1.4.1. PHÂN LOẠI CHẤT THẢI
Các thông tin về tỷ lệ CTR phát sinh, phân loại cũng nhƣ thành phần CTR là cơ sở quan trọng để tính toán và dự báo thiết bị thu gom, vận chuyển, quy hoạch và thiết kế các cơ sở xử lý, tái chế chất thải.
Bảng 2-1 Thành phần CTR đô thị [22]
TT Loại CTR
Tỷ lệ (%) theo khối lƣợng
Khoảng giá trị Trung bình
1 2 3 4 5 6
CTR khu dân cƣ, thƣơng mại
CTR loại đặc biệt (CTR cồng kềnh, đồ điện gia dụng, đồ gỗ, rác vƣờn, lốp xe)
CTR nguy hại (pin, acquy, dầu, mỡ, …)
Công sở, trƣờng học
CTR xây dựng
CTR từ các hoạt động dịch vụ đô thị:
- Quét dọn đƣờng phố, đại lộ;
- Vƣờn hoa, công viên;
- Các khu vui chơi giải trí
- Bãi biển 50 - 75 3 – 12 0,01 – 1,0 3 – 5 8 – 20 2 – 6 2 – 5 1,5 – 3 62,0 5,0 0,1 3,4 14,0 3,8 3,0 2,0
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 26 Khóa 2011B
7 Bùn , rác từ các công trình xử lý bùn, cặn. 0,5 – 1,2 3 - 8 0,7 6,0 Tổng 100%
* Thành phần CTRSH đô thị theo khả năng cháy đƣợc và không cháy đƣợc.
Chất thải rắn đƣợc phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt rất đa dạng của con ngƣời. Thành phần lý, hóa học của CTRSH đô thị rất khác nhau tùy thuộc vào từng địa phƣơng, điều kiện kinh tế - xã hội, điều kiện tự nhiên, khí hậu.
Bảng 2-2. Nguồn gốc chất CTRSH TT Thành phần Nguồn gốc Ví dụ 1 2 3 4 Các chất cháy đƣợc a. Giấy b. Hàng dệt c. Thực phẩm d. Gỗ, củi, rơm, rạ Các vật liệu làm từ bột và giấy Có nguồn gốc từ các sợi Các chất thải từ đồ ăn thực phẩm Các vật liệu và sản phẩm đƣợc Các túi giấy, mảnh bìa, giấy vệ sinh
Vải, vải vụn, quần áo cũ, rách len
Cọng rau, vỏ quả, thân cây, lõi ngô
Đồ dùng bằng gỗ: bàn, ghế, đồ chơi, vỏ
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 27 Khóa 2011B
e. Chất dẻo
f. Da và cao su
chế tạo từ gỗ, tre, rơm,…
Các vật liệu và sản phẩm đƣợc chế tạo từ chất dẻo
Các vật liệu và sản phẩm đƣợc chế tạo từ da và cao su
dừa, …
Phim cuộn, túi chất dẻo, chai lọ nhựa, xô chậu nhựa, ống nƣớc nhựa, vỏ dây điện,
… Bóng, giầy, ví, băng cao su. 2 Các chất không cháy a. Thép
b. Các kim loại phi sắt
c. Thủy tinh
Các vật liệu và sản phẩm đƣợc chế tạo từ thép, dễ bị nam châm
hút
Các vật liệu và sản phẩm không bị nam châm hút
Các vật liệu và sản phẩm đƣợc chế tạo từ thủy tinh
Bất kỳ các loại vật liệu không
Vỏ hộp, dây chuyền, hàng rào, đinh, ốc
vít, dao, nắp lọ
Vỏ nhôm, giấy bao gói, đồ đựng
Chai lọ, đồ đựng bằng thủy tinh, bóng
đèn, …
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 28 Khóa 2011B
d. Đá và sành sứ cháy khác ngoài kim loại và thủy tinh
gạch, đá, đồ gốm, …
3 Các chất hỗn hợp Tất cả các vật liệu và sản phẩm
khác không phân loại trong bảng này. Loại này có thể phân thành
hai phần: kích thƣớc> 5mm và loại≤ 5mm
Đá cuội, cát, đất, …
1.4.2. TÍNH CHẤT CỦA CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ
1.4.2.1. Tính chất lý học
a) Khối lượng riêng của CTR
Khối lƣợng riêng của CTR là khối lƣợng của một đơn vị thể tích đƣợc xác định bằng thí nghiệm, tính theo công thức:
ρ ; kg/m3; t/m3
Trong đó:
G - Khối lƣợng của chất thải (tấn, kg) ;
V - Thể tích chất thải (m3);
- Khối lƣợng riêng (T/m3; kg/ m3);
b) Độ ẩm của CTR
Độ ẩm của CTR đƣợc xác định bằng tỷ số giữa % giữa lƣợng nƣớc có trong chất thải và khối lƣợng chất thải ƣớt (tƣơi).
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 29 Khóa 2011B
W = x 100(%)
Trong đó:
W - Độ ẩm ngoài của chất thải ( W = 15 - 40% phụ thuộc vào thành phần của chất thải, mùa trong năm, điều kiện khí hậu, thời tiết);
G - Khối lƣợng chất thải tƣơi;
P1 - Khối lƣợng chất thải khi sấy khô ở điều kiện nhiệt độ t0 = 1050C.
Độ ẩm toàn phần (W0): Độ ẩm toàn phần của chất thải bao gồm độ ẩm ngoài và khả năng giữ ẩm của chất thải. Khả năng giữ ẩm của chất thải là độ ẩm còn lại của chất thải sau khi sấy nó đến trạng thái khô tuyệt đối ở nhiệt độ t0 = 1050C.
W0 = W + Trong đó:
W0 - Độ ẩm toàn phần của chất thải;
W - Độ ẩm ngoài của chất thải;
Wg - Khả năng giữ ẩm của chất thải.
Độ ẩm toàn phần của rác phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, mùa (trong năm), nó thƣờng nằm trong khoảng 20 - 65%. Thực tế, ở nhiều thành phố rất khác nhau; ở Cộng hòa Liên bang Nga 35 - 55%; Việt Nam 55 - 70%.
Trong lĩnh vực quản lý chất thải rắn, ngƣời ta thƣờng áp dụng phƣơng pháp tính % khối lƣợng ƣớt để tính độ ẩm ngoài của chất thải.
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 30 Khóa 2011B
Kích thƣớc và sự phân bố kích thƣớc thành phần CTR đóng vai trò quan trọng đối với quá trình thu hồi vật liệu, nhất là đối với các thiết bị xử lý cơ học để tách phân chia các hợp phần trong CTR: sang rung, sang trống quay, sang đĩa, quạt gió (tách thành phần nhẹ), thiết bị từ (tách kim loại sắt),…
d) Khả năng giữ nước của CTR (khả năng tích ẩm CTR)
Đây là thông số vật lý cơ bản, có ý nghĩa trong việc xác định lƣợng nƣớc rò rỉ sinh ra từ bãi chôn lấp. Phần nƣớc dƣ vƣợt quá khả năng tích ẩm của chất thải sẽ thoát ra ngoài thành nƣớc rò rỉ. Khả năng tích ẩm của chất thải phụ thuộc vào điều kiện nép ép chất thải, trạng thái phân hủy. Khả năng tích ẩm của chất thải sinh hoạt trong trƣờng hợp không nén khoảng 50-60%.
e) Độ xốp (độ rỗng) của CTR đã nén
Độ xốp (độ rỗng của CTR) đã nén liên quan trực tiếp đến độ thẩm thấu và tính dẫn nƣớc của chất thải.
Tính dẫn nƣớc của chất thải đã nén là thông số vật lý quan trọng khống chế sự vận chuyển của chất lỏng và khí trong bãi chôn lấp. Độ thẩm thấu phụ thuộc vào tính chất của CTR, sự phân bố kích thƣớc lỗ rỗng và độ xốp của chất thải.
1.4.2.2. Tính chất hóa học
Tính chất hóa học của chất thải rắn đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn phƣơng án xử lý và thu hồi nguyên liệu. Khả năng cháy phụ thuộc vào tính chất hóa học của chất thải rắn, do trong thành phần của CTRSH có chất cháy đƣợc và chất không cháy đƣợc. Với phƣơng pháp thiêu đốt, thu hồi năng lƣợng, cần xác định 4 đặc điểm quan trọng sau đây:
- Những tính chất cơ bản của CTR;
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 31 Khóa 2011B
- Thành phần các nguyên tố hóa học CTR;
- Năng lƣợng chứa trong chất thải.
a) Những tính chất cơ bản.
Những tính chất cơ bản cần xác định đối với các thành phần cháy đƣợc trong chất thải rắn:
- Độ ẩm (phần ẩm mất đi khi sấy CTR trong thời gian 1 giờ)
- Thành phần các chất bay hơi (phần khối lƣợng mất đi khi nung ở 9500C trong tủ kính)
- Tro (phần còn lại của CTR sau khi đốt).
b) Điểm nóng chảy của tro
Điểm nóng chảy của tro là nhiệt độ mà tại đó tro tạo thành từ quá trình đốt cháy chất thải bị nóng chảy và kết dính tạo thành dạng rắn (xỉ). Nhiệt độ nóng chảy đặc trƣng đối với xỉ từ quá trình đốt rác sinh hoạt thƣờng dao động trong khoảng 11000C đến 12000
C.
c) Thành phần các nguyên tố hóa học và năng lượng của CTR
Các nguyên tố hóa học cơ bản trong CTRSH bao gồm: hàm lƣợng C (carbon), H (hydro), O (Oxy), N (Nito), S (lƣu huỳnh) và tro. Thông thƣờng các nguyên tố thuộc nhóm halogen cũng thƣờng đƣợc xác định do các dẫn xuất của clo thƣờng tồn tại trong thành phần khí thải khi đốt chất thải. Kết quả xác định các nguyên tố cơ bản này đƣợc sử dụng để xác định công thức hóa học của thành phần hữu cơ trong CTRSH cũng nhƣ xác định tỷ lệ C/N thích hợp cho quá trình làm phân compost.
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 32 Khóa 2011B
Nhiệt sinh ra khi đốt chất thải rắn phụ thuộc vào:
- Độ ẩm của chất thải
- Thành phần cháy đƣợc và không cháy đƣợc.
Nếu không có sẵn các số liệu về nhiệt trị của chất thải, có thể xác định theo công thức Mendelecv:
Qth = 418,6*(81,3C + 243H + 15N + 45,6S – 23,5*O - 6W) kJ/kg Trong đó:
C, H, N, S, O, W - Thành phần của chất thải, % khối lƣợng.
e) Chất dinh dưỡng và những nguyên tố cần thiết khác
Nếu thành phần chất hữu cơ có trong CTRSH đƣợc sử dụng làm nguyên liệu sản xuất các sản phẩm thông qua quá trình chuyển hóa sinh học (làm phân compost, methan và ethanol, …) Số liệu về chất dinh dƣỡng và các nguyến tố khác có trong chất thải có vai trò quan trọng nhằm đảm bảo dinh dƣỡng cho sinh vật hoạt động cũng nhƣ yêu cầu của sản phẩm sau quá trình chuyển hóa sinh học. Chất dinh dƣỡng và những nguyên tố cần thiết khác có trong thành phần chất hữu cơ của CTRSH đƣợc trình bày ở bảng 2.10 [phụ lục]
1.4.2.3. Tính chất sinh học
Ngoại trừ nhựa, sao su và da, phần hữu cơ của hầu hết chất thải rắn sinh hoạt có thể đƣợc phân loại nhƣ sau:
- Những chất tan đƣợc trong nƣớc nhƣ đƣờng, tinh bột, amino acid và các acid hữu cơ khác.
- Hemicellulose là sản phẩm ngƣng tụ của glucose, đƣờng 6 carbon.
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 33 Khóa 2011B
- Lignin là hợp chất cao phân tử chứa các vòng thơm và nhóm methoxyl ( - OCH3)
- Lignocellulose
- Protein là chuỗi các amino acid
Đặc tính sinh học quan trọng nhất của các thành phần chất hữu cơ có trong CTRSH là hầu hết các thành phần này đều có khả năng chuyển hóa sinh học tạo các khí chất, chất rắn hữu cơ trơ và các chất vô cơ. Mùi và ruồi nhặng sinh ra trong quá trình chất hữu cơ bị thối rữa (rác thực phẩm) có trong chất thải sinh hoạt.
a)Khả năng phân hủy sinh học của các thành phần chất hữu cơ
Hàm lƣợng chất thải rắn bay hơi (VS), xác định bằng cách nung ở nhiệt độ 5500C, thƣờng đƣợc sử dụng để đánh giá khả năng phân hủy sinh học của chất hữu cơ trong CTRSH.
Tuy nhiên, việc sử dụng chỉ tiêu VS để đánh giá khả năng phân hủy sinh học các vật chất hữu cơ có trong CTRSH là không xác định vì một số thành phần chất hữu cơ rất dễ bay hơi nhƣng rất khó bị phân hủy sinh học.
Bảng 2-3 Thành phần có khả năng phân hủy sinh học của một số chất thải hữu cơ tính theo hàm lượng lignin [22]
TT Thành phần VS (% của chất rắn tổng cộng TS) Hàm lƣợng lignin (LC), (% VS) Phần có khả năng phân hủy sinh học
(BF)* 1 Rác thực phẩm 7-15 0,4 0,82 2 Giấy Giấy in báo Giấy công sở Carton 94,0 96,4 94,0 21,9 0,4 12,9 0,22 0,82 0,47 3 Rác vƣờn 50-90 4,1 0,72
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 34 Khóa 2011B b) Mùi.
CTR để lâu chƣa đƣợc thu gom trong điều kiện khí hậu nóng ẩm sẽ phát sinh mùi do quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ có trong CTRSH. Ví dụ, khi thời tiết nắng, nóng, độ ẩm cao, các chất thải hữu cơ nhƣ tôm, cua, cá bọc trong các túi nilon bịt kín, để ở thùng đựng rác có thể phân hủy và phát sinh mùi hôi thối ngay trong ngày. Ngay cả đến thức ăn, nếu đồ ăn nóng lại đậy kín cũng dễ bị ôi, thiu, phát sinh mùi.
Nguyên do là trong điều kiện kỵ khí, các sulfate (SO42-) dễ bị khử thành sulfide (S2-); sau đó sulfide kết hợp với hydro tạo thành H2S. Quá trình này có thể biểu diễn theo phƣơng trình sau:
Lactate Sulfate Acetate Sulfide
Ion sulfide có thể kết hợp với muối kim loại sẵn có, ví dụ muối sắt, tạo thành sulfide lim loại:
Màu đen của CTR đã phân hủy kỵ khí ở bãi chôn lấp chủ yếu do sự hình thành các muối sulfide kim loại.
Các hợp chất hữu cơ chứa lƣu huỳnh khi bị khử sẽ tạo thành những hợp chất có mùi hôi nhƣ methyl mercaptan và aminobutyric acid.
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 35 Khóa 2011B
→
Methionine Methyl mercaptan aminobutyric acid
Methyl mercaptan có thể bị thủy phân tạo thành methyl alcohol và hydrogen sulfide:
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 36 Khóa 2011B
CHƢƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN THƢỜNG TÍN
2.1. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN CÔNG TÁC THU GOM, VẬN CHUYỂN a. Thực trạng a. Thực trạng
Huyện Thƣờng Tín cách trung tâm thủ đô Hà nội 20 km về phía nam, huyện có 28 xã thị trấn; tổng diện tích tự nhiên là 12.738,64 ha, dân số 221.816 ngƣời. Tổng số thôn, cụm dân cƣ là 168. Huyện có 40 làng nghề, 120 làng có nghề; có 4 điểm CN làng nghề, 6 cụm CN. Lƣợng chất thải rắn phát sinh khoảng 159,4 tấn/ ngày (bao gồm cả chất thải sinh hoạt, chất thải làng nghề, chất thải công nghiệp). Trong đó
- Về công tác thu gom: Hiện nay, tại các thôn xóm, cụm dân cƣ trên địa bàn các xã, thị trấn hầu hết đều có tổ thu gom chất thải do địa phƣơng thành lập; mô hình tổ thu gom có từ 1-2 ngƣời, phƣơng tiện thu gom bằng xe kéo tay thủ công; hằng tuần bố trí 2-3 buổi thu gom chất thải trong thôn, cụm dân cƣ, sau đó chuyển ra các bãi chất thải của thôn, xóm và một số xã di chuyển ra điểm tập kết để chuyển đi xử lý. Công việc hoạt động của các tổ thu gom chất thải này không thƣờng xuyên diễn ra hàng ngày, thời gian và ngày đi thu gom chất thải không ổn định; tình trạng chất thải ứ đọng, phân hủy, bốc mùi hôi thối, gây ô nhiễm môi trƣờng tại nhiều thôn, xóm; có nhiều nơi tình trạng ngƣời dân còn đổ chất thải ra ven trục đƣờng giao thông, nơi công cộng, kênh mƣơng, máng, ảnh hƣởng đến cảnh quan, gây ô nhiễm môi trƣờng; đồng thời khối lƣợng chất thải phát sinh hàng ngày tại nhiều xã không đƣợc xử lý hợp vệ sinh, nên nguy cơ gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc mặt, nƣớc ngầm và không khí tại nhiều nơi trên địa bàn huyện Thƣờng Tín.
- Về công tác vận chuyển: Việc hoạt động của các tổ chức thu gom chất thải tại các thôn, cụm dân cƣ trên địa bàn các xã, thị trấn trong quá trình thu gom, vận chuyển gặp nhiều khó khăn do địa bàn rộng, mật độ dân cƣ phân bố thƣa, cung
Luận văn thạc sỹ Chuyên ngành Kỹ thuật Nhiệt
Hoàng Xuân Hòa 37 Khóa 2011B
đƣờng thu gom chuyển chất thải ra các bãi rác của các thôn, cụm dân cƣ và điểm tập kết xa; phƣơng tiện thu gom, vận chuyển chủ yếu là xe thô sơ kéo tay.
- Về công tác xử lý: Hiện nay việc xử lý khối lƣợng chất thải theo quy trình hợp vệ sinh mới đạt khoảng 25%, còn lại khoảng 120 tấn rác phát sinh hằng ngày chƣa đƣợc xử lý đúng quy trình, chất thải thu gom tại các thôn, cụm dân cƣ đƣợc chuyển ra các bãi chất thải của các thôn, cụm dân cƣ để lộ thiên.
b. Những khó khăn, vƣớng mắc, bất cập trong công tác thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải hiện nay:
- Khó khăn: Phƣơng tiện, công cụ, bảo hộ lao động còn thiếu; môi trƣờng lao động độc hại nhƣng chƣa có cơ chế chính sách thỏa đáng cho ngƣời làm công việc vệ sinh môi trƣờng; mức thu nhập không ổn định, địa bàn rộng, mật độ dân cƣ phân