Xử lý mùi hôi rác sinh hoạt ở các trạm trung chuyển bằng công nghệ Biofilter

Điều này có thể kết luận rằng việc sử dụng vật liệu đệm là phân compost có trộn lẫn bùn hoạt tính và cho tăng sinh các vi sinh xử lý các khí thải chứa Nitơ trong cột lọc sinh học là hoàn

ĐẠI HỌC QUÓC GIA TPJICM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA



LÊ MINH TÂM

XỨ LÝ MÙI HÔI RÁC SINH HOẠT Ở CÁC TRẠM TRUNG CHUYỂN BẰNG CÔNG NGHỆ BIOFILTER

CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 8 năm 2017

Luận văn thạc sỹ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG TpHCM ngày tháng năm 2017

Ihành phần Hội đồng đánh giá Luận W1 thạc sỹ gồm:

1 PGS.TS NGUYỄN PHƯỚC DÂN - Chủ tịch Hội đồng

2 TS NGUYỄN XUÂN DƯƠNG - ủy viên Hội đồng

3 TS NGUYỄN NHẬT HUY - Cán bộ chấm nhận xét 1

4 TS LÊ ANH KIÊN - Cán bộ chẫm rihận xét 2

5 TS VÕ NGUYỄN XUÂN QUẾ - Thư ký Hội đồng

TRƯỞNG KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN CHỮ TỊCH HỘI ĐỒNG

Công trình được hoàn thành tại: Đại Học Bắch Khoa - ĐHQG -

HCM

Họ tên học viên: LÊ MINH TÂM

Ngày, tháng, năm sinh: 09/02/1985

Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

I TÊN ĐỀ TÀI: XỬ LÝ MÙI HÔI RÁC SINH HOẠT Ở CÁC TRẠM TRUNG CHUYỂN BẰNG CÔNG NGHỆ BIOFILTER

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Đánh giá hiệu quả xử lý các chất gây mùi trong rác thải

sinh hoạt thông qua quá trình vận hành mô hình biofilter

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 1/7/2017

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHÍNH : TS NGUYỄN TRUNG THÀNH

VI CÁN BỘ ĐỒNG HƯỚNG DẪN : TS TRẦN TIẾN KHÔI

Tp HCM, ngày tháng năm 2017

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH

KHOA

MSHV : 13250591 Nơi sinh : TpHCM

Mã số : 60520320

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHÍNH

Tôi cũng xin gửi lời cám ơn đến tập thể quý thầy cô Khoa Môi Truờng & Tài Nguyên truờng Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy trong thời gian tôi học tập tại truờng

Một lời cảm ơn sâu sắc khác tôi xin gởi tới các Ban Giám đốc cũng nhu nhân viên trong Công ty TNHH MTV Dịch Vụ Công ích Quận Phú Nhuận đã giúp đỡ, góp ý, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi đặt mô hình trong trạm trung chuyển và tiến hành các công việc khác để hoàn thành luận văn

Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn từ tận đáy lòng đến gia đình, bạn bè - những nguời đã, đang và luôn hỗ trợ, giúp đỡ, động viên tôi về mặt tinh thần trong học tập và quá trình thục hiện đề tài này

Tp.HCM, ngày tháng năm 2017

Sinh viên thực hiện

Lê Minh Tâm

độ hiện diện NH3 cao nhất trong mẫu khí đầu vào là 147,3 mg/m3 đo đuợc dao động trong khoảng 82,3% - 94,96% Hiệu suất xử lý mercaptan đo đuợc từ 50 - 60% Bên cạnh đó, nồng

độ khí H2S phát hiện đuợc rất thấp, chỉ khoảng 0,032 mg/m3 - và hiệu suất xử lý khí H2S cũng

từ 50 - 60 % Ngoài ra, kết quả so sánh tải trọng xử lý các khí chứa nitơ trong giai đoạn cuối quá trình nghiên cứu tuơng đối cao so với các phuơng pháp xử lý khác và hiệu suất xử lý khí

NH3 cao từ 85 - 95% Điều này có thể kết luận rằng việc sử dụng vật liệu đệm là phân compost

có trộn lẫn bùn hoạt tính và cho tăng sinh các vi sinh xử lý các khí thải chứa Nitơ trong cột lọc sinh học là hoàn toàn khả thi Đây có thể đuợc xem là một buớc tiến gần hơn đến mong muốn xử lý hoàn toàn và không gây ra ô nhiễm thứ cấp

Hơn nữa, nghiên cứu này còn mở thêm một huớng ứng dụng mới của phân compost, vốn đang là một sản phẩm giá rẻ, có thể sản xuất với số luợng lớn và là một giải pháp cho các bãi chôn lấp rác sinh hoạt đang dần trở nên lạc hậu và quá tải của TpHCM

of smell In addition, the results of the comparison of the nitrogen load between the gas phase and the water phase at the end of the study showed that part of the nitrogen in the exhaust gas was not converted to nitrate, but the NH3 treatment efficiency remained high This can be concluded that the denitrification process has begun to form in the biofilter This can be considered a step closer to the desire for complete treatment and not to cause secondary pollutions

LỜI CAM ĐOAN

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Môi Trường MS : 60520320

Tên đề tài: XỬ LÝ MÙI HÔI RÁC SINH HOẠT Ở CÁC TRẠM TRUNG CHUYỂN BẰNG

CÔNG NGHỆ BIOFILTER

Ngày bắt đầu nhận đề tài: 01/03/2016

Ngày hoàn thành : 01/07/2017

Cán bộ hướng dẫn chính : TS Nguyễn Trung Thành

Cán bộ đồng hướng dẫn : TS Trần Tiến Khôi

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của Tôi Những số liệu và kết quả được nêu

trong luận văn chưa được ai công bố dưới bất kỳ hình thức nào Tôi hoàn toàn chịu trách

nhiệm trước nhà trường về sự cam đoan này

Tp.HCM, ngày tháng 06 năm 2017

Lê Minh Tâm

LUẬN VÀN THẠC SỸ

Trang 6

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Thời gian lưu khí qua lớp vật liệu

Hàm lượng chất rắn lơ lửng

Loading Rate Tải trọng nitơ

Chỉ số mùi

Các chất hữu cơ dễ bay hơi

LUẬN VÀN THẠC SỸ

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2 1 Quá trình hấp phụ (Zarook s và ctv, 2005) 29

Hình 2 2 Quá trình hấp thụ (Zarook và cộng sự, 2005) 30

Hình 2 3 Quá trình lọc sình học (Zarook s và ctv, 2005) 33

Hình 2 4 Mô hình hấp thụ - sinh học (Zarook s và ctv, 2005) 34

Hình 2 5 Mô hình bùn hoạt tỉnh lơ lửng (Zarook s và ctv, 2005) 34

Hình 2 6 Nguyên lý hoạt động cơ bản của lọc sình học (Zarook s và ctv, 2005) 41

Hình 2 7 Chu trình nỉtơ (Zarook s và ctv, 2005) 41

Hình 3 1 Mô hình thùng rác 45

Hình 3 2 Cột lọc sinh học (Trạm trung chuyển Nguyễn Kiệm) 46

Hình 3 3 Giá thể sinh học được làm ẩm bằng hệ thổng vỉ ẩm 48

Hình 3 4 Hệ thống van tiết lưu cho tuần hoàn về đầu hút 48

Hình 3 5 Nhóm vỉ khuẩn xử lý hợp chất của lưu huỳnh 49

Hình 3 6 Các thông sổ cơ bản thiết kế lọc sinh học (S.F Adler, 2001) 53

Hình 3 7 Mô hình lọc sình học 62

Hình 3 8 Mô hình LỌC SINH HỌC trong thực tế 63

Hình 3 9 Trạm trung chuyển rác (trạm trung chuyển Nguyễn Kiệm — Phú Nhuận) 66

Hình 4 1 Tổng hợp kết quả phân tích COD trên cột bùn 70

Hình 4 2 Tổng hợp kết quả phân tích N-NH4 + trên cột bùn 71

Hình 4 3 Tong hợp kết quả phân tích NO3 trên cột bùn 72

Hình 4.4 Bùn hoạt tính trước (a) và sau (b) giai đoạn thích nghi T3 Hình 4 5 COD giai đoạn thích nghi bùn hoạt tính T3 Hình 4 6 COD giai đoạn thích nghi và sinh trưởng bùn xử lý nitơ 75

Hình 4.7 Biểu đồ N-NH 4 + 75

Hình 4 8 N-NO 3 - giai đoạn thích nghi và sinh trưởng bùn xử lýnitơ 76

Hình 4 9 Tong hợp kết quả phân tích NH 3 trên lọc sinh học 77

Hình 4 10 Hiệu suất xử lý khí NH 3 79

Trang 7

LUẬN VÀN THẠC SỸ

Trang 8

Hình 4 11 Lọc sinh học đã bọc giấy bạc 80 Hình 4 12 NH3 giai đoạn ổn định 82 Hình 4 13 Thu mẫu khỉ NH3 đầu vào 78

LUẬN VÀN THẠC SỸ

Trang 9

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2 1 Thành phần chất thải đặc trưng từ nguồn thải sinh hoạt 17

Bảng 2 2 Thành phần cơ lý của rác sinh hoạt ở các nước và ở TP HCM 18

Bảng 2 3 Bảng thổng kê lượng RTSHphát sinh theo khu vực 19

Bảng 2 4 Bảng thổng kê lượng RTSH theo loại đô thị 20

Bảng 2 5 Nồng độ một sổ thành phần chất khí trong mùi rác thải 22

Bảng 2 6 Giá trị OI của một sổ thành phần chất khí trong mùi rác thải 23

Bảng 2 7 Phân loại độc hại dung dịch NH 3 24

Bảng 2 8 Giới hạn nồng độ NH Ị tác động đến sức khỏe con người 24

Bảng 2 9 Một sổ giới hạn cơ bản của H 2 S được quy định 26

Bảng 2 10 Khả năng hấp phụ của một sổ loại vật liệu 29

Bảng 2 11 Ưu nhược điểm của phương pháp vật lý —hóa học 31

Bảng 2 12 Đảnh giả quả trình vận hành của các phương pháp sình học 35

Bảng 2 13 Ưu — nhược điểm trong việc áp dụng một sổ phương pháp sinh học 36

Bảng 2 14 Thông sổ thiết kế - vận hành cơ bản lọc sinh học trong 39

Bảng 2 15 Ưu — nhược điểm của Lọc sình học với vật liệu đệm 43

Bảng 2 16 Danh mục các ngành công nghiệp ứng dụng lọc sình học 44

Bảng 3 1 Bội số thông gió (n) 61

Bảng 3 2 Phương pháp phân tích mẫu 66

Bảng 4 1 Nồng độ khí NH 3 đầu vào và đầu ra 79

Bảng 4 2 Tải trọng N-NH3 theo hình 4.18 82

Bảng 4 3 So sảnh với các nghiên cứu khác 79

Bảng 4 4 Kết quả xử lý NH 3 , H 2 S và mercaptan trong khí thải vào và ra khỏi mô hình 79 Bảng 4 5 Bảng giả trị QCVN 06:2009/BTNMT 82

LUẬN VÀN THẠC SỸ

Trang 10

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 12

1.1 Đặt vấn đề 12

1.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 13

1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 13

1.2.2 Những nội dung cần nghiên cứu 13

1.3 Phạm vi - giới hạn của đề tài 14

1.4 Địa điểm thực hiện 14

1.5 Ý nghĩa và tính mới của đề tài 14

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 16

2.1 Tổng quan về mùi từ rác thải sinh hoạt 16

2.1.1 Tổng quan về rác thải sinh hoạt 16

2.1.2 Tổng quan về mùi phát sinh từ rác thải sinh hoạt 21

2.2 Tổng quan các phưoug pháp xử lý mùi 27

2.2.1 Phương pháp vật lý — hóa học 27

2.2.2 Phương pháp sinh học 32

2.2.3 Lịch sử phát triển nghiên cứu ứng dụng phương pháp lọc sinh học biofilter 36

2.3 Tổng quan về công nghệ lọc sinh học Biofilter 37

2.3.1 Cấu tạo 39

2.3.2 Nguyên lý hoạt động 40

2.3.3 Ưu - nhược điểm 43

2.3.4 ứng dụng 43

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45

3.1 Vật liệu nghiên cứu 45

3.1.1 Nguồn thải tạo mùi: 45

LUẬN VÀN THẠC SỸ

Trang 11

3.1.2 Giá thể sinh học 46

3.1.3 Bùn hoạt tính 48

3.2 Nội dung nghiên cứu 50

3.3 Mô hình nghiên cứu 51

3.3.1 Nguyên lý thiết kế 51

3.3.2 Khởi động mô hình 63

3.3.3 Vận hành mô hình 64

3.4 Phương pháp phân tích mẫu 66

CHƯƠNG 4 NUÔI THÍCH NGHI VÀ PHÁT TRIỂN NHÓM SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NITƠ 68

4.1 Kết qủa thích nghi bùn hoạt tính cấy giá thể lọc 68

4.1.1 Thích nghỉ bùn hoạt tính 68

4.1.2 Giai đoạn thích nghỉ và phát triển của nhóm vỉ sinh vật có khả năng xử lý nitơ 73

4.2 Vận hành mô hình lọc sinh học 76

4.2.1 Giai đoạn khởi động 78

4.2.2 Giai đoạn ổn định 78

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83

5.1 Kết luận 83

5.2 Kiến nghị 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

LUẬN VÀN THẠC SỸ

Trang 12

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Cùng với sự phát triển về dân số và chất lượng đời sống, rác thải sinh hoạt hiện đang là vấn đề cấp thiết đang được quan tâm của toàn xã hội Những khó khăn thường thấy của công tác thu gom, phân loại, tái chế và xử lý rác thải sinh hoạt như khối lượng rác phát sinh ngày càng nhiều do sự gia tăng dân số, chất lượng rác phức tạp do chưa được phân loại tại nguồn và thói quen chưa tốt của người dân, việc xử lý hay tái chế rác thải sinh hoạt còn nhiều khó khăn

do tính chất phức tạp của rác hỗn hợp được thu gom, chi phí dành cho việc xử lý còn hạn hẹp,

và nhiều khó khăn khác Ngoài ra, một vấn đề khác liên quan đến rác thải sinh hoạt đang là vấn

đề cấp thiết được quan tâm là mùi hôi phát sinh từ các trạm trung chuyển rác

Rác thải sinh hoạt với nhiều thành phần khác nhau trong khoảng thời gian tính từ lúc phát sinh từ các hộ gia đình đến khi được đưa đến trạm trung chuyển trước khi chuyển về nơi

xử lý đã có sự phân hủy sơ bộ dẫn tới việc phát sinh nhiều chất gây mùi khó chịu, ảnh hưởng đến cảm quan và sức khỏe những người xung quanh Thành phần chủ yếu từ mùi hôi của rác thải phát sinh là các chất chính sau: amonia (NH3), các hợp chất lưu huỳnh, acid béo, VOCs,

(Van Durme và ctv, 1990; E&A Environmental Consultants, 1993) Trong đó, ammonia —

NH3 là chất khí quen thuộc với mùi khai đặc trưng, dễ dàng được tạo thành khi phân hủy các hợp chất chứa nitơ trong rác thải sinh hoạt trong cả điều kiện hiếu khí và kị khí và gây ra mùi hôi nghiêm trọng Bên cạnh NH3, các hợp chất lưu huỳnh như hydrogen sulfide (H2S) và mercaptan cũng khá phổ biến, thường được phát sinh từ rác thải có thành phần thực phẩm, giấy, thạch cao, phân, Khí H2S có mùi trứng thối, hình thành ở nồng độ oxy thấp, chủ yếu là sản phẩm từ quá trình phân hủy kị khí Mặc dù H2S tạo ra mùi rất khó chịu và dễ dàng nhận biết ở nồng độ rất thấp nhưng thường chỉ tồn tại ở nồng độ vết trong thành phần mùi của rác thải, trừ

một số nguồn thải đặc trưng riêng biệt như các cơ sở sản xuất thạch cao, chăn nuôi, (Miller,

1993) Mercaptan là nhóm các chất hữu cơ chứa gốc -SH trong công thức hóa học, dễ bay hơi

và dễ phát hiện ở nồng độ thấp Mùi của mercaptan được miêu tả như sự hòa trộn giữa mùi phát

ra từ chồn hôi, hành và tỏi Trong rác thải, mercaptan tồn tại ở hai dạng chính là ethyl mercaptan

và methyl mercaptan Ngoài mùi hôi đặc trưng, NH3, H2S và mercaptan còn gây hại đến sức khỏe con người về lâu dài Ở nồng độ thấp, các chất này gây cảm giác cay buốt; ngoài ra chúng còn được xem là nguyên nhân gián tiếp gây ra các căn bệnh đường hô hấp như viêm cuống phổi, suy giảm khả năng vận chuyển oxi, Nếu ở nồng độ cao, NH3, H2S và mercaptan có khả năng gây mù mắt, thậm chí tử vong ngay sau khi vừa tiếp xúc

xe vận chuyển rác cũng như xung quanh khu vực trạm trung chuyển rác Vì vậy, việc xử lý mùi

là hết sức bức thiết

Đề tài này được thực hiện nhằm nghiên cứu xử lý mùi rác thải phát sinh tại các trạm trung chuyển rác bằng phương pháp lọc sinh học với vật liệu đệm phân compost trộn với bùn hoạt tính và đánh giá khả năng ứng dụng của phương pháp này đối với môi trường và khí hậu TP.HCM cũng như tình hình hoạt động thực tế tại các trạm trung chuyển hoặc các bãi chôn lấp rác sinh hoạt

1.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Đánh giá hiệu xuất xử lý mùi hôi rác sinh hoạt (qua chỉ tiêu CH3SH, H2S, NH3) tại trạm trung chuyển rác sinh hoạt bằng mô hình công nghệ lọc sinh học (biofilter) với vật liệu đệm là phân compost trộn với bùn hoạt tính

1.2.2 Những nội dung cần nghiên cứu

Đề tài luận văn tập trung vào một số nội dung chính sau:

- Nghiên cứu tổng quan về mùi

- Nuôi bùn hoạt tính, tạo điều kiện cho các vi sinh vật xử lý nitơ phát triển, sau

đó trộn vào vật liệu đệm là phân compost

- Đo và đánh giá hiệu suất xử lý các khi gây mùi hôi rác thải đầu vào - đầu ra mô hình biofilter

1.3 Phạm vỉ - giói hạn của đề tài

Nghiên cứu thực hiện trên mô hình cột lọc sinh học quy mô phòng thí nghiệm scale) với lớp vật liệu đệm là phân compost trộn lẫn bùn hoạt tính, đặt tại Trạm trung chuyển Phú Nhuận

(lab-Đối tượng nghiên cứu là mùi phát sinh từ rác thải sinh hoạt được thu gom về trạm trung chuyển Nguồn rác thải được giả lập bằng thùng chứa (ở giai đoạn chạy ban đầu) và chạy thực địa tại Trạm trung chuyển Phú Nhuận với nguồn rác thật và kiểm soát quá trình cấp rác theo từng giai đoạn riêng biệt

1.4 Địa điểm thực hiện

Mô hình được lắp đặt tại địa chỉ: 872/55/14 Quang Trung, Tổ 27, khu phố 4, P.8, Q.GÒ Vấp Sau đó cho vận hành chạy thử (không có mùi đầu vào) trong 48 giờ

Mô hình sau đó được đem ra hiện trường, là điểm trung chuyển rác thải thuộc công ty TNHH MTV Dịch Vụ Công ích Quận Phú Nhuận, địa chỉ 553/73 Nguyễn Kiệm, phường 9, quận Phú Nhuận

Các thí nghiệm phân tích các chỉ tiêu được thực hiện tại Phòng thí nghiệm của Công ty

CP DV TV Môi Trường Hải Âu Một số chỉ tiêu kiểm tra chất lượng khí phát sinh (kiểm tra nồng độ các chất tạo mùi) được đo trực tiếp tại hiện trường đặt mô hình và thùng mút xốp giả lập thùng chứa rác

1.5 Ý nghĩa và tính mói của đề tài

NH3, H2S và mercaptan ngoài việc có mùi đặc trưng gây ảnh hưởng đến cảm quan, còn gây hại đến sức khỏe con người về lâu dài Ở nồng độ thấp, các chất này gây cảm giác cay buốt; ngoài ra chúng còn được xem là nguyên nhân gián tiếp gây ra các căn bệnh đường hô hấp như viêm cuống phổi, suy giảm khả năng vận chuyển oxi, Nếu ở nồng độ cao, NH3,

H2S và mercaptan có khả năng gây mù mắt, thậm chí tử vong ngay sau khi vừa tiếp xúc Việc

xử lý mùi do các chất này gây ra là hết sức bức thiết

Hiện nay, mùi thường được xử lý bằng các phưomg pháp như: hấp thụ, hấp phụ, oxi hóa, Các phương pháp này đòi hỏi khả năng thiết kế, vận hành, chi phí đầu tư, kéo theo đó

là chất ô nhiễm thứ cấp phát sinh trong quá trình xử lý nên không mang lại hiệu quả thật sự cao, và việc xử lý tương đối chọn lọc và không triệt để Đồng thời, theo xu hướng phát triển bền vững, thân thiện với môi trường, xử lý bằng phương pháp sinh học đang được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng ngày một rộng rãi do khả năng chuyển hóa hoàn toàn chất ô nhiễm, hiệu suất cao, dễ thiết kế và chi phí vận hành thấp

Vì vậy, xử lý mùi hôi từ rác sinh hoạt tại các trạm trung chuyển bằng công nghệ biofilter

là một nghiên cứu có tính mới, thực tế và đáp ứng các yêu cầu ưên

Nghiên cứu này còn chỉ ra khả năng sử dụng phân compost (sản phẩm từ ủ rác) làm giá thể để xử lý mùi, vừa tạo được một hướng ứng dụng mới cho phân compost, làm cho vấn đề

xử lý mùi hôi từ các trạm trung chuyển cũng như các bãi chôn lấp ưở nên thân thiện với môi

2.1 Tổng quan về mùi từ rác thải sinh hoạt

2.1.1 Tổng quan về rác thải sinh hoạt

Theo sự phát triển mạnh mẽ của dân số cùng với sự phát triển kinh tế và sự lãng phí tài nguyên trong thói quen sinh hoạt, khối lượng rác thải hàng ngày của con người ngày càng cao Rác thải có thành phần ngày càng phức tạp, tiềm ẩn ngày càng nhiều nguy cơ độc hại đối với môi trường và sức khỏe con người

Rác thải sinh hoạt phát sinh trong quá trình hoạt động sống thường ngày của con người thường được chia làm 3 loại sau đây:

- Chất thải khô hay còn gọi là chất thải vô cơ: gồm các loại phế thải thuỷ tinh, sành

sứ, kim loại, giấy, cao su, nhựa, vải, đồ điện, đồ chơi, cát sỏi, vật liệu xây dựng

- Chất thải ướt hay thường gọi là chất thải hữu cơ: gồm cây cỏ loại bỏ, lá rụng, rau quả hư hỏng, đồ ăn thừa, rác nhà bếp, xác súc vật, phân động vật

- Chất thải nguy hại (CTNH): là những thứ phế thải rất độc hại cho môi trường và con người như pin, bình ắc quy, hoá chất, thuốc trừ sâu, bom đạn, rác thải y tế, rác thải điện

tử

Các nguồn chủ yếu phát sinh chất thải rắn sinh hoạt bao gồm:

- Khu dân cư

— Khu thương mại (nhà hàng, khách sạn, siêu thị, chợ )

- Cơ quan, công sở (trường học, trung tâm và viện nghiên cứu, bệnh viện )

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

- Khu công cộng (nhà ga, bến tàu, sân bay, công viên, khu vui chơi, đường phố )

— Nhà máy xử lý chất thải

- Công - nông nghiệp

Tùy theo nguồn phát thải, các thành phần trong rác thải sinh hoạt phát sinh sẽ khác nhau Đặc điểm này cũng khác nhau dưới các điều kiện phát triển kinh tế xã hội khác nhau của các khu vực phát sinh rác thải Bảng 2.1 và 2.2 thể hiện thành phần chất thải đặc trưng của các

Bảng 2 1 Thành phần chất thải đặc trưng từ nguồn thải sinh hoạt

cao su, rác vườn, gỗ, các loại khác

Chất thải đặc biệt Chất thải thể tích lớn Đồ điện gia dụng

Hàng hóa Rác vườn thu gom riêng Pin

Dầu Lốp xe Chất thải nguy hại

Chất thải từ viện nghiên cứu, công sở Giống như trình bày trong mục chất thải khu dân cư

và khu thương mại

khát, can sữa và nước uống, nhựa hỗn hơp

Các nước thu nhập trung bình (750- 5000$) (%)

Các nước thu nhập cao (> 5000$ ) (%)

TPHCM (%)

(Nguồn: Quản lỷ và xử lỷ chất thải rắn_Nguyễn Văn Phước)

Hiện nay, lượng RTSH tại các đô thị ở nước ta đang có xu thế phát sinh ngày càng tăng, tính trung bình mỗỉ năm tăng khoảng 10% Tỷ lệ tang cao tập trung ở các đô thị đang có

xu hướng mở rộng, phát triển mạnh cả về quy mô lẫn dân số và các khu công nghiệp Tổng lượng phát sinh RTSH tại các đô thị loại III trở lên và một số đô thị loại IV là các trung tâm văn hóa, xã hội, kỉnh tế của các tỉnh thành trên cả nước lên đến 6,5 trỉệu tấn/năm, trong đó RTSH phát sinh từ các hộ gia đình, nhà hàng, các chợ và kinh doanh là chủ yếu Lượng còn lại từ các công sở, đường phố, các cơ sở y tế Chất thải nguy hại công nghiệp và các nguồn chất thải y tế nguy hạỉ ở các đô thị tuy chỉếm tỷ lệ ít nhưng chưa được xử lý triệt để vẫn còn tình trạng chôn lấp lẫn với RTSH

Bảng 2 3 Bảng thống kê lượng RTSHphát sinh theo khu vực

STT Đơn vị hành chính Lượng CTRSH bình quân/ đầu

quân/ngườỉ (kg/người/ngày)

Lượng CTRSH phát sinh Tấn/ngày Tấn/năm

(Nguồn: Kết quả khảo sát năm 2006, 2007 và bảo cảo của các địa phương - Cục

bảo vệ môi trường, 2008)

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

2.1.2 Tổng quan về mùi phát sinh từ rác thải sinh hoạt

Mùi, hoặc cảm quan, là cảm giác được não bộ tạo ra nhằm phản ứng lại với các thành phần hóa học trong không khí khi được hít vào cơ thể con người bằng mũi, do sự phản ứng

giữa các thành phần này với các thụ thể trong mũi ịDalton, 2003) Cách cảm nhận mùi là khác

nhau đối với từng cá thể khác nhau; mùi còn có khả năng gây ra các phản ứng dị ứng, kích thích đau ngay tức thì hoặc về lâu dài trên đối tượng tiếp xúc

Mùi chỉ có thể xuất hiện khi chất hóa học bốc hơi, vì vậy một trong những yếu tố quan trọng để tạo thành mùi đó là áp suất hơi của mỗi chất Áp suất hơi được xem là áp lực cần thiết

để ngăn chặn quá trình chuyển đổi từ pha lỏng sang pha khí Một chất có áp suất hơi cao ở điều kiện bình thường được coi là chất dễ bay hơi

Khái niệm “chỉ số mùi” được đưa ra lần đầu bởi Haug vào năm 1993, đánh giá khả năng bay hơi và cảm nhận mùi của một chất Chỉ số mùi — OI là một tham số không thứ nguyên

Giá trị OI càng cao cho thấy chất đó có thể bay hơi dễ dàng và được nhận

AíJ srtât àơt (Bơm!

Bảng 2 5 Nồng độ một sổ thành phần chất khí trong mùi rác thải

LUẬN VÀN THẠC SỸ

Trang 22

(Nguồn: California Integrated Waste Management, 2007)

Ảnh hưởng chung của mùi đến sức khỏe con người

Trong quá tiếp xúc với mùi, đặc biệt là mùi rác thải, các triệu chứng thường gặp nhất

là buồn nôn, đau đầu, khó thở và buồn ngủ (Chiumenti và ctv, 2005) Mùi hôi kéo dài hoặc

thường xuyên có thể dẫn đến căng thẳng đầu óc, thay đổi hành vi, thay đổi quá trình trao đổi chất, ảnh hưởng trầm trọng đến sức khỏe và chất lượng sống

2.1.2.1 NH 3

NH3 hòa tan trong nước khi ở nồng độ cao sẽ gây độc cho các sinh vật thủy sinh, nhưng trong trường hợp này NH3 lại chỉ được phân loại là “chất gây độc hại môi trường” (Nguồn:

Sách giáo khoa Hóa học 11 nâng cao, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam)

Dung dịch NH3 nồng độ cao có thể có thể kích thích và gây tổn thương da, niêm mạc, đặc biệt là mắt và hệ thống hô hấp Tùy theo nồng độ mà tác động độc hại là khác nhau

NH3 khan được xếp vào loại hóa chất “độc” (T - Toxic) và gây nguy hiểm tới môi trường (N — Dangerous for the environment) Giới hạn tiếp xúc cho phép (Permissible exposure limit — PEL) ở Mỹ là 50 ppm (tương đương 35 mg/m3) trong khi nồng độ gây nguy hiểm trực tiếp cho đời sống và sức khỏe (Immediately Dangerous to Life or Health - IDLH) xấp xỉ 300 ppm (tương đương 225 mg/m3)

Bảng 2 7 Phân loại độc hại dung dịch NH 3

Nồng độ Khối lượng riêng Phân loại độc hại Mức độ nguy cấp

LUẬN VÀN THẠC SỸ

Trang 24

Kích thích mắt, mũi, khó thở kể cả khi tiếp

xúc trong thời gian ngắn

400 - 700 300 - 525

Nguy hiểm đến tính mạng kể cả tiếp xúc dưới

Tổ chức Quản lý An toàn và Sức khỏe nghề nghiệp Hoa Kỳ (OSHA - Occupational

Safety and Health Administration) đã có quy định giới hạn thời gian phơi nhiễm NH3 trong

không khí xung quanh tối đa 15 phút đối với NH3 khi nồng độ 35 ppm (- 26 mg/m3); 8 giờ đối với NH3 khi nồng độ 25 ppm (-19 mg/m3) Khi hít phải NH3 nồng độ cao có thể bị tổn thương phổi và chết

Tại Việt Nam, nồng độ NH3 cho phép trong không khí xung quanh theo QCVN 06:2009/BTNMT là 0,2 mg/m3, nồng độ tối đa cho phép trong khí thải công nghiệp là 50 mg/m3 (QCVN 19:2009/BTNMT)

2.1.2.2 HzS

H2S là chất có độ độc cao, khí dễ cháy (khoảng gây cháy: 4,3 - 46% thể tích) Mặc dù ban đầu khí có mùi rất hăng nhưng sau đó nhanh chóng nhạt dần nên nạn nhân thường không phát hiện ra sự hiện diện của H2S cho đến khi quá trễ

H2S được xem là chất độc kháng thể phổ rộng, nghĩa là một lượng nhỏ cũng có thể ảnh hưởng đến một vài hệ thống khác nhau trong cơ thể, trong đó hệ thần kinh chịu ảnh hưởng nhiều nhất H2S tạo phức với sắt trong enzyme mitochondrial

LUẬN VÀN THẠC SỸ

Trang 25

cytochrome ngăn chặn sự hô hấp nội bào

Bảng 2 9 Một số giới hạn cơ bản của H 2 S được quy định

Nồng độ

Biểu hiện

0,00047 0,000705 Ngưỡng nhận biết mùi mà không xác định được

0,0047 0,00705 Ngưỡng nhận ra H2S nhờ mùi trứng thối

10-20 15-30 Nồng độ giới hạn cho kích thích mắt

50 75 Giới hạn cao nhất cho phép khi tiếp xúc dưới 10

phút

50 - 100 75 - 150 Ảnh hưởng tới mắt

100-150 150 - 225 Tê liệt khướu giác, thường cảnh cáo mức độ nguy

hiểm

320 - 530 480 - 795 Gây phù phổi, có thể dẫn đến tử vong

530 - 1000 795 - 1500 Kích thích hệ thần kinh trung ương, thở nhanh dẫn

đến khó thở

800 1200 Nồng độ chết người 50% khi tiếp xúc 5 phút (LC50)

> 1000 > 1500 Trực tiếp mất thở, ngay cả khi mới hít vào một hơi

(Nguồn: Bulletin, 2010)

Đối với thực vật, H2S ảnh hưởng đến tế bào bề mặt lá, gây rụng lá và giảm sinh trưởng Đối với động vật, nồng độ 1,3 ppm (= 1,95 mg/m3) của H2S có thể gây sốc, tê liệt và thậm chí gây chết tôm

(Nguồn: https ://yvwyv osha.gov/Puhlications/hydrogen_sulfide html)

2.1.2.3 Mercaptan

Methyl mercaptan (CH3SH) là khí được chứa đựng ở dạng lỏng, có mùi đặc biệt giống như mùi tỏi, nặng hơn không khí thường (do đó khi có mặt trong không khí sẽ lắng xuống vị trí gần mặt đất, người ở vị trí thấp hơn có thể bị ngộ độc nặng hơn)) Chất này được dùng trong công nghiệp sản xuất nhựa và sản xuất các hoá chất bảo vệ thực vật Độc tính của methyl mercaptan là kích ứng với da, niêm mạc (mắt, mũi, ), gây nôn, buồn nôn, đau đầu, tím, rối loạn ý thức (bất tỉnh), mạch nhanh Trên động vật chất này ở nồng độ cao có thể ức chế thần kinh trung ương, hôn mê, co giật, liệt cơ tiến triển, tổn thương gan, phù phổi và chết Hiện chưa có thuốc giải độc đối với chất này Việc điều trị ngộ độc chủ yếu là điều trị triệu chứng

và các biện pháp điều trị hỗ trợ Việc ngộ độc mercaptan thường xảy ra trong hoạt động công nghiệp, vận chuyển và bảo quản hoá chất không an toàn, khi các vật dụng chứa đựng bị rò rỉ hoặc vỡ làm giải phóng hoá chất này

Ngộ độc do khí độc nói chung cũng như do ăn, uống có thể gây ngộ độc cho nhiều người (ngộ độc hàng loạt), để lại nhiều hậu quả nặng nề và gây hoang mang cho dư luận Nguyên nhân ngộ độc rất đa dạng, có thể do tai nạn, thiếu hiểu biết, đầu độc, đặc biệt trong tình hình kinh tế, xã hội ngày càng phát triển như hiện nay

b Plasma (PLASMA nguội)

Plasma được xem như trạng thái tồn tại thứ tư của vật chất, là hỗn hợp của các electron

tự do và các ion mang điện tích dương

ứng dụng plasma nguội trong xử lý NH3 và H2S được nghiên cứu bởi Ma và ctv (2001) với nồng độ lần lượt là 80 ppm và 60 ppm, hiệu quả xử lý vào khoảng 50% và 35%

c Hấp phụ

Hấp phụ là quá trình lôi cuốn cấu tử từ pha khí hoặc pha lỏng bởi chất rắn Hấp phụ dựa trên độ rỗng của chất rắn với bề mặt tiếp xúc lớn Khả năng hấp phụ của bề mặt được giải thích bởi trạng thái đặc biệt của phân tử trên bề mặt ranh giới phân chia pha Bên trong pha, mỗi phân tử chịu các lực hút của phân tử của pha giống nhau theo mọi hướng Phân tử nằm gần ranh giới phân chia pha chịu lực hút không giống nhau của phân tử nằm hoàn toàn trong pha khác

Phân tử bị hấp phụ sẽ khuếch tán từ pha khí đến lớp biên rồi đến bề mặt chất hấp phụ, tại đây chúng bị giữ lại bằng lực hút Van Der Waals Nhiệt được giải phóng tương đương với nhiệt ngưng tụ Ở trạng thái bão hòa, chất bị hấp phụ bao phủ toàn bộ bề mặt chất rắn

Quá trình hấp phụ được phân làm hai loại chính:

— Hấp phụ vật lý: hấp phụ không kèm theo phản ứng hóa học Trong hấp phụ vật lý, cấu tử giữa các pha liên kết với nhau nhờ các lực vật lý

— Hấp phụ hóa học: là kèm theo liên kết hóa học giữa chất được hấp phụ và chất hấp phụ, kết quả của quá trình này là tạo thành liên kết mới Hấp phụ hóa học có tầm quan trọng đặc biệt trong phản ứng xúc tác

ra khỏi hỗn hợp gọi là cấu tử chính

Quá trình hấp thụ được phân làm hai loại chính:

r

Dòng khí vào

Vật liệu Lip phụ

Bảng 2 11 ưu nhược điểm của phương pháp vật lý -hóa học

Pha loãng Đơn giản, hiệu quả cao với nồng

Chi phí đầu tư ban đầu lớn

Hiệu quả xử lý không triệt để

Hấp phụ Hiệu suất xử lý cao

Không phát sinh ô nhiễm thứ cấp

Quá trình hoàn nguyên khó khăn, chi phí cao

Hấp thụ Hiệu suất xử lý cao Phát sinh ô nhiễm thứ cấp

Khả năng ăn mòn cao các

Sản phẩm thu hồi chứa nhiều tạp chất

Chi phí năng lượng, vận hành cao

2.2.2 Phương pháp sinh học

Xử lý khí thải bằng phương pháp sinh học được phát triển dựa trên khả năng biến đổi chất

ô nhiễm vô cơ và hữu cơ thành các hợp chất ít độc và giảm thiểu mùi hôi của vi sinh vật

a Lọc sinh học

Trong lọc sinh học, khí thải được dẫn qua lớp vật liệu đệm, với sự phát triển của lớp màng

vi sinh vật bao quanh vật liệu này

Vật liệu đệm thường sử dụng: đất, than bùn, phân hữu cơ, vỏ cây, Dễ tìm kiếm trong tự nhiên, có khả năng giữ nước, có các chất dinh dưỡng - chất khoáng

Trong lọc sinh học , khí thải sẽ khuếch tán vào các lỗ rỗng trên vật liệu đệm, sau đó được

xử lý bởi lớp màng vi sinh vật bao quanh vật liệu đệm Lớp vật liệu đệm và lớp màng vi sinh vật

sẽ nhanh chóng bị khô đi khi có dòng khí thổi qua liên tục, vì thế dòng khi đầu vào sẽ được làm

ẩm trước khi đi qua lớp vật liệu đệm

Các yếu tố ảnh hưởng: độ ẩm, nhiệt độ dòng khí

Hình 2 4 Mô hình hấp thụ - sinh học (Zarook s và ctv, 2005)

c Bùn hoạt tỉnh lơ lửng (Suspended Cell Bioreactor)

Trong quá trình này, khí thải được sục thẳng vào bể bùn hoạt tính thành những bọt khí li

ti tạo điều kiện khuếch tán hiệu quả Chất thải sau đó được vi sinh vật phát triển trong bùn hoạt

pH

Kiểm soát sinh khối

Thời gian phản ứng

Vận tốc dòng khí

( + ) Quan trọng (+ +) Rất quan trọng