép, gỗ, thạch cao, bụi,

Rác vườn, cành cây cắt tỉa, chất thải chung tại các khu vui chơi, giải trí

Bùn, tro

Công nghiệp

Nông nghiệp

thải công nghiệp khác

Công nghiệp xây dựng, chế tạo, công nghiệp nặng, nhẹ, lọc dầu, hoá chất, nhiệt điện

Đồng cỏ, đồng ruộng, vườn cây ăn quả, nông trại

Chất thải do quá trình chế biến công nghiệp, phế liệu, và các rác thải sinh hoạt

Thực phẩm bị thối rửa, sản phẩm nông nghiệp thừa, rác, chất độc hại

Nguồn : Integrated Solid Waste Management, McGRAW-HILL 1993

2.2.1 Sự thay đổi thành phần chất thải rắn trong tương lai

Nghiên cứu sự thay đổi thành phần chất thải rắn trong tương lai có ý nghĩa rất quan trọng trong việc hoạch định kế hoạch quản lý chất thải rắn, đồng thời nó cũng quyết định các qui định, dự án và chương trình quản lý cho các cơ quan quản lý ( như là sự thay đổi các thiết

bị chuyên dùng) Bốn thành phần có xu hướng thay đổi lớn là: thực phẩm, giấy và carton, rác vườn, plastic

Bảng 2.2 Sự phân phối các thành phần trong các khu dân cư đô

thị ở các nước có thu nhập thấp, trung bình và cao

- 1-5 1-5 1-5

-

1-10 1-5 1-40

20-65 8-30

2-6 2-10 1-4

-

1-10 1-5 1-30

6-30 20-45 5-15 2-8 2-6 0-2 10-20

4-12 2-8 1-4

Nguồn : Integrated Solid Waste Management, McGRAW-HILL 1993

Ghi chú:

- Nước có thu nhập thấp < 750 $USD/năm (1990)

- Nước có thu nhập trung bình: $750 < Thu nhập < $5000 USD/năm

- Nước có thu nhập cao > $5000 USD/năm

Nhìn vào bảng số liệu 2.2 ta có nhận xét: thực phẩm thừa chiếm tỉ lệ phần trăm trọng lượng rất cao tại các nước có thu nhập thấp Điều này có thể do các loại rau quả, thức ăn không được sơ chế trước khi đưa vào sử dụng

2.2.2 Cách xác định thành phần rác thải đô thị tại hiện trường

Thành phần của chất thải rắn không mang tính chất đồng nhất Do đó việc xác định thành phần của các chất thải không phải là công việc đơn giản Công việc khó khăn nhất mà mọi người quan tâm trong việc thiết kế và vận hành hệ thống quản lý chất thải rắn là dự đoán được thành

phần của chất thải trong hiện tại và tương lai Một cách xác định đơn giản nhất hiện nay vẫn áp dụng là phương pháp một phần tư

Trình tự tiến hành như sau:

- Mẫu chất thải rắn ban đầu được lấy từ khu vực nghiên cứu có khối lượng khoảng 100-250kg Đổ đóng rác tại một nơi độc lập riêng biệt, xáo trộn đều bằng cách vun thành đống hình côn nhiều lần Khi mẫu đã trộn đều đồng nhất chia hình côn làm 4 phần bằng nhau

- Kết hợp 2 phần chéo nhau và tiếp tục trộn đều thành 1 đống hình côn Tiếp tục thực hiện bước trên cho đến khi đạt được mẫu thí nghiệm có khối lượng khoảng 20-30kg để phân tích thành phần

- Mẫu rác sẽ được phân loại thủ công, bằng tay Mỗi thành phần sẽ được đặt vào mỗi khay tương ứng Sau đó đem cân các khay và ghi khối lượng của các thành phần Để có số liệu các thành phần chính xác, các mẫu thu thập nên theo từng mùa trong năm

2.3 Khối Lượng Chất Thải Rắn

2.3.1 Tầm quan trọng của việc xác định khối lượng chất thải rắn

Xác định khối lượng chất thải rắn phát sinh và thu gom chất thải là một trong những điểm quan trọng của quản lý chất thải rắn Những số liệu về tổng khối lượng phát sinh cũng như khối lượng chất thải rắn thu hồi để tái tuần hoàn được sử dụng để:

- Hoạch định hoặc đánh giá kết quả của chương trình thu hồi, tái chế, tuần hoàn vật liệu

- Thiết kế các phương tiện, thiết bị vận chuyển và xử lý chất thải rắn

Ví dụ: Việc thiết kế các xe chuyên dùng để thu gom các chất thải đã

được phân loại tại nguồn phụ thuộc vào khối lượng của các thành phần chất thải riêng biệt Kích thước của các phương tiện phụ thuộc

vào lượng chất thải thu gom cũng như sự thay đổi của chúng theo từng giờ, từng ngày, hàng tuần, hàng tháng Tương tự, kích thước của bãi rác cũng phụ thuộc vào lượng chất thải rắn còn lại phải đem đổ bỏ sau khi táisinh hoàn toàn

2.3.2 Các phương pháp sử dụng để tính toán khối lượng chất thải rắn

Các phương pháp thường được sử dụng để ước lượng khối lượng chất thải rắn là:

- Phương pháp phân tích thể tích khối lượng

- Phương pháp đếm tải

- Phương pháp cân bằng vật liệu

Các phương pháp này không tiêu biểu cho tất cả các trường hợp mà phải áp dụng nó tuỳ thuộc vào những trường hợp cụ thể

Các đơn vị thường được sử dụng để biểu diễn chất thải rắn:

- Khu vực dân cư và thương mại: Kg/(người.ngày đêm)

- Khu vực công nghiệp: Đơn vị khối lượng/đơn vị sản phẩm (kg/tấn sản phẩm)

Đơn vị trọng lượng/ca (kg/ca)

- Khu vực nông nghiệp: Kg/tấn sản phẩm thô;

a Phương pháp khối lượng và thể tích:

Trong phương pháp này khối lượng hoặc thể tích (hoặc cả khối lượng và thể tích) của chất thải rắn được xác định để tính toán khối lượng chất thải rắn Phương pháp đo thể tích thường có độ sai số cao

Ví dụ: 1 m3 chất thải rắn xốp (không nén) sẽ có khối lượng nhỏ hơn

1 m3 chất thải rắn được nén chặt trong xe thu gom và cũng có khối lượng khác so với chất thải rắn được nén rất chặt ở bãi chôn lấp Vì vậy nếu đo bằng thể tích thì kết quả phải được báo cáo kèm theo

mức độ nén chặt của chất thải hay là khối lượng riêng của chất thải rắn ở điều kiện nghiên cứu

Để tránh nhầm lẫn và rõ ràng, khối lượng chất thải rắn phải được biểu diễn bằng phương pháp xác định khối lượng Khối lượng là cơ sở nghiên cứu chính xác nhất bởi vì trọng tải của xe chở rác có thể cân trực tiếp với bất kỳ mức độ nén chặt nào đó chất thải rắn Những số liệu về khối lượng rất cần thiết trong tính toán vận chuyển bởi vì

khối lượng chất thải rắn vận chuyển bị hạn chế bởi mật độ cho phép của trục lộ giao thông Mặc khác phương pháp xác định cả thể tích và khối lượng rất quan trọng trong tính toán thiết kế công suất bãi chôn lấp rác, trong đó các số liệu được thu thập trong khoảng thời gian dài bằng cách cân và đo thể tích xe thu gom

b Phương pháp đếm tải

Trong phương pháp này số lượng xe thu gom, đặc điểm và tính chất của chất thải tương ứng (loại chất thải, thể tích ước lượng) được ghi nhận trong suốt một khoảng thời gian xác định Khối lượng chất thải

phát sinh trong thời gian khảo sát (gọi là khối lượng đơn vị) sẽ được

tính toán bằng cách sử dụng các số liệu thu thập tại khu vực nghiên cứu trên và các số liệu đã biết trước

c Phương pháp cân bằng vật liệu

Đây là phương pháp 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 Phương pháp này sẽ cho những

dữ liệu đáng tin cậy cho chương trình quản lý Các bước thực hiện

cân bằng vật liệu thực hiện nhhư sau:

Bước 1: Hình thành một hộp giới hạn nghiên cứu Đây là một bước

quan trọng bởi vì trong nhiều trường hợp khi lựa chọn giới hạn của

hệ thống phát sinh chất thải rắn thích hợp sẽ đưa đến cách tính

toán đơn giản

Bước 2: Nhận diện tất cả các hoạt động xảy ra bên trong hệ thống

nghiên cứu mà nó ảnh hưởng đến khối lượng chất thải rắn

Bước 3: Xác định tốc độ phát sinh chất thải rắn liên quan đến các

hoạt động nhận diện ở bước 2

Bước 4: Sử dụng các mối quan hệ toán học để xác định chất thải rắn

phát sinh, thu gom và lưu trữ

Cân bằng khối lượng vật liệu được biểu hiện bằng các công thức sau:

a Dạng tổng quát:

b Dạng đơn giản

Tích lũy = vào - ra - phát sinh

c Biểu diễn dưới dạng toán học

Khối lượng vật

Khối lượng vật liệu đi vào hệ thống (nguyên + vật liệu)

Khối lượng vật liệu đi

ra khỏi hệ thống (sản phẩm)

rw :Tốc độ phát sinh chất thải (kg/ngày)

t : Thời gian (ngày)

Trong một số hoá trình chuyển hoá sinh học , ví dụ: sản xuất phân

compost khối lượng của chất hữu cơ sẽ giảm xuống, nên số hạng rw

sẽ là giá trị âm Khi viết phương trình cân bằng khối lượng thì tốc độ phát sinh luôn luôn được viết là số hạng dương

Trong thực tế, khhó khăn gặp phải khi áp dụng phương trình cân bằng vật liệu là phải xác định tất cả các khối lượng vật liệu đi vào và

đi ra hệ thống nghiên cứu

Bài tập ví dụ 2.1: Ước tính lượng chất thải phát sinh bình quân trên

đầu người từ khu dân cư dựa vào các dữ liệu sau:

- Khu dân cư gồm 1.500 hộ dân

- Mỗi hộ dân gồm 6 nhân khẩu

- Thời gian tiến hành giám sát là 7 ngày

- Tổng số xe ép rác: 9

- Thể tích xe ép rác: 15m3

- Tổng số xe tư nhân: 20

- Thể tích xe tư nhân: 0,75m3

Giải đáp:

dM/dt

300

100

40.500 1.500 42.000

2 Xác định lượng rác phát sinh tính trên đầu người từ khu dân cư:

nngày/tuầ

tuần7

6500.1

/000.42

Trong số 12 tấn nguyên liệu thô thì lượng sản phẩm được chế biến là

10 tấn; 1,2 tấn phế thải được sử dụng làm thức ăn gia súc và 0,8 tấn được thải bỏ vào hệ thống xử lý nước thải

Trong số 5 tấn can được nhập vào nhà máy thì 4 tấn được lưu trữ trong kho để sử dụng trong tương lai, phần cón lại được sử dụng để đóng hộp; số lượng can được sử dụng có 3% bị hỏng và được tách riêng để tái chế

Lượng giấy carton nhập vào nhà máy được sử dụng hết, trong số đó có 5% bị hỏng và được tách riêng để tái chế

Trong tổng số các loại vật liệu khác được nhập vào nhà máy thì 25% được lưu trữ và sử dụng trong tương lai; 25% thải bỏ như chất thải rắn, 50% còn lại là hỗn hợp các loại chất thải và trong số đó thì 35% được dùng để tái chế, phần còn lại được xem như chất thải rắn đem

đi thải bỏ

Lượng rác phát sinh hàng

- Thiết lập sơ đồ cân bằng vật liệu dựa vào các dữ kiện trên?

- Xác định lượng chất thải phát sinh khi sản xuất 1 tấn sản phẩm?

Giải đáp:

1 Nhà máy sản xuất đồ hộp:

- 12 tấn nguyên liệu thô

- 5 tấn can

- 0,5 tấn giấy carton

- 0,3 tấn các loại nguyên liệu khác

2 Các dòng luân chuyển trong quá trình sản xuất:

a 10 tấn sản phẩm được sản xuất; 1,2 tấn được làm thức ăn gia súc; 0,8 tấn được thải vào hệ thống xử lý nước thải

b 4 tấn can được lưu trữ trong kho; 1 tấn đựơc sử dụng để đóng hộp; 3% trong số được sử dụng bị hỏng và được dùng để tái chế

c 0,5 tấn carton được sử dụng, 5% trong số đó bị hỏng và đem đi tái chế

d 25% các loại vật liệu được lưu trữ; 25% thải bỏ như là chất thải rắn; 50% còn lại là hỗn hợp các loại chất thải và trong số đó thì 35% được dùng để tái chế, phần còn lại được xem như chất thải rắn đem đi thải bỏ

3 Xác định số lượng các dòng vật chất

a Chất thải phát sinh từ nguyên liệu thô

+ Chất thải được sử dụng làm thúc ăn gia súc 1,2 tấn

+ Chất thải được đưa vào hệ thống xử lý nước thải: 12 - 10 -1.2

= 0,8 tấn

b Can

+ Can bị hỏng và sử dụng để tái chế: 0,03 (5-4) = 0,03 tấn

+ Sử dụng để đóng hộp: 1 - 0,03 = 0,97 tấn

c Giấy carton

+ Giấy bị hư hỏng và sử dụng để tái chế: 0,05(0,5) = 0,025tấn + Giấy được sử dụng để đóng thùng: 0,5 - 0,025 = 0,475tấn

d Các loại vật liệu khác

+ Số lượng lưu trữ: 0,25 x 0,3 = 0,075 tấn

+ Giấy được tái chế: 0,5 x 0,35 x 0,3 = 0,053 tấn

+ Hỗn hợp chất thải: (0,3 -0,075 - 0,053) = 0,172 tấn

e Tổng trọng lượng sản phẩm: 10 + 0,97 + 0,475 = 11,445 tấn

f Tổng trọng lượng vật liệu lưu trữ: 4 + 0,075 = 4,075 tấn

4 Chuẩn bị bảng cân bằng vật liệu

a Tổng khối lượng các vật liệu lưu trữ = Vật liệu vào - vật liệu ra - chất thải phát sinh

b Cân bằng vật liệu

- Vật liệu lưu trữ = (4 + 0,075) tấn = 4,075 tấn

- Vật liệu đầu vào = (12 + 5,0 + 0,5 + 0,3) tấn = 17,8 tấn

- Vật liệu đầu ra = (10 + 1,2 + 0,97 + 0,03 + 0,475 + 0,025 + 0,053) = 12,753 tấn

- Chất thải phát sinh = (0,8 + 0,172) tấn = 0,972 tấn

- Kiểm tra cân bằng vật chất: 17,8 - 12,753 - 0,972 = 4,075

c Thiết lập sơ đồ cân bằng vật liệu

5 Xác định lượng chất thải phát sinh khi sản xuất 1 tấn sản phẩm

a Vật liệu tái chế = (1,2 + 0,03 + 0,025 + 0,053) tấn/11,445 tấn =

0,11

b Hỗn hợp chất thải rắn = (0,8 + 0,172) tấn/11,445 tấn = 0,08

2.3.3 Khối lượng chất thải rắn đô thị tại Thành phố Hồ Chí Minh

Khối lượng rác thống kê ngày càng tăng, do lượng rác thu gom được ngày càng triệt để hơn và việc sử dụng hành hoá trong dân ngày càng tăng Theo số liệu khảo sát năm 1998, lượng rác Công ty Môi trường đô thị không thu gom được mà thải thẳng xuống kênh rạch là 180.000 tấn/năm Năm 1999, Công ty Dịch vụ Công cộng thu gom được 1.300.000 kg rác y tế (gồm chất thải lâm sàng, chất phóng xạ, chất thải hoá học…) và 4.860.000 kg rác thải sinh hoạt ở các bệnh viện

Khối lượng chất thải rắn đô thị tại Thành Phố Hồ Chí Minh khó được thống kê chính xác Chỉ xác định được lượng rác sinh hoạt thu gom

do Công ty Môi trường Đô thị thực hiện Lượng rác của Thành Phố Hồ Chí Minh qua từng năm như sau:

Bảng 2.3 Số lượng rác thải ở Thành Phố Hồ Chí Minh

Năm Lượng rác năm Phần trăm tăng khối

0,5 tấn giấy carton

0,3 tấn các loại vật

liệu khác

Vật chất lưu trữ trong hệ thống 4,075 tấn

11,445 tấn sản phẩm 1,2 tấn phế thải làm TAGS

0,03 tấn can tái chế 0,025 tấn carton tái chế 0,053 tấn các loại vật liệu khác tái chế

0,8 tấn chất thải đưa vào HTXLNT

0,172 tấn hỗn hợp chất thải rắn

Nguồn: Công ty Môi trường đô thị TP.HCM (CITENCO), 2000

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khối lượng chất thải rắn

Các yếu tố ảnh hưởng đến khối lượng chất thải rắn bao gồm :

9 Các hoạt động tái sinh và giảm thiểu khối lượng chất thải rắn tại nguồn

9 Luật pháp và thái độ chấp hành luật pháp của người dân

9 Các yếu tố địa lý tự nhiên

2.3.1 Aûnh hưởng các hoạt động tái sinh và giảm thiểu khối lượng chất thải rắn tại nguồn:

Giảm thiểu chất thải tại nguồn có thể thực hiện bằng cách thiết kế, sản xuất và đóng gói các sản phẩm bằng các loại vật liệu hay bao bì với thể tích nhỏ nhất, hàm lượng độc tố thấp nhất, hay sử dụng các

loại vật liệu có thời gian sử dụng lâu dài hơn Sau đây là một vài cách có thể áp dụng nhằm mục đích làm giảm chất thải tại nguồn:

9 Giảm phần bao bì không cần thiết hay thừa

9 Thay thế các sản phẩm chỉ sử dụng một lần bằng các sản phẩm có thể tái sử dụng (ví dụ các loại dao, nĩa, dĩa có thể tái sử dụng, các loại thùng chứa có thể sử dụng lại,…)

9 Sử dụng tiết kiệm nguyên liệu (ví dụ: giấy photocopy 2 mặt)

9 Gia tăng các vật liệu tái sinh chứa trong các sản phẩm

9 Phát triển cơ cấu, tổ chức khuyến khích các nhà sản xuất thải ra

ít chất thải hơn

2.3.2 Aûnh hưởng của luật pháp và thái độ của công chúng

- Thái độ, quan điểm của quần chúng

Khối lượng chất thải rắn phát sinh ra sẽ giảm đáng kể nếu người dân bằng lòng và sẵn sàng thay đổi ý muốn cá nhân, tập quán và cách sống của họ để duy trì và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên đồng thời giảm gánh nặng kinh tế có liên quan đến vấn đề quản lý chất thải rắn Chương trình giáo dục thườngxuyên là cơ sở để dẫn đến sự thay đổi thay độ của công chúng

- Luật pháp ban hành

Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự phát sinh và khối lượng chất thải rắn là sự ban hành các luật lệ, qui định có liên quan đến việc sử dụng các vật liệu và đồ bỏ phế thải,… Ví dụ như: qui định về các loại vật liệu làm thùng chứa và bao bì,… chính những qui định này nó khhuyến khích việc mua và sử dụng lại các loại chai, lọ chứa…

2.3.4 Aûnh hưởng của các yếu tố địa lý và tự nhiên

Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến chất thải rắn bao gồm:

- Vị trí địa lý

- Mùa trong năm

- Tần xuất thu gom chất thải

- Đặc điểm của khu vực phục vụ

2.4 Tính Chất Của Chất Thải Rắn

2.4.1 Tính chất vật lý của chất thải rắn

Những tính chất vật lý quan trọng nhất của chất thải rắn đô thị là khối lượng riêng, độ ẩm, kích thước, sự cấp phối hạt, khả năng giữ ẩm tại thực địa (hiện trường) và độ xốp của rác nén trong thành phần chất thải rắn

a Khối lượng riêng

Khối lượng riêng của chất thải rắn được định nghĩa là trọng lượng của một đơn vị vật chất tính trên 1 đơm vị thể tích (kg/m3) Bởi vì chất thải rắn có thể ở nhhững trạng thái như: xốp, chứa trong các thùng chứa container, không nén, nén,… nên khi báo cáo giá trị khối lượng

riêng phải chú thích trạng thái của các mẫu rác một cách rõ ràng Dữ liệu khối lượng riêng rất cần thiết được sử dụng để ước lượng tổng khối lượng và thể tích rác cần phải quản lý

Khối lượng riêng thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Vị trí địa lý, mùa trong năm, thời gian lưu giữ chất thải Do đó cần phải thận trọng khi chọn giá trị thiết kế Khối lượng riêng của một chất thải đô thị biến đổi từ 180 – 400 kg/m3, điển hình khoảng 300 kg/m3

Phương pháp xác định khối lượng riêng của chất thải rắn

Mẫu chất thải rắn sử dụng để xác định khối lượng riêng có thể tích khoảng 500 lít sau khi xáo trộn đều bằng kỹ thuật “một phần tư” Các bước tiến hành như sau:

1 Đổ nhẹ mẫu chất thải rắn vào thùng thí nghiệm có thể tích đã biết ( tốt nhất là thùng có thể tích 100 lít) cho đến khi chất thải đầy đến miệng thùng

2 Nâng thùng lên cách mặt sàn khoảng 30 cm và thả rơi tự

do xuống 4 lần

3 Đổ nhẹ mẫu chất thải rắn vào thùng thí nghiệm để bù vào chất thải đã lèn xuống

4 Cân và ghi khối lượng của cả thùng thí nghiệm và chất thải rắn

5 Trừ khối lượng cân được ở trên cho khối lượngcủa cả thùng thí nghiệm ta được khối lượng của phần chất thải rắn thí nghiệm

6 Chia khối lượng tính từ bước trên cho thể tích của thùng thí nghiệm ta được khối lượng của phần chất thải rắn thí nghiệm

7 Lập lại thí nghiệm ít nhất 2 lần để có giá trị khối lượng riêng trung bình

M = ( w – d )/ w x 100

Trong đó: M là độ ẩm, %

W là khối lượng mẫu lúc lấy tại hiên trường, kg (g)

D làkhối lượng mẫu lấy sau khi sấy khô ở 105oC, kg (g)

Bảng 2.4 Thành phần vật lý trong rác thải đô thị

Thành phần Phần trăm khối lượng Độ ẩm %

Chất hữu cơ

8,0 6,0 0,5 3,0 3,0 100,0

Nguồn : Integrated Solid Waste Management, McGRAW-HILL 1993

Bài tập ví dụ 2.3: Ước tính độ ẩm của 100 kg rác thải khu dân cư đô

thị khi biết các phần trăm khối lượng của các thành phần, độ ẩm %

Giải đáp:

1 Thiết lập bảng tính dựa vào dữ liệu và công thức 2-1

Thành phần Phần trăm khối

lượng

Độ ẩm % Khối lượng khô

(kg)

Chất hữu cơ

8,0 6,0 0,5 3,0 3,0 100,0

7,8 5,8 0,5 2,9 2,8 78,8

2 Xác định độ ẩm của chất thải sử dụng công thức 2-1

Độ ẩm của mẫu chất thải rắn (%) = (100 – 78,8)/100 x 100 =

21,2%

c Kích thước và cấp phối hạt

Kích thước và cấp phối hạt của vật liệu thành phần trong chất thải

rắn đóng vai trò rất quan trọng trong việc tính toán và thiết kế các

phương tiện cơ khí như: thu hồi vật liệu, đặc biệt là sử dụng các sàng

lọc phân loại bằng máy hoặc phân chia bằng phương pháp từ tính

Kích thước của từng thành phần chất thải có thể xác định bằng một

hoặc nhhiều phương pháp như sau:

Trong đó: SC là kích thước của các thành phần

L là chiều dài, (mm)

w là chiều rộng, (mm)

h là chiều cao, (mm)

Khi sử dụng các phương pháp khác nhau thì kết quả sẽ có sự sai lệch Do đó tuỳ thuộc vào hình dáng kích thước của chất thải mà chúng ta chọn phương pháp đo lường cho phù hợp

d Khả năng giữ nước thực tế

Khả năng giữ nước thực tế của chất thải rắn là toàn bộ lượng nước mà nó có thể giữ lại trong mẫu chất thải dưới tác dụng kéo xuống của trọng lực Khả năng giữ nước của chất thải rắn là một chỉ tiêu quan trọng trong việc tính toán xác định lượng nước rò rỉ từ bãi rác Nước đi vào mẫu chất thải rắn vượt quá khả năng giữ nước sẽ thoát

ra tạo thành nước rò rỉ Khả năng giữ nước thực tế thay đổi phụ thuộc vào áp lực nén và trạng thái phân huỷ của chất thải Khả năng giữ nước của hỗn hợp chất thải rắn (không nén) từ các khu dân cư và thương mại dao động trong khoảng 50-60%

e Độ thấm (tính thấm) của chất thải đã được nén

Tính dẫn nước của chất thải đã được nén là một tính chất vật lý quan trọng, nó sẽ chi phối và điều khiển sự di chuyển của các chất lỏng (nước rò rỉ, nuớc ngầm, nước thấm) và các khí bên trong bãi rác Hệ số thấm được tính như sau:

K = Cd2

μ

γ = k

μγ

Trong đó: K: hệ số thấm

C: hằng số không thứ nguyên

d: kích thước trung bình của các lỗ rỗng trong rác

γ: khối lượng riêng của nước

μ: độ nhớt vận động của nước

k: độ thấm riêng

Số hạng Cd2 được biết như độ thấm riêng Độ thấm riêng k = Cd2

phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của chất thải rắn bao gồm: sự phân bố kích thước các lỗ rỗng, bề mặt riêng, tính góc cạnh, độ rỗng Giá trị điển hình cho độ thấm riêng đối với chất thải rắn được nén trong

bãi rác nằm trong khoảng 10-11 ÷ 10-12 m2 theo phương đứng và khoảng 10-10 theo phương ngang

2.4.2 Tính chất hoá học của chất thải rắn

Các thông tin về thành phần hoá học của các vật chất cấu tạo nên chất thải rắn đóng vai trò rất quan trọng trong việc đánh giá các phương pháp; lựa chọn phương thức xử lý và tái sinh chất thải Ví dụ như, khả năng đốt cháy vật liệu rác tùy thuộc vào thành phần hoá học của chất thải rắn Nếu chất thải rắn được sử dụng làm nhiên liệu cho quá trình đốt thì 4 tiêu chí phanâ tích hoá học quan trọng nhất là:

9 Phân tích gần đúng sơ bộ

9 Điểm nóng chảy của tro

9 Phân tích cuối cùng (các nhuyên tố chính)

9 Nhiệt trị của chất thải rắn

a Phân tích sơ bộ

Phân tích sơ bộ đối với các thành phần có thể cháy được trong chất thải rắn bao gồm các thí nghiệm sau:

9 Độ ẩm (lượng nước mất đi sau khi sấy ở 105oC trong 1 giờ)

9 Chất dễ cháy bay hơi ( khối lượng mất đi thêm vào khi đem mẫu chất thải rắn đã sấy ở 105oC trong 1 giờ đốt cháy ở nhiệt độ 950oC trong lò nung kín)

9 Carbon cố định ( phần vật liệu còn lại dễ cháy sau khi loại bỏ các chất bay hơi)

9 Tro (khối lượng còn lại sau khi đốt cháy ở lò hở)

b Điểm nóng chảy của tro

Điểm nóng chảy của tro được định nghĩa là nhiệt độ đốt cháy chất thải để ro sẽ hình thành một khối chất rắn (gọi là clinker) do sự nấy chảy và kết tụ Nhiệt độ nóng chảy để hình thành clinker từ chất thải rắn trong khoảng 2000 ÷ 2200oF (1100 ÷ 1200oC)

c Phân tích cuối cùng các thành phần tạo thành chất thải rắn

Phân tích cuối cùng các thành phần chất thải chủ yếu xác định phần trăm (%) của các nguyên tố C,H.O.N.S, và tro Trong suốt quá trình đốt chất thải rắn sẽ phát sinh các hợp chất Clor hoá nên phân tích cuối cùng thường bao gồm phân tích xác định các halogen Kết quả phân tích cuối cùng được sử dụng để mô tả cac thành phần hoá học của chất hữu cơ trong chất thải rắn Kết quả phân tích còn đóng vai trò rất quan trọng trong việc xác định tỉ số C/N của chất thải có thích hợp cho quá trình chuyển hoá sinh học hay không

Bảng 2.5 Giá trị phân tích cuối cùng các thành phần có trong rác

thải đô thị

Phần trăm khối lượng (khối lượng khô)

Thành phần Carbon Hydro Oxy Nitơ Sulfur Tro Chất hữu cơ

0,5 4,5 26,3

6,4 6,0 5,9 7,2 6,6 10,0 8,0 6,0 6,0

0,1 0,6 3,0

37,6 44,0 44,6 22,8 31,2

- 11,6 38,0 42,7

0,4 4,3 2,0

2,6 0,3 0,3

- 4,6 2,0 10,0 3,4 0,2

< 0,1 < 0,1 0,5

0,4 0,2 0,2

- 0,15

- 0,4 0,3 0,2

-

- 0,2

5,0 6,0 5,0 10,0 2,5 10,0 10,0 4,5 1,5

98,9 90,5 68,0

Bài tập ví dụ: Xác định thành phần hoá học của một mẫu rác đô thị

dựa vào các thông tin như sau: Khối lượng ướt, khối lượng khô, và khối lượng của các nguyên tố hoá học chứa trong mẫu chất thải dựa vào bảng số liệu 2.4 và 2.5

Thành phần hoá học, g Thành

2,7 32,0 5,7 6,9 1,8 0,5 0,4 6,5 1,6

1,30 13,92 2,51 4,14 0,99

039 0,24 3,11 0,79

0,17 1,92 0,34 0,50 0,12 0,05 0,03 0,39 0,10

1,02 14,08 2,54 1,57 0,56

- 0,05 2,47 0,68

0,07 0,10 0,02

- 0,08 0,01 0,04 0,22

-

0,01 0,06 0,01

-

-

-

- 0,02

-

0,14 1,92 0,28 0,69 0,05 0,05 0,04 0,29 0,02 Tổng cộng 79,5 58,1 27,39 3,62 22,97 0,54 0,10 3,48

Độ ẩm: 21.4 g (79.5 – 58.1 g)

Giải đáp:

1 Chuẩn bị bảng tóm tắt phần trăm phân phối của các nguyên tố hoá học với thành phần có nước và không có nước trong chất thải

Khối lượng, g Thành phần Không có nước Có nước

27,39 6,00 41,99 0,54 0,10 3,48

2 Tính số mol của các nguyên tố bỏ qua phần tro

Số mol Thành

phần

Khối lượng nguyên

tử g/mol Không có nước Có nước

2,280 3,584 1,436 0,038 0,003

2,280 5,940 2,624 0,038 0,003

3 Xác định công thức hoá học của CTR có và không có S, có và không có nước Xác định tỉ số mol

Tỉ số mol (N =1) Tỉ số mol (S = 1) Thành phần Không có

nước Có nước

Không có nước Có nước

60,0 156,3 69,1 1,0 0,1

760,0 1194,7 478,7 12,7 1,0

760,0 1980,0 874,7 12,7 1,0

Công hức hoá học không có sự hiện diện của S là:

9 Không có nước: C60.0H94 3O37.8N

9 Có nước: C60.0H156.3O69.1N

Công hức hoá học có sự hiện diện của S là:

9 Không có nước: C760.0H 1194.7O478.7N12.7S

9 Có nước: C760.0H1980.0O874.7N12.7S

Ghi chú: Công thức hoá học sau khi tính xong kết quả thì tiến hành

làm tròn số

d Nhiệt trị của các thành phần chất thải rắn

Nhiệt trị của các thành phần hữu cơ trong thành phần chất thải rắn đô thị có thể được xác định bằng một trong các cách sau:

9 Sử dụng nồi hay lò chưng cất qui mô lớn

9 Sử dụng bình đo nhiệt trị trong phòng thí nghiệm

9 Bằng cách tính toán nếu thành phần của các nguyên tố hoáhọc được xác định

Do khó khăn trong việc trang bị lò chưng cất qui mô lớn, nên hầu hết các số liệu về nhiệt trị của các thành phần hữu cơ trong chất thải rắn đô thị đều dựa trên kết quả thí nghiệm sử dụng bình đo nhiệt trị trong phòng thí nghiệm

Bài tập ví dụ 2.5: Ước tính giá trị của rác thải khhu dân cư đô thị

dựa vào các số liệu về phần trăm khối lượng và giá trị nhiệt trị của từng thành phần chất thải

8,0 6,0 0,5 3,0 3,0 100,0

2.000 7.200 7.000 14.000 7.500 10.000 7.500 2.800 8.000

60

300

-

300 3.000

18.000 244.800 42.000 98.000 15.000 5.000 3.750 51.800 16.000

480 1.800

900 9.000 506.530

2 Xác định nhiệt trị của chất thải

Nếu giá trị Btu không có sẵn, có thể tính giá trị gần đúng bằng công thức Dulông cải tiến:

Btu/lb = 145C + 610 (H2 – 1/8 O2) + 40S + 10N

Trong đó: C: % khối lượng của carbon

Nhiệt trị của chất thải =

H: % khối lượng của hydro

O2: % khối lượng của oxy

S: % khối lượng của Sulfua

N: % khối lượng của N

Bài tập ví dụ 2.6: Ước tính giá trị nhiệt trị của một loại chât thải

điển hình khu dân cư dựa vào công thức hoá học Giả sử công thức hoá học là C760H1980O875N13S

Khối lượng nguyên tử

Khối lượng phân phối từng nguyên

182

32 25.314

36,03 7,82 55,30 0,72 0,13

100

2 Xác định giá trị nhiệt trị của chất thải sử dụng phương trình 2-8 Btu/lb = 145(36,0) + 610(7,8 – 55,3/8) + 40(0,1) + 10(0,7)

Btu.lb = 3204 Kcal/kg

2.2.2 Tính chất sinh học của chất thải rắn

Các thành phần hữu cơ (không kể các thành phần như plastic, cao

su, da) của hầu hết chất thải rắn có thể được phânloại về phương diện sinh học như sau:

9 Các phân tử có thể hoà tan trong nước như: đường, tinh bột, amino acid và nhiều acid hữu cơ

9 Bán cellulose: các sản phẩm ngưng tụ của 2 đường 5 và 6 carbon