ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BÃI CHÔN LẤP LAI HỢP HỢP HIẾU KHÍ KỊ KHÍ CÔNG SUẤT 100 TẤN NGÀY

Rác rưởi: Nguồn chất thải rắn này rất đa dạng: thường sinh ra ở các khu dân cư, khuvăn phòng, công sở, khu thương mại, nhà hàng, chợ, các khu vui chơi giải trí…Thành phần của chúng chủ y

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA MÔI TRƯỜNG- BỘ MÔN KỸ THUẬT

********************

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT

XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ BÃI CHÔN LẤP LAI HỢP HIẾU KHÍ – KỊ KHÍ

CÔNG SUẤT 100 TẤN/NGÀY

GVHD: TS NGUYỄN NHƯ SANG KHÓA: 2009

LỚP: MO09KMT2 SVTH:

TP HCM 06/2013

Thông qua đồ án môn học, chúng em có cái nhìn tổng quát hơn về kiến thức đã học

Em xin chân thành cảm ơn

BÌA i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 2

I TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ 2

1 Chất thải rắn là gì? 2

2 Chất thải rắn đô thị 2

3 Các nguồn phát sinh chất thải rắn 2

4 Phân loại chất thải rắn 3

5 Thành phần chất thải rắn 6

II CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN 8

1 Phương pháp xử lý cơ học 8

2 Phương pháp hóa học 9

3 Phương pháp xử lý sinh học 10

4 Bãi chôn lấp rác 12

5 Phương pháp tái chế 14

6 Đổ thành đống hay bãi hở 14

III QUY TRÌNH KĨ THUẬT QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN 15

1 Thu gom và vận chuyển 15

2 Phân loại 17

CHƯƠNG 2: BÃI CHÔN LẤP LAI HỢP HIẾU KHÍ – KỊ KHÍ 19

I SƠ LƯỢC VỀ BÃI CHÔN LẤP SINH HỌC 19

1 Bãi chôn lấp cổ điển và một số vấn đề liên quan 19

3 Hoạt động của bãi chôn lấp sinh học 20

4 Một số vấn đề cần quan tâm đặc biệt đến bãi chôn lấp phản ứng sinh học 23

5 Một số ví dụ về hoạt động của bãi chôn lấp phản ứng sinh học 23

II PHÂN LOẠI BÃI CHÔN LẤP SINH HỌC VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG 24 1 Phân loại 24

2 Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình phân hủy sinh học 27

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BÃI CHÔN LẤP CÔNG SUẤT 100 TẤN/ NGÀY 31

I KẾT CẤU BÃI CHÔN LẤP 31

1 Ô chôn lấp 31

2 Lớp chống thấm 34

3 Lớp che phủ bề mặt 36

4 Hệ thống thu gom nước rác 37

5 Hệ thống thu gom, thoát nước mặt 37

6 Hệ thống thoát nước rác tại đáy bãi 37

7 Lưu lượng nước rỉ rác 39

8 Tính toán phần thu khí 40

9 Lượng khí sinh ra mỗi năm 44

II HỆ THỐNG THU GOM VÀ THỔI KHÍ BÃI CHÔN LẤP 45

1 Kiểm soát hệ thống khí gas 46

2 Phân tích, lựa chọn phương án thu khí 47

3 Tính toán hệ thống thu khí 48

4 Hệ thống thổi khí 50

III HỆ THỐNG THU GOM VÀ TUẦN HOÀN NƯỚC RỈ RÁC 51

1 Nước rỉ rác 51

2 Hệ thống thu gom nước rác 54

3 Tính toán lượng nước rác sinh ra 54

4 Hệ thống tuần hoàn nước rỉ rác 57

5 Hệ thống thoát nước mưa 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

Hình 3.1 Mặt cắt lớp lót đáy 35

Hình 3.2 Mặt cắt lớp che phủ cuối cùng 37

Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn tốc độ phát sinh khí 41

Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn tốc độ phát sinh khí từ rác có khả năng phân hủy chậm 42

Hình 3.5 Hệ thống kiểm soát khí gas 47

Hình 3.6 Sơ đồ bố trí hệ thống thu gom khí rác 49

Bảng 1.1 Phân loại theo công nghệ xử lý 4

Bảng 1.2 Thành phần chất thải rắn sinh hoạt 7

Bảng 3.1 Diện tích ô chôn lấp 32

Bảng 3.2 Kết cấu chống thấm mặt vách hố 36

Bảng 3.3 Tốc độ phát sinh khí trong 5 năm đối với chất hữu cơ phân hủy nhanh 42

Bảng 3.4 Tốc độ phát sinh khí trong 15 năm đối với chất hữu cơ phân hủy chậm 43

Bảng 3.5 Lượng khí phát sinh tại bãi chôn lấp qua các năm 45

Bảng 3.6: Thành phần hóa học cơ bản của nước rò rỉ 53

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

Trong xu thế phát triển kinh tế xã hội, với tốc độ đô thị hóa ngày càng tăng và sựphát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp, dịch vụ, du lịch… kéo theo mức sốngcủa người dân ngày càng cao đã làm nảy sinh nhiều vấn đề mới, nan giải trong công tácbảo vệ môi trường và sức khoẻ của cộng đồng dân cư Lượng chất thải phát sinh từnhững hoạt động sinh hoạt của người dân ngày một nhiều hơn, đa dạng hơn về thànhphần và độc hại hơn về tính chất

Cách quản lý và xử lý CTRSH tại hầu hết các thành phố, thị xã, địa phương ở nước

ta hiện nay đều chưa đáp ứng được các yêu cầu vệ sinh và bảo vệ môi trường Không

có những bước đi thích hợp, những quyết sách đúng đắn và những giải pháp đồng bộ,khoa học để quản lý chất thải rắn trong quy hoạch, xây dựng và quản lý các đô thị sẽdẫn tới các hậu quả khôn lường, làm suy giảm chất lượng môi trường, kéo theo nhữngmối nguy hại về sức khoẻ cộng đồng, hạn chế sự phát triển của xã hội

Một trong những phương pháp xử lý chất thải rắn được coi là kinh tế nhất cả về đầu

tư ban đầu cũng như quá trình vận hành là xử lý CTR theo phương pháp chôn lấp hợp

vệ sinh Đây là phương pháp xử lý chất thải rắn phổ biến ở các quốc gia đang phát triển

và thậm chí đối với nhiều quốc gia phát triển Nhưng phần lớn các bãi chôn lấp CTR ởnước ta không được quy hoạch và thiết kế theo quy định của bãi chôn lấp CTR hợp vệsinh Các bãi này đều đa số đều không kiểm soát được khí độc, mùi hôi và nước rỉ rác

là nguồn gây ô nhiễm tiềm tàng cho môi trường đất, nước và không khí

Ở các nước tiên tiến trên thế giới hiện nay, người ta bắt đầu thay các bãi chôn lấphợp vệ sinh bằng các bãi chôn lấp sinh học Một phương pháp xử lý chất thải rắn đượcđánh giá cao do tốc độ phân hủy nhanh trong thời gian ngắn, sản sinh ra lượng khí tậndụng để cung cấp năng lượng nhiều hơn, giảm diện tích cần sử dụng cho một bãi chônlấp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ

Rác là thuật ngữ được dùng để chỉ chất thải rắn có hình dạng tương đối cốđịnh, bị vứt bỏ từ hoạt động của con người Rác sinh hoạt hay chất thải rắn sinhhoạt là một bộ phận của chất thải rắn, được hiểu là chất thải rắn phát sinh từ cáchoạt động thường ngày của con người

2 Chất thải rắn đô thị

Rác thải thu gom trong khu vực đô thị được gọi là chất thải rắn đô thị Chất thải rắn đô thị là vật chất mà người tạo ra ban đầu vứt bỏ đi trong khu vực đôthị mà không đòi hỏi được bồi thường cho sự vứt bỏ đó và chúng được xã hộinhìn nhận như là một thứ mà thành phố có trách nhiệm thu dọn

Trong chất thải rắn đô thị, chất thải rắn sinh hoạt chiếm phần lớn về khốilượng Chất thải rắn sinh hoạt là chất thải liên quan đến các hoạt động của conngười, nguồn tạo thành chủ yếu từ khu dân cư, các cơ quan trường học, các trungtâm dịch vụ thương mại

3 Các nguồn phát sinh chất thải rắn

Chất thải rắn phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, có thể ở nơi này hay ở nơikhác; chúng khác nhau về số lượng, kích thước, phân bố về không gian Việcphân loại các nguồn phát sinh chất thải rắn đóng vai trò quan trọng trong công tácquản lý CTR CTR có thể phát sinh trong hoạt động cá nhân cũng như trong hoạtđộng xã hội như từ các khu dân cư, chợ, nhà hàng, khách sạn, công ty, văn phòng

và các nhà máy công nghiệp Một cách tổng quát CTRĐT ở TP Thừa Thiên Huếđược phát sinh từ các nguồn sau:

a Khu dân cư: CTR từ khu dân cư phần lớn là các loại thực phẩm dư thừa hay

hư hỏng như rau, quả…; bao bì hàng hóa (giấy vụn, gỗ, vải da, cao su, PE, PP,thủy tinh, tro…), một số chất thải đặc biệt như đồ điện tử, vật dụng hư hỏng(đồ gỗ gia dụng, bóng đèn, đồ nhựa, thủy tinh…), chất thải độc hại như chấttẩy rửa (bột giặt, chất tẩy trắng…), thuốc diệt côn trùng, nước xịt phòng bámtrên các rác thải

b Khu thương mại: Chợ, siêu thị, cửa hàng, nhà hàng, khách sạn, khu vui chơi

giải trí, trạm bảo hành, trạm dịch vụ…, khu văn phòng (trường học, việnnghiên cứu, khu văn hóa, văn phòng chính quyền…), khu công cộng (côngviên, khu nghỉ mát…) thải ra các loại thực phẩm (hàng hóa hư hỏng, thức ăn

dư thừa từ nhà hàng khách sạn), bao bì (những bao bì đã sử dụng, bị hư hỏng)

và các loại rác rưởi, xà bần, tro và các chất thải độc hại…

c Khu xây dựng: như các công trình đang thi công, các công trình cải tạo nâng

cấp… thải ra các loại xà bần, sắt thép vụn, vôi vữa, gạch vỡ, gỗ, ống dẫn…Các dịch vụ đô thị (gồm dịch vụ thu gom, xử lý chất thải và vệ sinh công cộngnhư rửa đường, vệ sinh cống rãnh…) bao gồm rác quét đường, bùn cống rãnh,xác súc vật…

d Khu công nghiệp, nông nghiệp: CTRSH thải được thải ra từ các hoạt động

sinh hoạt của công nhân, cán bộ viên chức ở các xí nghiệp công nghiệp, các cơ

sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp Ơ khu vực nông nghiệp chất thải được thải rachủ yếu là: lá cây, cành cây, xác gia súc, thức ăn gia súc thứa hay hư hỏng;chất thải đặc biệt như: thuốc sát trùng, phân bón, thuốc trừ sâu, được thải racùng với bao bì đựng các hoá chất đó

4 Phân loại chất thải rắn

Việc phân loại chất thải rắn là một công việc khá phức tạp bởi vì sự đa dạng

về chủng loại, thành phần và tính chất của chúng Có nhiều cách phân loại khácnhau cho mục đích chung là để có biện pháp xử lý thích đáng nhằm làm giảm tính

độc hại của CTR đối với môi trường Dựa vào công nghệ xử lý, thành phần vàtính chất CTR được phân loại tổng quát như sau:

a Phân loại theo công nghệ quản lý – xử lý

Phân loại CTR theo loại này người ta chia làm: các chất cháy được, các chấtkhông cháy được, các chất hỗn hợp

Bảng 1.1 Phân loại theo công nghệ xử lý

Phân loại Định nghĩa Thí dụ

- Các vật liệu làm từ giấy

- Có nguồn gốc từ sợi

- Các vật liệu và sản phẩmđược chế tạo từ gỗ, tre, rơm

- Các vật liệu và sản phẩm từchất dẻo

- Các vật liệu và sản phẩm từthuộc da và cao su

- Rau, quả, thực phẩm

- Các túi giấy, các mảnhbìa, giấy vệ sinh…

- Vải, len…

- Đồ dùng bằng gỗ như bànghế, vỏ dừa…

- Phim cuộn, túi chất dẻo,bịch nilon…

- Túi sách da, cặp da, vỏruột xe

- Các loại vật liệu không bịnam châm hút

- Các loại vật liệu và sảnphẩm chế tạo từ thuỷ tinh

- Các vật liệu không cháykhác ngoài kim loại và thuỷtinh

- Hàng rào, dao, nắp lọ…

- Vỏ hộp nhuôm, đồ đựngbằng kim loại

- Chai lọ, đồ dùng bằngthuỷ tinh, bóng đèn…

- Vỏ ốc, gạch đá, gốm

3 Các chất hỗn

hợp - Tất cả các vật liệu kháckhông phân loại ở phần 1 và

2 đều thuộc loại này

- Đá, đất, cát…

Nguồn: Bảo vệ Môi trường trong Xây dựng cơ bản, Lê Văn Nãi, NXBKHKT, 1999.

Chất thải thực phẩm:

Là loại chất thải mang hàm lượng chất hữu cơ cao như những nông sản hưthối hoặc dư thừa: thịt cá, rau, trái cây và các thực phẩm khác Nguồn thải từ cácchợ, các khu thương mại, nhà ăn… Do có hàm lượng chủ yếu là chất hữu cơ nênchúng có khả năng thối rữa cao cũng như bị phân hủy nhanh khi có điều kiệnnhiệt độ và độ ẩm cao Khả năng ô nhiễm môi trường khá lớn do sự phân rã củachất hữu cơ trong thành phần của chất thải

Rác rưởi:

Nguồn chất thải rắn này rất đa dạng: thường sinh ra ở các khu dân cư, khuvăn phòng, công sở, khu thương mại, nhà hàng, chợ, các khu vui chơi giải trí…Thành phần của chúng chủ yếu là các loại giấy, bao bì, giấy carton, plastic,nilon… Với thành phần hóa học chủ yếu là các chất vô cơ, cellolose, và các loạinhựa có thể đốt cháy được

Ngoài ra trong loại chất thải này còn có chứa các loại chất thải là các kimloại như sắt, thép, kẽm, đồng, nhôm… là các loại chất thải không có thành phầnhữu cơ và chúng không có khả năng tự phân hủy Tuy nhiên loại chất thải nàyhoàn toàn có thể tái chế lại mà không phải thải vào môi trường

Chất thải rắn là sản phẩm của các quá trình cháy:

Loại chất thải rắn này chủ yếu là tro hoặc các nhiên liệu cháy còn dư lại củacác quá trình cháy tại các lo đốt Các loại tro thường sinh ra tại các cơ sở sảnxuất công nghiệp, các hộ gia đình khi sử dụng nhiên liệu đốt lấy nhiệt sử dụngcho mục đích khác Xét về tính chất thì loại chất thải rắn này là vô hại nhưngchúng lại rất dễ gây ra hiện tượng ô nhiễm môi trường do khó bị phân hủy và cóthể phát sinh bụi

Chất thải độc hại

Các chất thải rắn hóa học, sinh học, chất gây phóng xạ, chất cháy, chất dễgây nổ như pin, bình acquy… Khi thải ra môi trường có ảnh hưởng đặc biệtnghiệm trọng tới môi trường Chúng thường được sinh ra từ các hoạt động sinhhoạt của người dân

Ngoài ra rác thải như bông băng, kim tiêm, bệnh phẩm cũng là loại CTR cótính nguy hại lớn tới môi trường, cũng được xếp vào dạng chất thải độc hại.

 Cách khác phân loại theo nguồn gốc phát sinh:

Chất thải sinh ra từ trong hoạt động sản xuất nông nghiệp

Các chất thải rắn dư thừa trong quá trình sản xuất nông nghiệp rất đa dạng vàphức tạp Chúng bao gồm các loại tàn dư thực vật như cây, củi, quả không đạtchất lượng bị thải bỏ, các sản phẩm phụ sinh ra trong nông nghiệp, các loại câycon giống không còn giá trị sử dụng… loại chất thải này thường rất dễ xử lý, ítgây ô nhiễm môi trường

Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất nông nghiệp một số hóa chất được ápdụng như thuốc trừ sâu bệnh, phân bón được thải bỏ hoặc dư thừa cũng đã ảnhhưởng đến môi trường đất, nước

Chất thải rắn sinh ra trong xây dựng

Là loại chất thải rắn sinh ra trong quá trình đập phá, đào bới nhằm xây dựngcác công trìng công cộng, dân dụng, giao thông, cầu cống vv… loại chất thảinày có thành phần chủ yếu là các loại gạch đá, xà bần, sắt thép, bê tông, tre gỗ…Chúng thường xuất hiện ở các khu dân cư mới, hoặc các khu vực đang xâydựng

Chất thải rắn sinh ra từ các cống thoát nước, trạm xử lý nước

Trong loại chất thải này thì thành phần chủ yếu của chúng là bùn đất chiếmtới 90 - 95% Nguồn gốc sinh ra chúng là các loại bụi bặm, đất cát đường phố,xác động vật chết, lá cây, dầu mỡ rơi vãi, kim loại nặng… trên đường được thuvào ống cống Nhìn chung loại chất thải này cũng rất đa dạng và phức tạp và cótính độc hại khá cao Ngoài ra còn một loại chất thải rắn khác cũng được phânloại chung vào là bùn thải sinh ra từ các nhà máy xử lý nước thải, trạm xử lýnước thải,phân rút từ hầm cầu, bể tự hoại Các loại chất thải rắn này cũng chiếmmột lượng nước khá lớn ( từ 25 – 95%) và thành phần chủ yếu cũng là bùn đất,chất hữu cơ chưa hoại

5 Thành phần chất thải rắn

a Thành phần vật lý

CTR ở các đô thị là vật phế thải trong sinh hoạt và sản xuất nên đó là mộthỗn hợp phức tạp của nhiều vật chất khác nhau Để xác định được thành phầncủa CTRSH một cách chính xác là một việc làm rất khó vì thành phần của rácthải phụ thuộc rất nhiều vào tập quán cuộc sống, mức sống của người dân,mức độ tiện nghi của đời sống con người, theo mùa trong năm…

Thành phần rác thải có ý nghĩa rất quan trọng trong việc lựa chọn các thiết

bị xử lý, công nghệ xử lý cũng như hoạch định các chương trình quản lý đốivới hệ thống kỹ thuật quản lý CTR

Theo tài liệu của EPA – USA, trình bày kết quả phân tích thành phần vật lýcủa CTRSH cho thấy khi chất lượng cuộc sống ngày càng cao thì các sảnphẩm thải loại như giấy, carton, nhựa ngày càng tăng lên Trong khi đó thànhphần các chất thải như kim loại, thực phẩm càng ngày càng giảm xuống Theo Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới Và Bảo Vệ Môi Trường thành phần chấtthải rắn ở Việt Nam được xác định như sau:

Bảng 1.2 Thành phần chất thải rắn sinh hoạt

STT Tên Thành phần Tỉ lệ (%)

01 Giấy Sách, báo và các vật liệugiấy khác 5.1

02 Thủy tinh Chai, cốc, kính vỡ… 0.7

03 Kim loại Sắt, nhôm, hợp kim cácloại 0.37

04 Nhựa Chai nhựa, bao túi nilonvà các vật nhựa khác 10.52

05 Hữu cơ dễ cháy Thức ăn thừa, rau, tráicây, các chất khác 76.3

06 Chất thải nguy hại Pin, acquy,sơn, bóng

đèn, bệnh phẩm 0.15

07 Xà bần Sành, sứ, bêtong, đá, vỏ

08 Hữu cơ khó phân hủy Cao su, da, giả da 1.93

09 Chất có thể đốt cháy Cành cây, gỗ vụn, lônggia súc, tóc 2.15

Nguồn: Viện kỹ thuật nhiệt đới và bảo vệ môi trường 8/2000

II CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

Xử lý CTR là phương pháp làm giảm khối lượng và tính độc hại của rác, hoặcchuyển rác thành vật chất khác để tận dụng thành tài nguyên thiên nhiên Khi lựachọn các phương pháp xử lý chất thải rắn cần xem xét các yếu tố sau:

+ Thành phần tính chất chất thải rắn sinh hoạt+ Tổng lượng chất thải rắn cần được xử lý+ Khả năng thu hồi sản phẩm và năng lượng+ Yêu cầu bảo vệ môi trường

1 Phương pháp xử lý cơ học

Phương pháp xử lý cơ học bao gồm các phương pháp cơ bản:

- Phân loại

- Giảm thể tích cơ học

- Giảm kích thước cơ học

a Phân loại chất thải

Phân loại chất thải là quá trình tách riêng biệt các thành phần có trong chấtthải rắn sinh hoạt, nhằm chuyển chất thải từ dạng hỗn tạp sang dạng tương đốiđồng nhất Quá trình này cần thiết để thu hồi những thành phần có thể tái sinh

có trong chất thải rắn sinh hoạt, tách riêng những thành phần mang tính nguyhại và những thành phần có khả năng thu hồi năng lượng

b Giảm thể tích bằng phương pháp cơ học

Nén, ép rác là khâu quan trọng trong quá trình xử lý chất thải rắn Ơ hầu hếtcác thành phố, xe thu gom thường được trang bị bộ phận ép rác nhằm tăngkhối lượng rác, tăng sức chứa của rác và tăng hiệu suất chuyên chở cũng nhưkéo dài thời gian phục vụ cho bãi chôn lấp

c Giảm kích thước cơ học

Là việc cắt, băm rác thành các mảnh nhỏ để cuối cùng ta được một thứ rácđồng nhất về kích thước Việc giảm kích thước rác có thể không làm giảm thểtích mà ngược lại còn làm tăng thể tích rác Cắt, giã, nghiền rác có ý nghĩaquan trọng trong việc đốt rác, làm phân và tái chế vật liệu

bằng nhiên liệu ga hoặc dầu trong các lò đốt chuyên dụng với nhiệt độ trên

10000C

Ưu điểm của phương pháp này là khả năng tiêu hủy tốt đối với nhiều loạirác thải Có thể đốt cháy cả kim loại, thủy tinh, nhựa, cao su, một số loạichất dưới dạng lỏng và bán rắn và các loại chất thải nguy hại Thể tích rác cóthể giảm từ 75 - 96%, thích hợp cho những nơi không có điều kiện về mặtbằng chôn lấp rác, hạn chế tối đa vấn đề ô nhiễm do nước rác, có hiệu quảcao đối với chất thải có chứa vi trùng dễ lây nhiễm và các chất độc hại Nănglượng phát sinh khi đốt rác có thể tận dụng cho các lò hơi, lò sưởi hoặc cácngành công nghiệp cần nhiệt và phát điện

Khí thải từ các lò đốt có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là cácvấn đề phát thải chất ô nhiễm dioxin trong quá trình thiêu đốt các thành phầnnhựa

+ Vận hành dây chuyền phức tạp, đòi hỏi năng lực kỹ thuật và tay nghề cao.+ Giá thành đầu tư lớn, chi phí tiêu hao năng lượng và chi phí xử lý cao

b Nhiệt phân

Là cách dùng nhiệt độ cao và áp suất tro để phân hủy rác thành các khí đốthoặc dầu đốt, có nghĩa là sử dụng nhiệt đốt Quá trình nhiệt phân là một quátrình kín nên ít tạo khí thải ô nhiễm, có thể thu hồi nhiều vật chất sau khi nhiệt

phân Thí dụ: một tấn rác thải đô thị ở Hoa Kỳ sau khi nhiệt phân có thể thuhồi lại 2 gallons dầu nhẹ, 5 gallons hắc in và nhựa đường, 25 pounds chấtamonium sulfate, 230 pounds than, 133 gallons chất lỏng rượu Tất cả các chấtnày đều có thể tái sử dụng như nhiên liệu.

c Khí hóa

Quá trình khí hóa bao gồm quá trình đốt cháy một phần nhiện liệu carton đểhòan thành một phần nhiên liệu cháy được giàu CO2, H2 và một sốhydrocarbon no, chủ yếu là CH4 Khí nhiên liệu cháy được sau đó được đốtcháy trong động cơ đốt trong hoặc nồi hơi Nếu thiết bị khí hóa được vận hành

ở điều kiện áp suất khí quyển sử dụng không khí làm tác nhân oxy hóa, sảnphẩm cuối cùng của quá trình khí hóa là khí năng lượng thấp chứa CO, CO2,

H2, CH4 và N2, hắc in chứa C và chất trơ chứa sẵn trong nhiên liệu và chấtlỏng giống như dầu nhiệt phân

3 Phương pháp xử lý sinh học

3.1 Ủ rác thành phân compost

Ủ sinh học (compost) có thể được coi như là quá trình ổn định sinh hóa cácchất hữu cơ để thành các chất mùn Với thao tác sản xuất và kiểm soát một cáchkhoa học tạo môi trường tối ưu đối với quá trình

Quá trình ủ hữu cơ từ rác hữu cơ là một phương pháp truyền thống, được ápdụng phổ biến ở các nước đang phát triển hay ngay cả các nước phát triển nhưCanada Phần lớn các gia đình ở ngoại ô các đô thị tự ủ rác của gia đình mìnhthành phân bón hữu cơ (Compost) để bón cho vườn của chính mình Cácphương pháp xử lý phần hữu cơ của chất thải rắn sinh hoạt có thể áp dụng đểgiảm khối lượng và thể tích chất thải, sản phẩm phân compost dùng để bổ sungchất dinh dưỡng cho đất, và sản phẩm khí methane Các loại vi sinh vật chủ yếutham gia quá trình xử lý chất thải hữu cơ bao gồm vi khuẩn, nấm, men vàantinomycetes Các quá trình này được thực hiện trong điều kiện hiếu khí hoặc

kỵ khí, tùy theo lượng oxy có sẵn

a Ủ hiếu khí

Ủ rác hiếu khí là một công nghệ được sử dụng rộng rãi vào khỏang 2thập kỷ gần đây, đặc biệt là ở các nước đang phát triển như Trung Quốc,Việt Nam.

Công nghệ ủ rác hiếu khí dựa trên sự hoạt động của các vi khuẩn hiếu khíđối với sự có mặt của oxy Các vi khuẩn hiếu khí có trong thành phần ráckhô thực hiện quá trình oxy hóa cacbon thành đioxitcacbon (CO2) Thườngthì chỉ sau 2 ngày, nhiệt độ rác ủ tăng lên khoảng 450C và sau 6 - 7 ngày đạttới 70 - 750C 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 khí diễn ra khá nhanh, chỉ sau khoảng 2 - 4 tuần là rác đượcphân hủy hoàn toàn Các vi khuẩn gây bệnh và côn trùng bị phân hủy donhiệt độ ủ tăng cao Bên cạnh đó, mùi hôi cũng bị hủy nhờ quá trình hủy yếukhí Độ ẩm phải được duy trì tối ưu ở 40 - 50%, ngoài khoảng này quá trìnhphân hủy đều bị chậm lại

b Ủ yếm khí

Công nghệ ủ yếm khí được sử dụng rộng rãi ở Ấn Độ (chủ yếu ở quy mônhỏ) Quá trình ủ này nhờ vào sự hoạt động của các vi khuẩn yếm khí Côngnghệ này không đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu tốn kém, song nó có nhữngnhược điểm sau:

 Thời gian phân hủy lâu, thường là 4 – 12 tháng

 Các vi khuẩn gây bệnh luôn tồn tại với quá trình phân hủy vì nhiệt độphân hủy thấp

 Các khí sinh ra từ quá trình phân hủy là khí methane và khísunfuahydro gây mùi khó chịu

 Ưu điểm của phương pháp xử lý sinh học:

 Loại trừ được 50% lượng rác sinh hoạt bao gồm các chất hữu cơ là thànhphần gây ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí

 Sử dụng lại được 50% các chất hữu cơ có trong thành phần rác thải đểchế biến làm phân bón phục vụ nông nghiệp theo hướng cân bằng sinhthái Hạn chế việc nhập khẩu phân hóa học để bảo vệ đất đai.

 Tiết kiệm đất sử dụng làm bãi chôn lấp Tăng khả năng chống ô nhiễmmôi trường Cải thiện đời sống cộng đồng

 Vận hành đơn giản, bảo trì dễ dàng Dễ kiểm soát chất lượng sản phẩm

 Giá thành tương đối thấp, có thể chấp nhận được

 Phân loại rác thải được các chất có thể tái chế như (kim loại màu, thép,thủy tinh, nhựa, giấy, bìa…) phục vụ cho công nghiệp

 Trong quá trình chuyển hóa, nước rác sẽ chảy ra Nước này sẽ thu lạibằng một hệ thống rãnh xung quanh khu vực để tuần hoàn tưới vào rác ủ

để bổ sung độ ẩm

 Nhược điểm

 Mức độ tự động của công nghệ chưa cao

 Việc phân loại chất thải vẫn phải được thực hiện bằng phương pháp thủcông nên dễ gây ảnh hưởng đến sức khỏe

 Nạp liệu thủ công, năng suất kém

 Phần tinh chế chất lượng kém do tự trang tự chế

 Phần pha trộn và đóng bao thủ công, chất lượng không đều

 Biogas

 Rác có nhiều chất hữu cơ, nhất là phân gia súc được tạo điều kiện cho vikhuẩn kỵ khí phân hủy tạo thành khí methane Khí methane được thu hồidùng làm nhiên liệu

Như vậy về thực chất chôn lấp hợp vệ sinh chất thải rắn đô thị vừa là phươngpháp tiêu hủy sinh học, vừa là biện pháp kiểm soát các thông số chất lượng môitrường trong quá trình phân hủy chất thải khi chôn lấp.

Phương pháp này được nhiều đô thị trên thế giới áp dụng trong quá trình xử lýrác thải Thí dụ ở Hoa Kỳ trên 80% lượng rác thải đô thị được xử lý bằng phươngpháp này; hoặc ở các nước Anh, Nhật Bản… Người ta cũng hình thành các bãichôn lấp rác vệ sinh theo kiểu này

 Ưu điểm:

 Có thể xử lý một lượng lớn chất thải rắn

 Chi phí điều hành các hoạt động của BCL không quá cáo

 Do bị nén chặt và phủ đất lên trên nên các loại côn trùng, chuột bọ, ruồimuỗi khó có thể sinh sôi nảy nở

 Các hiện tượng cháy ngầm hay cháy bùng khó có thể xảy ra, ngoài ra còngiảm thiểu được mùi hôi thối gây ô nhiễm môi trường không khí

 Làm giảm nạn ô nhiễm môi trường nước ngầm và nước mặt

 Các BCL khi bị phủ đầy, chúng ta có thể sử dụng chúng thành các côngviên, làm nơi sinh sống hoặc các hoạt động khác

 Ngoài ra trong quá trình hoạt động bãi chôn lấp chúng ta có thể thu hồi khí

ga phục vụ phát điện hoặc các hoạt động khác

 BCL là phương pháp xử lý chất thải rắn rẻ tiền nhất đối với những nơi có thể

sử dụng đất

 Đầu tư ban đầu thấp so với những phương pháp khác

 BCL là một phương pháp xử lý chất thải rắn triệt để không đòi hỏi các quátrình xử lý khác như xử lý cặn, xử lý các chất không thể sử dụng, loại bỏ độ

ẩm (trong các phương pháp thiêu rác, phân hủy sinh học…)

 Nhược điểm:

 Các BCL đòi hỏi diện tích đất đai lớn, một thành phố đông dân có số lượngrác thải càng nhiều thì diện tích bãi thải càng lớn

 Cần phải có đủ đất để phủ lấp lên chất thải rắn đã được nén chặt sau mỗingày.

 Các lớp đất phủ ở các BCL thường hay bị gió thổi mòn và phát tán đi xa

 Đất trong BCL đã đầy có thể bị lún vì vậy cần được bảo dưỡng định kỳ

 Các BCL thường tạo ra khí methane hoặc hydrogen sunfite độc hại có khảnăng gây nổ hay gây ngạt Tuy nhiên người ta có thể thu hồi khí methane cóthể đốt và cung cấp nhiệt

5 Phương pháp tái chế

Tái chế là hoạt động thu hồi lại từ chất thải các thành phần có thể sử dụng để chếbiến thành các sản phẩm mới sử dụng lại cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất.Công nghệ tái chế phù hợp với rác khối lượng lớn và nguồn thải rác có đời sốngcao

 Chỉ xử lý được với tỷ lệ thấp khối lượng rác (rác có thể tái chế )

 Chi phí đầu tư và vận hành cao

 Đòi hỏi công nghệ thích hợp

 Phải có sự phân loại rác triệt để ngay tại nguồn

6 Đổ thành đống hay bãi hở

Đây là phương pháp cổ điển đã được loài người áp dụng từ rất lâu đời Ngay cảtrong thời kỳ Hy Lạp và La Mã cổ đại cách đây khỏang 500 năm trước côngnguyên, người ta đã biết đổ rác bên ngoài tường các thành lũy - lâu đài và dướihướng gió Cho đến nay phương pháp này vẫn còn được áp dụng ở nhiều nơi khácnhau trên thế giới Đặc biệt tại thị xã Tân An tỉnh Long An, phương pháp xử lý

CTR phổ biến vẫn là đổ thành bãi hở Phương pháp này có nhiều nhược điểm nhưsau:

 Tạo cảnh quan khó coi, gây cảm giác khó chịu khi con người thấy hay bắtgặp chúng

 Khi đổ thành đống rác thải sẽ là môi trường thuận lợi cho các loại động vậtgặm nhấm, các loại côn trùng, các vi sinh vật gây bệnh sinh sôi nảy nở gâynguy hiểm cho sức khỏe con người

 Các bãi rác hở bị phân hủy lâu ngày sẽ rỉ nước tạo nên vùng lầy lội, ẩm ướt

và từ đó hình thành các dòng nước rò rỉ chảy thấm vào các tầng đất bêndưới, gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, hoặc tạo thành dòng chảy tràn, gây ônhiễm nguồn nước mặt

 Bãi rác hở sẽ gây ô nhiễm không khí do quá trình phân hủy rác tạo thành cáckhí có mùi hôi thối Mặt khác ở các bãi rác hở còn có thêm hiện tượng “cháyngầm” hay có thể cháy thành ngọn lửa và tất cả các quá trình trên sẽ dẫn đếnhiện tượng ô nhiễm không khí

Có thể nói đây là phương pháp rẻ tiền nhất, chỉ tiêu tốn chi phí cho công việc thugom và vận chuyển rác từ nơi phát sinh đến bãi rác Tuy nhiên, phương pháp nàylại đòi hỏi một diện tích bãi thải lớn, do vậy ở các thành phố đôngdân cư và quỹđất khan hiếm thì nó sẽ trở thành phương pháp đắt tiền cộng với nhiều nhượcđiểm nêu trên

III QUY TRÌNH KĨ THUẬT QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN

1 Thu gom và vận chuyển

a Thu gom

Thu gom trực tiếp: Người công nhân vệ sinh đến từng hộ gia đình mang

dụng cụ chứa rác đến đổ vào phương tiện vận chuyển chở rác Cách thức nàythường áp dụng cho các nhà trệt, biệt thự, khu thương mại … người sử dụngdịch vụ này phải trả tiền cao hơn dịch vụ thu gom gián tiếp

Thu gom gián tiếp: Trong cách thu gom này người công nhân dùng máy

móc đưa rác từ nơi chứa tập trung lên phương tiện chuyên chở rác Rác được

các hộ gia đình mang chứa vào các thùng rác tập trung của khu vực Cáchthức này thường áp dụng ở trung cư, nhà cao tầng Thường nhà cao tầng hiệnđại có thiết kế một ống dẫn rác để từ tầng trên cùng đến các tầng phía dướiđều có thể qua ống mà đổ rác vào thùng chứa ở tầng dưới cùng.

b Trung chuyển

Tùy vào nhiều yếu tố kinh tế và kỹ thuật thuộc hệ thống quản lý CTR màngười ta sẽ áp dụng việc trung chuyển hay không Nhìn chung trung chuyểnrác có thể áp dụng cho hầu hết các hệ thống thu gom Phân loại theo phươngthức trung chuyển người ta có:

 Trạm chuyển trực tiếp là nơi mà xe thu gom rác đổ rác trực tiếp vào xechuyên chở rác

 Trạm trung chuyển phối hợp, rác được đổ trực tiếp lên xe chuyên chởhoặc chứa tạm tại chỗ tùy lúc

Trạm trung chuyển phải được xây dựng và cấu trúc hợp lý cho việc chuyểnđộng của xe rác, trạm phải kín đảm bảo vệ sinh

Nguyên tắc điều hành trạm trung chuyển là khi rác bị rơi vãi, tràn khỏi phươngtiện chứa thì phải được đặt và cho vào chỗ chứa ngay Trạm cũng cần có hệthống phun nước chống bụi, hệ thống khử mùi

Tùy vào vị trí địa lý, địa hình, diện tích mặt bằng và chi phí vận chuyển vv…

mà người ta chọn cách vận chuyển rác hợp lý nhất Các yêu cầu vận chuyểnrác:

 Chi phí vận chuyển thấp nhất

 Phương tiện vận chuyển phải kín, hợp vệ sinh

 Phải chở rác bằng phương tiện chuyên dùng để đáp ứng tốt các yêu cầu

sử dụng, bảo quản dễ dàng đơn giản

2 Phân loại

Chất thải rắn sau khi thu gom sẽ được vận chuyển về các trạm xử lý để tiếnhành phân loại rác, việc phân loại rác có thể thực hiện bằng tay hoặc bằng cácthiết bị cơ giới hóa vừa nhằm mục đích phân tách các thành phần có thể tái sinhnhư thủy tinh, kim loại, giấy, nhựa, gỗ… với các thành phần không thể tái sinh.Đồng thời cũng phân tách được phần lớn các chất hữu cơ và các chất vô cơ Phầncòn lại sẽ được đốt nếu thích hợp hoặc được nén ép thành từng bánh để làm giảmthể tích CTR và tăng thời gian sử dụng các bãi rác

Phân loại CTR đóng vai trò quan trọng nhất vì quá trình này liên quan đến khảnăng tái sinh của các thành phần trong rác sinh hoạt, khả năng phân hủy của cácchất hữu cơ có trong rác Các cách thức phân loại rác hiện nay gồm:

 Phân loại CTR bằng tay: Việc phân loại bằng tay có thể thực hiện ngay

tại nguồn, nơi CTR phát sinh như các hộ gia đình, các cụm dân cư, cáctrạm trung chuyển , trạm xử lý và ngay tại các bãi thải Ơ một số quốc giaphát triển, việc phân loại bằng tay được tiến hành ngay từ trong từng đơn

vị hộ gia đình Phân loại bằng tay giúp cho các công đọan phân loại kếtiếp và công tác xử lý để thu hồi nguyên liệu trở nên dễ dàng hơn, tiện lợi

và ít tốn kém hơn

 + Phân loại bằng luồng khí: Phân loại bằng luồng khí được áp dụng để

tách các thành phần khác nhau của một hỗn hợp khô có trọng lượng riêngkhác nhau Trong quá trình phân loại CTR, luồng khí có lưu lượng và tốc

độ thổi thích hợp sẽ tách các thành phần nhẹ như giấy, các chất plastic vàcác chất hữu cơ nhẹ khác ra khỏi CTR

 Phân loại bằng sàng: Phương pháp sàng được dùng để tách hỗn hợp các

chất thành hai hoặc nhiều thành phần có kích thước khác nhau bằng cáchdùng một hoặc nhiều lưới sàng với kích thước lỗ khác nhau Quá trình

sàng có thể thực hiện trước hoặc sau khi cắt nghiền CTR, thường áp dụngcho rác khô và trong các hệ thu hồi năng lượng và nguyên liệu.

 Phân loại bằng từ tính: Đây là phương pháp thông dụng nhất được áp

dụng để tách các vật liệu bằng sắt và các hợp kim có chứa sắt ra khỏiCTR bằng từ trường Các thiết bị phân loại bằng từ trường thường gồmmột băng tải chuyển rác qua một trống từ, các vật liệu bằng sắt hoặc cóchứa sắt sẽ bị từ tính hút giữ lại và đưa đến một vị trí khác

CHƯƠNG 2:

BÃI CHÔN LẤP LAI HỢP HIẾU KHÍ – KỊ KHÍ

I SƠ LƯỢC VỀ BÃI CHÔN LẤP SINH HỌC

Bãi chôn lấp là phương pháp cơ bản xử lý rác thải ở nhiều nơi trên thế giới, baogồm cả Mỹ và Canada Bãi chôn lấp phản ứng sinh học được mong đợi sẽ làmgiảm lượng và chi phí xử lý nước rỉ rác, tăng lượng khí methane sản sinh (khí tựnhiên) cho mục đích kinh tế và giảm diện tích đất sử dụng cho bãi chôn lấp BCLPUSH được giám sát bằng việc kiểm soát lượng oxy và độ ẩm để tăng tốc độphân hủy rác bằng hoạt động của vi sinh vật

1 Bãi chôn lấp cổ điển và một số vấn đề liên quan

Bãi chôn lấp là phương pháp cổ điển nhất trong xử lý chất thải rắn Chất thảirắn được chất thành đống và được che phủ lại Vi sinh vật phân hủy chất thảitrong vài thập kỉ và sản sinh ra những sản phẩm thứ sinh quan trọng, bao gồm khímethane (khí tự nhiên), nước rỉ rác và VOCs (hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, như

H2S, N2O2 )

Khí methane, khí gây hiệu ứng nhà kính, có thể được sản sinh trong bãi chônlấp nước rỉ rác cũng được sản sinh và chứa nhiều độc chất và ion kim loại hòatan Nếu nước rỉ rác ngấm vào trong mạch nước ngầm có thể gây nhiều vấn đềsức khỏe cho con người và cả động thực vật VOCs có thể gây sương mù và mưaacid Khi lượng rác thải ngày càng tăng, tìm kiếm nơi chôn lấp chất thải để bảođảm an toàn càng ngày càng khó

2 Sự khác nhau giữa bãi chôn lấp sinh học và bãi chôn lấp cổ điển

Bãi chôn lấp phản ứng sinh học là bãi chôn lấp hợp vệ sinh sử dụng quá trình

vi sinh cải thiện để chuyển đổi và ổn định quá trình phân hủy rác thải hữu cơtrong 5 – 10 năm Bãi chôn lấp phản ứng sinh học làm tăng quá trình phân hủy rácthải, tỉ lệ chuyển đổi và hiệu quả của cả quá trình Ổn định nghĩa là các thông số

đo đạc môi trường (lượng khí bãi chôn lấp, tỉ lệ sản sinh và nồng độ nước rỉ rác) ởmức ổn định, và không tăng trong khoảng 5 – 10 năm trong bãi chôn lấp.

Bãi chôn lấp phản ứng sinh học yêu cầu một số hoạt động quản lý riêng vàphương thức vận hành riêng để thúc đẩy quá trình phân hủy sinh học Điều quantrọng và hiệu quả kinh tế nhất là quản lý và cung cấp thêm chất lỏng Một sốphương thức khác, bao gồm băm nhỏ rác thải, điều chỉnh pH, cung cấp thêm dinhdưỡng, tiền xử lý và hậu xử lý rác thải, điều chỉnh nhiệt độ có thể làm tối ưu quátrình sinh học

Trong thực tế, bãi chôn lấp phản ứng sinh học chỉ là phần mở rộng của bãichôn lấp có tuần hoàn lại nước rỉ rác Tuy nhiên quá trình phản ứng sinh học đòihỏi phải bổ sung chất lỏng đáng kể để đạt được và duy trì các điều kiện tối ưu.Một mình nước rỉ rác thường không đủ để duy trì các phản ứng sinh học nước,các chất lỏng không độc hại, chất lỏng không nguy hại và bán chất lỏng được cânnhắc để sử dụng bổ sung cho nước thải (tùy thuộc vào điều kiện khí hậu và cácquy định) Một số quốc gia vẫn chưa xác nhận cho phép việc tuần hoàn nước rỉrác, chỉ cho phép tuần hoàn nước và một số chất lỏng khác để tạo thuận lợi chocác phản ứng

Một thời gian ngắn sau khi đóng cửa bãi chôn lấp phản ứng sinh học, lượngkhí bãi chôn lấp thường ở mức cao nhất Sau đó nó sẽ nhanh chóng giảm trong 5– 10 năm tới với một tốc độ ổn định và tương đối thấp Tương tự như vậy, ngaysau khi bãi rác đóng cửa nồng độ nước rỉ rác sẽ thay đổi so với mức được coi là ônhiễm nghiêm trọng đến mức độ thấp hơn nhiều và ổn định kéo dài Lượng nướcthải khi đóng cửa sẽ có một số lượng hữu hạn, phù hợp với nhu cầu hạn chế vậnchuyển và xử lý Trong trường hợp đóng cửa một phần ngăn chặn lỗi hệ thống,chất lượng nước thải phát sinh từ một bãi rác phản ứng sinh học sẽ tốt hơn nhiều

so với bãi chôn lấp khô khác

3 Hoạt động của bãi chôn lấp sinh học

Có 3 loại bãi chôn lấp phản ứng sinh học: hiếu khí, kị khí và kết hợp (sử dụng

cả phương pháp hiếu khí và kị khí) Cả 3 loại này đều thu lượng nước thải và duy

trì độ ẩm nhất định trong bãi chôn lấp Vi sinh vật giữ nhiệm vụ phân hủy rác nhờ

đó kích thích làm tăng tốc độ phân hủy và giảm lượng khí độc hại

Trong bãi chôn lấp phản ứng sinh học hiếu khí, không khí được thổi vào bãichôn lấp thông qua các đường ống ngang và dọc bãi chôn lấp hiếu khí làm giảmlượng VOCs, độc chất của nước rỉ rác và giảm lượng methane sinh ra Trong bãichôn lấp phản ứng sinh học kị khí, nước rỉ rác được tuần hoàn về bãi chôn lấp làmkhí methane sinh ra nhanh hơn và nhiều hơn so với bãi chôn lấp cổ điển Chấtlượng và nồng độ khí methane cho phép nó được sử dụng cho mục đích thươngmại trong khi thời gian sản sinh ra khí methane ngắn hơn Bãi chôn lấp phản ứngsinh học kết hợp, phần trên thông qua chu trình hiếu – kị khí để tăng tốc độ phânhủy trong khi khí methane được sản sinh ở phần dưới của bãi chôn lấp

- Hiếu khí: trong bãi chôn lấp phản ứng sinh học hiếu khí, nước rỉ rác chảy

xuống lớp đáy, được bơm vào bể chứa và tuần hoàn lại bãi chôn lấp mộtcách có kiểm soát Không khí được thổi vào chất thải rắn bằng các giếng dọc

và ngang để thúc đẩy hoạt động hiếu khí và ổn định chất thải

- Kị khí: trong bãi chôn lấp kị khí, độ ẩm chất thải rắn được tăng cường bằng

việc tuần hoàn nước rỉ rác và một số nguồn khác để duy trì độ ẩm tối ưu.Phân hủy sinh học xảy ra với sự vắng mặt của oxy và sản sinh ra khí Khítrong bãi chôn lấp, cơ bản là methane, có thể được thu hồi để giảm lượng khínhà kính và cho các dự án năng lượng

- Kết hợp (hiếu khí – kị khí): bãi chôn lấp phản ứng sinh học kết hợp thúc

đẩy quá trình phân hủy sinh học bằng việc luân phiên giữa quá trình hiếu khí– kị khí làm giảm lượng chất hữu cơ một cách nhanh chóng ở phần trên vàthu gom khí ở phần thấp hơn

Bãi chôn lấp phản ứng sinh học tạo ra lượng VOCs ít hơn so với bãi chôn lấp

cổ điển, ngoại trừ H2S Bãi chôn lấp phản ứng sinh học sản sinh ra lượng H2Snhiều hơn Các quá trình sinh hóa chịu trách nhiệm này chưa được nghiên cứuđầy đủ

a Ưu điểm

Bãi chôn lấp phản ứng sinh học thúc đẩy nhanh quá trình phân hủy rác.Trong quá trình phân hủy, khối lượng rác giảm dần, tạo ra nhiều không gian hơncho việc đổ rác mới bãi chôn lấp phản ứng sinh học được mong đợi sẽ làm tăng

tỉ lệ phân hủy và tiết kiệm đến 30% không gian cần thiết cho bãi chôn lấp Vớiviệc tăng lượng rác thải sinh hoạt hàng năm và khó khăn trong việc tìm kiếmnơi làm bãi chôn lấp, bãi chôn lấp phản ứng sinh học đóng một vai trò quantrọng trong việc giảm thiểu không gian Nó không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế,

mà còn tốn ít diện tích chôn lấp hơn, có lợi hơn về mặt môi trường

Bãi chôn lấp phản ứng sinh học làm lượng khí phát sinh ra nhiều nhất có thể,

và lượng khí này sau khi thu hồi có thể dùng cho các dự án năng lượng, giảmthiểu phát thải khí nhà kính

Hơn thế nữa, hầu hết các bãi chôn lấp thường được kiểm tra ít nhất 30 – 40năm để đảm bảo rằng không còn nước rỉ rác hoặc khí thải thoát ra xung quanhbãi chôn lấp ngược lại, bãi chôn lấp phản ứng sinh học chỉ cần kiểm soát trongvòng 10 năm Do đó giảm được chi phí quản lý duy trì sau khi đóng cửa vàtránh được nhiều rủi ro sau này Vì thế, bãi chôn lấp có thể được sử dụng đểtrồng rừng hoặc làm công viên Ngoài ra, việc sử dụng lại nước rỉ rác để làm ẩmbãi chôn lấp còn giúp lọc bớt một số thành phần trong nước rỉ rác Vì thế, cần ítthời gian và năng lượng hơn trong viêc kiểm soát, làm cho quá trình hiệu quảhơn

b Nhược điểm

Bãi chôn lấp phản ứng sinh học được coi là công nghệ được cải tiến từ bãichôn lấp cổ điển Tuy nhiên, việc vận hành và kiểm soát khí, mùi hôi và nước rỉrác tốn nhiều chi phí hơn

Việc tăng độ ẩm cho bãi chôn lấp làm giảm cấu trúc ổn định của bãi chônlấp Bãi chôn lấp sẽ trở nên mềm một cách nhanh chóng và bị sụp do trọnglượng của rác phía trên

Một bất lợi khác của việc phân hủy nhanh chóng là tích lũy khí trong bãichôn lấp, cơ bản là methane Bãi chôn lấp cổ điển có hệ thống ống thu khímethane Bãi chôn lấp phản ứng sinh học có thể sản sinh ra lượng khí methanelớn trong thời gian ngắn làm cho các đường ống không thể thu hồi methane kịpthời, có thể gây cháy nổ.

Ngoài ra, khí H2S sinh ra nhiều gây ra mùi hôi Vì thế bãi chôn lấp phản ứngsinh học có thể không được sử dụng trong một số dự án khác do vấn đề mùi gây

ra Do mục đích của bãi chôn lấp phản ứng sinh học và duy trì độ ẩm lớn, hệthống thu khí có thể bị ảnh hưởng bởi việc tăng độ ẩm cho rác thải

4 Một số vấn đề cần quan tâm đặc biệt đến bãi chôn lấp phản ứng sinh học

Một vài điều cần quan tâm về bãi chôn lấp phản ứng sinh học cần được kiểm tra

và hiểu rõ trước khi EPA có thể xác định tiêu chuẩn cho bãi chôn lấp hoặc đề nghịmột số thông số vận hành Bãi chôn lấp phản ứng sinh học là hệ thống kĩ thuật cóchi phí kiểm soát, giám sát và vận hành cao nhưng lại giảm được chi phí kiểmsoát vận hành sau khi đóng cửa bãi chôn lấp Một số vấn đề cần được đề cập đếntrong việc thiết kế và vận hành như sau:

- Lượng khí sản sinh tăng

- Mùi hôi

- Ổn định khối lượng vật lý của chất thải do tăng độ ẩm và khối lượng riêng

- Sự bất ổn của hệ thống lót

- Thấm bề mặt

- Nguy cơ cháy nổ

5 Một số ví dụ về hoạt động của bãi chôn lấp phản ứng sinh học

California: trong 3 năm, hạt Yolo đã vận hành bãi chôn lấp chứa 9000 tấn rác thải.Hạt Yolo đã thỏa thuận với các bang liên quan cho phép vận hành thêm 15 acre ôchôn lấp của bãi chôn lấp trung tâm hạt Yolo như bãi chôn lấp phản ứng sinh học

- Delaware: vận hành bãi chôn lấp chính (lớn nhất bang) ở Sandtown như bãi

- Florida: chi 3,2 triệu dollar để xây dựng bãi chôn lấp sinh học.

- Georgia: hai bãi chôn lấp phản ứng sinh học hiếu khí được vận hành: một làbãi chôn lấp Live Oak ở Atlanta, hai là bãi chôn lấp Baker Road ở hạtColumbia

- New York: một bãi chôn lấp phản ứng sinh học kị khí Mill Seat được xâydựng, nơi tiền xử lý hoạt động sinh học hiếu khí được vận hành ở Elmira

II PHÂN LOẠI BÃI CHÔN LẤP SINH HỌC VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

1 Phân loại

a Bãi chôn lấp kị khí

Quá trình phân hủy kị khí trong bãi chôn lấp phản ứng sinh học

Các công nghệ tăng cường phân hủy sinh học có thể phát triển theo sự hiểu biếtcủa các quá trình sinh hóa cơ bản xảy ra trong bãi chôn lấp sinh học nhiều nghiêncứu đã thực hiện về quá trình phân hủy kị khí trong bãi chôn lấp sinh học nhiềunghiên cứu đã chỉ ra sự ổn định của chất thải rắn trong điều kiện lý tưởng khichôn chất thải rắn tươi với chất thải rắn đã phân hủy tỷ lệ và đặc điểm của nước

rỉ rác và khí sinh học thay đổi từ pha này sang pha khác, phản ánh các quá trìnhtrung gian của vi khuẩn diễn ra trong bãi chôn lấp nhóm vi khuẩn chủ yếu thamgia vào quá trình phân hủy này bao gồm: vi khuẩn thủy phân, vi khuẩn lên men,

vi khuẩn acetogenic, vi khuẩn methane hóa, vi khuẩn khử sulfate Các pha phânhủy chất thải được mô tả như sau:

Pha 1: Giai đoạn điều chỉnh ban đầu

Trong pha hiếu khí, cả oxy và nitrate đều được tiêu thụ, và các loại đường hòa tancung cấp nguồn Carbon cho hoạt động của vi sinh vật lượng oxy sẵn có khá thấp,phụ thuộc vào mức độ mà chất thải rắn bị đầm chặt tất cả các nhóm vi khuẩndinh dưỡng cần thiết cho methan hóa chất thải rắn có mặt trong chất thải rắn tươi(cellulolytics, acetogens và methanogens) mặc dù có rất ít thay đổi trong số lượngcủa nó Ngoài ra, giai đoạn ban đầu này có liên quan đến vị trí ban đầu của chất

thải rắn và tích tụ hơi ẩm trong các bãi chôn lấp khoảng thời gian thích nghi đượcquan sát cho đến khi đủ độ ẩm và hỗ trợ cho vi sinh vật hoạt động.

Pha 2: Giai đoạn chuyển tiếp

Với sự suy giảm của oxy còn lại trong bãi chôn lấp, xảy ra sự chuyển đổi từ môitrường hiếu khí sang kị khí và vi sinh vật kị khí tùy nghi bắt đầu hoạt động cácđiện tử chuyển oxy thành nitrate và sulphate Các vi sinh vật thủy phân và lênmen thủy phân polymer như carbonhydrate, chất béo và protein Các sản phẩmban đầu của polymer thủy phân có thể hòa tan đường, acid amin, acid carboxylicchuỗi dài, glycerol Đến cuối giai đoạn này, có thể đo được nồng độ COD và cácacid hữu cơ dễ bay hơi trong nước rỉ rác Ngoài ra, amoniac có thể được phát hiện

do quá trình thủy phân và lên men các hợp chất protein

Pha 3: Giai đoạn hình thành acid

Trong giai đoạn đầu tiên của pha này, các chất trung gian sản xuất từ pha 2 nhưđường, acid amin, acid carboxylic chuỗi dài và glycerol được tiếp tục lên menthành acid carboxylic chuỗi ngắn, CO2, H2 Acetate và rượu cũng được hìnhthành Trong giai đoạn thứ 2 của pha này, proton acetogen giảm bắt đầu hoạtđộng chúng oxy hóa các sản phẩm lên men của giai đoạn đầu thành acetate, CO2,

H2 Việc chuyển đổi acid carboxylic chuỗi ngắn thành acetate chỉ thuận lợi tạinồng độ hydrogen rất thấp trong gần như tất cả trường hợp, vai trò của H2 rất rõràng, không chỉ điều chỉnh phản ứng mà còn ưu thế đối với các hoạt động trunggian Tuy nhiên cần cân bằng lượng H2 và methane Nếu lên men và hoạt độngmethane hóa không cân bằng, các sản phẩm trung gian sẽ tích lũy và thấm vào bãichôn lấp như nước rác Vì thế, các acid hữu cơ dễ bay hơi ở nồng độ cao và pHgiảm đi kèm thường được kiểm tra trước khi chất thải bị methane hóa Sự tăngtrưởng sinh khối liên quan đến vi khuẩn hình thành acid, sự tiêu thụ nhanh chóngcủa cơ chất nền và dinh dưỡng là những điểm nổi bật của pha này

Pha 4: Giai đoạn lên men methane

Trong pha thứ 4, cả vi khuẩn methane hóa và khử sulfate đều liên quan đến phânhủy kị khí Vi khuẩn lên men methane ưa nước chuyển H2 và CO2 thành methane,

và vi khuẩn men vi sinh methanogenic acetophilic chuyển đổi acid acetic thànhmethane và CO2 Tốc độ sản sinh methane tăng lên nhanh chóng tới một giá trị tối

đa Khí methane chiếm 50 – 60% các khí thành phần theo thể tích Giá trị pH tănglên và kim loại được loại bỏ bằng kết tủa chất hữu cơ có trong nước rỉ rác giảm,làm cho BOD và COD cũng giảm theo

Trong khi đó, vi khuẩn sulfate chuyển đổi hyđro, acid acetic và acid béo dễ bayhơi (VFAs) thành CO2 và H2S nhóm vi khuẩn này cạnh tranh với vi khuẩn lênmen methane để chuyển đổi hydro và carbon hữu cơ Dựa trên những phát hiệncủa họ Gurijala và Suflita chỉ ra rằng khí methane có thể hạn chế ở một mức độvới sự có mặt của sulfate Fairweather and Barlaz báo cáo rằng sự hiện diện củasulfate làm giảm sản lượng khí methane nhưng quá trình giảm sulfate và sản sinhmethane vẫn diễn ra đồng thời trong quá trình phân hủy chất thải vì methane vẫnchiếm ưu thế dù sulfate có nhiều trong rác thải

Pha 5: Giai đoạn trưởng thành

Trong pha 5, chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học được ổn định và các chất dinhdưỡng trong cơ chất trở nên hạn chế Sản lượng khí đốt giảm đáng kể và nước thảivẫn ổn định ở mức nồng độ thấp hơn nhiều oxy tái xuất hiện và oxy hóa các chất

có thể được quan sát thấy đồng thời có sự gia tăng tỉ lệ cellulose và hemicellulosethủy phân Các chất phân hủy sinh học ở nồng độ thấp hình thành acid humic vàacid fulvic

Khoảng thời gian phân hủy chất thải rắn sinh hoạt dao động từ 30 – 100 nămtrong bãi rác truyền thống tuy nhiên, với nước thải tuần hoàn, thời gian hìnhthành acid và methane bị rút ngắn, tăng tốc độ ổn định chất thải dễ phân hủy sinhhọc và duy trì nước thải trong giai đoạn hình thành acid hoặc sản lượng khí tăngcao, ổn định nước thải trong thời gian tiếp theo giai đoạn lên men hơn là trong cácbãi chôn lấp thông thường

Trình tự phân hủy chất thải rắn lý tưởng này giả định rằng các chất thải là đồngnhất và liên tục một bãi rác thực tế với các ô chôn lấp có độ tuổi khác nhau vàthành phần chất thải rắn có thể khác nhau Trong một bãi rác quy mô lớn khi chất