Hiện nay trên thế giới, các nước đã có những quy trình công nghệ khác nhau để xử lý chất thải rắn đô thị. Việc áp dụng công nghệ thích hợp cho mỗi nước tuỳ thuộc vào các điều kiện kinh tế, tự nhiên và xã hội của các vùng đặc trưng thuộc quốc gia đó. Mỗi công nghệ được áp dụng tuy có cùng mục đích là xử lý chất thải rắn nhưng sẽ cho những hiệu quả khác nhau. Các công nghệ xử lý chất thải rắn đô thị tuy có quy trình xử lý khác nhau nhưng giai đoạn phân loại, chọn lựa rác thải tương đối giống nhau
Quá trình phân loại, tách nguyên liệu từ chất thải rắn đô thị được mô tả theo sơ đồ như sau:
Hình 2.5: Sơ đồ phân loại chất thải rắn đô thị
Giấy vụn, nhựa dẻo, kim loại…
Vải vụn, cao su, da thuộc… Xà bần, sành sứ, chất trơ… Chất hữu cơ dễ phân huỷ… Rác thải Tái chế Thiêu đốt Chôn lấp Chôn, đốt hoặc chế biến phân
(Nguồn: Công ty Môi trường đô thị thành phố Đà Nẵng)
2.3.3.1 Xử lý chất thải rắn bằng công nghệ ép kiện
Phương pháp ép kiện được thực hiện trên cơ sở toàn bộ rác thải tập trung thu gom vào nhà máy. Rác được phân loại bằng phương pháp thủ công trên băng tải, các chất trơ và các chất có thể tận dụng được như: kim loại, nylon, giấy, thủy tinh, plastic… đuợc thu hồi để tái chế. Những chất còn lại sẽ được băng tải chuyền qua hệ thống ép nén rác bằng thủy lực với mục đích làm giảm tối đa thể tích khối rác và tạo thành các kiện với tỷ số nén rất cao.
Các kiện rác đả ép nén này được sử dụng vào việc đắp các bờ chắn hoặc san lắp những vùng đất trũng sau khi được phủ lên lớp đất cát.
Trên diện tích này, có thể sử dụng làm mặt bằng để xây dựng công viên, vườn hoa, các công trình xây dựng nhỏ và mục đích chính là làm giàm tối đa mặt bằng khu vực xử lý rác. Rác thải Phểu nạp rác Băng tải rác Phân loại Kim loại Thủy tinh Các khối kiện sau khi ép Băng tải thải vật liệu Máy ép rác Nhựa Giấy
Hình 2.6: Công nghệ xử lý rác bằng phương pháp ép kiện 2.3.3.2 Ổn định chất thải rắn bằng công nghệ Hydromex
Đây là một công nghệ mới, lần đầu tiên được áp dụng ở Hawai, Hoa Kỳ tháng 02/1996. Công nghệ Hydromex nhằm xử lý rác thải đô thị thành các sản phẩm phục vụ xây dựng, làm vật liệu, năng lượng và sản phẩm nông nghiệp hữu ích.
Bản chất của công nghệ Hydromex là nghiền nhỏ rác sau đó polyme hóa và sử dụng áp lực lớn để nén ép, định hình các sản phẩm. Sơ đồ xử lý rác theo công nghệ đuợc thể hiện ơû hình 2.7
Hình 2.7: Sơ đồ xử lý rác theo công nghệ Hydromex
Quy trình công nghệ như sau:
Chất thải rắn chưa phân loại
Chất thải rắn chưa phân loại
Sản phẩm mới Eùp hay đùn ra Trộn đều Làm ẩm Cắt xé hoặc nghiền tơi nhỏ Kiểm tra bằng mắt Chất thải rắn chưa phân loại
Rác thải được thu gom ( rác hổn hợp, kể cả rác cồng kềnh) chuyển về nhà máy, rác thải không cần phân loại đựơc đưa vào máy cắt và nghiền nhỏ, sau đó chuyển đến các thiết bị trộn bằng băng tải
Chất thải lỏng được pha trộn trong bồn phản ứng, các phản ứng trung hòa và khư độc xảy ra trong bồn. Sau đó chất thải lỏng từ bồn phản ứng chất lỏng đuợc bơm vào các thiết bị trộn, chất lỏng và rác thải kết dính với nhau hơn sau khi thành phần polyme được cho thêm vào. Sản phẩm ở dạng bột ướt
chuyển đến một máy ép khuôn và cho ra sản phẩm mới. Các sản phẩm này bền, an toàn về mặt môi trường, không độc hại.
Công nghệ Hydromex có những ưu, nhược điểm sau: - Công nghệ tương đối đơn giản, chi phí đầu tư không lớn - Xử lý được chất thải rắn và lỏng
- Trạm xử lý có thề di chuyển hoặc cố định
- Rác sau khi xử lý là bán thành phẩm hoặc là sản phẩm đem lai lợi ích kinh tế
- Tăng cường khả năng tái chế tận dụng lại chất thải, tiết kiệm diện tích đất làm bãi chôn lắp
Tuy nhiên, đây là một công nghệ xử lý rác chưa đáp dụng rộng rãi trên thế giới. Công nghệ Hydromex mới được đưa vào sử dụng đầu tiên vào tháng 2-1996 ở Southgate California nên chưa thể đánh giá hết được ưu khuyết điểm của công nghệ này. Các sản phẩm của Hydromex mới ở dạng trình diễn.
2.3.3.3 Xử lý cơ học
Các phương pháp xử lý cơ học bao gồm : Phân loại
Giảm kích thước cơ học
Phân loại CTR :
Phân loại chất thải là quá trình tách riêng biệt các thành phần có trong chất thải rắn sinh hoạt, nhằm chuyển chất thải từ dạng hỗn hợp tạp sang dạng tương đối đồng nhất. Quá trình này cần thiết để thu hồi những thành phần có thể tái sử dụng được trong chất thải rắn sinh hoạt, tách riêng những thànhphần mang tính nguy hại và những thành phần có khả năng thu hồi năng lượng. Các cách thức phân loại rác hiện nay gồm có :
Phân loại rác bằng tay : Quá trình này nên thực hiện từ hộ gia đình, trạm trung chuyển và trạm xử lý trung tâm. Việc phân loại rác bằng tay được thực hiện tốt nhất từ hộ gia đình.
Phân loại rác bằng khí : Việc phân loại rác bằng khí đựoc dùng cho các loại rác có trọng lượng khác nhau và khô. Rác sẽ được khí nén chia ra gồm hai thành phần nặng và nhẹ. Thành phần nhẹ như giấy, chất dẻo, vải, nylon, … Thành phần nặng như kim loại, sắt, … Trong cách phân loại này, các thành phần rác được dòng khí mang đi xa hay gần tuỳ thuộc vào tỷ trọng của chúng, sau đó chúng được thu gom theo mục đích phân loại.
Phân loại rác bằng từ tính : Là công việc thường dùng để chọn các vật liệu có chứa sắt. Vật liệu có sắt được thu gom trước khi rác bị cắt nhỏ ra. Trong hệ thống thiêu rác hiện nay sắt được tách ra từ bộ phận tro tàn còn lại. Người ta cũng có thể thiết lập hệ thống từ tính tuỳ vào mục đích mong muốn như làm giảm độ hao mòn các thiết bị xử lý rác, hay độ tinh khiết của sản phẩm được thu hồi.
Sàng : Là cách thức chọn lựa từ hỗn hợp rác nhiều thành phần có kích cỡ khác nhau thành hai hay ba kích cỡ rác bằng một hay nhiều hơn lớp lưới sàng.
Sàng cũng có thể là khâu nằm trước hay sau khâu cắt rác nằm sau khâu phân loại bằng khí.
Giảm thể tích cơ học :
Phương pháp nén, ép được áp dụng để giảm thiểu chất thải. Ở hầu hết các thành phố, xe thu gom thường lắp đặt bộ phận ép rác nhằm tăng khối lượng rác có thể thu gom trong một chuyến. Giấy, carton, nhựa và lon nhôm, lon thiếc được thu gom từ chất thải rắn sinh hoạt được đóng kiện để giảm thể tích chứa, chi phí xử lý và chi phí vận chuyển đến trung tâm xử lý. Thông thường, các trạm trung chuyển đều lắp đặt hệ thống ép rác để giảm chi phí vận chuyển rác thải đến BCL, để tăng thời gian sử dụng BCL, rác được nén trước khi phủ đất.
Máy nén bao gồm các loại sau :
Máy nén yếu có sức nén < 8 kg/cm3.
Máy nén mạnh có sức nén > 8 kg/cm3 và đôi khi đạt tới sức nén 350 kg/cm3 tạo ra khối lượng rác có tỷ trọng cao tương đương 1 tấn/m3.
Thể tích rác sau khi nén giảm từ 3 phần còn 1 hay 8 còn 1.
Giảm kích thước cơ học :
Giảm kích thước chất thải nhằm thu được chất thải có kích thước đồng nhất và nhỏ hơn so với kích thước ban đầu của chúng. Cần lưu ý rằng giảm kích thước chất thải không có nghĩa là thể tích chất thải cũng giảm theo. Trong một số trường hợp, thể tích chất thải sau khi giảm kích thước sẽ lớn hơn thể tích ban đầu của chúng.
Các giải pháp xử lý hoá học thường được ứng dụng để xử lý CTR công nghiệp. Các giải pháp xử lý hoá học hiện nay rất nhiều : oxy hoá, trung hoà, thuỷ phân, … chủ yếu để phá huỷ CTR hoặc làm giảm độc tính của các chất thải rắn nguy hại.
Sử dụng vôi, kiềm làm giảm khả năng gây độc của các kim loại nặng do tạo thành các hydroxit không hoà tan.
Đối với các CTR tính axit có thể trung hoà bằng các chất kiềm và ngược lại.
2.3.3.5 Tái sử dụng/ tái chế phế liệu
Tái chế hay tái sử dụng rác thải là một trong những lựa chọn hàng đầu của công việc quản lý CTR. Những biện pháp này có thể giảm được việc thiếu diện tích đất dành cho BCL, tiết kiệm được năng lượng và tài nguyên thiên nhiên, cung cấp những sản phẩm hữu ích và đem lại các lợi ích về kinh tế.
Bảng 2.12: Ví dụ minh hoạ về lợi ích trong việc sử dụng biện pháp tái chế trong quản lý chất thải rắn
Năng lượng sử dụng trong sản xuất và phân phối chai lọ
Năng lượng sử dụng Chai lọ tái sử dụng (8 lần) (kWht)
Chai lọ dùng một lần (kWht)
Vật liệu thô
Vận chuyển vật liệu thô Sản xuất chai lọ Sản xuất nắp chai lọ Vận chuyển chai lọ Đóng chai Vận chuyển đến nơi bán 0,36 0,02 2,83 0,57 0,05 1,79 0,17 1,9 0,09 14,93 0,57 0,27 1,79 0,12 Tổng 5,79 19,66
Chú thích :kWht = kWh nhiệt (1kWht = 0,256 kWh điện, phản ánh công suất chuyển hoá từ nhiệt sang điện).
Có hai hình thức tái chế : tái chế trực tiếp và tái chế gián tiếp :
Tái chế trực tiếp :Tái sử dụng một vật dụng ở dạng sẵn có, ví dụ như chai lọ, sử dụng thuỷ tinh để làm lọ mới, làm chảy lon nhôm để làm các sản phẩm từ nhôm.
Tái chế gián tiếp : Tái sử dụng vật liệu cho một mục đích khác với mục đích ban đầu như thu hồi năng lượng từ phế thải.
2.3.3.6 Phương pháp ủ sinh học theo đống
Ủ sinh học (compost) có thể được coi là quá trình ổn định sinh hoá các chất hữu cơ để thành các chất mùn. Công nghệ ủ sinh học theo đống thực chất là một quá trình phân giải phức tạp gluxít, lipít và protít với sự tham gia của các vi sinh vật hiếu khí và kị khí. Các điều kiện pH, độ ẩm, thoáng khí (đối với vi khuẩn hiếu khí) càng tối ưu, vi sinh vật càng hoạt động mạnh và quá trình ủ phân càng kết thúc nhanh. Tuỳ theo công nghệ mà vi khuẩn kị khí hoặc vi khuẩn hiếu khí sẽ chiếm ưu thế.
Ưu điểm chủ yếu của phương pháp này là: Loại trừ được 50% lượng rác sinh hoạt chứa chất hữu cơ là thành phần gây ô nhiễm môi trường; Sử dụng lại được 50% các chất hữu cơ có trong rác thải để chế biến phân bón theo hướng cân bằng sinh thái; Tiết kiệm đất sử dụng làm bãi chôn lấp, cải thiện điều kiện sống của cộng đồng; Vận hành đơn giản, dễ kiểm soát chất lượng sản phẩm, giá thành tương đối thấp. Nhược điểm là: Mức tự động của công nghệ không cao; Việc phân loại chất thải vẫn phải bằng phương pháp thủ công nên dễ ảnh hưởng đến sức khoẻ người thực hiện; Nạp liệu thủ công nên năng suất thấp, pha trộn và đóng bao thủ công nên chất lượng không đều.
2.3.3.7 Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp đốt
Đốt rác là giai đoạn xử lý cuối cùng được áp dụng cho một số loại chất thải rắn 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 thải nguy hại được chuyển thành khí và các chất thải rắn không cháy; các chất khí được làm sạch hoặc không được làm sạch thoát ra ngoài không khí còn chất thải rắn được chôn lấp.
Xử lý rác bằng phương pháp đốt có ý nghĩa quan trọng là làm giảm tới mức nhỏ nhất chất thải cho khâu xử lý cuối cùng, nếu sử dụng công nghệ tiên tiến còn có ý nghĩa cao trong bảo vệ môi trường. Đây là phương pháp xử lý rác tốn kém nhất, so với phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh thì chi phí để đốt 1 tấn rác cao hơn khoảng 10 lần.
Ưu điểm chủ yếu của phương pháp đốt: Xử lý triệt để các chỉ tiêu ô nhiễm của chất thải; Công nghệ này cho phép xử lý được toàn bộ chất thải đô thị mà không cần nhiều diện tích đất làm bãi chôn lấp rác. Nhược điểm chủ yếu là: Việc 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.
2.3.3.8 Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp chôn lấp a) Đổ rác thành đống hay bãi hở (Open dump) :
Đây là phương pháp xử lý cổ điển đã được con người áp dụng từ rất lâu đời. Ngay cả trong thời kỳ Hy Lạp và La Mã cổ đại cách đây 500 năm trước công nguyên, người ta đã biết đổ rác bên ngoài tường các thành luỹ – lâu đài và dưới hướng gió. Cho đến nay phương pháp này vẫn được sử dụng ở nhiều nơi
trên thế giới, trong đó có Việt Nam chúng ta. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có những nhược điểm sau đây :
− Tạo cảnh quan khó coi, gây sự khó chịu cho mọi người khi nhìn chúng.
− Là môi trường thuận lợi cho các loài động vật gặm nhấm, các loại côn trùng, vi trùng gây bệnh sinh sôi nảy nở gây nguy hiểm đến sức khoẻ con người.
− Gây ô nhiễm môi trường nước và không khí.
Đây là phương pháp xử lý rác đô thị rẻ tiền nhất, chỉ tốn chi phí cho công việc thu gom và vận chuyển rác từ nơi phát sinh đến bãi rác, tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi diện tích bãi thải lớn, không phù hợp cho những thành phố đông dân, quỹ đất khan hiếm.
b) Bãi chôn lấp hợp vệ sinh (Sanitary landfill) :
Phương pháp này được nhiều đô thị trên thế giới áp dụng trong quá trình xử lý rác thải. Như ở Hoa Kỳ có trên 80% lượng rác thải đô thị được xử lý bằng phương pháp này, và ở nhiều nước khác như Anh, Nhật Bản, … Đây là phương pháp xử lý rác thích hợp nhất trong điều kiện khó khăn về vốn đầu tư nhưng lại có mặt bằng rộng lớn và nguy cơ gây ô nhiễm môi trường là thấp nhất.
Trong BCL rác hợp vệ sinh, bên dưới thành đáy được phủ lớp chống thấm có lắp đặt hệ thống ống thu nước rò rỉ và hệ thống thu khí thải từ bãi rác. Nước rò rỉ sẽ được thu gom và xử lý để đạt tiêu chuẩn quy định.
BCL rác hợp vệ sinh hoạt động bằng cách : mỗi ngày trải một lớp mỏng rác, sau đó nén ép chúng lại, bằng các loại xe cơ giới, tiếp tục trải một lớp đất mỏng độ 25cm. Công việc này cứ tiếp tục đến khi nào bãi rác đầy. Có thể nói rằng việc thực hiện BCL hợp vệ sinh có nhiều ưu điểm :
− Do bị nén chặt và phủ đất lên trên nên các loại côn trùng, gặm nhấm gây bệnh khó có thể sinh sôi nảy nở.
− Các hiện tượng cháy ngầm hay cháy bùng khó có thể xảy ra, ngoài ra giảm thiểu được mùi hôi thối gây ô nhiễm môi trường không khí.
− Góp phần làm giảm nạn ô nhiễm nước ngầm và nước mặt.
− Các BCL khi được phủ đầy, chúng ta có thể xây dựng các công trình văn hoá – giáo dục, làm nơi sinh sống và phát triển các loại động thực vật, qua đó góp phần tăng cường tính đa dạng sinh học cho các đô thị.
− Chi phí điều hành các hoạt động của BCL không quá cao.
Tuy nhiên, việc hình thành các BCL hợp vệ sinh cũng có một số nhược điểm :
− Các BCL đòi hỏi diện tích đất lớn, một thành phố đông dân có khối lượng rác thải càng nhiều thì diện tích bãi càng lớn. Người ta ước tính một