Sc = (1 × w × h)1/3
Trong đó:
Sc - kích thước trung bình của các thành phần l – chiều dài, mm
w – chiều rộng, mm h – chiều cao, mm.
Khi sử dụng các phương pháp khác nhau thì kết quả sẽ sai lệch. Do đó phụ thuộc vào hình dáng, kích thước của CTR mà ta chọn phương pháp đo lường cho hợp.
2.3.1.4. Khả năng giữ nước
Khả năng giữ nước của CTR là toàn bộ khối lượng nước có thể giữ lại trong mẫu chất thải dưới tác dụng của trọng lực. Khả năng giữ nước của CTR là chỉ tiêu quan trọng trong việc tính toán, xác định lượng nước rò rỉ từ bãi rác. Nước đi vào mẫu CTR vượt quá khả năng giữ nước sẽ thoát ra tạo thành nước rò rỉ. Khả năng giữ nước thay đổi tùy vào lực nén và trạng thái phân hủy của CTR. Khả năng giữ nước của hỗn hợp CTR (không nén) từ các khu dân cư và thương mại dao động trong khoảng 50% ÷ 60%.
2.3.1.5. Độ thấm của CTR đã nén
Tính dẫn nước của CTR đã nén là một tính chất vật lý quan trọng, chi phối và điều khiển sự di chuyển của các chất lỏng (nước rò rỉ, nước ngầm, nước thấm) chất khí bên trong bãi rác.
2.3.2. Tính chất hóa học
Các thông tin về thành phần hóa học các vật chất cấu tạo nên CTR đóng vai trò rất quan trọng trong việc đánh giá, lựa chọn phương pháp xử lý và tái sinh chất thải. Các tính chất hóa học của CTR quan trọng đó là:
- Những tính chất cơ bản - Điểm nóng chảy
- Thành phần các nguyên tố - Năng lượng chứa trong CTR
2.3.2.1. Những tính chất cơ bản
Những tính chất cơ bản cần phải xác định đối với thành phần cháy được trong CTR bao gồm:
+ Độ ẩm (lượng nước mất đi sau khi sấy ở 105ºC trong 1 giờ);
+ Thành phần các chất cháy bay hơi (khối lượng bị mất đi khi đem mẫu CTR đã sấy ở 105ºC trong 1 giờ nung ở nhiệt độ 550ºC trong lò kín);
+ Thành phần Cacbon cố định: là lượng Cacbon còn lại sau khi đã loại các chất vô cơ khác không phải là cacbon trong tro khi nung ở 550ºC, hàm lượng này thường chiếm khoảng 5% ÷12%, giá trị trung bình là 7%. Các chất vô cơ này chiếm khoảng 15% ÷ 30%, giá trị trung bình là 53%;
+ Tro (phần khối lượng còn lại sau khi đốt trong lò nung hở);
2.3.2.2. Điểm nóng chảy của tro
Điểm nóng chảy của tro được định nghĩa là nhiệt độ mà tại đó tro tạo thành từ quá trình đốt cháy chất thải bị nóngchảy và kết dính tạo thành dạng rắn (xỉ). Nhiệt độ nóng chảy đặc trưng đối với xỉ từ quá trình đốt CTR dao động trong khoảng từ 1100ºC ÷1200ºC
2.3.2.3. Các nguyên tố cơ bản trong chất thải rắn đô thị
Các nguyên tố cơ bản trong chất thải rắn đô thị cần phân tích bao gồm C (Cacbon), H (Hydro), O (Oxy), N (Nitơ), S (Lưu huỳnh) và tro. Trong suốt quá trình đốt CTR sẽ phát sinh các hợp chất Clo hóa, nên phân tích cuối cùng thường bao gồm cả phân tích xác định các halogen. Kết quả phân tích cuối cùng được sử dụng để mô tả các thành phần hóa học của chất hữu cơ trong CTR. Kết quả phân tích còn đóng vai trò rất quan trọng trong việc xác định tỷ số C/N nhằm đánh giá CTR có thích hợp cho quá trình chuyển hóa sinh học hay không.
2.3.2.4. Năng lượng chứa trong các thành phần của CTR
Nhiệt trị là lượng sinh ra do đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng có thể được xác định bằng một trong các phương pháp sau:
- Sử dụng nồi hơi có thang đo nhiệt lượng;
- Sử dụng bom nhiệt lượng trong phòng thí nghiệm; - Tính toán theo thành phần các nguyên tố hóa học;
Do khó khăn trong việc trang bị nồi hơi có thang đo nên hầu hết nhiệt trị của các thành phần hữu cơ trong CTR đô thị đều được đo bằng cách sử dụng bom nhiệt lượng trong phòng thí nghiệm.
2.3.3. Tính chất sinh học
2.3.3.1. Khả năng phân hủy sinh học của các thành phần hữu cơ
Hàm lượng chất rắn bay hơi (VS) được xác định bằng cách nung CTR ở nhiệt độ 550ºC, thường được dùng để đánh giá khả năng sinh học của phần hữu cơ trong CTR.
2.3.3.2. Sự phát sinh khí
Khí có mùi khó chịu có thể phát sinh khi CTR được lưu giữ trong khoảng thời gian dài ở vị trí thu gom, trạm trung chuyển và bãi chôn lấp. Ở những vùng khí hậu nóng ẩm tốc độ phát sinh mùi thường cao. Một cách cơ bản sự phát sinh mùi hôi là kết quả của phân hủy kỵ khí các thành phần hữu cơ trong rác thải.
2.3.3.3.Tạo môi trường phát triển cho các sinh vật gây bệnh
Ruồi và một số các sinh vật khác có thể sinh trưởng và phát triển trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, đó là vấn đề lớn tại các nơi lưu trữ CTR. Chúng có thể phát triển trong thời gian 2 tuần sau khi trứng được sinh ra. Do vậy cần biết được các giai đoạn phát triển của chúng để có biện pháp thu gom, xử lý CTR đúng lúc, kịp thời để không bị lây lan dịch bệnh. Thường thì giai đoạn phát triển của ấu trùng là chiếm khoảng 5 ngày trong đời sống của chúng. Vì vậy cần thu gom CTR trong thời gian 5 ngày này đề nhằm hạn chế sự di chuyển của ấu trùng.
2.4. Ảnh hưởng của CTR đến môi trường và con người
Chất thải rắn có các ảnh hưởng tiêu cực đến các môi trường (môi trường đất, môi trường nước, môi trường không khí), sinh vật và con người, theo báo cáo môi trường quốc gia năm 2011 những ảnh hưởng tiêu cực đó được trình bày dưới đây:
2.4.1. Ảnh hưởng của CTR đến môi trường
Môi trường đất:
+ Rác thải nằm rải rác khắp nơi không được thu gom đều được lưu giữ lại trong đất, một số loại chất thải khó phân hủy như túi nilon, vỏ lon, hydrocacbon… nằm lại trong đất làm ảnh hưởng tới môi trường đất: thay đổi cơ cấu đất, đất trở nên khô cằn làm cho các vi sinh vật trong đất có thể bị chết.
+ Nhiều loại chất thải như xỉ than, vôi vữa…đổ xuống đất làm cho đất bị đóng cứng, khả năng thấm nước, hút nước kém, đất bị thoái hóa.
Môi trường nước:
+ Lượng rác thải rơi vãi nhiều, ứ đọng lâu ngày, khi gặp mưa rác rơi vãi sẽ theo dòng nước chảy, các chất độc hòa tan trong nước, qua cống rãnh, ra ao hồ, sông ngòi, gây ô nhiễm nguồn nước mặt tiếp nhận.
+ Rác thải không thu gom hết ứ đọng trong các ao, hồ là nguyên nhân gây mất vệ sinh và ô nhiễm các thủy vực. Khi các thủy vực bị ô nhiễm hoặc chứa nhiều rác sẽ có nguy cơ ảnh hưởng đến các loài thủy sinh vật, do hàm lượng oxy hòa tan trong nước giảm, khả năng nhận ánh sáng của các tầng nước giảm, dẫn đến ảnh hưởng tới khả năng quang hợp của thực vật thủy sinh và làm giảm sinh khối của các thủy vực.
+ Ở các bãi chôn lấp rác chất ô nhiễm trong nước rác là tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước ngầm trong khu vực và các nguồn nước ao hồ, sông suối lân cận. Tại các bãi rác, nếu không tạo được lớp phủ bảo đảm hạn chế tối đa nước mưa thấm qua sẽ gây ô nhiễm nguồn nước mặt.
Môi trường không khí:
+ Tại các trạm/bãi trung chuyển rác xen kẽ khu vực dân cư là nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí do mùi hôi từ rác, bụi cuốn lên khi xúc rác, bụi khói, tiếng ồn và các khí thải độc hại từ các xe thu gom, vận chuyển rác.
+ Tại các bãi chôn lấp chất thải rắn vấn đề ảnh hưởng đến môi trường khí là mùi hôi thối, mùi khí mêtan, các khí độc hại từ các chất thải nguy hại.
2.4.2. Tác hại của rác thải đối với sức khỏe con người
- Tác hại của rác thải lên sức khỏe con người thông qua ảnh hưởng của chúng lên các thành phần môi trường. Môi trường bị ô nhiễm tất yếu sẽ tác động đến sức khỏe con người thông qua chuỗi thức ăn.
- Tại các bãi rác, nếu không áp dụng các kỹ thuật chôn lấp và xử lý thích hợp, cứ đổ dồn rồi san ủi, chôn lấp thông thường, không có lớp lót, lớp phủ thì bãi rác trở thành nơi phát sinh ruồi, muỗi, là mầm mống lan truyền dịch bệnh, chưa kể đến chất thải độc hại tại các bãi rác có nguy cơ gây các bệnh hiểm nghèo đối với cơ thể người khi tiếp xúc, đe dọa đến sức khỏe cộng đồng xung quanh.
- Rác thải còn tồn đọng ở các khu vực, ở các bãi rác không hợp vệ sinh là nguyên nhân dẫn đến phát sinh các ổ dịch bệnh, là nguy cơ đe dọa đến sức khỏe con người. Theo nghiên cứu của tổ chức y tế thế giới (WHO), tỷ lệ người mắc bệnh ung thư ở các khu vực gần bãi chôn lấp rác thải chiếm tới 15% ÷ 25 % dân số. Ngoài ra, tỷ lệ mắc bệnh ngoại khoa, bệnh viêm nhiễm ở phụ nữ do nguồn nước ô nhiễm chiếm tới 25%.
2.4.3. Rác thải làm giảm mỹ quan khu vực
- Rác thải nếu không được thu gom, vận chuyển đến nơi xử lý, thu gom không hết, vận chuyển rơi vãi dọc đường, tồn tại các bãi rác nhỏ lộ thiên…đều là những hình ảnh gây mất vệ sinh môi trường và làm ảnh hưởng đến mỹ quan đường phố, thôn xóm.
- Một nguyên nhân nữa làm giảm mỹ quan là do ý thức của người dân chưa cao. Tình trạng người dân đổ rác bừa bãi ra lòng lề đường và mương rãnh vẫn còn
rất phổ biến; đặc biệt, là ở khu vực nông thôn nơi mà công tác quản lý và thu gom vẫn chưa được tiến hành chặt chẽ.
2.5. Lịch sử quản lý và phát triển CTR
Rác thải sinh hoạt có từ khi tồn tại sự sống của con người trên trái đất. Con người và động vật đã khai thác và sử dụng các nguồn tài nguyên trên trái đất để phục vụ cho đời sống của mình và thải ra các chất thải rắn. Khi ấy, sự thải bỏ các chất thải từ hoạt động của con người không gây ra vấn đề ô nhiễm môi trường trầm trọng bởi vì mật độ dân cư còn thấp. Bên cạnh đó diện tích đất còn rộng nên khả năng đồng hoá các chất thải rắn rất lớn, do đó đã không làm tổn hại đến môi trường. Khi xã hội phát triển, con người sống tập hợp thành các nhóm, bộ lạc, làng, cụm dân cư thì sự tích lũy các chất thải rắn trở thành một trong những vấn đề nghiêm trọng đối với cuộc sống của nhân loại. Thực phẩm thừa và các loại chất thải khác bị thải bỏ bừa bãi khắp nơi trong các thị trấn, trên các đường phố, trục lộ giao thông, các khu đất trống đã tạo môi trường thuận lợi cho sự sinh sản và phát triển của các loài gậm nhấm như chuột ...
Các phương pháp phổ biến nhất được sử dụng để xử lý chất thải rắn từ đầu thế kỷ 20 là:
- Thải bỏ trên các khu đất trống;
- Thải bỏ vào môi trường nước (sông, hồ, biển …); - Chôn lấp;
- Giảm thiểu và đốt;
Hiện nay, hệ thống quản lý chất thải rắn không ngừng phát triển, đặc biệt là ở Mỹ và các nước công nghiệp tiên tiến. Nhiều hệ thống quản lý rác với hiệu quả cao ra đời nhờ sự kết hợp đúng đắn giữa các thành phần sau đây:
- Luật pháp và quy định quản lý chất thải rắn; - Hệ thống tổ chức quản lý;
- Quy hoạch quản lý; - Công nghệ xử lý;
2.6. Hiện trạng quản lý CTR trên thế giới
Mức đô thị hóa cao thì lượng chất thải tăng lên theo đầu người. Ví dụ cụ thể một số quốc gia hiện nay như sau: Canada là 1,7 kg/người/ngày; Australia là 1,6kg/người/ngày; Thụy Sỹ là 1,3kg/người/ngày; Trung Quốc là 1,3 kg/người/ngày. Với sự ra tăng của rác thải thì việc phân loại, thu gom, xử lý rác thải là điều mà mọi quốc gia cần quan tâm.
Ngày nay, trên thế giới có nhiều cách xử lý rác thải như: công nghệ sinh học, công nghệ xử lý nhiệt, công nghệ Seraphin. Đô thị hóa và phát triển kinh tế thường đi đôi với mức tiêu thụ tài nguyên và tỷ lệ phát sinh chất thải rắn tăng lên tính theo đầu người. Dân thành thị ở các nước phát triển phát sinh chất thải nhiều hơn các nước đang phát triển gấp 6 lần, cụ thể là ở các nước phát triển là 2,8kg/người/ngày; ở các nước đang phát triển là 0,5 kg/người/ngày. Chi phí quản lý cho rác thải ở các nước đang phát triển có thể lên đến 50% ngân sách hàng năm. Cơ sở hạ tầng tiêu hủy an toàn rác thải thường rất khiêm tốn, khoảng 30% ÷ 60% rác thải đô thị không được cung cấp dịch vụ thu gom.
Bảng 2.3 – Lượng phát sinh chất thải rắn ở một số nước theo World Bank, bảng 3, trang 7, 1999
Tên nước Dân số đô thị hiện nay (% tổng số) LPSCTĐT hiện nay (kg/người/ngày) Nước thu nhập thấp 27,8 0,64 Nepal 13,7 0,50 Bangladesh 18,3 0,49 Việt Nam 20,8 0,55 Ấn độ 26,8 0,46
Nước thu nhập trung bình 37,6 0,73
Indonesia 35,4 0,76
Philippines 54,2 0,52
Thái Lan 20,0 1,10
Malaysia 53,7 0,81
Nước có thu nhập cao 79,5 1,64
Hàn Quốc 81,3 1,59
Hồng Kông 95 5,07
Singapose 100 1,10
Nhật Bản 77,6 1,47
Trên thế giới, các nước phát triển có những mô hình phân loại và thu gom rác thải rất hiệu quả cụ thể:
California: Nhà nước quản lý cung cấp đến từng hộ gia đình nhiều thùng rác khác nhau. Kế tiếp rác sẽ được thu gom, vận chuyển, xử lý hoặc tái chế, rác được thu gom 3 lần/tuần với chi phí phải trả là 16,30 USD/thùng. Nếu có những phát sinh khác như: khối lượng rác gia tăng hay các xe chở rác phải phục vụ tận sâu trong các tòa nhà lớn, giá phải trả sẽ tăng thêm 4,92 USD/thùng. Phí thu gom rác được tính dựa trên khối lượng rác, kích thước rác, theo cách này có thể hạn chế được đáng kể lượng rác phát sinh. Tất cả chất thải rắn được chuyển đến bãi rác với giá 32,38 USD/tấn. Để giảm giá thành thu gom rác, thành phố cho phép nhiều đơn vị cùng
đấu thầu việc thu gom và chuyên chở rác (Offcial Jouiranal of ISWA (1998), Wastes Management and Research Number 4 ÷ 6).
Nhật Bản: Các gia đình Nhật Bản đã phân loại chất thải thành 3 loại riêng biệt và cho vào 3 túi với màu sắc theo quy định: rác hữu cơ, rác vô cơ, giấy, vải, thủy tinh, rác kim loại. Rác hữu cơ được đưa đến nhà máy xử lý rác thải để sản xuất phân vi sinh. Các loại rác còn lại: Tại đây, rác được đưa đến hầm ủ có nắp đậy và được chảy trong một dòng nước có thổi khí rất mạnh vào các chất hữu cơ và phân giải chúng một cách triệt để. Sau quá trình xử lý đó, rác chỉ còn lại như một loại cát mịn và nước thải giảm ô nhiễm. Các cặn rác không còn mùi sẽ được đầm nén thành các viên gạch lát vỉa hè rất xốp, chúng có tác dụng hút nước khi trời mưa. ( Dự án Danida 2007, Nâng cao năng lực quy hoạch và quản lý môi trường đô thị, NXB Đại học Kiến Trúc Hà Nội, Hà Nội.)
Mỹ: Hàng năm, rác thải sinh hoạt của các thành phố Mỹ lên tới 210 triệu tấn. Tính bình quân mỗi người dân Mỹ thải ra 2 kg rác/ngày. Hầu như thành phần các loại rác thải trên đất nước Mỹ không có sự chênh lệch quá lớn về tỷ lệ, cao nhất không phải là thành phần hữu cơ như các nước khác mà là thành phần chất thải vô cơ (giấy các loại chiếm 38%), điều này cũng dễ lý giải đối với nhịp điệu phát triển và tập quán của người Mỹ là việc thường xuyên sử dụng các loại đồ hộp, thực phầm ăn sẵn cùng các vật liệu có nguồn gốc vô cơ. Trong thành phần rác thải sinh hoạt thực phẩm chỉ chiếm tỷ lệ khá cao (các loại khó hoặc không phân giải được như kim loại, thủy tinh, gốm, sứ) chiếm khoảng hơn 20%).
Hiện nay có rất nhiều các phương pháp khác nhau để xử lý rác thải. Tỷ lệ rác thải được xử lý theo phương pháp khác nhau của một số nước trên thế giới được