Giáo trình xử lý chất thải rắn và chất thải nguy hại

“Giáo trình xử lý chất thải rắn và chất thải nguy hại“ được biên soạn trên cơ sở khoa học và thực tiễn trong công tác quản lý và xử lý chất thải rắn và chất thải nguy hại hiện nay ở nước ta và trên thế giới. Giáo trình gồm 8 chương, như sau: Chương 1. Khái niệm chung Chương 2. Các phương pháp xử lý chất thải rắn Chương 3. Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp thiêu đốt Chương 4. Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp chôn lấp Chương 5. Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh học Chương 6. Thu hồi và tái chế chất thải rắn Chương 7. Quản lý chất thải nguy hại Chương 8. Giới thiệu một số công nghệ xử lý chất thải rắn và chất thải nguy hại.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHƯƠNG ĐÔNG Trịnh Văn Tuyên - Văn Hữu Tập - Vũ Thị Mai

GIÁO TRÌNH

Xö Lý CHÊT TH¶I R¾N

Vµ CHÊT TH¶I NGUY H¹I

Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt

Hµ NéI - 2014

L êi nãi ®Çu

Việt Nam lượng chất thải rắn từ các khu đô thị, các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và các hoạt động dịch vụ khác càng ngày gia tăng Ô nhiễm môi trường do chất thải nói chung và chất thải rắn nói riêng đã trở thành vấn đề nghiêm trọng cần giải quyết đồng bộ Tuy nhiên do nhiều yếu tố như kỹ thuật thu gom,

hạ tầng cơ sở kỹ thuật, kinh phí hạn hẹp nên mặc dù trong những năm gần đây công tác bảo vệ môi trường được quan tâm nhưng ô nhiễm môi trường chưa được thuyên giảm, thậm chí ở nhiều địa phương còn trầm trọng hơn

Nhằm giải quyết triệt để ô nhiễm môi trường cần thiết phải có các công cụ quản

lý, chính sách, tài chính và công cụ kỹ thuật Cụ thể cần phải có công nghệ xử lý phù hợp, nghĩa là phải đáp ứng quy chuẩn quốc gia, chi phí đầu tư và chi phí vận hành hợp

lý, bảo hành bảo dưỡng phải đơn giản Ở mức độ vĩ mô cơ quan quản lý nhà nước cần

có định hướng phát triển ngành công nghiệp môi trường trong giai đoạn tới đây nhằm nâng cao hiệu quả công tác bảo vệ môi trường

“Giáo trình xử lý chất thải rắn và chất thải nguy hại” được biên soạn trên cơ sở

khoa học và thực tiễn trong công tác quản lý và xử lý chất thải rắn và chất thải nguy hại hiện nay ở nước ta và trên thế giới Giáo trình gồm 8 chương, như sau:

Chương 1 Khái niệm chung

Chương 2 Các phương pháp xử lý chất thải rắn

Chương 3 Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp thiêu đốt

Chương 4 Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp chôn lấp

Chương 5 Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh học

Chương 6 Thu hồi và tái chế chất thải rắn

Chương 7 Quản lý chất thải nguy hại

Chương 8 Giới thiệu một số công nghệ xử lý chất thải rắn và chất thải nguy hại

Phân công biên soạn như sau: Chương 1, chương 2, chương 3 và chương 8 tác giả Trịnh Văn Tuyên; chương 4 và chương 5 tác giả Văn Hữu Tập; chương 6 và chương 7 tác giả Trịnh Văn Tuyên và Vũ Thị Mai

Ở

Tập thể tác giả hy vọng giáo trình này sẽ trang bị cho sinh viên chuyên ngành công nghệ môi trường những khái niệm cơ bản, cơ sở lý thuyết và kỹ thuật áp dụng trong các dây chuyền công nghệ xử lý chất thải rắn và chất thải nguy hại Đây cũng là tài liệu bổ ích cho những cán bộ kỹ thuật làm việc trong các nhà máy, xí nghiệp, công ty môi trường trong việc tính toán, xây dựng và vận hành các hệ thống xử lý chất thải rắn

và chất thải nguy hại

Tập thể tác giả mong nhận được ý kiến đóng góp về nội dung và hình thức để giáo trình ngày càng được hoàn thiện hơn

TÁC GIẢ

CHƯƠNG 1

KHÁI NIỆM CHUNG

1.1 CÁC ĐỊNH NGHĨA, KHÁI NIỆM, THUẬT NGỮ

Định nghĩa chất thải rắn Chất thải rắn được hiểu là tất cả các chất thải phát sinh

do các hoạt động của con người và động vật tồn tại ở dạng rắn, được thải bỏ khi không còn hữu dụng hay khi không muốn dùng nữa

Quản lý chất thải rắn là hoạt động của các tổ chức và cá nhân nhằm giảm bớt ảnh

hưởng của chúng đến sức khỏe con người, môi trường hay mỹ quan Các hoạt động đó liên quan đến việc thu gom, vận chuyển, xử lý, tái chế chất thải Quản lý chất thải rắn cũng có thể góp phần phục hồi các nguồn tài nguyên lẫn trong chất thải

Quản lý chất thải nguy hại là các hoạt động liên quan đến việc phòng ngừa, giảm

thiểu, phân định, phân loại, tái sử dụng trực tiếp, lưu giữ tạm thời, vận chuyển và xử lý chất thải nguy hại

Vận chuyển chất thải rắn và chất thải nguy hại là quá trình chuyên chở chất thải

rắn và chất thải nguy hại từ nơi phát sinh đến nơi xử lý, có thể kèm theo việc thu gom, đóng gói, bảo quản, lưu giữ tạm thời, trung chuyển, sơ chế chất thải nguy hại

Xử lý chất thải rắn và chất thải nguy hạilà quá trình sử dụng các giải pháp công

nghệ, kỹ thuật nhằm biến đổi, loại bỏ, cách ly, tiêu huỷ hoặc phá huỷ tính chất, thành phần nguy hại của chất thải nguy hại (kể cả việc tái chế, tận thu, thiêu đốt, đồng xử lý,

cô lập, chôn lấp) với mục đích cuối cùng là không gây tác động xấu đến môi trường và sức khoẻ con người

Tái sử dụng, tái chế chất thải là việc trực tiếp sử dụng lại hoặc thu hồi, tái chế lại

từ chất thải các thành phần có thể sử dụng để biến thành các sản phẩm mới, hoặc các dạng năng lượng để phục vụ các hoạt động sinh hoạt và sản xuất

1.2 PHÂN LOẠI CHẤT THẢI RẮN

Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn là do hoạt động của con người, chính vì vậy chất thải rắn rất đa dạng

Có nhiều cách phân loại chất thải rắn, ví dụ như phân loại theo nguồn gốc phát sinh, phân loại theo thành phần hóa học, theo tính chất độc hại, theo khả năng công nghệ xử lý và tái chế

a) Phân loại theo nguồn gốc phát sinh

Tùy theo lĩnh vực hoạt động của con người mà chất thải rắn sinh ra được phân loại thành:

- Chất thải rắn đô thị: chất thải từ hộ gia đình, chợ, trường học, cơ quan

- Chất thải rắn nông nghiệp: rơm rạ, trấu, lõi ngô, bao bì thuốc bảo vệ thực vật

- Chất thải rắn công nghiệp: chất thải từ các nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp Ví dụ như nhựa, cao su, giấy, thủy tinh

b) Phân loại theo thành phần hóa học

- Chất thải rắn hữu cơ: chất thải thực phẩm, rau củ quả, phế thải nông nghiệp, chất thải chế biến thức ăn

- Chất thải rắn vô cơ: chất thải vật liệu xây dựng như đá, sỏi, xi măng, thủy tinh

c) Phân loại theo tính chất độc hại

- Chất thải rắn thông thường: giấy, vải, thủy tinh

- Chất thải rắn nguy hại: chất thải công nghiệp nguy hại, chất thải nông nghiệp nguy hại, chất thải y tế nguy hại

d) Phân loại theo công nghệ xử lý hoặc khả năng tái chế

- Chất phải phân hủy sinh học, phân thải khó phân hủy sinh học,

- Chất thải cháy được, chất thải không cháy được,

- Chất thải tái chế được: kim loại, cao su, giấy, gỗ

1.3 MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA CHẤT THẢI RẮN

Khi tính toán các yếu tố công nghệ cho quá trình xử lý chất thải rắn người ta thường nói đến một số tính chất của nó như tỷ trọng,độ ẩm, độ xốp, kích thước trung bình Trong trường hợp công nghệ nhiệt phân được lựa chọn người ta còn quan tâm đến các tính chất khác của chất thải như nhiệt trị, nhiệt dung riêng, độ cháy, độ tro v.v

Khối lượng riêng

Khối lượng riêng của chất thải rắn được định nghĩa là khối lượng của vật chất tính trên một đơn vị thể tích chất thải (kg/m3) Khối lượng riêng của chất thải rắn có thể thay đổi tuỳ thuộc vào những trạng thái của chúng như chất thải đổ đống có nén hoặc không nén

Độ ẩm

Độ ẩm của chất thải rắn được biểu diễn bằng tỷ lệ lượng hơi nước (%) có chứa trong một đơn vị khối lượng chất thải Người ta thường tính toán độ ẩm theo công thức sau đây:

100%

r s w

m r - khối lượng chất thải rắn trước khi sấy, kg;

m s - khối lượng chất thải rắn sau khi sấy, kg

Nhiệt trị

Nhiệt trị của chất thải là lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy một đơn vị khối lượng chất thải Đơn vị tính là kJ/kg hoặc kCal/kg Giá trị này càng lớn thì phương pháp nhiệt phân chất thải càng có hiệu quả Nhiệt trị của chất thải được tính theo công thức Meldeleev như sau:

kg kcal W

H S

O H

Nhiệt trị của chất thải phụ thuộc vào thành phần của chất thải và rất phụ thuộc vào

độ ẩm của chất thải Độ ẩm càng lớn thì khả năng cháy càng thấp, nhiệt trị càng thấp

Độ tro (chất trơ)

Độ tro là tỷ lệ (%) lượng vật chất còn lại sau quá trình thiêu đốt chất thải Độ tro càng nhỏ thì quá trình cháy chất thải càng tốt Khi áp dụng phương pháp nhiệt phân người ta thường lựa chọn loại chất thải có độ ẩm và độ tro thấp Tro, xỉ của quá trình thiêu đốt không độc hại thường được sử dụng làm vật liệu xây dựng hoặc san lấp mặt đường, nếu như khối lượng đủ lớn Trong trường hợp khối lượng nhỏ, hoặc thành phần

và kích thước không phù hợp để làm vật liệu xây dựng người ta đem chôn lấp Độ tro có thể tính theo công thức sau:

r A T

Khi tiếp cận phương pháp thiêu đốt thì chất thải có thể được tính như có 3 phần:

độ ẩm, thành phần cháy và độ tro Khi quá trình thiêu đốt xảy ra, quá trình sấy, thoát ẩm

sẽ xảy ra trước tiên, sau đó sẽ xảy ra hiện tượng cháy và hình thành tro, xỉ Có thể viết phương trình liên quan đến các thành phần trên như sau:

x w + x c + x A = 100%

Trong đó: x c - thành phần cháy của chất thải, được xác định theo công thức sau:

x c = 100- x A - x W =

r

W T r m

m m

.100%

Khi áp dụng công nghệ thiêu đốt chất thải, người ta thường phải lựa chọn chất thải

có khả năng cháy tốt nhất Thành phần cháy của chất thải sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả xử

lý Thành phần cháy của chất thải càng cao thì hiệu quả xử lý càng cao, chi phí nhiên liệu để đốt bổ sung càng nhỏ

Thành phần hữu cơ

Thành phần chất thải rắn hữu cơ thường có nguồn gốc từ động vật và thực vật Chất thải hữu cơ thường là chất thải từ các công đoạn chế biến thực phẩm như tôm, cua, cá từ các phế phẩm nông lâm nghiệp, chăn nuôi như rau, củ, quả, phân lợn, gà Các chất thải hữu cơ thường được tái chế thành phân vi sinh hoặc có thể ủ sinh học để sinh

ra khí metan dùng cho việc cung cấp năng lượng nhiệt

Thành phần vô cơ

Thành phần rác thải vô cơ như đất, cát, đá sỏi, sành sứ, thủy tinh Các loại hình chất thải này thường có nguồn gốc từ hoạt động xây dựng, sản xuất xi măng, khai thác khoáng sản, tro xỉ của các lò đốt chất thải, lò luyện kim

Chất thải dễ phân hủy sinh học

Chất thải rắn có thành phần dễ phân hủy sinh học thường là chất thải thực phẩm, chất thải nông nghiệp như rau, thịt, phân gia súc, gia cầm Chất thải loại này thường được ủ sinh học để làm phân compost (phân trộn) hoặc ủ lên men tạo thành khí metan

Thành phần tái chế được

Chất thải rắn có thành phần có thể tái chế được thường hay được phân loại tại nguồn từ các hộ gia đình, cơ quan, trường học, chất thải công nghiệp Ví dụ chất thải tái chế được như kim loại, nhựa, cao su, giấy, thủy tinh, chất thải điện tử Ngày nay, nhiều loại chất thải tái chế rất đa dạng như ắc qui, lốp xe, xỉ than của các lò đốt làm vật liệu xây dựng, ngay cả bùn thải của công nghệ mạ niken, crôm cũng được thu hồi kim loại,bùn đỏ của quá trình sản xuất oxit nhôm cũng được tái chế thành các vật liệu khác nhau,

Bảng 1.1 Nguồn gốc các loại chất thải Nguồn phát sinh Nơi phát sinh Các dạng chất thải rắn

Khu dân cư Hộ gia đình, biệt thự, chung cư Thực phẩm dư thừa, giấy, can nhựa, thuỷ tinh, can thiếc, nhôm Khu thương mại Nhà kho, nhà hàng, chợ, khách sạn,

nhà trọ, các trạm sửa chữa và dịch vụ Giấy, nhựa, thực phẩm thừa, thủy tinh, kim loại, chất thải nguy hại

Cơ quan, công sở Trường học, bệnh viện, văn phòng,

công sở nhà nước Giấy, nhựa, thực phẩm thừa, thủy tinh, kim loại, chất thải nguy hại

Nguồn phát sinh Nơi phát sinh Các dạng chất thải rắn

Công trình xây dựng Khu nhà xây dựng mới, sửa chữa

nâng cấp mở rộng đường phố, cao ốc, san nền xây dựng

Gạch, bêtông, thép, gỗ, thạch cao, bụi

Khu công cộng Đường phố, công viên, khu vui

chơi giải trí, bãi tắm Rác vườn, cành cây cắt tỉa, chất thải chung tại các khu vui chơi, giải trí Nhà máy xử lý chất

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

thải công nghiệp khác

Bùn, tro

Công nghiệp

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

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

Nông nghiệp Đồng cỏ, đồng ruộng, vườn cây ăn quả, nông trại Thực phẩm bị thối rữa, sản phẩm nông nghiệp thừa, rác, chất độc hại

Thành phần của chất thải rắn biểu hiện sự đóng góp và phân phối của các phần riêng biệt mà từ đó tạo nên dòng chất thải, thông thường được tính bằng phần trăm khối lượng Thông tin về thành phần chất thải rắn đóng vai trò rất quan trọng trong việc đánh giá và lựa chọn những thiết bị thích hợp để xử lý, các quá trình xử lý cũng như việc hoạch định các hệ thống, chương trình và kế hoạch quản lý chất thải rắn

Thông thường trong rác thải đô thị, rác thải từ các khu dân cư và thương mại chiếm tỉ lệ cao nhất từ 5075% Thành phần rác thải sẽ thay đổi tuỳ thuộc vào các hoạt động của cuộc sống, như: xây dựng, sửa chữa, sự mở rộng của các dịch vụ đô thị Thành phần chất thải rắn luôn thay đổi theo vị trí địa lý, thời gian, mùa trong năm, điều kiện kinh tế và tùy thuộc vào thu nhập của từng địa phương

Bảng 1.2 Thành phần chất thải rắn sinh hoạt tại bãi chôn lấp của

một số địa phương năm 2009 - 2010

Hà Nội (Xuân Sơn)

Hải Phòng (Tràng Cát)

Hải Phòng (Đình Vũ)

Huế (Thủy Phương)

Đà Nẵng (Khánh Hòa)

HCM (Đa Phước)

HCM (Phước Hiệp)

Bắc Ninh (TT Hồ)

Hà Nội (Xuân Sơn)

Hải Phòng (Tràng Cát)

Hải Phòng (Đình Vũ)

Huế (Thủy Phương)

Đà Nẵng (Khánh Hòa)

HCM (Đa Phước)

HCM (Phước Hiệp)

Bắc Ninh (TT Hồ)

Nguồn: Báo cáo Nghiên cứu quản lý chất thải rắn tại Việt Nam, JICA, 3/2011 vàBáo cáo

Dự án Tổng hợp, xây dựng các mô hình thu gom, xử lý rác thải cho các thị trấn, thị tứ, cấp huyện, cấp xã, 2006-2008

Ngoài ra, trong chương này cũng đề cập đến xu hướng ứng dụng các phương pháp

xử lý chất thải rắn ở Việt Nam và trên thế giới

Do chất thải rắn có thành phần và tính chất rất đa dạng nên tùy theo loại hình chất thải có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp

Mục đích của việc xử lý chất thải là nhằm:

- Chuyển chất thải sang một dạng khác ít độc hại hơn, dễ kiểm soát hơn,

- Chuyển chất thải thành chất khác có thể sử dụng có ích,

- Làm giảm thể tích hoặc khối lượng nhằm lưu giữ được nhiều hơn,

- Lưu giữ tạm thời để chờ đợi công nghệ phù hợp

Tùy theo công nghệ áp dụng, chi phí xử lý sẽ khác nhau Có công nghệ xử lý với chi phí thấp nhưng trong quá trình xử lý lại phát sinh ra ô nhiễm thứ cấp Có công nghệ

xử lý hiện đại, chi phí vận hành cao nhưng xử lý an toàn, không gây mùi, không phát sinh ô nhiễm thứ cấp Tuy nhiên, việc quản lý chất thải rắn làm sao cho hiệu quả, hạn chế phát sinh chất thải, tái sử dụng và tái chế chất thải Trong công tác quản lý chất thải rắn, thứ tự ưu tiên được sắp xếp như sau:

- Giảm thiểu phát thải,

Các thành phần khó phân huỷ sinh học nhưng dễ cháy như giấy vụn, giẻ rách, nhựa, cao su không còn khả năng tái chế thì có thể áp dụng phương pháp đốt để giảm thể tích Chất thải xây dựng và các thành phần không cháy được như vỏ ốc, gạch đá, sành sứ đưa đi san nền hoặc chôn lấp trực tiếp ở bãi chôn lấp

2.1 PHƯƠNG PHÁP THIÊU ĐỐT

Thiêu đốt là phương pháp phổ biến hiện nay trên thế giới để xử lý chất thải rắn nói chung, đặc biệt là đối với chất thải rắn độc hại công nghiệp, chất thải nguy hại y tế nói riêng Xử lý khói thải sinh ra từ quá trình thiêu đốt là một vấn đề cần đặc biệt quan tâm Phụ thuộc vào thành phần khí thải, các phương pháp xử lý phù hợp có thể được áp dụng như phương pháp hoá học (kết tủa, trung hoà, ôxy hoá ), phương pháp hoá lý (hấp thụ, hấp phụ, điện ly), phương pháp cơ học (lọc, lắng)

Thiêu đốt chất thải rắn là giai đoạn xử lý cuối cùng được áp dụng cho một số loại chất thải nhất định không thể xử lý bằng các biện pháp khác Đây là giai đoạn ôxy hoá nhiệt độ cao với sự có mặt của ôxy trong không khí, trong đó có rác độc hại được chuyển hoá thành khí và các thành phần không cháy được Khí thải sinh ra trong quá trình thiêu đốt được làm sạch thoát ra ngoài môi trường không khí Tro xỉ được chôn lấp

Phương pháp thiêu đốt được sử dụng rộng rãi ở một số nước như Nhật Bản, Đức, Thuỵ Sĩ, Hà Lan, Đan Mạch là những nước có số lượng đất cho các khu thải rác bị hạn chế

Xử lý chất thải bằng phương pháp thiêu đốt có ý nghĩa quan trọng là làm giảm bớt tới mức nhỏ nhất chất thải cho khâu xử lý cuối cùng là chôn lấp tro, xỉ Mặt khác, năng lượng phát sinh trong quá trình thiêu đốt có thể tận dụng cho các lò hơi, lò sưởi hoặc các nghành công nghiệp cần nhiệt và phát điện Mỗi lò đốt cần phải được trang bị một hệ thống xử lý khí thải, nhằm khống chế ô nhiễm không khí do quá trình đốt có thể gây ra Mặc dù phương pháp xử lý bằng thiêu đốt đòi hỏi chi phí xử lý cao nhưng vẫn thường áp dụng để xử lý rác thải độc hại như rác thải y tế và công nghiệp vì các phương pháp này xử lý tương đối triệt để chất gây ô nhiễm

Quá trình thiêu đốt rác thải thường được thực hiện trong các lò đốt rác chuyên dụng ở nhiệt độ cao, thường từ 850 đến 1.100oC Bản chất của quá trình là tiến hành phản ứng cháy, tức phản ứng ôxy hoá rác thải bằng nhiệt và ôxy của không khí Nhiệt

độ phản ứng được duy trì bằng cách bổ sung năng lượng như năng lượng điện hay nhiệt toả ra khi đốt cháy nhiên liệu như gas, dầu diezen

Hiện tại, ở Việt Nam xử lý chất thải rắn nguy hại y tế chủ yếu bằng lò đốt công suất nhỏ được trang bị cho từng bệnh viện Tuy nhiên, các bệnh viện lớn tuyến trung ương trực thuộc Bộ Y tế có công tác thu gom, phân loại, vận chuyển và xử lý chất thải y

tế được thực hiện tốt Các bệnh viện tuyến tỉnh, huyện, việc xử lý chất thải y tế phụ thuộc nhiều vào điều kiện kinh tế từng tỉnh Số bệnh viện tuyến huyện được trang bị lò đốt đạt tiêu chuẩn rất ít Vì vậy, chất thải y tế thường được đốt bằng lò đốt thủ công hoặc chôn lấp trong khu đất của bệnh viện

Đối với rác thải nguy hại công nghiệp được xử lý bằng phương pháp đốt thì gần như tuân theo nguyên lý đốt của chất thải y tế nhưng công suất lò lớn hơn Hiện tại, các khu công nghiệp có đầu tư khu xử lý chất thải rắn nguy hại tập trung không nhiều Các chất thải rắn nguy hại thường được doanh nghiệp hợp đồng với công ty, đơn vị có chức năng, được cấp giấy phép vận chuyển và xử lý chất thải rắn nguy hại xử lý Tại Việt Nam, các công ty môi trường đô thị (viết tắt là URENCO) vẫn là những đơn vị hàng đầu trong xử lý chất thải rắn nguy hại Công ty nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các lò đốt chất thải rắn công suất lớn đặt tại một số địa điểm, phục vụ nhu cầu xử lý chất thải khu vực xung quanh

2.2 PHƯƠNG PHÁP CHÔN LẤP HỢP VỆ SINH

Trong các phương pháp xử lý và tiêu huỷ chất thải rắn trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng, chôn lấp là phương pháp phổ biến và đơn giản nhất Phương pháp này đã được áp dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới Về thực chất, chôn lấp là phương pháp lưu giữ chất thải trong một khu vực và có phủ đất lên trên

Phương pháp chôn lấp thường áp dụng cho đối tượng chất thải rắn là rác thải đô thị không được sử dụng để tái chế, tro xỉ của các lò đốt, chất thải công nghiệp Phương pháp chôn lấp cũng thường áp dụng để chôn lấp chất thải nguy hại, chất thải phóng xạ ở các bãi chôn lấp có thiết kế đặc biệt cho rác thải nguy hại

Hình 2.1 Bãi chôn l ấp rác Nam Sơn

Chôn lấp hợp vệ sinh là một phương pháp kiểm soát sự phân huỷ của các chất rắn khi chúng được chôn nén và phủ lấp bề mặt Chất thải rắn trong bãi chôn lấp sẽ bị tan rữa nhờ quá trình phân huỷ sinh học bên trong để tạo ra sản phẩm cuối cùng là các chất giàu dinh dưỡng như axit hữu cơ, nitơ, các hợp chất amon và một số khí như CO2, CH4 Tại miền Bắc, bãi chôn lấp rác thải Nam Sơn (Sóc Sơn, Hà Nội) là bãi chôn lấp rác lớn nhất, chịu trách nhiệm xử lý rác cho toàn thành phố Hà Nội Mỗi ngày bãi chôn lấp rác Nam Sơn tiếp nhận khoảng 3.000 tấn rác và có thể tăng lên 4.000 tấn/ngày trong

2 năm tới Hiện tại, bãi Nam Sơn đã lấp đầy 6/9 ô chôn lấp

Tại thành phố Hồ Chí Minh, mỗi ngày có khoảng 6.000 tấn rác được đem tới các bãi chôn lấp Tuy nhiên, vì lý do quỹ đất và địa hình nên tại thành phố Hồ Chí Minh có nhiều bãi chôn lấp phục vụ công tác xử lý chất thải rắn của thành phố

Bãi chôn lấp Gò Cát tại thành phố Hồ Chí Minh đã từng là bãi chôn lấp chính của thành phố Hồ Chí Minh Tuy nhiên, hiện nay đã đóng cửa bãi chôn lấp vì bãi đã đầy Một số thông tin về bãi chôn lấp Gò Cát, thành phố Hồ Chí Minh:

Giai đoạn 1: gồm quá trình khử canxi (tháp khử Can xi) và quá trình xử lý sinh

học kỵ khí có dòng chảy ngược UASB

Giai đoạn 2: Quá trình xử lý sinh học hiếu khí (bùn hoạt tính) kết hợp với quá

Hình 2.3 Hình ảnh tại bãi chôn lấp Đa Phước

Ngày 16/2/2008, Công ty Môi trường Đô thị thành phố Hồ Chí Minh đã chính thức đưa vào hoạt động bãi chôn lấp rác số 2 tại Khu liên hiệp xử lý chất thải rắn Phước Hiệp - Củ Chi Đây là bãi chôn lấp rác thay thế cho bãi chôn lấp 1A (đã hết khả năng tiếp nhận vào đầu năm 2008) có sức chứa khoảng 4,464 triệu tấn rác, công suất tiếp nhận trung bình 2.000 tấn/ngày và tối đa trên 4.000 tấn/ngày, thời gian khai thác 5 năm với tổng mức vốn đầu tư trên 350 tỷ đồng (100% vốn do công ty đầu tư)

Bãi chôn lấp rác Đa Phước thuộc Khu liên hiệp xử lý chất thải rắn Đa Phước chủ yếu phục vụ xử lý rác thải khu vực phía nam thành phố Hồ Chí Minh Tổng diện tích khu liên hợp là 73,64 ha trong đó diện tích để xây dựng ô chôn rác là 29,7 ha với công suất tiếp nhận 3000 tấn/ngày đêm Dự kiến bãi rác sẽ hoạt động 4 năm rồi đóng cửa Ngoài hai thành phố lớn Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh có bãi chôn lấp hợp

vệ sinh qui mô lớn, việc thu gom, vận chuyển, xử lý rác được tổ chức qui củ thì tại các tỉnh thành khác, mặc dù cũng có bãi chôn lấp rác hợp vệ sinh nhưng việc vận hành bãi rác còn gặp nhiều khó khăn Do đó, việc xử lý chất thải rắn bằng phương pháp chôn lấp tại Việt Nam vẫn cần phải được quan tâm và đầu tư nhiều

2.3 PHƯƠNG PHÁP Ủ SINH HỌC

Quá trình ủ sinh học áp dụng đối với chất hữu cơ không độc hại, lúc đầu là khử nước, sau là xử lý cho tới khi nó thành xốp và ẩm Độ ẩm và nhiệt độ được kiểm soát để giữ cho vật liệu luôn ở trạng thái hiếu khí trong suốt thời gian ủ Quá trình tự tạo ra nhiệt riêng nhờ quá trình ôxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân huỷ là CO2, nước và các hợp chất hữu cơ bền vững như lignin, xenlulo, sợi

Đối với qui mô nhỏ (ví dụ như trang trại chăn nuôi), rác hữu cơ có thể áp dụng công nghệ ủ sinh học theo đống Đối với qui mô lớn có thể áp dụng công nghệ ủ sinh học theo qui mô công nghiệp Nhiệt độ, độ ẩm và độ thông khí được kiểm soát chặt chẽ

để quá trình ủ là tối ưu

Tại Việt Nam, Nhà máy chế biến phế thải Cầu Diễn thuộc Công ty trách nhiệm hữu hạn Nhà nước Một thành viên Môi trường Đô thị Hà Nội (URENCO) là một trong

những nhà máy đi đầu Việt Nam trong lĩnh vực ủ sinh học rác thải hữu cơ để chế biến phân compost

Ngoài ra, tại phía Bắc còn có nhà máy chế biến phế thải Việt Trì, nay đổi tên và phát triển thành Công ty trách nhiệm hữu hạn Nhà nước Một thành viên xử lý và chế biến chất thải Phú Thọ cũng có kinh nghiệm lâu năm trong lĩnh vực ủ sinh học

2.4 PHƯƠNG PHÁP TÁI CHẾ CHẤT THẢI RẮN

Hoạt động tái chế đã có từ lâu ở Việt Nam Các loại chất thải có thể tái chế như kim loại, đồ nhựa và giấy được các hộ gia đình bán cho những người thu mua đồng nát, sau đó chuyển về các làng nghề Công nghệ tái chế chất thải tại các làng nghề hầu hết là

cũ và lạc hậu, cơ sở hạ tầng yếu kém, quy mô sản xuất nhỏ dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng ở một số nơi Một số làng nghề tái chế hiện nay đang gặp nhiều vấn đề môi trường bức xúc như xã Chỉ Đạo (Hưng Yên), xã Minh Khai (Hưng Yên), làng nghề sản xuất giấy xã Dương Ổ (Bắc Ninh) Nhìn chung, hoạt động tái chế ở Việt Nam không được quản lý một cách có hệ thốngmà chủ yếu do các cơ sở tư nhân thực hiện một cách tự phát

Rác thải điện tử là một trong những loại rác được tái chế khá nhiều ở Việt Nam Các máy tính, tivi, đầu máy hỏng thường được bán cho đội ngũ thu gom phế thải (đồng nát, ve chai) Các sản phẩm thải ra này thường được tách ra để thu gom linh kiện, hoặc lấy kim loại và vỏ máy đem bán lại cho các cơ sở tái chế

Bảng 2.1 Lượng rác thải điện tử trong các năm 2002 - 2006

Tái chế nhựa cũng là một ngành tiềm năng ở nước ta Hiện nay, Việt Nam có hơn 2.200 doanh nghiệp sản xuất các sản phẩm nhựa, khoảng 80-90% nguồn nguyên liệu đều phải nhập khẩu trong khi tốc độ phát triển của ngành này là từ 15 đến 20% mỗi năm Tuy nhiên, hiện nay, việc tái chế nhựa ở qui mô công nghiệpchưa được thực sự quan tâm phát triển Các cơ sở tái chế nhựa chủ yếu là cơ sở qui mô hộ gia đình, tập trung ở các làng nghề với công nghệ thủ công, lạc hậu nên gây ô nhiêm môi trường nghiêm trọng như làng nghề Đông Mẫu, xã Yên Đồng, huyện Yên Lạc, tỉnh Vĩnh Phúc

Cả làng có hơn 40 cơ sở tái chế nhựa và hàng chục hộ thu mua phế thải nhựa cung cấp cho các cơ sở tái chế Mỗi tháng, làng tái chế khoảng 150-200 tấn nhựa

Ngoài ra, giấy cũng là vật liệu có thể tái chế nhưng ở Việt Nam, tỉ lệ giấy đã sử dụng thu hồi được so với tổng lượng giấy tiêu dùng chỉ ở mức khoảng 25%, rất thấp so với các nước trong khu vực vì nhiều lý do: công nghệ, chi phí, cách hợp thức hóa trong chi phí sản xuất đối với việc mua giấy loại thu gom trong nước phức tạp, khiến công tác thu hồi giấy trong nước không có tiến triển

Giấy đã qua sử dụng sau khi thu hồi chuyển về nhà máy có thể tái chế thành giấy khăn giấy làm bao bì, giấy tissue, giấy in báo Các cơ sở sản xuất quy mô nhỏ chủ yếu

sử dụng giấy loại thu gom trong nước để sản xuất các sản phẩm cấp thấp Ngược lại, các

cơ sở quy mô trung bình và lớn chủ yếu sử dụng giấy đã dùng nhập khẩu từ nước ngoài

để tái chế giấy phục vụ cho các sản phẩm cao cấp hơn

Từ năm 2000 đến nay, nhiều dây chuyền hiện đại, đồng bộ sản xuất bột từ giấy thu hồi đã được lắp đặt ở Việt Nam Năm 2009, Việt Nam đưa vào sản xuất một số dây chuyền sản xuất mới với tổng công suất 190.000 tấn/năm Bên cạnh đó, những dây chuyền cũ được nâng cấp các khâu nghiền, sàng bột và tách xơ sợi nhằm đem lại hiệu suất bột cao hơn và chất lượng bột tốt hơn Công nghệ sử dụng giấy đã qua sử dụng ở Việt Nam đang có những chuyển biến tích cực, góp phần kích thích sự phát triển của hoạt động thu gom giấy thải và phát triển ngành công nghiệp giấy trong nước

2.5 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

Lượng chất thải rắn và chất thải nguy hại của Việt Nam ngày càng tăng nhanh theo sự phát triển của nền kinh tế nói chung và ngành công nghiệp nói riêng, đặc biệt là

ở hai khu vực kinh tế trọng điểm phía Bắc và phía Nam Tuy nhiên, vấn đề thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải nguy hại của Việt Nam vẫn còn nhiều bất cập Số lượng các đơn vị có khả năng và được cấp phép hoạt động trong lĩnh vực thu gom, vận chuyển

và xử lý chất thải nguy hại còn ít và năng lực, trình độ của các đơn vị này còn yếu nên

tỷ lệ xử lý chất thải nguy hại thấp Do đó, chất thải nguy hại nhiều khi tập kết bừa bãi, chôn lấp không đạt yêu cầu

Hiện nay, đất nước ta đang trong quá trình phát triển hội nhập cùng với thế giới Mặt khác, thời đại thông tin phát triển nên các thành tựu về khoa học công nghệ được ứng dụng nhanh chóng Trong lĩnh vực bảo vệ môi trường cũng vậy, ở Việt Nam đã và đang sử dụng những công nghệ được ứng dụng trên thế giới

2.5.1 Xu hướng công nghệ xử lý chất thải rắn trên thế giới

Ở các nước phát triển các quá trình thu gom và quản lý chất thải rắn được hoàn thiện là do có cơ sở vật chất, kỹ thuật đầy đủ, ngoài ra ý thức bảo vệ môi trường của người dân rất cao Chính vì vậy, việc phân loại rác thải đầu nguồn rất tốt Mặt khác, các công nghệ tái chế chất thải đã được phát triển và ứng dụng phổ biến ở một số nước như

Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc Ngành công nghiệp môi trường đã được thành lập nhằm giải quyết được ô nhiễm môi trường, tái chế chất thải và đem lại hiệu quả kinh tế cao

Bảng 2.2 Doanh thu của một số công ty tái chế chất thải

Tên công ty Doanh thu,

Tăng trưởng kinh tế và gia tăng chất thải luôn luôn song hành với nhau Khi nhu cầu sống được nâng cao, đòi hỏi xã hội phải cung cấp nhiều sản phẩm cho người dân Chính vì vậy, sản xuất phát triển, nguyên vật liệu và tài nguyên thiên nhiên được con người

sử dụng tạo thành những sản phẩm hữu ích nhưng cuối cùng cũng sẽ tạo thành chất thải Theo số liệu thống kê, ở Mỹ từ năm 1970 đến 1998, lượng chất thải rắn được chôn lấp và tiêu huỷ đã tăng 37%, lượng chất thải tính theo đầu người tăng 14% Mỗi năm người Mỹ thải ra 156 triệu tấn chất thải rắn đô thị Ở Hàn Quốc tổng lượng chất thải rắn khoảng 298 triệu tấn/năm, trong đó chất thải đô thị khoảng 58 triệu tấn/năm, chất thải công nghiệp khoảng 100 triệu tấn/năm

Hình 2.4 Tỷ lệ các phương pháp xử lý chất thải rắn ở Hàn Quốc, năm 2012

Nếu nói xu thế công nghệ xử lý chất thải rắn của thế giới trong tương lai xa hơn thì có thể khẳng định rằng công nghệ chôn lấp sẽ “không có chỗ đứng”, các công nghệ tái chế sẽ được triển khai ứng dụng tuỳ theo loại hình chất thải Đặc biệt công nghệ nhiệt phân sẽ được ứng dụng rộng rãi, bởi vì nó cho phép xử lý rất triệt để và giảm thể tích nhất so với các phương pháp khác

Tuy nhiên, trong thời gian tới tại các nước phát triển nơi mà đã có ngành công nghiệp môi trường phát triển, các công nghệ tái chế được ứng dụng có hiệu quả, thì

phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh chiếm tỷ lệ rất thấp, khoảng 10-15% Tại các nước này công nghệ chế biến thực phẩm phát triển, các loại thức ăn chủ yếu được chế biến sẵn, do đó lượng chất thải thực phẩm sẽ giảm dần Mặt khác, tại các nước này tỷ trọng phát triển nông nghiệp rất thấp Do đó, công nghệ sản xuất phân vi sinh chiếm tỷ trọng rất thấp, chỉ chiếm khoảng 1-5% lượng chất thải

Chất thải rắn đô thị, chất thải rắn nông nghiệp, chất thải công nghiệp có xu hướng được tái chế hoặc được xử lý bằng phương pháp nhiệt phân có tái sử dụng nhiệt năng ở các dạng khác nhau

Những xu thế về quản lý, xử lý chất thải rắn và chất thải nguy hại ở các nước trên thế giới như sau:

Tập trung giải quyết triệt để chất thải rắn công nghiệp, vì các lý do sau:

- Chất thải công nghiệp gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng;

- Ngành công nghiệp có khả năng về khoa học công nghệ;

- Ngành công nghiệp có khả năng về nhân lực;

- Ngành công nghiệp có bộ phận phụ trách về môi trường

Thế giới tiến đến không bãi chôn lấp

Ứng dụng các công nghệ tiên tiến, tái chế chất thải

2.5.2.Xu hướng công nghệ xử lý chất thải rắn ở Việt Nam

Ở Việt Nam trong các năm tới đây xu thế xử lý chất thải rắn có sự khác biệt giữa các đô thị lớn và các tỉnh

- Ở các đô thị lớn xu thế xử lý bằng phương pháp nhiệt phân có thu hồi năng lượng nhằm giảm chi phí xử lý

- Ở các tỉnh có hai xu thế xử lý chất thải rắn: chôn lấp hợp vệ sinh và sản xuất

vi sinh

Trong vòng một thập kỷ từ năm 2010 - 2020 xu thế xử lý chất thải rắn đô thị ở các thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng, Nha Trang chủ yếu sử dụng phương pháp nhiệt phân và các phương pháp tái chế

Có thể ví dụ hàng loạt các dự án xử lý chất thải rắn từ năm 2010 đến nay ở thành phố Hà Nội đã được đề xuất:

Dự án xử lý bằng phương pháp đốt Plasma PJMI 300 tấn/ngày của Công ty cổ phần Xây dựng và Thương mại Thành Quang (đang thi công)

Dự án xử lý chất thải rắn đô thị Hà Nội tại Khu liên hợp xử lý chất thải Nam Sơn bằng phương pháp tái chế của Công ty cổ phần tiến bộ thế giới AIC (đang thi công)

Đề xuất dự án xử lý rác thải đô thị Xuân Mai bằng công nghệ tái chế thành dầu diesel

Những lý do chính các thành phố lớn cần loại bỏ phương pháp chôn lấp chất thải

vì thiếu diện tích và ô nhiễm môi trường do nước rỉ rác và khí thải bãi rác

Xử lý bằng phương pháp nhiệt phân: thiêu đốt thông thường, thiêu đốt có tận dụng nhiệt, thiêu đốt bằng công nghệ plasma, phương pháp cacbon hoá mặc dù chi phí đầu

tư và chi phí vận hành cao nhưng sẽ là biện pháp thay thế cho phương pháp chôn lấp Biện pháp ủ phân và phân huỷ yếm khí chỉ có thể xử lý thành phần hữu cơ

Những yếu tố tác động đến nhu cầu áp dụng phương pháp xử lý nhiệt phân:

- Nhu cầu về thu hồi những sản phẩm có giá trị và nguồn năng lượng từ chất thải rắn đô thị

- Biện pháp thiêu đốt truyền thống gây tác động tiêu cực

- Có những hạn chế về việc chôn lấp chất thải chưa được xử lý

Hiện nay, trên thế giới đã và đang ứng dụng các công nghệ hiện đại trong việc xử

lý chất thải rắn như đốt rác phát điện, đốt plasma ở nhiệt độ cao, tái chế nhựa thải, cao

su thải thành dầu nhiên liệu Ở Việt Nam một số công nghệ tiên tiến cũng đã được nhập khẩu và bắt đầu ứng dụng Tuy nhiên, nhằm giải mã công nghệ và tiến đến làm chủ về công nghệ, các cơ quan chức năng liên quan và các nhà khoa học và công nghệ môi trường cần tập trung nghiên cứu về các vấn đề sau đây:

Đối với chất thải rắn đô thị:

- Nghiên cứu công nghệ thiêu đốt kết hợp với tận dụng nhiệt năng phát điện để

sử dụng, vận hành hệ thống xử lý chất thải nhằm giảm chi phí xử lý

- Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá tạo thành sản phẩm nhiên liệu và vật liệu

xử lý ô nhiễm môi trường

- Nghiên cứu công nghệ thiêu đốt Plasma tạo thành khí tổng hợp sử dụng để vận hành hệ thống xử lý chất thải

- Nghiên cứu công nghệ nhiệt phân tạo thành nhiên liệu để sử dụng, vận hành

hệ thống chất thải

- Nghiên cứu sản xuất các chất xúc tác sử dụng hiệu quả cho quá trình nhiệt phân tạo thành nhiên liệu

- Nghiên cứu công nghệ tái chế các thành phần cao su, nhựa, kim loại, giấy

Đối với chất thải của một số ngành công nghiệp trọng điểm:Nghiên cứu xử lý

theo hướng tái chế chất thải rắn của ngành công nghiệp khai thác khoáng sản:

Đối với chất thải nông nghiệp, lâm nghiệp, thuỷ sản:

+ Nghiên cứu tái chế chất thải nông nghiệp để sản xuất bio-etanol, biodiezel, + Nghiên cứu tái chế thành vật liệu hấp phụ sử dụng trong công nghiệp hoá chất và môi trường,

+ Nghiên cứu tái chế chất thải lâm nghiệp thành các vật liệu tấm sử dụng trong xây dựng

Đối với chất thải nguy hại khó phân hủy sinh học (POPs):

+ Nghiên cứu xử lý các chất thải thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) bằng phương pháp cacbon hoá,

+ Nghiên cứu các chất xúc tác để phân huỷ dioxin, furan trong môi trường đất, nước và không khí

CHƯƠNG 3

XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP THIÊU ĐỐT

3.1.GIỚI THIỆU CHUNG

Thiêu đốt là quá trình xử lý chất thải ở nhiệt độ cao Thiêu đốt ở nhiệt độ cao chất thải được xử lý triệt để, đảm bảo loại trừ các độc tính, có thể giảm thiểu thể tích rác đến 90-95%

và tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn gây bệnh Phương pháp này đáp ứng tất cả các tiêu chí về tiêu hủy an toàn ngoại trừ việc phát thải ra các khí thải cần được xử lý nên đây có thể coi là phương pháp xử lý triệt để nhất so với các phương pháp xử lý chất thải rắn khác

Do chất thải được ôxy hoá nhiệt độ cao với sự có mặt của ôxy trong không khínên các thành phần rác độc hại được chuyển hoá thành khíthải và các thành phần không cháy được tạo thành tro, xỉ Phương pháp này khá phổ biến trên thế giới hiện nay để xử

lý chất thải rắn nói chung và đặc biệt là đối với chất thải nguy hại công nghiệp, chất thải nguy hại y tế nói riêng

Xử lý chất thải bằng phương pháp thiêu đốt có ý nghĩa quan trọng là làm giảm thể tích tới mức nhỏ nhất cho khâu xử lý cuối cùng là đóng rắn hoặc tái sử dụng tro, xỉ

3.1.1 Phạm vi ứng dụng

Phương pháp thiêu đốt thường được áp dụng cho các loại chất thải như sau:

- Chất thải độc hại về mặt sinh học;

- Chất thải không phân hủy sinh học;

- Chất thải có thể bốc hơi và do đó dễ phân tán;

- Chất thải có thể đốt cháy với nhiệt độ dưới 400oC;

- Chất thải dung môi;

- Dầu thải, nhũ tương dầu và hỗn hợp dầu,

- Nhựa, cao su và mủ cao su,

- Chất thải rắn bị nhiễm khuẩn bởi các hóa chất độc hại

3.1.2 Ưu điểm, nhược điểm của phương pháp thiêu đốt chất thải

Ưu điểm:

- Khả năng tận dụng nhiệt cho lò hơi, lò sưởi hoặc các lò công nghiệp và phát điện;

- Xử lý được toàn bộ chất thải rắn mà không cần nhiều diện tích đất sử dụng làm bãi chôn lấp rác;

- Xử lý triệt để thành phần ô nhiễm, giảm tối đa thể tích;

- Chất thải được biến thành những chất trung gian có giá trị, có thể sử dụng để

biến thành những vật liệu tái chế hoặc thu hồi năng lượng;

- Loại bỏ được nhiều chất độc hại;

Nhược điểm:

- Chi phí đầu tư và bảo trì cao so với các phương pháp khác;

- Khi vận hành đòi hỏi rác có nhiệt trị cao;

- Tác động thứ cấp tới môi trường do khí phát thải và phải xử lý tro sau khi đốt;

- Có thể gặp khó khăn khi có sự thay đổi về thành phần chất thải

3.2 XỬ LÝ KHÍ THẢI CỦA QUÁ TRÌNH THIÊU ĐỐT

3.2.1 Cơ chế hình thành khí thải của quá trình thiêu đốt chất thải

Khi quá trình đốt được tiến hành, cácthành phần độc hại bị phá vỡ các liên kết hóa học bởi nhiệt độ, giảm thiểu hay loại bỏ hoàn toàn độc tính Ở giai đoạn đầu sẽ xảy ra quá trình sấy, bốc hơi nước Tiếp theo là giai đoạn khí hóa và cháy chất thải Về bản

chất đây là phản ứng cháy của các nguyên tố hóa học: cacbon, hydro, lưu huỳnh, nitơ

Trong quá trình thiêu đốt, các phản ứng cháy được mô tả như sau:

Phương trình cháy hoàn toàn cacbon, khi cung cấp đủ ôxy:

Hình 3.1 Sự hình thành dioxin và furan trong quá trình thiêu đốt

3.2.2 Xử lý khí thải của quá trình thiêu đốt

Sản phẩm của quá trình thiêu đốt bao gồm tro, xỉ và khí thải Việc xử lý khí thải của quá trình thiêu đốt đóng vai trò rất quan trọng Thành phần khí thải rất phức tạp tùy thuộc vào thành phần chất thải đưa vào lò đốt Tuy nhiên, trong thành phần khí thải thường bao gồm: tro bay, các khí mang tính axit, hơi kim loại như thủy ngân, chì

Việc xử lý khí thải của các lò đốt chất thải rắn thường được tiến hành theo các phương pháp sau:

- Phương pháp cơ học: lọc tay áo, cyclone (loại tro bụi, kim loại nặng)

2NO 2 + 2NaOH = NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O

Hấp phụ, trung hoà bằng kiềm rắn

Hấp phụ bằng than hoạt tính

Thiêu hủy có xúc tác: xúc tác bằng ôxít kim loại NiO- MoO3 ở 600 - 800oC, hoặc đất hiếm, kim loại hiếm như Cu, Mn, Cr, Ni ở 250 - 300o

C

Làm lạnh nhanh khói thải xuống dưới 300o

C tránh tái sinh dioxin

Các điều kiện để tiến hành phương pháp thiêu đốt chất thải rắn:

Nhiệt độ: nhiệt độ đủ cao để thực hiện các phản ứng ( 900oC)

Thời gian lưu: các chất tham gia phản ứng được tiếp xúc tốt trong buồng đốt thứ

cấp với thời gian đủ để tiến hành phản ứng (từ 1 đến vài giây) ở nhiệt độ cao

Chế độ chảy rối: cần thiết để đảm bảo trộn lẫn tốt giữa các chất tham gia phản ứng

và sự đồng đều nhiệt độ trong buồng đốt

3.3 MỘT SỐ KỸ THUẬT THIÊU ĐỐT RÁC THẢI

3.3.1 Kỹ thuật đốt thủ công dạng hở

Kỹ thuật thiêu đốt rác thải dạng hở được sử dụng từ trước năm 1955 Chất thải được đổ đống trên mặt đất rồi đốt, không có các thiết bị hỗ trợ Hạn chế của phương pháp này là không an toàn, đốt không triệt để, tạo ra khói thải gây ô nhiễm môi trường

Bảng 3.1 Một số loại lò thiêu đốt rác trên thế giới

Tên lò Nước sản xuất Thời gian làm trong

ngày (h)

Công suất tấn/ngày Loại lò

Lò công suất lớn Delmonego 500

10

14

24

2,2 2,6 0,13

Lò tĩnh

Lò tĩnh

Lò tĩnh

3.3.2 Kỹ thuật đốt nhiều cấp (nhiều buồng đốt)

Chất thải được đốt triệt để, khí thải ra môi trường đạt tiêu chuẩn quy định Chất thải được đốt trong nhiều buồng đốt: sơ cấp và thứ cấp Tùy theo điều kiện sử dụng và khả năng của địa phương mà lựa chọn quy mô thích hợp

Lò đốt chất thải nhiều cấp còn được gọi là lò đốt nhiệt phân Chất thải được đưa vào buồng đốt sơ cấp và đốt ở nhiệt độ 350 - 600oC Lượng không khí cấp vào từ

70 - 80% lượng không khí lý thuyết Khí thải sinh ra từ phản ứng cháy và hơi nước được dẫn đến buồng thứ cấp và đốt tiếp ở nhiệt độ 1100 - 1300oC Lượng không khí cấp vào từ 110 – 120% lượng không khí lý thuyết Khí thải được dẫn qua thiết bị xử lý khí thải trước khi thải vào môi trường

Trong buồng đốt sơ cấp lượng không khí V, chỉ được cấp bằng 70 - 80% lượng không khí cần thiết V o (theo tính toán lý thuyết) Nhiệt độ lò đốt kiểm soát từ

350 - 600oC, giai đoạn cuối cùng có thể nâng nhiệt độ cao hơn để đốt cháy hoàn toàn các chất hữu cơ còn lại trong tro Khí thải sinh ra từ các phản ứng cháy gồm có hỗn hợp các khí cháy (khí gas) và hơi nước sẽ được dẫn lên buồng thứ cấp và khí gas sẽ được đốt tiếp trong buồng thứ cấp

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống đốt rác phát điện

Ở buồng thứ cấp lượng không khí được cung cấp dư để cháy hoàn toàn (thường vượt 110 - 130%) lượng không khí cần thiết Khí thải tiếp tục được làm sạch (khử bụi, trung hòa các thành phần khí thải có tính axít ) bằng các thiết bị xử lý trước khi thải ra môi trường.Nhiệt độ làm việc ở buồng thứ cấp trên thường lớn hơn 1.000o

C

3.3.3 Kỹ thuật đốt trong lò quay

Lò đốt thùng quay là loại lò đốt chất thải tiên tiến có nhiều ưu điểm bởi quá trình đảo trộn chất thải tốt, đạt hiệu quả cao được sử dụng phổ biến ở các nước phát triển Lò gồm hai buồng đốt: sơ cấp và thứ cấp

Buồng đốt sơ cấp:

Là một tầng quay với tốc độ điều chỉnh được, có nhiệm vụ đảo trộn chất thải rắn trong quá trình cháy Lò đốt được đặt hơi dốc với độ nghiêng từ (1-5)/100, nhằm tăng thời gian cháy của chất thải và vận chuyển tự động tro ra khỏi lò đốt Phần đầu của lò đốt có lắp một béc phun dầu hoặc gas kèm quạt cung cấp cho quá trình đốt nhiên liệu nhằm đốt nóng cho hệ thống lò đốt Khi nhiệt độ lò đạt trên 800oC, thì chất thải rắn mới được đưa vào để đốt Giai đoạn đốt sơ cấp, nhiệt độ lò quay khống chế từ 800 - 900o

C, nếu chất thải cháy tạo đủ năng lượng giữ nhiệt độ này thì bộ đốt phun dầu, gas tự động ngắt Khi nhiệt độ thấp hơn 800oC thì bộ đốt tự động làm việc trở lại

Buồng đốt thứ cấp (buồng đốt phụ):

Đây là buồng đốt tĩnh, nhằm để đốt các sản phẩm bay hơi, chưa cháy hết bay lên

từ lò sơ cấp.Nhiệt độ ở đây thường từ 950 - 1100oC Thời gian lưu của khí thải qua buồng thứ cấp từ 1,5 - 2 giây Hàm lượng ôxy dư tối thiểu cho quá trình cháy là 6%.Có các tấm hướng để khí thải vừa được thổi qua vùng lửa cháy của bộ phận đốt phun dầu vừa được xáo trộn mãnh liệt để cháy triệt để Khí thải sau đó được làm nguội và qua hệ thống xử lý trước khi qua ống khói thải ra môi trường

Hình 3.3 Hệ thống thiết bị lò đốt thùng quay có xử lý khí thải

Hình 3.4 Lò quay

3.3.4 Kỹ thuật đốt trong lò đốt tầng sôi

Lò đốt tầng sôi là loại lò đốt tĩnh được lát một lớp gạch chịu lửa bên trong để làm việc với nhiệt độ cao, có đặc điểm là luôn chứa một lớp cát dày khoảng 40cm – 50cm Lớp cát này có tác dụng: nhận và giữ nhiệt cho lò đốt, bổ sung nhiệt cho chất thải ướt Được gió thổi tung lên, xé tơi và xáo trộn chất thải rắn giúp quá trình cháy xảy ra dễ dàng hơn

Chất thải lỏng khi bơm vào lò sẽ dính bám lên mặt các hạt cát nóng đang bị xáo động nên sẽ bị đốt cháy, nước sẽ bị bay hơi hết

Hình 3.5 Lò đốt tầng sôi

Quá trình đốt tầng sôi: Gió thổi mạnh vào dưới lớp vỉ đỡ có lỗ nên gió sẽ phân bố đều dưới đáy tháp làm lớp đệm cát cùng các phế liệu rắn, nhão đều được thổi tơi, tạo điều kiện cháy triệt để Khoang phía dưới tháp (trên vỉ phân bố gió), là khu vực cháy sơ cấp nhiệt độ buồng đốt từ 850-920oC, còn khoang phía trên phình to hơn là khu vực cháy thứ cấp có nhiệt độ cháy cao hơn (990-1100oC) để đốt cháy hoàn toàn chất thải Trong tháp sôi cần duy trì một lượng cát nhất định tạo một lớp đệm giữ nhiệt ổn định và

hỗ trợ cho quá trình sôi của lớp chất thải đưa vào đốt Khí thải sau đó được làm nguội

và qua hệ thống trước khi qua ống khói thải ra môi trường

Hình 3.6 Sơ đồ hệ thống thiêu đốt chất thải rắn có tận dụng nhiệt để phát điện

Hình 3.7 Sơ đồ hệ thống thiêu đốt có cơ cấu nạp liệu bằng pittông

1 Chất thải rắn, 2 Băng tải; 3 Hệ thống cấp liệu; 4 Phễu; 5 Cánh hướng dòng; 6 Pittông;

7 Van; 9 Ống nhánh; 10,15 Vị trí lấy mẫu khí thải; 11 Quạt hút; 12 Hoá chất hấp thụ;

13 Lò đốt; 14 Ống khí thải; 16 Phân chia dòng khí thải; 17 Thiết bị xử lý khí thải;

18 Thiết bị trao đổi nhiệt; 19 Cặn rắn; 20 Chuyển đến khu vực chôn lấp; 21 Cặn;

22 Bể nước; 23 Băng tải; 24 Tro, xỉ; 25 Đầu đốt; 26 Mối kín; 27 Đầu phun; 28 Bể chứa xỉ;

29 Hệ thống cấp nhiên liệu đốt

3.4 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THIÊU ĐỐT RÁC THẢI

Một nhà máy xử lý chất thải rắn có thể bao gồm nhiều hạng mục công trình khác nhau như trạm cân, khu văn phòng, xưởng kỹ thuật sửa chữa, bộ phận sản xuất, khu nhà

ăn, vệ sinh, khu vực cây xanh Trong đó, hạng mục thiêu đốt là một trong những hạng mục quan trọng nhất, nó bao gồm các thiết bị như sau:

- Bộ phận nhận chất thải và bảo quản chất thải

- Bộ phận nghiền và phối trộn chất thải

Quá trình xảy ra trong buồng đốt sơ cấp

- Chất thải rắn được nạp vào buồng đốt sơ cấp sau đó được gia nhiệt, quá trình bay hơi (nhiệt phân) diễn ra

- Quá trình bay hơi không yêu cầu ôxy và có thể được thực hiện trong môi trường khí trơ Tốc độ bay hơi phụ thuộc vào nhiệt độ

- Buồng đốt sơ cấp được bố trí sao cho hơi từ đầu đốt, khí thoát ra do hiện tượng bay hơi, do thay đổi nhiệt độ và do chuyển động dạng xoáy ngang kết hợp vào với nhau tạo ra nhiệt và khí cung cấp ổn định cho buồng đốt và nhờ vậy điều khiển tốc độ cháy của lò đốt

Quá trình xảy ra trong buồng đốt thứ cấp

- Buồng đốt thứ cấp bao gồm hai buồng (buồng trộn và buồng đốt cuối cùng)

- Trong buồng đốt thứ cấp, chủ yếu là quá trình đốt cháy hoàn toàn luồng khí tạo thành từ buồng đốt sơ cấp Luồng khí này ở dưới dạng các hạt mỏng chứa

tỷ lệ phần trăm cacbon cao Lượng cacbon chứa trong hạt sẽ được đốt cháy hoàn toàn khi đi vào buồng trộn Sau đó, khí thoát khỏi buồng trộn, qua cửa

có màn chắn và vào buồng đốt cuối cùng

- Vận tốc thấp trong buồng đốt này đảm bảo đủ thời gian để đốt cháy hoàn toàn các thành phần (Thời gian lưu tối thiểu của khí thải trong buồng thứ cấp là

2 giây)

- Nhiệt độ buồng thứ cấp là một trong những yếu tố quyết định hiệu suất xử lý khói thải, đặc biệt là khả năng phân hủy dioxin hình thành trong quá trình đốt chất thải Nhiệt độ buồng thứ cấp thường từ 900 đến 1200C

Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý của quá trình thiêu đốt hai cấp

Việc tính toán các thông số cơ bản của hệ thống thiêu đốt chất thải sẽ là cơ sở cho quá trình thiết kế hệ thống thiêu đốt chất thải rắn

Sau đây là ví dụ tính toán các hạng mục chính của lò thiêu đốt chất thải rắn theo

nguyên lý đốt đa cấp, dạng lò ghi Các thông số thiết kế chính cần tính toán như sau:

- Tính toán diện tích ghi lò,

- Tính toán thể tích buồng đốt sơ cấp và buồng đốt thứ cấp,

- Tính chi phí nhiên liệu cho quá trình xử lý

Tính toán diện tích ghi lò (F)

Diện tích ghi lò được tính theo công thức sau:

Trong đó: B - năng suất đốt của lò, kg/h Thông số này phụ thuộc vào yêu cầu xử lý

b- cường độ cháy, kg/m2/h Thông số này được xác định bằng phương pháp thực nghiệm

Tính thể tích buồng đốt sơ cấp

Thể tích V 1 được xác định theo công thức sau:

V 1 = V 1 ‘+ V 1 ’’+ V 1 ’’’

Trong đó: V 1 ‘ - thể tích đốt

Trong đó: q t nl - nhiệt trị của dầu diezel, kcal/kg;

B d - công suất của đầu đốt kg/h;

q - mật độ nhiệt thể tích của lò kcal/m3/h;

V d

t

nl.'

1 

t

r w A

t

t '' 1

G ) x 1 (

x m V

r ' 1

G ) x 1 ( m V

Trong đó: r - khối lượng riêng của chất thải rắn, kg/m3

Tính thể tích buồng đốt thứ cấp

Thể tích buồng đốt thứ cấp được tính theo công thức sau:

Trong đó: V k- lượng khí thải sinh ra khi đốt m3, tính ở điều kiện tiêu chuẩn

(áp suất 1at, nhiệt độ 0o

C);

T- nhiệt độ khí thải, oC;

t- thời gian lưu của khí thải trong buồng đốt thứ cấp, s

Để quá trình xử lý đạt hiệu quả, cần khống chế thời gian lưu của khí thải trong

buồng đốt là t = 2 giây

Tính toán cân bằng nhiệt lượng:

Bảng 3.2 Cân bằng vật chất khi đốt cháy một đơn vị khối lượngrác khô và

nhiên liệu (ở điều kiện tiêu chuẩn)

Lượng ôxy, không khí cần thiết và lượng

các khí sinh ra khi đốt cháy một đơn vị

khối lượng rác khô và nhiên liệu

Rác khô Nhiên liệu

Thể tích,

Nm 3 /kg

Khối lượng, kg/kg

Thể tích,

Nm 3 /kg

Khối lượng, kg/kg

- Lượng ôxy cần thiết lý thuyết

- Lượng không khí cần thiết lý thuyết

- Lượng không khí cần thiết thực tế

(hệ số dư  )

1,06 5,048 5,048 

1,516 6,542 6,542 

2,53 12,02 12,02 

3,61 15,5 15,5 

- Lượng khí CO2 sinh ra

- Lượng khí NO2 và SO2 sinh ra

- Lượng hơi nuớc sinh ra

0,858 0,017 1,0

1,685 0,0252 0,804

1,54

- 1,98

3,02

- 1,59

- Cân bằng vật chất của lò đốt chất thải rắn

Bảng 3.3 Cân bằng vật chất của lò đốt chất thải rắn

Thành phần Lưu lượng tính theo lượng chất thải rắn và khí thải Không khí cần cấp cho lò (hệ số dư α)

273

2

t T

V

- Hơi nước (trong chất thải rắn + mới sinh ra)

- Các khí khác (không khí dư, NOX, SO2)

Gkh =[αmr,k(1-xw)+1-xA]Gr+(1+αmnl,k)Gnl

- Tính toán tiêu thụ nhiên liệu:

Phương trình cân bằng nhiệt cho toàn lò có dạng như sau:

Q r + Q cnl + Q k + Q r + Q nl = Q hh + Q kh + Q t + Q tr

Trong đó: Qr - nhiệt lượng sinh ra khi cháy rác thải, kJ;

Qcnl - nhiệt lượng sinh ra khi cháy nhiên liệu, kJ;

Qk - nhiệt lượng do không khí mang vào, kJ;

Qr - nhiệt lượng do rác thải mang vào, kJ;

Qnl - nhiệt lượng do nhiên liệu mang vào, kJ;

Qhh - nhiệt lượng cần để hóa hơi nước, kJ;

Qkh - nhiệt lượng do khói mang ra, kJ;

Qt - nhiệt lượng tổn thất ra môi trường, kJ;

Qtr - nhiệt tích lại trong tro, kJ

Tính toán các thành phần nhiệt

a) Tính toán các thành phần nhiệt mang vào

Nhiệt lượng sinh ra khi cháy rác thải:

Q r = q tr G r

Trong đó: qtr - nhiệt trị của rác thải, kJ/kg;

Gr- khối lượng rác thải, kg

Nhiệt lượng sinh ra khi cháy nhiên liệu:

Q cnl = q t nl G nl

Trong đó: qt

nl - nhiệt trị của nhiên liệu, kJ/kg;

Gnl- lượng nhiên liệu tiêu thụ, kg

Nhiệt lượng do không khí mang vào:

Q k = G k C k T k

Trong đó: Gk- lượng không khí cần cấp cho quá trình đốt, kg;

Ck - nhiệt dung riêng của không khí, kJ/kg.oC (1.02 kJ/kg.oC);

Tk - nhiệt độ không khí, oC

Nhiệt lượng do rác thải mang vào:

Q r = G r C r T r

Trong đó: Gr - khối lượng rác thải cần xử lý, kg;

Cr - nhiệt dung riêng của rác thải, kJ/kg.oC;

Tr - nhiệt độ của rác thải, oC

Nhiệt lượng do nhiên liệu mang vào:

Q nl = G nl C nl T nl

Trong đó: Gnl - lượng nhiên liệu chi phí cho quá trình đốt, kg;

Cnl - nhiệt dung riêng của nhiên liệu, kJ/kg.oC;

Tnl - nhiệt độ nhiên liệu, oC

Nhiệt lượng cần thiết để hoá hơi nước:

Q hh = hh x W G r

Trong đó: hh- ẩn nhiệt hoá hơi của nước, kJ/kg

xW - độ ẩm của rác thải, %

b) Tính toán các thành phần nhiệt thải ra

Nhiệt lượng do khói mang theo:

Q kh = G kh C kh T kh

Trong đó: Gnl - khối lượng khói thải sinh ra, kg

Cnl - nhiệt dung riêng của khói thải, kJ/kg.oC

Tnl - nhiệt độ khói thải oC Nhiệt lượng do tro xỉ mang theo:

Cnl - nhiệt dung riêng của khói thải, kJ/kg.oC;

Tnl - nhiệt độ khói thải, oC

Bảng 3.4 Nhiệt trị thấp, lượng ôxy, lượng không khí cần thiết

và lượng sản phẩm cháy tạo thành khí α=1

Tính toán tiêu hao nhiên liệu

CHƯƠNG 4

XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CH N LẤP

4.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Chôn lấp chất thải dưới đất cho đến nay là cách xử lý phổ biến nhất Bên cạnh việc chôn lấp chất thải ngầm dưới đất còn có thể chôn lấp chất thải trong các mỏ đã kết thúc khai thác, hay nửa chìm nửa nổi Trên thế giới, việc chôn lấp rác thải đã được tiến hành từ rất lâu trên những bãi chôn lấp hở Các bãi chôn lấp dạng này đã gây ảnh hưởng rất lớn tới môi trường và sức khoẻ của cộng đồng dân cư xung quanh khu vực chôn lấp do sự thẩm thấu nước rác bị ô nhiễm vào nước ngầm, sự phát tán của các khí độc hại có nguồn gốc từ quá trình phân huỷ rác vào không khí, hoạt động của côn trùng, động vật gặm nhấm

Bãi chôn lấp là một diện tích hoặc một khu đất được quy hoạch, lựa chọn, thiết kế

để thải bỏ chất thải rắn Bãi chôn lấp bao gồm các ô chôn lấp chất thải, vùng đệm và các công trình phụ trợ khác nhau như trạm xử lý nước rác, khí thải, cung cấp điện, nước và phòng điều hành

Bãi chôn lấp thường được thiết kế cho quá trình vận hành trong thời gian tương đối lâu, có thể từ 10 đến 40 năm Tuy giải pháp chôn lấp chất thải không phức tạp, nhưng nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là phát sinh nước rỉ rác Chính vì vậy, trong quá trình thiết kế phải đặc biệt quan tâm đến việc thu gom, lưu trữ và xử lý nước

rỉ rác

Hình 4.1 Mặt cắt bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh

Để trở thành bãi chôn lấp hợp vệ sinh, bãi rác phải thỏa mãn các điều kiện sau:

- Rác trong bãi phải được đầm nén;

- Hằng ngày rác phải được che phủ (bằng đất hoặc các vật liệu khác) để tránh không ảnh hưởng đến môi trường bên ngoài

- Kiểm soát và ngăn ngừa những tác động xấu đến sức khoẻ cộng đồng và môi trường (chẳng hạn như mùi, ô nhiễm nguồn nước )

Tuy nhiên, ở các nước đang phát triển, nếu đòi hỏi bãi chôn lấp hợp vệ sinh phải thoã mãn hết các yêu cầu chi tiết trên có thể không thực tế về mặt kĩ thuật cũng như kinh tế Bởi vậy, mục tiêu ngắn hạn ở các nước đang phát triển là đáp ứng đến mức tối

đa có thể những yêu cầu quan trọng trong điều kiện kinh tế và tài chính Mục tiêu dài hạn là dần dần thoả mãn hết tất cả các yêu cầu cụ thể trong thiết kế và trong điều kiện vận hành

4.1.1 Phạm vi ứng dụng

Phương pháp chôn lấp có thể ứng dụng cho phần lớn các loại hình chất thải, như:

- Chất thải sinh hoạt đô thị,

- Chất thải sinh hoạt nông thôn,

- Chất thải công nghiệp,

- Tro, xỉ của các lò đốt chất thải,

- Chất thải nguy hại đã được đóng rắn

4.1.2 Ưu điểm, nhược điểm của phương pháp chôn lấp chất thải

Ưu điểm:

- Xử lý được khối lượng lớn chất thải rắn,

- Chi phí đầu tư và chi phí xử lý thấp

Nhược điểm:

- Chiếm nhiều diện tích,

- Gây ô nhiễm khu vực lân cận bởi mùi, nước rỉ rác,

- Thời gian phân hủy chậm

4.2 CÁC QUÁ TRÌNH DIỄN RA TRONG BÃI CHÔN LẤP

4.2.1 Quá trình vật lý

Những hiện tượng xảy ra trong bãi chôn lấp thường là: nén ép, phân rã và bám hút

bề mặt Sụt lún luôn đi kèm với nén ép, phân rã và di chuyển cũng có những liên quan chặt chẽ, mặc dù mối quan hệ chúng không cùng một mức độ như ở hiện tượng nén ép

Lượng nước xâm nhập vào bãi chôn lấp đóng một vai trò rất quan trọng trong những phản ứng vật lý Nước là môi trường để phân rã những chất có thể hoà tan trong nước và giúp vận chuyển những chất không phản ứng Những chất không phản ứng bao gồm hạt vô sinh và hữu sinh Kích thước hạt thay đổi từ kích thước siêu hiển vi trong chất keo đến những chất có tiết diện vài milimét

Trong một bãi chôn lấp điển hình, chất thải rắn với đa dạng thành phần và kích thước hạt cho phép quá trình bám hút bề mặt diễn ra ở quy mô rộng Sự bám hút bề mặt hay còn gọi là quá trình hấp phụ được hiểu là sự gắn các phân tử lên một bề mặt Là một hiện tượng vật lý, bám hút bề mặt là một trong những quá trình quan trọng vì nó giữ cố định những chất hữu cơ và vô cơ có khả năng gây ra những tác động có hại nếu phát thải ra môi trường bên ngoài

Hấp phụ có một số hạn chế nhất định, một trong những hạn chế đó là thời gian lưu giữ chất bị hấp phụ Một vài nhân tố có thể làm thay đổi thời gian lưu giữ chất hấp phụ như các quá trình phân huỷ sinh học và hoá học xảy ra ở nơi diễn ra hiện tượng bám hút

bề mặt

4.2.2 Quá trình hoá học

Ôxy hoá là một trong hai dạng phản ứng hoá học chủ yếu trong bãi chôn lấp Mức

độ ôxy hoá rất hạn chế vì những phản ứng này phụ thuộc vào sự hiện diện của ôxy giữ lại trong bãi chôn lấp trong quá trình xây dựng và vận hành Dạng phản ứng hoá học thứ hai chủ yếu bao gồm những phản ứng xảy ra do sự có mặt của các axit hữu cơ và cacbon dioxit (CO2) hoà tan trong nước, được tổng hợp từ các quá trình sinh học Phản ứng với các axit hữu cơ và CO2 hoà tan thường là phản ứng của kim loại và hợp chất của kim loại với các axit Sản phẩm của các phản ứng này phần lớn là ion kim loại và muối tồn tại trong nước rỉ rác Các axit gây ra sự hoà tan và giải phóng các chất trở thành nguồn gây ô nhiễm Sự hoà tan CO2 làm giảm chất lượng nước, đặc biệt khi có mặt của Ca và Mg

4.2.3 Các quá trình sinh học

nghĩa quan trọng của các phản ứng sinh học trong bãi chôn lấp là:

Ổn định thành phần chất hữu cơ có trong rác thải và vì vậy sẽ loại trừ khả năng gây ảnh hưởng

Chuyển hoá phần lớn các chất có chứa cacbon và protein thành khí, cho phép giảm đáng kể khối lượng thành phần hữu cơ

Ở điểm thứ hai, cần phải nhớ rằng một phần các nguyên tố dinh dưỡng trong chất thải được chuyển hoá thành chất nguyên sinh của vi khuẩn Cuối cùng, khi vi khuẩn chết đi chất nguyên sinh này sẽ bị phân huỷ và do vậy nó là một nguồn dự trữ cho sự phân huỷ trong tương lai

Thành phần hữu cơ dễ phân huỷ trong chất thải rắn có trong bãi chôn lấp bao gồm rác thực phẩm, giấy, sản phẩm của giấy và các loại “sợi tự nhiên” (bao gồm sợi có nguồn gốc động vật hoặc thực vật) Sự phân huỷ sinh học có thể xảy ra trong điều kiện hiếu khí hoặc kị khí Quá trình phân huỷ hiếu khí xảy ra trước quá trình phân huỷ kị khí Mặc dù cả hai quá trình này đều quan trọng nhưng phân huỷ kị khí gây ra những ảnh hưởng lớn và lâu dài hơn

Sự phân huỷ hiếu khí

Phần lớn quá trình phân huỷ xảy ra ngay sau khi rác được chôn là hiếu khí Phân huỷ hiếu khí xảy ra cho đến khi tất cả ôxy trong các khe hở giữa các hạt chất rắn trong bãi chôn lấp được sử dụng hết Giai đoạn hiếu khí diễn ra tương đối ngắn và phụ thuộc vào độ đầm nén chất thải, cũng như phụ thuộc vào độ ẩm vì độ ẩm chiếm chỗ của không khí trong các khe hở Vi khuẩn hoạt động trong suốt giai đoạn này bao gồm vi sinh vật (VSV) hiếu khí bắt buộc và một số vi sinh vật hiếu khí tuỳ nghi

Những sản phẩm cơ bản cuối cùng của quá trình phân huỷ hiếu khí là “tro”, CO2

và H2O Do đó, những tác động có hại cho môi trường trong giai đoạn phân huỷ hiếu khí là rất nhỏ

Sự phân huỷ ị khí

Các vi khuẩn tham gia vào quá trình phân huỷ yếm khí bao gồm: vi khuẩn kị khí tuỳ nghi và vi khuẩn kị khí bắt buộc Tuy nhiên, sản phẩm của phân huỷ kị khí có thể gây ra tác động bất lợi vào môi trường nếu không có biện pháp quản lý tốt Những sản phẩm phân huỷ có thể phân loại thành hai nhóm chính: axit hữu cơ dễ bay hơi và các khí Hầu hết các axit có mùi khó chịu là các axit béo mạch ngắn Ngoài những phản ứng hóa học với những thành phần khác axit còn là cơ chất cho vi khuẩn tạo ra khí mêtan Hai khí chủ yếu sinh ra trong quá trình phân huỷ kị khí là khí metan(CH4) và khí cacbonic (CO2), ngoài ra còn một số khí ở dạng vết là hydro sunfua (H2S), khí hydro (H2) và khí nitơ (N2)

Những nhân tố môi trường có ảnh hưởng đến tất cả các hoạt động của vi sinh vật Những nhân tố chính ảnh hưởng đến sự phân huỷ trong bãi chôn lấp thông thường là độ

ẩm, nhiệt độ, hàm lượng chất dinh dưỡng và độ bền của chất thải trước sự tấn công của VSV Nếu độ ẩm nhỏ hơn 55% sẽ hạn chế sự phân huỷ trong bãi chôn lấp, bởi vì hoạt động của vi khuẩn bị ức chế khi độ ẩm dưới 55% Trên thực tế, vi sinh vật ngừng hoạt động khi độ ẩm ở 12% Vì vậy, có thể hiểu rằng quá trình phân huỷ diễn ra rất chậm trong những bãi chôn lấp được xây dựng ở vùng khô cằn

Hoạt động của đa số các vi khuẩn tăng khi nhiệt độ tăng tới giới hạn là 40oC Đối với một vài loại vi khuẩn giới hạn trên của nhiệt độ thậm chí khoảng từ 55-65oC Ở vùng nhiệt đới như Việt Nam thì nhiệt độ thuận lợi hơn cho hoạt động của các vi sinh vật nên quá trình phân huỷ chất thải diễn ra tốt hơn

Về chất dinh dưỡng, loại rác nào có đặc tính chứa nhiều chất dễ bị phân huỷ có thể xem là lý tưởng về mặt sinh học Rác dễ phân huỷ gồm các loại rác như rác vườn, rác thực phẩm, rác chợ, phân của người và động vật