Thiết kế kỹ thuật nhà máy ủ phân compost rác thải sinh hoạt cho Tp Long Xuyên

Môn học đồ án công trình thiết kế nhà máy ủ phân compost, khái toán kinh phí xây dựng và vận hành cho nhà máy. các kiến thức lý thuyết về rác thải. Bạn nào muốn tham khảo bản vẽ cad thì liên hệ mail mình để nhận tài liệu tham khảo thêm nha.

MỤC LỤC……… i

MỤC LỤC BẢNG……….v

MỤC LỤC HÌNH……… vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT……… viii

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 3

1.3 Nội dung của đề tài 3

1.4 Phạm vi thực hiện đề tài 3

1.5 Đối tượng nghiên cứu 3

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 4

2.1 Tổng quan về CTR (chất thải rắn ) 4

2.1.1 Định nghĩa chất thải rắn 4

2.1.2 Các nguồn phát sinh chất thải rắn 4

2.1.3 Phân loại chất thải rắn 6

2.1.3.1 Phân loại theo tính chất 6

2.1.3.2 Phân loại theo vị trí hình thành 8

2.1.3.3 Phân loại theo nguồn phát sinh 8

2.1.3.4 Phân loại theo mức độ nguy hại 9

2.1.4 Thành phần chất thải rắn 10

2.1.5 Tính chất của chất thải rắn 11

2.1.5.1 Tính chất vật lý 11

2.1.5.2 Tính chất hóa học 15

2.1.6 Tốc độ phát sinh chất thải rắn 20

2.2 Ô nhiễm môi trường do chất thải rắn 22

2.2.1 Ô nhiễm đến môi trường nước 22

2.2.2 Ô nhiễm đến môi trường đất 22

2.2.3 Ô nhiễm đến môi trường không khí 23

2.3.1 Ủ phân compost 24

2.3.2 Đổ thành đống hay bãi rác hở (open dumps) 24

2.3.3 Bãi chôn rác vệ sinh (sanitary landfill) 24

2.3.4 Thiêu hủy rác (incineration) 25

2.3.5 Chôn rác thải dưới biển (submarine disposal) 25

2.3.6 Phương pháp nhiệt phân (pyrolysis) 26

2.4 Xử lý rác thải bằng phương pháp ủ phân Compost 26

2.4.1 Tổng quan về ủ Compost 26

2.4.2 Định nghĩa ủ phân Compost 26

2.4.3 Các phản ứng sinh hóa trong quá trình ủ phân Compost 27

2.4.4 Các giai đoạn của quá trình ủ phân Compost 27

2.4.5 Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình ủ phân Compost 27

2.4.6 Chất lượng Compost 30

2.4.7 Các dạng ủ phân Compost 31

2.5 Tình hình sản xuất phân Compost trong nước và trên thế giới 33

2.5.1 Trên thế giới 33

2.5.2 Việt Nam 35

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHỐ LONG XUYÊN 37

3.1 Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội 37

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 37

3.1.1.1 Vị trí địa lý 37

3.1.1.2 Khí hậu 38

3.1.1.3 Đất đai và thổ nhưỡng 39

3.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội 39

3.1.2.1 Văn hoá-xã hội 39

3.1.2.2 Y tế 41

3.1.2.3 Văn hoá thông tin – thể thao và phát thanh truyền hình 41

3.1.2.4 Đặc điểm kinh tế 41

3.1.2.5 Cơ sở hạ tầng 41

3.2.1.1 Giới thiệu chung về công ty Môi trường Đô thị thành phố Long Xuyên

43

3.2.1.2 Nguồn phát thải rác sinh hoạt 44

3.2.1.3 Thiết bị trữ rác 45

3.2.1.4 Hình thức thu gom rác 45

3.2.1.5 Quy trình thu gom rác hộ dân 46

3.2.1.6 Phương tiện thu gom 47

3.2.2 Khối lượng và thành phần rác được thu gom 49

3.2.3 Xử lý rác thải 50

CHƯƠNG 4: DỰ BÁO DÂN SỐ VÀ KHỐI LƯỢNG RÁC THẢI SINH HOẠT CỦA THÀNH PHỐ LONG XUYÊN ĐẾN NĂM 2030 51

4.1 Dự báo dân số TP Long Xuyên giai đoạn 2015-2030 51

4.2 Dự báo khối lượng CTR phát sinh giai đoạn 2015-2030 53

CHƯƠNG 5: ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ PHÙ HỢP 55

5.1 Cơ sở lựa chọn 55

5.1.1 Tính khả thi về mặt môi trường 55

5.1.2 Tính khả thi về mặt kỹ thuật 55

5.1.3 Tính khả thi về mặt kinh tế 56

5.1.4 Tính khả thi về mặt xã hội 56

5.2 Các phương pháp đề xuất và ưu nhược điểm của từng phương pháp 57

5.3 Lựa chọn phương pháp xử lý 58

5.4 Tiềm năng công nghệ ủ phân Compost tại TP Long Xuyên 60

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NHÀ MÁY Ủ PHÂN COMPOST CHO RÁC THẢI SINH HOẠT CỦA TP LONG XUYÊN 61

6.1 Các yếu tố cần đảm bảo khi chọn vị trí xây dựng nhà máy 61

6.2 Các yêu cầu thiết kế kỹ thuật 61

6.3 Thiết kế quy trình công nghệ 62

6.4 Các dấu hiệu cho biết quá trình ủ phân đã kết thúc 63

6.5 Tính toán 63

6.5.3 Thiết kế khu trữu rác có thể tái chế và rác trơ sau phân loại 65

6.5.4 Tính toán thiết kế cho công đoạn ủ thô 66

6.5.5 Tính toán thiết kế hệ thống cấp khí 69

6.5.7 Tính toán thiết kế cho công đoạn ủ chín 70

6.5.8 Khu sàng tinh 72

6.5.9 Tính toán lượng phân compost tạo thành 72

6.5.10 Tính lượng rác đem chôn lấp 72

6.5.11 Tính toán kho chứa phân compost thành phẩm 73

6.5.12 Tính các công trình phụ trợ khác 73

6.6 Các chỉ tiêu cho phân hữu cơ vi sinh chế biến từ rác thải sinh hoạt 74

CHƯƠNG 7: KHÁI TOÁN KINH PHÍ XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH NHÀ MÁY SẢN XUẤT PHÂN COMPOST CHO THÀNH PHỐ LONG XUYÊN 76

7.1 Chi phí đầu tư thiết bị máy móc 76

7.2 Chi phí khu ủ thô 77

7.3 Chi phí khu ủ chín 78

7.4 Chi phí cho các công trình phụ trợ 79

7.5 Chi phí vận hành 80

7.6 Tổng chi phí xây dựng và vận hành nhà máy ủ phân compost 81

CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82

8.1 Kết luận 82

8.2 Kiến nghị 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 2.1: Các nguồn phát sinh chất thải rắn đô thị ……… 5

Bảng 2.2: Phân loại theo tính chất……… 6

Bảng 2.3 Thành phần chất thải rắn ở một số đô thị ……… 11

Bảng 2.4 : Trọng lượng riêng và độ ẩm các thành phần của CTR đô thị ………12

Bảng 2.5 Các giá trị điển hình của phần tro còn lại và hàm lượng năng lượng của rác thải đô thị ……….16

Bảng 2.6: Khả năng phân hủy sinh học của các chất hữu cơ ……….…………17

dựa vào thành phần lignin ………17

Bảng 2.7 : Thành phần một số chất khí cơ bản trong khí thải bãi rác ………23

Bảng 2.8 Tiêu chuẩn 10 TCN 526-2002 cho phân hữu cơ vi sinh chế biến từ rác thải sinh hoạt ……… 30

Bảng 3.1 Đơn vị hành chính – diện tích và dân số Tp Long Xuyên 2005 …………39

Bảng 3.2 Trang thiết bị thu gom và vận chuyển ……… 47

Bảng 3.3 Khối lượng chất thải rắn thu gom, vận chuyển, xử lý……… 49

Bảng 3.4 Khối lượng chất thải rắn thu gom và vận chuyển các đô thị ………… ….49

Bảng 3.5 Khối lượng, thành phần và tỷ lệ % các loại chất thải rắn ……….49

Bảng 4.1 Dự báo dân số TP Long Xuyên từ năm 2015 đến năm 2030 ……… 51

Bảng 4.2 Khối lượng CTR sinh hoạt của TP Long Xuyên từ năm 2015 – 2030 …….53

Bảng 5.1 Các phương pháp xử lý và ưu nhược điểm của từng phương pháp …… 57

Bảng 5.3 Bảng so sánh các phương pháp xử lý ……… 58

Bảng 5.4 Phân tích tổng điểm lợi ích của 3 phương pháp ……….… 60

Bảng 6.1 Thông số kỹ thuật ……… … 61

Bảng 6.2 Diện tích các công trình phụ trợ ……… 73

Bảng 6.3 Tiêu chuẩn 10 TCN 526 – 2002 cho phân hữu cơ vi sinh chế biến từ rác thải sinh hoạt ……….… 74

Bảng 7.1 Chi phí đầu tư thiết bị ………….……… 76

Bảng 7.2 Chi phí khu ủ thô ….……… … 77

Bảng 7.3 Chi phí khu ủ chín ……… ….78

Bảng 7.4 Chi phí xây dựng cơ bản cho các công trình phụ trợ ……… …79

Bảng 7.5 Chi phí tiền lương cho công nhân nhà máy ủ compost ……….…… 80

MỤC LỤC HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ tính cân bằng vật chất …….………20

Hình 3.1 Bảng đồ hành chánh TP Long Xuyên ……….……… 37

Hình 3.2 Sơ đồ tổ chức quản lý rác ở TPLX ……… 43

Hình 3.3 Quy trình quản lý và thu gom chất thải rắn ở TPLX ………47

Hình 4.1 Biểu đồ dự báo dân số TP Long Xuyên từ năm 2015 đến năm 2030 …… 52

Hình 4.2 Biểu đồ dự khối lượng CTR TP Long Xuyên từ năm 2015 đến năm 2030 ……… 54

Hình 6.1 Sơ đồ quy trình công nghệ ủ phân Compost ……….……… 62

Hình 6.2 Sơ đồ bố trí bể ủ thô ……… … 69

Hình 6.3 Sơ đồ bố trí các luống ủ chín ……… ….71

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Hiện nay, nước ta đang phấn đấu cơ bản đến năm 2020 trở thành nước công nghiệp Do vậy, nước ta sẽ không ngừng đẩy nhanh tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa – hiện đại hóa về mọi mặt như: công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ… nhằm phục

vụ cho đời sống xã hội và thúc đẩy phát triển nền kinh tế trong nước và hội nhập với nền kinh tế thế giới Kéo theo đó là mức sống và nhu cầu của người dân ngày càng cao đã làm nảy sinh nhiều vấn đề mới, nan giải trong công tác bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng dân cư Một trong những vấn đề đáng quan tâm và ảnh hưởng rất lớn đến môi trường hiện nay là chất thải rắn sinh hoạt hay còn gọi là rác sinh hoạt Rác thải sinh hoạt là một vấn đề muôn thuở của bất kì đô thị nào đang phát triển ở việt nam cũng như trên thế giới Kinh tế phát triển mức sống của người dân được nâng cao có nhiều nhu cầu hơn trong cuộc sống kéo theo lượng rác thải phát sinh ngày càng lớn Nếu không có biện pháp thu gom và xử lý rác thải hợp lý sẽ ảnh hưởng rất lớn đến môi trường cũng như sức khỏe của con người Do đó việc tìm ra một phương pháp công nghệ xử lý phù hợp mang lại hiệu quả cao đảm bảo chất lượng môi trường

là rất cần thiết

Chôn lấp rác hiện nay chỉ là giải pháp cuối cùng của các khâu thu gom và xử lý, không đảm bảo tính lâu dài vì rất tốn diện tích và gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt và nước ngầm do nước rỉ rác từ các bãi CLR không được xử lý triệt để Nếu cứ tiếp tục chôn lấp sẽ dẫn đến hiện tượng quá tải tại các bãi CLR Hơn nữa để đầu tư được một bãi CLR hợp vệ sinh là rất tốn kém

Việc xây dựng các lò đốt rác cũng không mang lại hiệu quả cao do chi phí cho các

lò đốt rác là rất cao trong khi đó năng lượng thu lại từ các lò đốt rác không nhiều Bên cạnh đó trong quá trình đốt rác còn phát sinh thêm một lượng khí ô nhiễm trong quá trình đốt, vì vậy cần phải đầu tư hệ thống xử lý khí Tuy nhiên việc đốt rác cũng làm giảm đáng kể thể tích rác trên 90%

Kinh phí cho việc thu gom và xử lý rác đang chiếm một phần đáng kể trong ngân sách nhà nước và hiện tại ở nước ta thì công tác thu gom vận chuyển gặp nhiều khó khăn do phương tiện thu gom còn ít và chưa hiện đại Công nghệ xử lý còn lạc hậu nên chưa đáp ứng được hiện tại và trong tương lai tại các địa phương, nhất là ở các khu vực trung tâm thị trấn, thị xã, thành phố… Ý thức của người dân về môi trường còn kém

Thành phố Long Xuyên trực thuộc tỉnh An Giang vùng DBSCL có diện tích tự nhiên khoảng 130 km2 Dân số 285100 người ( số liệu năm 2014), là đô thị loại 2 trực

thuộc tỉnh, nằm bên hữu ngạn sông Hậu Thành phố Long Xuyên cách Thủ Đô Hà Nội 1950km về phía Nam Cách thành phố Hồ Chí 189km về phía Tây Nam Cách biên giới Campuchia 45km đường chim bay Long Xuyên là đô thị sầm uất thứ hai đứng sau thành phố Cần Thơ Thành phố có 13 đơn vị hành chính gồm: 7 phường nội thành : Mỹ Long, Mỹ Bình, Mỹ Phước , Long Xuyên, Mỹ Xuyên, Bình Đức, Mỹ Quí

4 phường ngoại ô: Mỹ Thới, Mỹ Thạnh, Bình Khánh, Mỹ Hòa, xể Mỹ Khánh, xể Mỹ

Hồ Hưng

Thành phố Long Xuyên có tổng cộng 13 bãi trung chuyển rác tập trung ở các xã, phường, năng lực thu gom và vận chuyển rác thải sinh hoạt vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu thực tế Bên cạnh đó bãi rác Bình Đức với phần diện tích cũ là 2,2ha đã đóng cửa do hoạt động từ năm 1983-2000, phần diện tích mở rộng thêm là 3.5ha hoạt động

từ năm 2000 đến nay chưa có hệ thống hay công trình xử lý chất thải nào cho hợp vệ sinh, biện pháp xử lý duy nhất chỉ có đốt vào mùa khô và phun chế phẩm EM và thuốc diệt ruồi định kỳ

Theo Sở Tài Nguyên và Môi Trường tỉnh An Giang (2012), khối lượng rác thu gom được vào năm 2012 là 140 tấn/ngày Cũng theo số liệu thống kê lượng rác thải sinh hoạt mới nhất hiện nay do công ty TNHH MTV môi trường đô thị An Giang cung cấp là khoảng 173 tấn/ngày (2014), điều đó cho thấy lượng rác thải ngày càng tăng mà hình thức xử lý chủ yếu là chôn lấp.Hầu hết lượng rác thải sau khi thu gom được đem đến bãi xử lý và chôn lấp một cách uổn phí trong khi thành phần hữu cơ dễ phân hủy chiếm tỷ lệ cao khoảng 70,33% (2014) Thành phân hữu cơ dễ phân hủy cao rất thích hợp để áp dụng phương pháp ủ compost, một phương pháp mang lại một lượng phân hữu cơ lớn cho ngành nông nghiệp, đảm bảo vệ sinh môi trường, chiếm diện tích nhỏ, chi phí đầu tư vừa phải phù hợp với điều kiện kinh tế, vận hành bảo quản không phức tạp… so với những phương pháp khác thì phương pháp này có nhiều ưu thế hơn

Vì vậy tại sao chúng ta phải bỏ qua một phương pháp xử lý có nhiều ưu điểm như vậy, tại sao chúng ta không biến rác, một thứ được xem là bỏ đi không có giá trị sử dụng thành tiền và xem nó như một nguồn tài nguyên thay vì xem nó như là một vấn

nạn của xã hội Do đó, tôi đã chọn đề tài “Thiết kế kỹ thuật nhà máy ủ phân

compost rác thải sinh hoạt cho Thành phố Long Xuyên” nhằm giảm bớt sức ép đối

với bãi rác của thành phố Góp phần ngăn chặn thảm họa ô nhiễm môi trường do rác gây nên và đồng thời cũng cung cấp một lượng lớn phân bón hữu cơ sinh học phục vụ cho nông nghiệp, hỗ trợ cho đội cây xanh đô thị (cung cấp phân bón để trồng hoa, cây xanh trên các tuyến đường)

1.2 Mục tiêu của đề tài

Trên cơ sở thu thập số liệu, kết hợp với các tài liệu có sẵn, đồ án sẽ đưa ra các

số liệu cụ thể để tính toán và thiết kế nhà máy ủ phân compost cho rác thải sinh hoạt tại Thành phố Long Xuyên, trước tình hình chất thải sinh hoạt ngày càng gia tăng nhanh chóng, có khả năng gây nhiều tác hại đến con người và môi trường trong một tương lai không xa Tạo ra sản phẩm phân hữu cơ sinh học phục vụ cho nông nghiệp, góp phần bảo vệ môi trường và giữ cho Thành phố Long Xuyên luôn xanh- sạch – đẹp

1.3 Nội dung của đề tài

 Thu thập những số liệu sẵn có về lượng chất thải rắn phát sinh, thành phần

và tính chất chất thải rắn ở Thành phố Long Xuyên

 Ước tính khối lượng chất thải rắn phát sinh cho tới năm 2030, lượng chất thải rắn hữu cơ có trong chất thải rắn sinh hoạt

 Giới thiệu tổng quan về công nghệ sản xuất phân compost trong nước và trên thế giới

 Đánh giá tiềm năng áp dụng công nghệ compost để xử lý rác thải hữu cơ của Thành phố Long Xuyên

 Tính toán và thiết kế nhà máy sản xuất phân compost từ rác thải hữu cơ tại Thành phố Long Xuyên

 Lập khái toán kinh phí cho việc xây dựng và vận hành nhà máy

1.4 Phạm vi thực hiện đề tài

Chất thải rắn sinh hoạt trên địa bàn Thành phố Long Xuyên tỉnh An Giang

1.5 Đối tƣợng nghiên cứu

Chất thải rắn sinh hoạt bao gồm cả rác vườn, phế phẩm nông nghiệp của TP Long Xuyên

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về CTR (chất thải rắn )

2.1.1 Định nghĩa chất thải rắn

Theo Lê Hoàng Việt (2005), CTR là tất cả các chất thải ở dạng rắn sản sinh do các hoạt động của con người và động vật Đó là các vật liệu hay hàng hóa không còn sử dụng được hay không còn hữu dụng đối với người sử dụng nó nên bị bỏ đi

Theo Trần Hiếu Nhuệ (2001), có hai định nghĩa về CTR:

+ Theo quan niệm chung: Chất thải rắn “Soild Wastes” là tồn bộ các loại vật chất không phải dạng lỏng và khí được con người loại bỏ trong các hoạt động kinh tế – xã hội của mình (bao gồm các hoạt động sản xuất, các hoạt động sống và duy trì sự tồn tại của cộng đồng v.v…) Trong đó quan trọng nhất là các loại chất thải sinh ra từ các hoạt động sản xuất và hoạt động sống

+ Theo quan niệm mới: Chất thải rắn đô thị (gọi chung là rác thải đô thị) được định nghĩa là vật chất mà người tạo ra ban đầu vứt bỏ đi trong khu vực đô thị mà không đòi hỏi được bồi thường cho sự vứt bỏ đó Thêm vào đó, chất thải được coi là chất thải rắn đô thị nếu chúng được xã hội nhìn nhận một thứ mà thành phố phải có trách nhiệm thu gom và tiêu hủy

Tuy nhiên, theo Nguyễn Văn Phước (2008) thì lại cho rằng CTR bao gồm tất cả những chất thải không phải nước thải và khí thải Vì vậy cái gọi là CTR có thể là một chất rắn, nửa đặc thậm chí là chất lỏng Thông thường người ta quan niệm rằng quản

lý chất thải là thuộc phạm vi trách nhiệm của chính quyền, bộ phận quản lý đô thị có nhiệm vụ phải thu gom và xử lý chất thải

Ở một số định nghĩa khác người ta cho rằng chất thải rắn là những vật chất có giá trị “ bằng không ’’, theo ý kiến của McDougall et al.,(2011) thì định nghĩa này không chính xác vì chất thải rắn có thể được tái sử dụng ở các cấp độ khác nhau

2.1.2 Các nguồn phát sinh 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

Theo Lê Huy Bá (2000), Lê Hoàng Việt (2005), Nguyễn Văn Phước (2008), thì rác thải có các nguồn phát sinh sau:

 Khu dân cư

 Khu thương mại như: nhà hàng, khách sạn, siêu thị, chợ …

 Cơ quan, công sở như: trường học, trung tâm và viện nghiên cứu, bệnh viện

 Khu xây dựng và phá hủy các công trình xây dựng

 Nhà máy xử lý chất thải

 Khu công cộng như: nhà ga, bến tàu, công viên, khu vui chơi, đường phố…

 Khu công nghiệp

 Khu sản xuất nông nghiệp

Chất thải đô thị được xem như là chất thải cộng đồng ngoại trừ các chất thải trong quá trình chế biến tại các khu công nghiệp và chất thải công nghiệp Các loại chất thải sinh

ra từ các nguồn này được trình bày ở Bảng 2.1

Bảng 2.1: Các nguồn phát sinh chất thải rắn đô thị Nguồn Các hoạt động và vị trí phát

sinh chất thải

Loại chất thải rắn

Nhà ở Những nơi ở riêng của một gia

đình hay nhiều gia đình những căn hộ thấp , vứa và cao tầng…

Chất thải thực phẩm, giấy, bìa cứng, hàng dệt , đồ da, chất thải vườn, đồ gỗ, thủy tinh, hộp thiếc, nhôm , kim loại khác, tàn thuốc , rác đường phố, chất thải đặc biệt ( dầu , lốp xe, thiết bị điện, …), chất thải sinh hoạt nguy hại,

Thương mại Cửa hàng, nhà hàng, chợ, văn

phòng, khách sạn, dịch vụ, cửa hiệu in…

Giấy, bìa cứng, nhựa dẻo, gỗ, chất thải thực phẩm, thủy tinh, kim loại, chất thải đặc biệt , chất thải nguy hại

Cơ quan Trường học , bệnh viện, nhà tù,

trung tâm chính phủ…

Giấy, bìa cứng, nhựa dẻo, gỗ, chất thải thực phẩm, thủy tinh, kim loại, chất thải đặc biệt , chất thải nguy hại

Xây dựng Nơi xây dựng mới , sửa đường, Gỗ, thép, bê tông, đất…

và phá dở san bằng các công trình xây

dựng … Dịch vụ đô

thị (trừ trạm

xử lý)

Quét dọn đường phố, làm đẹp phong cảnh, làm sạch theo lưu vực, công viên và bãi tắm, những khu vực tiêu khiển khác

Chất thải đặc biệt, rác, rác đường phố, vật xén ra từ cây, chất thải từ các công viên, bãi tắm vá các khư vực tiêu khiển Trạm xử lý,

lò thiêu đốt

Quá trình xử lý nước, nước thải

và chất thải công nghiệp Các chất thải được xử lý

Khối lượng lớn buồn dư

(Nguồn: George Tchobanoglous, et al , Mc Graw- Hill Inc, 1993)

2.1.3 Phân loại chất thải rắn

Việc phân loại chất thải rắn sẽ giúp xác định các loại khác nhau của chất thải rắn được sinh ra Khi thực hiện việc phân loại chất thải rắn sẽ giúp chúng ta gia tăng khả năng tái chế và tái sử dụng lại các vật liệu trong chất thải, đem lại hiệu quả kinh tế và bảo

vệ môi trưởng

Chất thải rắn đa dạng vì vậy có nhiều cách phân loại khác nhau như:

2.1.3.1 Phân loại theo tính chất

Phân loại chất thải rắn theo dạng này người ta chia làm: các chất cháy được, các chất

không cháy được, các chất hổn hợp Phân loại theo tính chất được thể hiện ở Bảng

 Cỏ, gỗ củi, rơm

 Chất dẻo

 Da và cao su

Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ gỗ, tre, rôm

Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ chất dẻo

Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ da và cao su

Các vật liệu không bị nam châm hút

Các vật liệu và sản phẩm chế tạo từ thủy tinh

Các vật liệu không cháy khác ngồi kim loại và thủy tinh

3 Các chất hỗn hợp :  Tất cả các loại vật liệu khác không phân loại ở

phần 1 và 2 đều thuộc loại này Loại này có thể chia làm hai phần với kích thước > 5mm và < 5

mm

( Nguồn : Bảo vệ môi trường trong xây dựng cơ bản , Lê Văn Nãi, Nhà xuất bản Khoa

học Kỹ thuật, 1999)

2.1.3.2 Phân loại theo vị trí hình thành

Người ta phân biệt rác hay chất thải rắn trong nhà, ngoài nhà, trên đường phố, chợ…

2.1.3.3 Phân loại theo nguồn phát sinh

Chất thải sinh hoạt : là những chất thải liên quan đến các hoạt động của con người,

nguồn tạo thành chủ yếu từ các khu dân cư, các cơ quan, trường học, các trung tâm dịch vụ, thương mại Chất thải rắn sinh hoạt có thành phần bao gồm kim loại, sành sứ, thủy tinh, gạch ngói vở, đất, đá, cao su, chất dẻo, thực phẩm dư thừa hoặc quá hạn sử dụng, xương động vật, tre, gỗ, lông gà lông vịt, vải, giấy, rôm rạ, xác động vật, vỏ rau quả v.v… Theo phương diện khoa học, có thể phân biệt các loại chất thải rắn sau :

 Chất thải thực phẩm : bao gồm các thức ăn thừa, rau, quả … loại chất thải này mang bản chất dễ bị phân hủy sinh học, quá trình phân hủy tạo ra các mùi khó chịu, đặc biệt, đặc biệt trong điều kiện thời tiết nóng, ẩm Ngồi các loại thức ăn

dư thừa từ gia đình còn có thức ăn dư thừa từ các bếp ăn tập thể, các nhà hàng, khách sạn, ký túc xá, chợ …

 Chất thải trực tiếp của động vật chủ yếu là phân, bao gồm phân người và phân động vật khác

 Chất thải lỏng chủ yếu là bùn ga cống rãnh, là các chất thải ra từ các khu vực sinh hoạt dân cư

 Tro và các chất dư thừa thải bỏ khác bao gồm : các loại vật liệu sau đốt cháy, các sản phẩm sau khi đun nấu bằng than, củi và các chất thải dễ cháy khác trong gia đình, trong kho của các công sở, cơ quan, xí nghiệp

Chất thải rắn công nghiệp : là chất thải phát sinh từ các hoạt động sản xuất công

nghiệp, tiểu thủ công nghiệp Các nguồn phát sinh chất thải công nghiệp gồm :

 Các phế thải từ vật liệu trong quá trình sản xuất công nghiệp, tro, trong các nhà máy nhiệt điện;

 Các phế thải từ nguyên nhiên liệu phục vụ cho sản xuất;

 Các phế thải trong quá trình công nghệ;

 Bao bì đóng gói sản phẩm

Chất thải xây dựng : là các phế thải như đất, đá, gạch ngói, bê tông vở do các hoạt

động phá dở, xây dựng công trình v.v… chất thải xây dựng gồm :

 Vật liệu xây dựng trong quá trình dở bỏ công trình xây dựng;

 Đất đá do việc đào móng trong xây dựng;

 Các vật liệu như kim loại, chất dẻo …

 Chất thải từ các hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật như trạm xử lý nước thiên nhiên, nước thải sinh hoạt, bùn cặn từ các cống thốt nước thành phố

Chất thải nông nghiệp : là những chất thải và mẫu thừa thải ra từ các hoạt động nông

nghiệp, thí dụ như trồng trọt, thu hoạch các loại cây trồng, các sản phẩm thải ra từ các chế biến sữa, của các lò giết mổ …

2.1.3.4 Phân loại theo mức độ nguy hại

Chất thải nguy hại : bao gồm các loại hố chất dễ gây phản ứng, độc hại, chất thải sinh học thối rữa, các chất dễ cháy, nổ hoặc các chất thải phóng xạ, các chất thải nhiễm khuẩn, lây

Chất thải y tế nguy hại : là chất thải có chứa các chất hoặc hợp chất có một trong các

đặc tính gây nguy hại trực tiếp hoặc tương tác với các chất khác gây nguy hại tới môi trường và sức khoẻ cộng đồng Các nguồn phát sinh chất thải bệnh viện bao gồm :

 Các loại bông băng, gạc, nẹp dùng trong khám bệnh, điều trị, phẫu thuật;

 Các loại kim tiêm, ống tiêm

 Các chi thể cắt bỏ, tổ chức mô cắt bỏ

 Chất thải sinh hoạt từ các bệnh nhân;

 Các chất thải có chứa các chất có nồng độ cao sau đây : chì, thủy ngân, Cadmi, Arsen, Xianua …

 Các chất thải phóng xạ trong bệnh viện

Các chất nguy hại do các cơ sở công nghiệp hố chất thải ra có tính độc hại cao, tác động xấu đến sức khoẻ, do đó việc xử lý chúng phải có những giải pháp kỹ thuật để hạn chế tác động độc hại đó

Các chất thải nguy hại từ hoạt động nông nghiệp chủ yếu là các loại phân hố học, các loại thuốc bảo vệ thực vật

Chất thải không nguy hại : là những loại chất thải không chứa các chất và các hợp chất

có một trong các đặc tính nguy hại trực tiếp hoặc tương tác thành phần

2.1.4 Thành phần chất thải rắn

Theo Lê Hoàng Việt (2005), thành phần của rác gồm:

Thức ăn thừa (rác thực phẩm ): là các mảnh vụn thực vật, động vật trong các quá

trình chế biến và ăn uống của con người Loại rác này bị phân hủy và thối rửa nhanh (đặc biệt là trong điều kiện nhiệt độ cao) gây nên mùi hôi

Các thứ bỏ đi: bao gồm các loại chất rắn cháy được và không cháy được của gia đình,

cơ quan, khu dịch vụ ngoại trừ thức ăn thừa và các chất dễ thối rửa

Các loại cháy đƣợc: như vải, giấy, carton, nhựa, cao su, da, gỗ, lá, cành cây (cắt tỉa từ

cây kiểng)

Các loại không cháy: là những vật liệu trơ như thủy tinh, sành sứ, gạch nung, kim

loại và số ít vật liệu cháy cục bộ cũng được kể vào thành phần trên

Rác trong quá trình tháo dở và xây dựng: bao gồm bụi, gạch vụn, bê tông, vữa, các

ống nước hư và các thiết bị điện bị bỏ đi

Chất thải từ các nhà máy xử lý: ở dạng rắn và bán rắn thành phần tùy thuộc vào quy

trình xử lý

Chất thải nông nghiệp: phụ phế phẩm nông nghiệp (trồng trọt, chăn nuôi), rơm, rạ,

phân gia súc

Rác độc hại:

+ Rác độc hại của khu đô thị bao gồm những vật liệu có kích thước lớn, những dụng

cụ tiêu thụ điện đã hao mòn hay thậm chí lỗi thời như radio, stereo, bếp điện, tủ lạnh, máy rửa, máy giặt,……Những món rác trên cần được thu gom riêng và tháo gỡ để lấy lại một số vật liệu cho việc tái sử dụng

+ Pin và bình acquy cũng là một trong những nguồn rác độc hại từ các hộ gia đình và các phương tiện giao thông Loại rác này có chứa một lượng lớn kim loại như thủy ngân, bạc, kẽm, nicken, catmi

+ Dầu cặn thất thoát từ việc thu thập khai thác và tái sử dụng nếu không thu gom riêng thì sẽ trộn lẫn với các loại rác thải khác và làm giảm giá trị tái sử dụng

+ Bánh xe cao su cũng được tính là một loại rác thải độc hại do sự phân hủy chúng rất lâu và gây tác động xấu đến nơi chôn lấp

+ Ngoài ra, các hóa chất gây cháy nổ, phóng xạ, ăn mòn, các nguồn rác từ khu bệnh viện,… ảnh hưởng xấu đến môi trường và sức khỏe con người

Bảng 2.3 Thành phần chất thải rắn ở một số đô thị

Thành phần Quốc gia có mức

thu nhập thấp

Quốc gia có mức thu nhập trung bình

Quốc gia có mức thu nhập cao

Những tính chất vật lý quan trọng của chất thải rắn đô thị bao gồm : trọng lượng riêng, độ ẩm, kích thước phân loại và độ xốp Trong đó, trọng lượng riêng và độ

ẩm là hai tính chất được quan tâm nhất trong công tác quản lý chất thải rắn đô thị ở

Việt Nam

Trọng lượng riêng: Trọng lượng riêng (hay mật độ) của rác thải thay đổi theo

thành phần, độ ẩm, độ nén của chất thải Trong công tác quản lý chất thải rắn, trọng lượng riêng nói lên khả năng nén, giảm kích thước là thông số quan trọng phục vụ cho công tác thu gom, vận chuyển và xử lý rác thải Qua đó có thể phân bố và tính được nhu cầu trang thiết bị phục vụ cho công tác thu gom vận chuyển ,trọng lượng rác thu gom và thiết kế quy mô bãi chôn lắp chất thải …

Trọng lượng riêng được xác định bởi trọng lượng của vật liệu trên một đơn vị thể tích (kg/m3) Dữ liệu về trọng lượng riêng thường cần thiết để định mức tổng trọng lượng và thể tích chất thải cần phải quản lý Trọng lượng riêng của các hợp phần trong

chất thải rắn đô thị được trình bày ở Bảng 2.4

Bởi vì trọng lượng riêng của chất thải rắn thay đổi một cách rõ ràng theo vị trí địa lý, mùa trong năm và thời gian lưu trữ , do đó cách tốt nhất là sử dụng các giá trị trung bình đã được lựa chọn Trọng lượng riêng của chất thải sinh hoạt thay đổi từ 120 đến 590 kg/m3

Trọng lượng riêng của rác được xác định bằng phương pháp cân trọng lượng để xác định tỷ lệ giữa trọng lượng của mẫu với thể tích của nó, có đơn vị là kg/m3

Bảng 2.4 : Trọng lƣợng riêng và độ ẩm các thành phần của CTR đô thị Thành phần Trọng lƣợng riêng Ib/yd 3 Ẩm độ %

Khoảng biến thiên Giá trị tiêu biểu biến thiên Khoảng tiêu biểu Giá trị

Độ ẩm : Độ ẩm của chất thải rắn được định nghĩa là lượng nước chứa trong

một đơn vị trong lượng chất thải ở trạng thái nguyên thủy Độ ẩm của chất thải rắn là thông số có liên quan đến giá trị nhiệt lượng của chất thải, được xem xét như lựa chọn phương án xử lý, thiết kế bãi chôn lắp và lò đốt Độ ẩm rác thay đổi theo thành phần

và theo mùa trong năm Rác thải thực phẩm có độ ẩm từ 50 – 80%, rác thải là thủy tinh, kim loại có độ ẩm thấp nhất Độ ẩm trong rác cao tạo điều kiện thuận lợi cho các

vi sinh vật kị khí phân hủy gây thối rửa

Độ ẩm của chất thải rắn thường được biểu diển bằng 2 cách:

* Phương pháp trọng lượng ướt, độ ẩm của mẫu được biểu diễn bằng % của trọng lượng ướt vật liệu

* Phương pháp trọng lượng khô, độ ẩm của mẫu được biểu diễn bằng % của trọng lượng khô vật liệu

Phương pháp trọng lượng ướt thường được sử dụng trong lĩnh vực quản lý chất thải rắn Độ ẩm theo phương pháp trọng lượng ướt được biểu diễn dưới dạng tốn học như sau:

M =100*[(a-b)/a]

Trong đó: M: độ ẩm % a: trọng lượng ban đầu của mẫu , kg(g) b: trọng lượng riêng của mẫu sau khi sấy khô ở 1050C , kg(g)

Khả năng giữ nước của rác:

Khả năng giữ nước của rác thải là toàn bộ lượng nước mà nó có thể giữ lại trong mẫu rác thải dưới tác dụng của trọng lực Khả năng giữ nước của rác thải là một trong những tiêu chuẩn quan trọng để xác định sự hình thành nước rỉ rác từ các bãi rác Nước đi vào mẫu rác thải vượt quá khả năng giữ nước của nó sẽ được giải phóng tạo thành nước rỉ rác Khả năng giữ nước của rác thải thay đổi phụ thuộc vào mức độ nén

và trạng thái phân hủy của rác thải Khả năng giữ nước của hỗn hợp chất thải rắn (không nén) từ khu dân cư và thương mại thường dao động trong khoảng 50 ÷ 60%

(Lê Hoàng Việt, 2005; Lâm Minh Triết, 2006 và Nguyễn Văn Phước, 2008)

Khả năng thấm dẫn của rác nén:

Khả năng thấm dẫn nước của rác nén là một tính chất vật lý quan trọng vì nó chi phối

và điều khiển sự di chuyển của các chất lỏng (nước rò rỉ, nước ngầm, nước thấm) và chất khí bên trong bãi rác Hệ số thấm được tính như sau:

K  2 

Trong đó:

K – hệ số thấm, m2/s

C – hằng số không thứ nguyên

d – kích thước trung bình trong các lỗ rỗng trong rác, m

γ – trọng lượng riêng của nước, kg.m/s2

μ – độ nhớt động học của nước, Pa.s

k – độ thấm riêng, m2

Độ thấm riêng k = Cd2 phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của CTR bao gồm: sự phân bố kích thước của các lỗ rỗng, diện tích bề mặt vật liệu, tính góc cạnh, độ xốp Giá trị điển hình cho độ thấm riêng đối với CTR được nén trong bãi rắn nằm trong khoảng

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

- Chất dễ bay hơi (khối lượng bị mất khi đem mẫu CTR đã sấy ở 105ºC trong 1 giờ nung ở nhiệt độ 550ºC trong lò kín)

- Cacbon cố định: là lượng cacbon còn lại sau khi đã loại các chất vô cơ khác không phải là cacbon trong tro khi nung ở 950ºC, hàm lượng này thường chiếm khoảng 512%, giá trị trung bình là 7% Các chất vô cơ khác trong tro gồm thủy tinh, kim loại,… Đối với CTR đô thị, các chất vô cơ này chiếm khoảng 1530%, giá trị trung

bình là 20%

- Tro (phần khối lượng còn lại sau khi đốt cháy tròng lò hơi)

 Điểm nóng chảy của tro:

Điểm nóng chảy của tro được định nghĩa là nhiệt độ mà tại đó tro tạo thành từ quá trình đốt cháy chất thải bị nóng chảy và kết dính tạo thành dạng rắn (xỉ) Nhiệt độ nóng chảy đặc trưng đối với xỉ từ quá trình đốt rác sinh hoạt thường dao động trong khoảng từ 2000 ÷ 2200oF (1100 ÷ 1200ºC)

 Thành phần nguyên tố trong chất thải rắn:

Các nguyên tố trong CTR cần phân tích để xác định phần trăm của chúng bao gồm C, H, O, N, S và tro Thông thường, các nguyên tố thuộc nhóm halogen cũng thường được xác định do các dẫn xuất của Clo thường tồn tại trong thành phần khí thải khi đốt rác Kết quả xác định các nguyên tố này được sử dụng để xác định thành phần hóa học của chất hữu cơ trong CTR cũng như xác định tỉ số C/N có thích hợp cho quá trình chuyển hóa sinh học hay không

 Nhiệt trị của chất thải rắn:

Nhiệt trị là lượng nhiệt sinh ra do đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng CTR, có thể được xác định bằng một trong các phương pháp sau:

- Sử dụng nồi hơi có than đo nhiệt lượng

- Sử dụng bơm nhiệt lượng trong phòng thí nghiệm

- Tính toán theo thành phần các nguyên tố hóa học

Nhiệt trị rác khô được tính từ nhiệt trị rác ướt được tính theo công thức:

Qkhô = (Qướt x 100) * (100 * % ẩm)

Còn nhiệt trị CTR không tính chất trơ được tính như sau:

Qkhông trơ = (Qướt x 100) / (100 * % ẩm * % tro)

Bảng 2.5 Các giá trị điển hình của phần tro còn lại và hàm lƣợng năng lƣợng của

rác thải đô thị

Thành phần

Vật liệu tro còn lại (%) Hàm lƣợng năng lƣợng

(Btu/1b) Khoảng

dao động Giá đặc trƣng trị Khoảng động dao Giá trị đặc trƣng

Trừ các hợp chất nhựa dẻo, cao su và da, phần chất hữu cơ của hầu hết các chất thải rắn đô thị có thể được phân loại như sau:

o Xenluloza, một sự hóa đặc sản phẩm của đường glucoza 6 – cacbon Sự tạo thành nước hòa tan như là hồ tinh bột amino axit, và các axit hữu cơ khác

o Bán cellulose : các sản phẩm ngưng tụ của đường 5 và 6 cacbon

o Chất béo, dầu và chất sáp, là các este của rượu và các axit béo mạch dài

o Chất gỗ(lignin): một polymer chứa các vịng thôm vôí nhóm methoxyl

o Ligoncelluloza: hợp chất do lignin và celluloza kết hợp với nhau

o Protein: chất tạo thành các amino axit mạch thẳng

Tính chất sinh học quan trọng nhất của phần hữu cơ trong chất thải rắn đô thị là hầu như tất cả các hợp phần hữu cơ đều có thễ bị biến đổi sinh học tạo thành các khí đốt và chất tro, các chất rắn vô cơ có liên quan Sự phát sinh mùi và cơn trùng có liên quan đến bản chất phân hủy của các vật liệu hữu cơ tìm thấy trong chất thải rắn đô thị

a Khả năng phân hủy sinh học của các thành phần hữu cơ trong chất thải rắn

Hàm lượng chất rắn bay hơi (VS), xác định bằng cách đốt cháy chất ở nhiệt độ

550oC, thường được sử dụng để đánh giá khả năng phân hủy sinh học của hữu cơ trong chất thải rắn Tuy nhiên sử dụng VS để mô tả khả năng phân hủy sinh học của phần hữu cơ trong chất thải rắn thì không đúng vì một vài thành phần hữu cơ của chất thải rắn rất dễ bay hơi nhưng lại kém khả năng phân hủy sinh học là giấy in và cành cây Thay vào đó, hàm lượng lignin của chất thải rắn có thể áp dụng to lệ phần dễ phân hủy sinh học của chất thải rắn, và được tính tốn bằng công thức như sau:

BF = 0,83 – 0,028 LC

Trong đó: BF phần có thể phân hủy sinh học đựoc diễn đạt trên cơ sở các chất rắn

dễ bay hơi

0,83 và 0,028: hằng số thực nghiệm LC: thành phần lignin của chất rắn dễ bay hơi được biểu diễn bằng % của trọng lượng khô

Khả năng phân hủy chung của các hợp chất hữu cơ trong chất thải rắn đô thị,

dựa vào thành phần lignin, được trình bày ở Bảng 2.6 Theo đó, những chất hữu cơ có

thành phần lignin cao, khả năng phân hủy sinh học thấp đáng kể so với các chất khác Trong thực tế, chất hữu cơ có trong chất thải rắn đô thị thường được phân loại dựa vào

khả năng phân hủy nhanh hoặc chậm

Bảng 2.6: Khả năng phân hủy sinh học của các chất hữu cơ

dựa vào thành phần lignin Hợp phần Chất rắn bay hơi

(% tổng chất rắn)

Thành phần lignin (% chất rắn bay hơi)

Phần phân hủy sinh hoc

Chất thải thực

phẩm

Giấy văn phòng 96.4 0,4 0,82

(Nguồn: George Tchobanoglous, et al , Mc Graw- Hill Inc, 1993)

b Sự phát sinh mùi hôi

Mùi hôi có thể sinh ra khi chất thải được chứa trong khoảng thời gian dài trong nhà, trạm trung chuyển và ở bãi đỗ Mùi hôi phát sinh đáng kể ở các thùng chứa bên trong nhà vào mùa khô có khí hậu nóng ẩm Sự hình thành mùi hôi là do sự phân hủy

kị khí của các thành phần hữu cơ dễ phân hủy nhanh tìm thấy trong chất thải rắn

c Sự sản sinh của ruồi

Vào thời gian hè ở những vùng khí hậu nóng ẩm Sự sinh sản của ruồi trong chất thải rắn là vấn đề đáng quan tâm Ruồi có thể phát triển nhanh trong khoảng thời gian không đến sau khi trứng ruồi được kí vào Chu kỳ phát triển của ruồi từ khi còn trong trứng cho đến khi trưởng thành được mô tả như sau :

Trứng phát triển : 8 ÷ 12 giờ

Giai đoạn 1 của ấu trùng : 20 giờ

Giai đoạn 2 của ấu trùng : 24 giờ

Giai đoạn 3 của ấu trùng : 3 ngày

Giai đoạn nhộng : 4 ÷ 5 ngày

Tổng cộng : 9 ÷ 11 ngày

d Sự chuyển đổi lý - hóa sinh của CTR

Những biến đổi lý học cơ bản có thể xảy ra trong quá trình vận hành quản lý CTR gồm :

 Phân loại

 Giảm thể tích cơ học

 Giảm kích thước cơ học

Phân loại : Quá trình này có thể tách riêng các thành phần CTR nhằm tách riêng

từ hỗn hợp sang dạng tương đối đồng nhất để thu hồi các thành phần có thể tái sinh, tái sử dụng của CTR đô thị Ngồi ra có thể tách riêng những thành phần có khả năng thu hồi năng lượng

Giảm thể thể tích cơ học : Phương pháp nén thường được áp dụng để giảm thể tích

chất thải, thông thường sử dụng những xe thu gom có lắp bộ phận ép nhằm tăng khối lượng rác thu gom trong một chuyến thu gom từ CTR thông thường, đóng kiện để giảm chi phí xử lý và vận chuyển Đồng thời áp dụng phương pháp này tăng thời gian

sử dụng BCL

Giảm kích thước cơ học : Việc giảm kích thước cơ học nhằm thu CTR có kích

thước đồng nhất và nhỏ so với kích thước ban đầu của chúng Trong một số trường hợp thể tích của số chất thải sau khi giảm kích thước sẽ lớn hơn thể tích ban đầu

e Sự chuyển đổi hóa học

Quá trình chuyển hóa của CTR bao gồm quá trình chuyển pha : từ rắn sang lỏng, lỏng sang khí …

Để làm giảm thể tích và thu hồi sản phẩm của quá trình chuyển hóa hóa học thường sử dụng các phương pháp sau :

Đốt (hay sự oxy hóa hóa học) : là phản ứng hỗn hợp có sự tham gia của oxy

với các thành phần hữu cơ trong chất thải sinh ra các hợp chất bị oxy hóa cùng với sự phát sáng và toả nhiệt

CHC + O2 CO2 + H2O + NO2 + O2 dư + NH3 + SOX

Các thông số cần lưu ý với lò đốt rác :

 Lượng oxy cung cấp

 Nhiệt độ duy trì trong lò đốt

 Thời gian đốt

 Mật độ xáo trộn bên trong lò

 Vật liệu xây dựng lò đốt để đảm bảo tính cách nhiệt

Quá trình nhiệt phân : hầu hết các chất hữu cơ có thể phân hủy qua các phản

ứng bởi nhiệt và ngưng tụ trong các điều kiện không có oxy tạo thành những thành phần lỏng và khí

Một số đặc tính cơ bản của quá tình nhiệt phân :

 Dòng khí sinh ra có chứa Hidro, CH4, Cacbon monoxit, Cacbon dioxit

và nhiều loại khí khác tuỳ thuộc vào bản chất, thành phần, tính chất của CTR đem đi điện phân

 Lượng than dầu dạng lỏng ở điều kiện nhiệt độ phòng chứa các hóa chất như : axit axetic, axeton, metanol

 Thành phần cacbon nguyên chất và một số loại chất trô khác

Quá trình hóa khí : là quá đốt cháy một phần nguyên liệu cacbon để thu

nguyên liệu và khí CO, H2, và một số hidro cacbon, trong đó có metan

f Sự chuyển đổi sinh học

Dựa trên đặc điểm của CTR đô thị có các thành phần rác hữu cơ, có thể bị phân hủy bởi vi sinh vật như : vi khuẩn, nấm men Người ta sản xuất phân compost để bổ sung thêm dung dịch cần thiết trong quá trình ủ phân, xảy ra trong quá trình hiếu khí hay kị khí

Quá trình phân hủy kị khí : quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ trong CTR đô

thị trong điều kiện kị khí xảy ra theo các bước sau đây :

Quá trình thủy phân các hợp chất có phân tử lượng thành những hợp chất thích hợp là nguồn năng lượng Chuyển hóa các hợp chất ở giai đoạn trước thành những hợp chất có phân tử lượng thấp hơn Chuyển đổi các hợp chất trung gian thành những sản phẩm chủ yếu là CH4 và CO2 Trong quá trình phân hủy kị khí có nhiều loại vi sinh vật tham gia vào quá trình chuyển hóa chất hữu cơ của chất thải tạo thành những sản phẩm bền vững Ngoài ra, còn một số nhóm vi sinh vật kị khí lên men của các sản phẩm đã cắt mạch thành những hợp chất có thành phần đơn giản hơn, chủ yếu là axit axetic Sau đó H2 và CH3COOH sẽ được tiếp tục chuyển hóa thành CH4 và CO2

Quá trình phân hủy hiếu khí : dựa trên hoạt động các vi khuẩn hiếu khí với sự

có mặt của oxy, thông thường sau 2 ngày, nhiệt độ phát triển và đạt khoảng 45o Sau 6 – 7 ngày nhiệt độ 70 – 75o

C Với điều kiện nhiệt độ này thì đảm bảo điều kiện tối ưu cho vi sinh vật hoạt động

2.1.6 Tốc độ phát sinh chất thải rắn

Việc tính tốn tộc độ phát thải rác là một trong những yếu tố quan trọng trong việc quản lý rác thải bởi vì từ đó người ta có thể xác định được lượng rác phát sinh trong tương lai ở một khu vực cụ thể có kế hoạch quản lý từ khâu thu gom, vận chuyển tới quản lý

Phương pháp xác định tốc độ phát thải rác cũng gần giống như phương pháp xác định tổng lượng rác Người ta sử dụng một số loại phân tích sau đây để định lượng rác thải ở một khu vực

o Đo khối lượng

o Hệ số phát thải(kg/người ngày hay kg/tấn sản phẩm)

o Phân tích thống kê

o Dựa trên các đơn vị thu gom( thí dụ thùng chứa)

o Phương pháp xác định tỷ lệ rác thải

o Tính ân bằng vật chất

Lượng vào Lượng ra

(Nguyên liệu+ nhiêu liệu)

Rác thải

Hình 2.1: Sơ đồ tính cân bằng vật chất Các yếu tố ảnh hưởng đến phát sinh chất thải rắn

 Sự phát sinh kinh tế và xã hội

Các nghiên cứu cho thấy sự phát sinh chất thải liên hệ trực tiếp với sự phát triển kinh tế của một cộng đồng Lượng chất thải sinh hoạt đã được ghi nhận là có

Nhà máy

giảm đi khi có sự suy giảm về kinh tế (rõ nhất là trong thời gian khủng hoảng ở thế kỷ 17) Phần trăm vật liệu đóng gói (đặc biệt là túi nylon) đã tăng lên trong ba thập kỷ qua và tương ứng là tỷ trọng khối lượng (khi thu gom) của chất thải cũng giảm đi

 Mật độ dân số

Các nghiên cứu xác minh rằng khi mật độ dân số tăng, nhà chức trách sẽ phải thải bỏ nhiều rác thải hơn Nhưng không phải rằng dân số ở cộng đồng có mật độ cao hơn sản sinh ra nhiều rác thải hơn mà là dân số ở cộng động có mật độ thấp có các phương pháp thải rác khác chẳng hạn như làm phân compost trong vườn hoặc đốt rác sau vườn

 Sự thay đổi theo mùa

Trong những dịp như giáng sinh, tết âm lịch (tiêu thụ đình điểm) và cuối năm tài chính (tiêu thụ thấp) thì sự thay đổi về lượng rác thải đã được ghi nhận

 Nhà ở

Các yếu tố có thể áp dụng đối với mật độ dân số tăng có thể áp dụng đối với các loại nhà ở Điều này đúng bởi vì có sự liên hệ trực tiếp giữa loại nhà ở và mật độ dân số Các yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến sự phát thải trong những khu nhà mật độ cao như rác thải vườn Cũng không khó để giải thích vì sao các hộ gia đình ở vùng nông thôn sản sinh ít chất thải hơn các hộ gia đình ở thành phố

 Tần số và phương thức thu gom

Vì các vấn đề nảy sinh đối với rác thải trong và quanh nhà, các gia đình sẽ tìm cách khác để thải rác Người ta phát hiện rằng nếu tầng số thu gom rác thải giảm đi thì lượng rác thải sẽ giảm đi Với sự thay đổi từ các thùng 90lít sang các thùng di động 240lít, lượng rác thải đã tăng lên, đặc biệt là rác thải vườn Do đó vấn đề quan trọng trong việc xác định lượng rác phát sinh không cho từ lượng rác được thu gom, mà còn xác định lượng rác được vận chuyển thẳng ra khu chôn lắp, vì rác thải vườn đã từng được xe vận chuyển đến nơi chôn lắp

Ngồi ra còn có các yếu tố khác như: dư luận, ý thức cộng đồng…Theo dự án môi trường Việt Nam Canada thì tốc độ phát sinh rác thải đô thị Việt Nam như sau:

 Rác thải khu dân cư: 0,3 – 0,6 kg/người/ngày

 Rác thải thương mại: 0,1 – 0,2 kg/người/ngày

 Rác thải quét đường: 0,05 – 0,2 kg/người/ngày

 Rác thải công sở: 0,05 – 0,2 kh/người/ngày

Tính trung bình ở:

Việt Nam: 0,5 – 0,6 kg/người/ngày Sigapore: 0,87 kg/người/ngày

Hồng kông : 0,85 kg/người/ngày Karachi, Pakistan: 0,50 kg/người/ngày

2.2 Ô nhiễm môi trường do chất thải rắn

2.2.1 Ô nhiễm đến môi trường nước

Chất thải rắn, đặc biệt là chất hữu cơ trong môi trường nước sẽ bị phân hủy nhanh chóng Tại các bãi rác, nước có trong rác sẽ được tách ra kết hợp với các nguồn nước khác như: nước mưa, nước ngầm, nước mặt sẽ làm tăng khả năng phân hủy sinh học trong rác cũng như quá trình vận chuyển các chất gây ô nhiễm ra môi trường xung quanh

Các chất ô nhiễm trong nước rò rỉ gồm các chất được hình thành trong quá trình phân hủy sinh học, hóc học… Nhìn chung, mức độ ô nhiễm trong nước rò rỉ rất cao (COD: từ 3.000 – 45.000 mg/l; N-NH3: từ 10 – 800 mg/l; BOD5: từ 2.000 – 30.000 mg/l; TOC (Cacbon hữu cơ tổng cộng): từ 1.500 – 20.000 mg/l; Phosphours tổng cộng: từ 1- 70 mg/l … và lượng lớn các vi sinh vật )

Đối với các bãi rác thông thường (đáy bãi rác không có lớp chống thấm, sụt lún hoặc lớp chống thấm bị thủng …) các chất ô nhiễm sẽ thấm sâu vào nước ngầm gây ô mhiễm cho tầng nước ngầm và sẽ rất nguy hiểm khi con người sử dụng tầng nước này phục vụ cho ăn uống, sinh hoạt Ngồi ra, chúng còn có khả năng di chuyển theo phương ngang, rỉ ra bên ngồi bãi rác gây ô nhiễm nguồn nước mặt

Nếu rác thải có chứa kim loại nặng, nồng độ kim loại nặng trong giai đoạn lên men axit sẽ cao hơn với giai đoạn lên men metan Đó là do các axit béo mới hình thành tác dụng với kim loại tạo thành phức kim loại Các axit humic và axit fulvic có thể tạo phức Fe, Pb, Cu, Mn, Zn… Hoạt động của các vi khuẩn kị khí khử sắt có hóa trị 3 thành sắt có hóa trị 2 sẽ kéo theo sự hòa tan của các kim loại như Ni, Pb, Cd, Zn

Vì vậy, khi kiểm sốt chất lượng nước ngầm trong khu vực bãi rác phải kiểm tra xác định nồng độ kim loại nặng trong thành phần nước ngầm

Ngoài ra, nước rò rỉ có thề chứa các hợp chất hữu cơ độc hại như: chất hữu cơ

bị halogen hóa … chúng có thể gây đột biến gen, gây ung thư Các chất này nếu thấm vào tầng nước ngầm hoặc nước mặt sẽ xâm nhập vào chuỗi thức ăn, gây hậu quả vô cùng nghiêm trọng cho sức khỏe, sinh mạng của con người hiện tại và cả thế hệ con cái mai sau

Đối với rác không phân hủy ( nhựa, cao su…) nếu không có giải pháp xử lý thích hợp sẽ là nguy cơ gây thối hóa và giảm độ phì của đất

Ô nhiễm từ các bải rác sẽ tạo ra mùi hôi thối khiến cho không khí trong đất ngột ngạt, ảnh hưởng đến động vật trong đất, ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân xung quanh

Nước bùn và cống rãnh ở thành phố như sông Tô Lịch(Hà Nội), Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Tân Hóa, Lò Gốm - Bến Nghé(Tp Hồ Chí Minh), trong đó hỗn hợp gồm rác sinh hoạt và chất thải công nghiệp thành phố, mà thành phần hữu cơ, vô cơ, kim lỗi vừa tạo nên một hỗn hợp vừa tạo thành các phức chất hoặc đơn chất; vừa có mùn vừa có bùn,cát; vừa có hôi khí vừa có nước; vừa có vi sinh vật, vừa có động vật và thực vật chúng sẽ gây ảnh hưởng xấu đến môi trường đất

Hàm lượng kim loại nặng như Al, Fe, Zn, Cu,Cr… trong bùn cống rãnh theo nước thấm vào đất Nó có thể tích lũy cao trong đất và là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nặng môi trường đất và nguy hiểm cho tất cả vi sinh vật trong môi trường

2.2.3 Ô nhiễm đến môi trường không khí

Các chất thải rắn thường có một phần có thể bay hơi và mang theo mùi làm ô nhiễm không khí Cũng có những chất thải có khả năng thăng hoa phát tán vào không khí gây ô nhiễm trực tiếp, cũng có loại rác thải dễ phân hủy (thực phẩm, trái cây hỏng…), trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thích hợp sẽ được các vi sinh vật phân hủy tạo mùi hôi và nhiều loại khí ô nhiễm có tác động xấu đến môi trường đô thị, sức khỏe

và khả năng hoạt động của con người Kết quả quá trình là gây ô nhiễm không khí Thành phần khí thải chủ yếu được tìm thấy ở các bãi chôn lắp rác được thể hiện ở

0 – 1.0

0 – 0,2

0 – 0,2 0,01 – 0,6

(Nguồn : Handbook of Soil Waste Management, 1994)

2.2.4 Cảnh quan và sức khỏe con người

Chất thải rắn phát sinh từ các khu đô thị , nếu không được thu gom và xử lý đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng dân cư và làm mất mỹ quan đô thị

Thành phần chất thải rắn phức tạp, trong đó có chứa các mầm bệnh từ người hoặc gia súc, các chất thải hữu cơ, xác súc vật chết… tao điều kiện tốt cho muỗi, chuột, ruồi… sinh sản và lây lan mầm bệnh cho người, nhiều lúc trở thành dịch

Một số vi khuẩn, siêu vi khuẩn, ký sinh trùng… tồn tại trong rác có thể gây bệnh cho con người như bệnh: sốt rét, bệnh ngồi da, dịch hạch, thương hàn, phó thương hàn, tiêu chảy, giun sán, lao…

Phân loại, thu gom và xử lý rác không đúng quy định là nguy cơ gây bệnh nguy hiểm cho công nhân vệ sinh, người bới rác, nhất là khi gặp phải các chất thải rắn nguy hại từ y tế, công nghiệp như: kim tiêm, ống chích, mầm bệnh…

Tại các bãi rác lộ thiên , nếu không được quản lý tốt sẽ gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng cho bãi rác và cho cộng đồng dân cư trong khu vực: gây ô nhiễm không khí, các nguồn nước, ô nhiễm đất và là nơi nuôi dưỡng các vật chủ trung gian truyền bệnh cho người

Rác thải nếu không được thu gom tốt cũng là một trong những yêu tố gây cản trở dòng chảy, làm giảm khả năng thốt nước của các sông rạch và hệ thống thốt nước

2.3 Các biện pháp xử lý rác thải đô thị

2.3.1 Ủ phân compost

Ủ rác hữu cơ có thể phân hủy được thành phân bón hữu cơ (composting) là một phương pháp áp dụng khá phổ biến ở các quốc gia đang phát triển Việc ủ rác sinh hoạt với thành phần chủ yếu là CHC có thể phân hủy được, phương pháp này còn được tiến hành ngay ở các nước phát triển (ở quy mô hộ gia đình)

Việc ủ rác thành phân bón hữu cơ có ưu điểm là giảm được đáng kể khối lượng rác, đồng thời tạo ra được của cải vật chất, giúp ích cho công tác cải tạo đất Chính vì

vậy, phương pháp này được ưa chuộng ở những quốc gia nghèo và đang phát triển

2.3.2 Đổ thành đống hay bãi rác hở (open dumps)

Đây là phương pháp cổ điển đã được loài người áp dụng từ rất lâu đời

Phương pháp này có nhiều nhược điểm như:

- Tạo cảnh quan khó coi, là nguồn phát sinh các dịch bệnh

- Dễ gây ô nhiễm nước mặt và nước ngầm

- Gây ô nhiễm không khí

- Cần diện tích lớn

Có thể nói đây là phương pháp rẻ tiền nhất, chỉ tiêu tốn chi phí cho công việc thu gom và vận chuyển rác từ nơi phát sinh đến bãi rác

2.3.3 Bãi chôn rác vệ sinh (sanitary landfill)

Phương pháp này được nhiều đô thị trên thế giới áp dụng, bãi chôn rác vệ sinh được thực hiện bằng nhiều cách, mỗi ngày trải rác thành lớp mỏng, sau đó nén ép chúng lại bằng các loại xe cơ giới, sau cùng là trải lên các lớp rác bị nén chặt một lớp đất mỏng khoảng 15cm Công việc này cứ tiếp tục cho đến khi bãi rác đầy

 Có thể nói rằng việc thực hiện bãi chôn rác vệ sinh có nhiều ưu điểm:

- Do bị nén chặt và được phủ đất lên trên nên các loài côn trùng, chuột bọ, ruồi muỗi khó có thể sinh sôi nảy nở

- Các hiện tượng cháy ngầm hay cháy bùng khó có thể xảy ra, ngoài ra giảm thiểu được mùi hôi thối it gây ô nhiễm không khí

- Góp phần làm giảm nạn ô nhiễm nước ngầm và nước mặt

- Có thể tận dụng làm các khu vui chơi giải trí sau khi bãi rác đóng cửa

- Chi phí điều hành các hoạt động của bãi chôn lấp không quá cao

 Tuy nhiên, bên cạnh đó các bãi chôn rác vệ sinh cũng có nhược điểm:

- Các bãi chôn lấp đòi hỏi diện tích đất đai lớn

- Các lớp đất phủ ở cá bãi chôn lấp thường bị gió thổi mòn và phát tán đi xa

- Các bãi chôn lấp thường tạo ra khí meetan hoặc khí hydrogen sulfide độc hại có khả năng gây cháy nổ hay gây ngạt

2.3.4 Thiêu hủy rác (incineration)

Thiêu hủy rác đây được hiểu là sự đốt rác có kiểm soát nhằm đảm bảo các thành phần CTR cần thiêu hủy cháy hoàn toàn và không sinh ra các chất độc hại

 Xử lý rác thải bằng cách đốt trong lò này có nhiều ưu điểm:

- Tiêu diệt hầu hết các mầm bệnh, đốt cháy hầu hết các chất gây ô nhiễm

- Diện tích xây dựng các nhà máy đốt rác thường nhỏ hơn nhiều diện tích các bãi chôn lấp

- Các lò đốt có thể làm giảm thể tích của rác thải tử 80 – 90%

- Các lò đốt có thể xây dựng không xa thành phố, do đó chi phí vận chuyển rác được giảm đi

- Nhiệt phát ra trong quá trình đốt rác sẽ được thu hồi và sử dụng vào các mục đích khác

- Các lò đốt sẽ ít gây ô nhiễm

- Các lò đốt có thể xử lý được các CTR khó phân hủy nếu trong điều kiện tự nhiên

 Ngoài các ưu điểm trên phương pháp đốt rác có những nhược điểm khá cơ bản

như: chi phí thiết bị máy móc, xây dựng nhà máy, vận hành các lò đốt rác thường cao hơn việc xây dựng và vận hành các bãi chôn lắp

2.3.5 Chôn rác thải dưới biển (submarine disposal)

Theo nhiều nhà nghiên cứu cho rằng việc chôn rác dưới biển cũng có nhiều điều lợi, như xây dựng những bãi ngầm nhân tạo trên cơ sở sử dụng những khối gạch bê tông phá vỡ từ các công trình xây dựng, thậm chí các ô tô thải bỏ Làm điều này vừa giải quyết được vấn đề chất thải, vừa đồng thời tạo nên nơi trú ẩn cho các loài sinh vật biển…

2.3.6 Phương pháp nhiệt phân (pyrolysis)

Đây là cách xử lý rác thải tương tự như chúng ta làm than hầm, có nghĩa là sử dụng nhiệt đốt bên ngoài để loại trừ dần không khí trong gỗ Phương pháp này có nhiều điểm thuận lợi như sau:

- Quá trình nhiệt phân là một quá trình kín nên ít tạo ra khí thải gây ô nhiễm

- Có thể thu hồi nhiều vật chất sau khi nhiệt phân

2.4 Xử lý rác thải bằng phương pháp ủ phân Compost

2.4.1 Tổng quan về ủ Compost

Ủ compost có thể được coi như là quá trình ổn định sinh hóa các chất hữu cơ

để thành các chất mùn, không chứa các mầm bệnh, không lôi kéo côn trùng, tạo nên phân sinh học thân thiện với môi trường, làm giảm khả năng gây ô nhiễm môi trường hơn các loại phân vô cơ đang thịnh hành hiện nay, dùng phân sinh học bổ sung chất dinh dưỡng cho cây trồng và các sản phẩm từ khí methane Với công nghệ sản xuất đơn giản và hiệu quả, chi phí đầu tư ban đầu ít và mang lại lợi ích cao thì có thể xem đây là biện pháp tối ưu cho việc tận dụng nguồn rác thải sinh hoạt

Theo Nguyễn Đức Lượng (2003), hiện nay trên thế giới và Việt Nam có ba nhóm phương pháp ủ CTR làm phân bón:

 Nhóm thứ nhất: chất thải được ủ ngoài trời theo từng đống hoặc theo từng luống có thổi hoặc không thổi khí

 Nhóm thứ hai: chất thải được ủ trong những bể ủ có thổi khí cưỡng bức

 Nhóm thứ ba: chất thải được xử lý theo quy mô công nghiệp

2.4.2 Định nghĩa ủ phân Compost

Theo Haug (1980), (trích từ tài liệu Lê Hoàng Việt, 2005) định nghĩa: “quá trình ủ compost là quá trình phân hủy và ổn định các CHC trong điều kiện nhiệt độ cao (40 – 600C), do nhiệt độ được sản sinh ra trong quá trinh sinh học”

Theo Nguyễn Văn Phước (2008), “Chế biến phân hữu cơ là quá trình chuyển hóa các thành phần hữu cơ trong CTR đô thị thành chất mùn ổn định hoạt động của các VSV” “Phân hữu cơ là chất mùn ổn định thu từ quá trình phân hủy CHC, không chứa các mầm bệnh, không thu hút côn trùng, có thể lưu trữ an toàn và có lợi cho sự phát triển của cây trồng”

Một định nghĩa khác cũng được chấp nhận rộng rãi ở Châu Âu (trích từ tài liệu

Lê Hoàng Việt, 2005): “Quá trình ủ compost là quá trình ủ hiếu khí có kiểm soát được thực hiện bởi nhiều VSV khác nhau thuộc hai nhóm ưa ấm và ưa nhiệt, cho ra sản phẩm là CO2, nước, khoáng và các chất hữu cơ ổn định”

Về tổng thể, quá trình ủ compost là quá trình phân giải một loạt các CHC có trong chất thải sinh hoạt, bùn cặn, phân gia súc, gia cầm, các hợp CHC nông nghiệp Quá trình ủ compost được thực hiện cả trong điều kiện hiếu khí và cả trong điều kiện yếm khí

2.4.3 Các phản ứng sinh hóa trong quá trình ủ phân Compost

Theo Lê Hoàng Việt (2005) Sự phân hủy của protein trong chất thải như sau:

 Protein Peptid Aminoacid NH4+ Nguyên sinh chất của VSV hoặc NH3

 Carbonhydrate đường đơn acid hữu cơ CO2 và nguyên sinh chất của

VSV

2.4.4 Các giai đoạn của quá trình ủ phân Compost

Theo Lê Hoàng Việt (2005), ngày nay người ta tạm chia quá trình ủ phân compost chia làm 4 giai đoạn: giai đoạn chậm, giai đoạn tăng trưởng, giai đoạn ưa nhiệt và giai đoạn thuần thục (hay còn gọi là khoáng hóa)

+ Giai đoạn chậm: là thời gian cần thiết để vi sinh vật thích nghi và tạo khuẩn lạc

trong mẻ ủ

+ Giai đoạn tăng trưởng: ở giai đoạn này nhiệt độ tăng lên do nhiệt của các quá trình

sinh học và đạt đến giới hạn của vi sinh vật ưa ấm ( 30 – 40oC)

+ Giai đoạn ưa nhiệt: ở giai đoạn này nhiệt độ tăng lên đến mức cao nhất thích hợp

cho sự hoạt động của các vi sinh vật ưa nhiệt Giai đoạn này thuận lợi nhất cho việc ổn định chất thải và vô hiệu hóa vi sinh vật gây bệnh

+ Giai đoạn thuần thục (hay còn gọi là khoáng hóa): ở giai đoạn này nhiệt độ giảm

dần xuống mức ưa ấm rồi cân bằng với nhiệt độ môi trường Quá trình lên men thứ cấp diễn ra biến các chất thải thành mùn hữu cơ Đồng thời, quá trình nitrat hóa cũng diễn ra biến NH3 thành NO3- do tác động của vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter Quá trình này diễn ra chậm do đó cần có một thời gian đủ dài để đạt được sản phẩm

có chất lượng cao

Phương trình tổng quát biến đổi NH4+ thành NO3- :

22NH4+ +37O2 + 4CO2+ HCO3-  21NO3- + C5H7O2N + H2O + 42H+

2.4.5 Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình ủ phân Compost

Theo Nguyễn Văn Phước (2008), thì có 11 yếu tố ảnh hưởng đến mẻ ủ là nhiệt

độ, độ ẩm, kích thước hạt, độ rỗng, kích thước và hình dạng đống ủ, thổi khí, tỉ lệ C/N, dinh dưỡng, VSV, chất hữu cơ và pH

 Độ ẩm:

Có vai trò quyết định đến chất lượng và thời gian ủ vì nước rất cần để hòa tan chất dinh dưỡng và chiếm tỉ lệ phần trăm cao trong nguyên sinh chất của VSV Ẩm độ của nguyên liệu dưới 20% sẽ cản trở quá trình sinh học, ẩm độ quá cao sẽ ngăn cản

quá trình thông thoáng khí và làm cho mẻ ủ trở nên yếm khí

Theo Nguyễn Văn Phước (2008), ẩm độ tối ưu cho quá trình ủ CTR nằm trong khoảng 50 – 60% Các VSV đóng vai trò quyết định trong suốt quá trình phân hủy CTR thường tập trung tại lớp nước mỏng trên bề mặt của phân tử CTR Nếu ẩm độ quá nhỏ (<30%) sẽ hạn chế hoạt động của VSV, còn ẩm độ quá lớn (>65%) thì quá trình phân hủy sẽ chậm lại, sẽ chuyển qua phân hủy yếm khí Độ ẩm quá lớn làm ngăn

cản sự thông thoáng sẽ gây mùi, làm rò rỉ chất dinh dưỡng và lan truyền VSV gây bệnh

Ẩm độ của nguyên liệu từ 50 – 70% là thích hợp, tốt nhất là 60% và nên giữ

ẩm độ này trong suốt quá trình ủ (Theo Lê Hoàng Việt, 2005)

Nhưng theo Trịnh Thị Thanh và các cộng sự viên (2004), nhiệt độ để tối ưu hóa cho việc ủ là trong khoảng 50 – 600C

Theo Nguyễn Văn Phước (2008), thì nhiệt độ trong mẻ ủ không hoàn toàn đồng nhất trong suốt quá trình ủ, phụ thuộc vao nhiệt lượng tạo ra do VSV và thiết kế hệ thống Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của VSV trong quá trình chế biến phân hữu cơ cũng là một trong các thông số giám sát và điều khiển quá trinh

ủ CTR Trong luống ủ nhiệt độ trong mẻ nên giữ 55 - 650C vì ở nhiệt độ này quá trình

ủ vẫn đảm bảo hiệu quả và mầm bệnh vẫn bị tiêu diệt

 pH:

Giá trị pH từ 5.5 -5.8 là tối ưu cho các VSV trong quá trình ủ phân Các VSV, nấm tiêu thụ các chất hữu cơ và thải ra các acid hữu cơ Trong giai đoạn đầu của quá trình ủ phân, các acid này bị tích tụ và kết quả làm giảm pH, kìm hãm sự phát triển của nấm và VSV, kìm hãm sự phân hủy lignin và cellulose Các acid tiếp tục bị phân hủy trong quá trình ủ phân Nếu hệ thống trở nên yếm khí, việc tích tụ các acid có thể làm cho pH giảm đến 4.5 và làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự hoạt động của VSV

(Theo Nguyễn Văn Phước, 2008)

Theo Lê Hoàng Việt (2005), lại cho rằng việc ủ phân compost diễn ra tốt nhất

là ở pH trung tính và trong giai đoạn đầu pH của mẻ ủ có thể giảm xuống do việc tạo các acid béo nhưng sau đó pH của mẻ ủ trở lại trung tính

Ngoài ra, Trịnh Thị Thanh và các cộng sự viên (2004), cho rằng pH cần thiết

để VSV hoạt động tốt là trung tính

 Tỉ lệ C/N:

Đây là thông số quan trọng nhất về chất dinh dưỡng cần thiết cho sự hoạt động của VSV

Theo Nguyễn Văn Phước (2008) thì cho rằng, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến

sự phân hủy của VSV, trong đó Nitơ và cacbon là yếu tố quan trọng Tỉ lệ C/N là thông số dinh dưỡng quan trọng nhất, quan trọng kế tếp là Photpho (P), Lưu Huỳnh (S), Canxi (Ca), ngoài ra các nguyên tố khác cũng đóng vai trò quan trọng trong trao đổi chất của tế bào Tỉ lệ C/N tối ưu cho ủ phân là 30/1, ở tỉ lệ thấp hơn nitơ sẽ thừa và

sinh khí NH3, gây mùi khai, tuy nhiên ở tỉ lệ cao hơn sẽ hạn chế sự phát triển của VSV

do thiếu nitơ Theo một số nghiên cứu cho thấy nếu tỉ lệ C/N ban đầu là 20 thì thời gian cần thiết cho mẻ ủ là 12 ngày, nếu tỉ lệ này dao động từ 20 – 50 thời gian cần thiết là 14 ngày, nếu C/N ban đầu là 78 thi thời gian cần thiết là 21 ngày

Khi bắt đầu ủ phân, nếu tỉ lệ C/N khi ủ là 30/1 và có thể giảm dần còn 15/1 ở các sản phẩm cuối cùng do 2/3 cacbon giải phóng tạo CO2, khi các chất hữu cơ bị phân hủy bởi các VSV

Trong quá trình ủ compost có từ 20 – 40% cacbon trong chất thải hữu cơ được VSV đồng hóa để tạo nên tế bào mới, phần còn được biến đổi thành CO2 và quá trình sinh năng lượng Các tế bào vi khuẩn chứa 50% cacbon và 5% nitơ Do đó lượng đạm cần thiết cho mẻ ủ chiếm từ 2 – 4% lượng cacbon Vì vậy, tỉ số C/N là 25/1 là thích

hợp nhất cho quá trình ủ (Alexander, 1991, trích lại từ tài liệu Lê Hoàng Việt, 2005)

Một quan điểm khác lại cho rằng tỉ số C/N thích hợp cho sự hoạt động của

VSV là khoảng 20 – 25 (Theo Trịnh Thị Thanh và các cộng sự viên, 2004)

 Kích thước nguyên liệu ủ:

Các nguyên liệu có kích cỡ nhỏ sẽ làm tăng hiệu suất của quá trình thông khí

và dễ bị phân hủy bởi VSV hơn Do đó, rác nên được nghiền nhỏ trước khi ủ (Lê

Hoàng Việt, 2005)

Theo Nguyễn Văn Phước (2008), kích thước hạt ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy, quá trình phân hủy hiếu khí diễn ra trên bề mặt, kích thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bề mặt lớn nên sẽ tăng sự tiếp xúc với oxy Tuy nhiên nếu kích thước quá nhỏ sẽ làm ngăn cản sự lưu thông khí trong đống ủ và làm hạn chế khả năng hoạt động của VSV Ngược lại, kích thước hạt lớn sẽ có độ xốp cao và tạo các rãnh khí làm cho sự phân bố khí không đều, không có lợi cho quá trình chế biến phân hữu cơ Kích thước hạt tối ưu cho ủ compost là từ 3 – 50mm

 Nhu cầu thông thoáng

Khối ủ được cung cấp không khí từ môi trường xung quanh, để VSV sử dụng cho quá trình phân hủy chất hữu cơ, cũng như làm bay hơi nước và giải phóng nhiệt Nếu lượng không khí không cung cấp đủ thì trong khối ủ sẽ có vùng yếm khí, gây mùi

hôi (Nguyễn Văn Phước, 2008)

Nhu cầu oxy cần thiết cho quá trình hoạt động của VSV là trong 5 – 15%

(Trịnh Thị Thanh và các cộng sự viên, 2004)

Theo Lê Hoàng Việt (2005), để ủ phân compost hiếu khí cần phải cung cấp lượng oxy cần thiết để cho VSV cố định chất thải Các phương trình dung để tính gần đúng lượng oxy cần thiết để cho VSV cố định chất thải Các phương trình dùng để tính gần đúng lượng oxy cần phải cung cấp cho mẻ ủ:

C19H19O3N + 12,5O2 10CO2 + 8H2O + NH3

C5H7O2N + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3

 Độ rỗng

Độ rỗng là một thông số quan trọng trong quá trình chế biến phân hữu cơ, độ rỗng tối ưu sẽ thay đổi tùy theo vật liệu chế biến phân Thông thường, độ rỗng để quá trình chế biến diễn ra tốt nằm trong 35 – 60%

 Vi sinh vật

Chế biến phân hữu cơ là một quá trình phức tạp gồm nhiều VSV khác nhau VSV trong quá trình chế biến phân hữu cơ bao gồm: Actinomycetes và vi khuẩn Những loại vi khuẩn này có sẵn trong CHC, có thể bổ sung vi lượng từ các nguồn khác để giúp quá trình phân hủy diễn ra nhanh và hiệu quả hơn

 Chất hữu cơ (CHC)

Vận tốc phân hủy tùy theo thành phần, kích thước, tính chất của chất hữu cơ, những chất hữu cơ hòa tan thì dễ phân hủy hơn chất hữu cơ không tan, Lignin và Ligno-cenlulosics là những chất phân hủy rất chậm

2.4.6 Chất lƣợng Compost

Chất lượng Compost được đánh giá dựa trên 4 yếu tố sau:

 Mức độ lẫn tạp chất ( thủy tinh, plastic, đá, kim loại nặng,….)

 Nồng độ các chất dinh dưỡng ( dinh dưỡng đa lượng N, P, K; dinh dưỡng trung lượng Ca, Mg, S; dinh dưỡng vi lượng Fe, Zn, Cu, Mn, Bo, Co,…)

 Mật độ vi sinh vật gây bệnh (thấp ở mức không gây hại đến cây trồng)

 Độ ổn định( độ chín, hoai) và hàm lượng chất hữu cơ

Bảng 2.8 Tiêu chuẩn 10 TCN 526-2002 cho phân hữu cơ vi sinh chế biến từ rác

thải sinh hoạt STT Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Tiêu chuẩn

4 Độ ẩm (không lớn hơn) % 35

6 Mật độ vi sinh vật (đã được tuyển chọn)

106

8 Hàm lượng carbon tổng số (không nhỏ

11 Thời hạn bảo quản không ích hơn tháng 6

12 Hàm lượng chì (khối lượng thô) (không

Ủ compost hiếu khí là quá trình phân giải các chất hữu cơ có sự hiện diện của

O2 cho ra CO2, NH3, H2O, đồng thời các quá trình ủ hiếu khí sinh ra nhiệt do đó tốc độ

phân hủy nhanh hơn và không sinh mùi hôi nên các nhà kỹ thuật thích áp dụng nó hơn

là ủ phân compost yếm khí Tuy nhiên quá trình ủ compost yếm khí lại đơn giản hơn,

nên nó được nông dân ứng dụng rộng rãi (Lê Huy Bá, 2000)

Thường thì chỉ sau 2 ngày, nhiệt độ rác ủ tăng lên khoảng 45oC và sau 6 – 7 ngày đạt tới 70 – 75 oC Nhiệt độ này đạt được chỉ với điều kiện duy trì môi trường tối

ưu cho vi khuẩn hoạt động, quan trọng nhất là không khí và độ ẩm

Sự phân hủy hiếu khí diễn ra khá nhanh, chỉ sau khoảng 2 – 4 tuần là rác được phân hủy hoàn toàn Các vi khuẩn gây bệnh và côn trùng bị hủy diệt do nhiệt độ được sinh ra trong quá trình ủ Bên cạnh đó mùi hôi cũng bị hủy nhờ quá trình hiếu khí Độ

ẩm phải được duy trì ở 45 – 55% Ngoài khoảng này quá trình phân hủy điều bị chậm lại

Theo Lê Hoàng Việt (2005), ủ compost hiếu khí ở quy mô hộ gia đình có các cách ủ sau:

 Ủ compost theo kiểu Trung Quốc: nguyên liệu ủ được chất thành luống ủ có kích

thước 2 x 2 x 0,5 (m) (dài x rộng x cao) Những ống tre có đục lỗ được lắp đặt trong các luống để giúp cho quá trình thông khí tự nhiên Luống ủ không cần xới đảo Để tránh cho luống ủ khỏi bị mất nhiệt người ta phủ rơm hoặc tô bùn lên bề mặt luống ủ

 Ủ compost có xới đảo: nguyên liệu ủ được chất thành luống ủ có kích thước 13 x 3 x

1,5 (m) (dài x rỗng x cao) hoặc có thích hợp cho việc quản lý và xới đảo Luống ủ được xới đảo thủ công (1 lần/tuần) hoặc bằng cơ giới (1 lần/ngày) Mục đích của việc xới đảo là cung cấp thêm O2 cho luống ủ và trộn đều các nguyên liệu ủ để quá trình diễn ra nhanh hơn Thời gian cần thiết cho một luống ủ là từ 20 – 40 ngày tùy theo số lần xới đảo

 Ủ compost với sự cung cấp khí bằng quạt hút: đây là phương pháp ủ nhanh vì nó

khống chế nhiệt độ của mẻ ủ ở nhiệt độ thích hợp, đồng thời cung cấp đủ lượng O2 cần thiết cho sự hoạt động của vi khuẩn ưa nhiệt

 Ƣu điểm:

- Ổn định chất thải: các phản ứng sinh học của việc ủ phân compost đã biến đổi các chất thải hữu cơ thành các chất vô cơ Các chất này ít gây ô nhiễm môi trường khi thải

ra đất và nước

- Vô hiệu hóa các mầm bệnh: các quá trình sinh học sinh nhiệt làm cho nhiệt độ của

mẻ ủ lên đến 60oC Nếu nhiệt độ này kéo dài được một ngày thì nó đủ để vô hiệu hóa các vi khuẩn, vi rút, ký sinh trùng gây bệnh Do đó, sản phẩm compost có thể sử dụng một cách an toàn

- Cải tạo đất và cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng: các chất dinh dưỡng (N, P, K) hiện diện trong chất thải dưới dạng các chất hữu cơ mà cây trồng khó hấp thu Sau khi ủ compost, các chất này sẽ được biến đổi thành các chất vô cơ như NO3-, PO43- thích hợp cho cây trồng hấp thu Việc bón phân compost cho đất làm giảm quá trình rửa trôi các chất khoáng vì các chất này thường ở dạng không hòa tan, nó góp phần giữ nước làm tơi xốp đất tạo điều kiện để cho bộ rễ phát triển