2.1. Cơ sở lý luận
2.1.1. Nguồn gốc phát sinh, phân loại, đặc điểm thành phần, tính chất CTR sinh hoạt [3, 10]
a. Nguồn gốc phát sinh CTRSH
Chất thải rắn sinh hoạt phát sinh từ nhà ở khu dân cư; CTRSH phát sinh từ các khu thương mại, chợ, từ các tụ điểm buôn bán, nhà hàng, khách sạn, các khu vui chơi giải trí, từ các cơ quan, công sở, các trường học; CTRSH phát sinh từ các công trường xây dựng; CTRSH phát sinh từ các hoạt động sản xuất; CTRSH phát sinh từ các hoạt động y tế.
Bảng 2.1. Nguồn gốc phát sinh CTR đô thị [3]
Nguồn phát
sinh Nơi phát sinh Loại chất thải rắn
1) Khu dân cư - Các hộ gia đình, các biệt thự và các căn hộ chung cư.
- Thực phẩm, giấy, carton, plastic, gỗ, thủy tinh, thiếc, nhôm, các kim loại khác, tro, các
“chất thải đặc biệt” (gồm vật dụng to lớn, đồ điện tử gia dụng, rác vườn, vỏ xe…)
2) Khu thương mại
- Cửa hàng bách hóa, nhà hàng, khách sạn, siêu thị, văn phòng giao dịch, nhà máy in, chợ…
- Giấy, carton, nhựa, gỗ, thực phẩm, thủy tinh, kim loại, chất thải đặc biệt, chất thải nguy hại.
3) Cơ quan, công sở
- Trường học, bệnh viện, nhà tù, văn phòng cơ quan nhà nước.
- Các loại chất thải giống khu thương mại. Hầu hết CTR y tế được thu gom và xử lý tách riêng bởi vì tính chất độc hại của nó.
4) Công trình xây dựng
- Nơi xây dựng mới, sửa đường, san bằng các công
- Gỗ, thép, bê tông, thạch cao, gạch, bụi…
trình xây dựng…
5) Dịch vụ công cộng đô thị
- Quét dọn đường phố, làm sạch cảnh quan, bãi đậu xe và bãi biển, khu vui chơi giải trí.
- Chất thải đặc biệt, rác quét đường, cành cây và lá, xác động vật chết…
6) Công nghiệp - Các nhà máy sản xuất vật liệu, xây dựng, hóa chất, lọc dầu, chế biến thực phẩm, các ngành công nghiệp nặng và nhẹ…
- Chất thải sản xuất công nghiệp, vật liệu phế thải, chất thải độc hại, chất thải đặc biệt.
7) Nông nghiệp - Các hoạt động thu hoạch trên đồng ruộng, trang trại, nông trường và các vườn cây ăn quả, sản xuất sữa và lò giết mổ súc vật.
- Các loại sản phẩm phụ của quá trình nuôi trồng và thu hoạch chế biến như rơm rạ, rau quả, sản phẩm thải của các lò giết mổ…
b. Phân loại CTRSH
- Phân loại theo nguồn gốc phát sinh, bản chất nguồn tạo thành CTR (như trình bày ở phần a mục 2.1.1).
- Phân loại theo chất thải rắn loại hữu cơ và chất thải rắn vô cơ.
+ CTRSH loại hữu cơ được phân loại theo khả năng phân hủy và được chia làm 2 loại: loại dễ phân hủy và loại khó phân hủy. Trong đó, chất thải hữu cơ loại dễ phân hủy sinh học như cuống rau, hoa quả hỏng, mẩu thịt, đầu cá và các loại chất thải khác phát sinh trong quá trình chế biến thực phẩm; các loại thức ăn thừa… Các loại chất thải này phân hủy nhanh và dễ tạo mùi thu hút côn trùng. Còn chất thải hữu cơ loại khó phân hủy như nilon, nhựa.
+ CTRSH loại vô cơ: thủy tinh, sành sứ, can thiếc, nhôm, kim loại sắt, kim loại không sắt, đất đá, bụi đất.
- Phân loại theo khả năng tái chế và thu hồi phế liệu: Có thể tận dụng nhiều loại phế thải làm nguồn vật liệu thô như giấy (giấy báo, sách vở, tạp chí, giấy in
văn phòng, bìa carton bao bì), cao su dẻo, vải vụn, thủy tinh, nhôm, kim loại sắt và kim loại không sắt.
- Phân loại theo khả năng cháy được và không cháy được:
+ Các loại chất thải hữu cơ cháy được như: giấy, bìa carton, nhựa và các sản phẩm có nguồn gốc từ nhựa, vải, cao su, da, gỗ, cành cây, chất thải thực phẩm như mỡ, thịt thải bỏ… Người ta tận dụng các loại chất thải hữu cơ loại cháy được, có năng lượng nhiệt cao đem đốt thu hồi nhiệt.
+ Các loại chất thải không cháy được thường là chất thải vô cơ: thủy tinh, kim loại, bụi, tro, gạch.
- Phân loại theo mức độ nguy hại và không nguy hại:
+ Chất thải rắn thông thường: Chủ yếu là chất thải sinh hoạt.
+ Chất thải rắn nguy hại là CTR có 1 trong 7 đặc tính sau: dễ cháy, gây ăn mòn, dễ nổ, dễ bị ô xy hóa, gây độc cho người và sinh vật, độc hại cho hệ sinh thái, lây nhiễm bệnh… Chất thải nguy hại chủ yếu phát sinh từ các cơ sở công nghiệp, làng nghề, y tế, một lượng nhỏ phát sinh từ hoạt động sinh hoạt.
- CTR loại đặc biệt: Chất thải cồng kềnh, đồ điện gia dụng, thùng sắt tây, pin, dầu mỡ, lốp xe. Các loại CTR này cần được thu gom và xử lý riêng.
- Bùn, rác do nạo vét cống và bùn rác từ khu xử lý rác thải: Các loại chất thải này thường ở thể bán lỏng như bùn, rác cống thoát nước; bùn rác ở các trạm xử lý nước thải.
Khối lượng CTRSH bình quân đầu người ở vùng đô thị và nông thôn Việt Nam. Tổng khối lượng rác thải ở Việt Nam hàng năm rất lớn.
Bảng 2.2: Lượng CTRSH phát sinh ở Việt Nam [11]
Địa phương Lượng
(kg/người/ngày)
Tỉ lệ % so với tổng lượng thải
Thành phần hữu cơ %
Đô thị (Toàn quốc) 0,7 50 55
TP Hồ Chí Minh 1,3 9
TP Hà Nội 1,0 6
TP Đà Nẵng 0,9 2
Nông thôn (Toàn quốc) 0,3 50 60 - 65 c. Đặc điểm thành phần CTRSH
Thành phần CTRSH đô thị là một trong những 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. Tỷ lệ CTRSH đô thị phát sinh ước tính theo Bảng 2.3.
Bảng 2.3. Thành phần chất thải rắn đô thị phát sinh (%) theo trọng lượng [3]
ST
T Loại chất thải rắn Tỷ lệ (%) theo trọng lượng Khoảng giá trị Trung bình 1
2 3 4 5 6
7
CTR khu dân cư, thương mại
(không tính CTR đặc biệt và nguy hại) CTR loại đặc biệt (CTR cồng kềnh, đồ điện gia dụng, đồ gỗ, rác vườn, lốp xe) CTR nguy hại (pin, ắc quy, dầu mỡ…) Công sở, trường học
CTR xây dựng
CTR từ các hoạt động dịch vụ đô thị:
- Quét dọn đường phố, đại lộ;
- Vườn hoa, công viên;
- Các khu vui chơi, giải trí;
- Bãi biển
Bùn, rác từ các công trình xử lý bùn, cặn
50 – 75 3 – 12 0,01 – 1,0
3 – 5 8 – 20
2 – 6 2 – 5 1,5 – 3 0,5 – 1,2
3 – 8
62,0 5,0 0,1 3,4 14,0
3,8 3,0 2,0 0,7 0,6
- Thành phần CTRSH theo khả năng cháy được và không cháy được. CTRSH phát sinh từ các hoạt động của con người. Thành phần lý, hóa học của CTRSH rất khác nhau tùy thuộc vào từng địa phương, điều kiện kinh tế - xã hội, điều kiện tự nhiên, khí hậu. Thành phần CTRSH theo khả năng cháy được và không cháy được thể hiện ở Bảng 2.4.
Bảng 2.4. Phân loại CTR theo khả năng cháy được và không cháy được [3]
Thành phần Định nghĩa Ví dụ
1. Các chất cháy được
- Giấy - Hàng dệt - Thực phẩm - Gỗ củi, rơm rạ…
- Chất dẻo
- Da và cao su
- Các vật liệu làm từ giấy bột và giấy
- Có nguồn gốc từ các sợi - Chất thải từ đồ ăn, thực phẩm.
- Các chất liệu và sản phẩm được chế tạo từ gỗ tre và rơm…
- Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ chất dẻo
- Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ da và cao su
- Các túi giấy, các mảnh bìa, giấy vệ sinh…
- Vải vụn, quần áo cũ, len…
- Các cọng rau, vỏ quả…
- Đồ dùng bằng gỗ như bàn, ghế, đồ chơi, vỏ dừa…
- Phim cuộn, túi chất dẻo, chai, lọ, xô, chậu nhựa, ống nước nhựa, dây điện, nilon…
- Bóng, giầy, ví bằng cao su…
2. Các chất không cháy được
- Các kim loại sắt
- Các kim loại không phải là sắt
- Thủy tinh - Đá và sành sứ
- Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ sắt mà dễ bị nam châm hút
- Các vật liệu và sảm phẩm không bị nam châm hút
- Các vật liệu và sản phẩm chế tạo từ thủy tinh
- Các vật liệu không cháy khác ngoài kim loại và thủy tinh
- Vỏ hộp, dây điện, hàng rào, đinh, ốc vít, dao, nắp lọ…
- Vỏ hộp nhôm, giấy bao gói, đồ đựng
- Chai lọ, đồ đựng bằng thủy tinh, bóng đèn…
- Vỏ trai, ốc, xương, gạch, đá, gốm…
3. Các chất hỗn hợp - Tất cả các loại vật liệu khác không phân loại, đều thuộc loại này. Loại này
- Đá cuội, cát, đất, tóc…
chia thành 2 phần: lớn hơn 5mm và nhỏ hơn 5mm.
d. Tính chất CTRSH
Các tính chất vật lý, hóa học của CTRSH có ý nghĩa rất lớn trong việc đánh giá các chương trình, kế hoạch quản lý, xử lý, tái sử dụng CTRSH ở hiện tại và tương lai, tùy thuộc nguồn phát sinh, điều kiện kinh tế, tập quán sinh hoạt của từng địa phương mà tính chất của CTRSH thay đổi khác nhau.
* Tính chất lý học của chất thải rắn: gồm trọng lượng riêng, độ ẩm, kích thước và sự phân bố các hạt, khả năng giữ nước của CTR và độ xốp (độ rỗng) của CTR đã nén.
- Trọng lượng riêng (tỷ trọng) của CTR: là trọng lượng của một đơn vị thể tích được xác định bằng thí nghiệm, tính theo công thức:
V
d = P (kg/m3; T/m3) Trong đó: P - Trọng lượng của rác (tấn, kg) V - Thể tích rác (m3)
d - tỷ trọng (T/m3; kg/m3)
Trọng lượng riêng là thông số quan trọng phục vụ cho công tác thu gom vận chuyển và xử lý rác thải.
- Độ ẩm của CTR: được xác định bằng tỷ số % giữa lượng nước có trong rác và trọng lượng rác ướt (tươi). Độ ẩm được xác định theo công thức:
% 1 100
( x
P P W = P −
Trong đó: W – Độ ẩm của ngoài rác (W = 15 - 40% phụ thuộc vào thành phần rác, mùa trong năm, điều kiện khí hậu, thời tiết).
P – Trọng lượng rác ướt (rác tươi ban đầu).
P1 – Trọng lượng rác khi sấy khô ở điều kiện nhiệt độ to =105oC
- Thành phần của CTR đô thị được phân loại theo các chỉ tiêu lý học, các thành phần cháy được và không cháy được, trình bày ở Bảng 2.5.
Bảng 2.5. Thành phần CTR đô thị phân loại theo các chỉ tiêu lý học [3]
TT Hợp phần chất thải rắn Trọng lượng (%)
Độ ẩm (%)
Trọng lượng riêng (kg/m3) Các chất cháy được
1 Chất thải thực phẩm 15 70 228
2 Giấy 40 6 81,6
3 Bìa carton 4 5 49,6
4 Chất dẻo 3 2 64
5 Vải vụn 2 10 64
6 Cao su 0,5 2 128
7 Da vụn 0,5 10 160
8 Sản phẩm vườn 12 60 104
9 Gỗ 2 20 240
10 Can hộp (trừ các kim loại) 6 3 88
Các chất không cháy được
11 Kim loại không sắt 1 2 160
12 Kim loại sắt 2 3 320
13 Thủy tinh 8 2 193,6
14 Bụi, tro, gạch (trừ các loại
cháy được) 4 8 480
Tổng số 100 20 300
+ Thành phần của CTRSH rất đa dạng và đặc trưng theo từng loại đô thị (thói quen, mức độ văn minh, tốc độ phát triển). Các đặc trưng điển hình của CTRSH như sau: hợp phần có nguồn gốc hữu cơ cao (50,27% - 62,22%); Chứa nhiều đất cát, sỏi đá vụn, gạch vỡ; Độ ẩm cao, nhiệt trị thấp (900 Kcal/kg).
+ Thành phần của CTRSH là thông số quan trọng trong việc đánh giá khả năng thu hồi các phế liệu, lựa chọn công nghệ xử lý chất thải phù hợp.
- Kích thước và sự phân bổ các hạt: Kích thước và sự phân bổ các thành phần CTRSH 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: sàng rung, sàng trống quay, sàng đĩa, quạt gió (tách thành phần nhẹ), thiết bị từ (tách kim loại sắt),…
- Khả năng giữ nước của CTRSH (khả năng tích ẩm CTR): Là thông số vật lý cơ bản, có ý nghĩa trong việc xác định lượng nước rò rỉ sinh ra từ BCL. Phần lớn nước dư vượt quá khả năng tích ẩm của rác sẽ thoát ra ngoài thành nước rò rỉ. Khả năng tích ẩm của rác phụ thuộc vào điều kiện ép rác, trạng thái phân hủy. Khả năng tích ẩm của rác của khu dân cư và khu thương mại trong trường hợp không nén khoảng 50-60%.
- Độ xốp (độ rỗng) của CTRSH đã nén: Tính dẫn nước của CTRSH 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 thước lỗ rỗng và độ xốp của rác. Giá trị độ thẩm thấu đặc trưng đối với CTR đã nén trong một bãi chôn lấp thường dao động trong khoảng 10-11 đến 10-12 m2 theo phương thẳng đứng và khoảng 10-10 m2 theo phương ngang.
* Tính chất hóa học của chất thải rắn: đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn phương án xử lý và thu hồi nguyên liệu. Đối với rác hữu cơ dùng làm phân compost hoặc thức ăn gia súc, ngoài thành phần những nguyên tố chính, cần phải xác định thành phần nguyên tố vi lượng. Nếu áp dụng phương pháp đốt, thu hồi năng lượng, cần xác định 4 đặc tính quan trọng sau:
- Những tính chất cơ bản của CTR: Những tính chất cơ bản cần xác định đối với thành phần cháy được trong chất thải rắn bao gồm: Độ ẩm (Phần ẩm mất đi khi sấy CTR trong thời gian 1 giờ); Thành phần các chất cháy bay hơi (phần khối lượng mất đi khi nung ở 950oC trong tủ kín); Thành phần carbon cố định (thành
phần có thể cháy được còn lại sau khi đã loại bỏ các chất khác); Tro (phần còn lại của CTR sau khi đốt).
- 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 rắn (xi). Nhiệt độ nóng chảy đặc trưng đối với xi từ quá trình đốt CTRSH thường dao động trong khoảng 1100oC đến 1200oC.
- Thành phần các nguyên tố hóa học và năng lượng của CTR: Các nguyên tố hóa học cơ bản trong CTR bao gồm: hàm lượng C (Carbon), H (Hydro), O (Oxy), N (Nitơ), S (Lưu huỳnh) và tro. Kết quả xác định các nguyên tố cơ bản này được sử dụng để xác định công thức hóa học của thành phần chất hữu cơ có trong CTR cũng như xác định tỷ lệ C/N thích hợp cho quá trình làm phân compost. Thành phần các nguyên tố của các chất cháy được có trong CTR được thể hiện trong Bảng 2.6.
Bảng 2.6. Thành phần các nguyên tố của các chất cháy được có trong CTR [3]
Loại chất thải Phần trăm khối lượng khô (%)
Carbon Hydro Oxy Nitơ Lưu huỳnh Tro Chất hữu cơ
- Chất thải thực phẩm
- Giấy - Carton - Nhựa - Vải - Cao su - Da
- Rác vườn Chất vô cơ - Thủy tinh - Kim loại - Bụi, tro, gạch
48,0 44,0 60,0 55,0 78,0 60,0 47,8 49,5 0,5 4,5 26,3
6,4 5,9 7,2 6,6 10,0
8,0 6,0 6,0 0,1 0,6 3,0
37,6 44,6 22,8 31,2
- 11,6 42,7 42,7 0,4 4,3 2,0
2,6 0,3 - 4,6 2,0 10,0
3,4 0,2
<0,1
<0,1 0,5
0,4 0,2 - 0,15
- 0,4 0,1 0,1 - - 0,2
5,0 5,0 10,0 2,45 10,0 10,0 4,5 1,5 98,9 90,5 68,0
- Năng lượng chứa trong các thành phần của CTR: Người ta dùng máy đo nhiệt lượng trong phòng thí nghiệm để xác định năng lượng chứa trong các thành phần chứa trong CTR. Năng lượng và phần chất trơ có trong chất thải rắn đô thị được thể hiện trong Bảng 2.7.
Bảng 2.7. Năng lượng và phần chất trơ có trong chất thải rắn đô thị [3]
Thành phần
Phần chất trơ (%) Năng lượng (Btu/lb) Khoảng
dao động
Đặc trưng Khoảng dao động
Đặc trưng Chất hữu cơ
Chất thải thực phẩm Giấy
Carton Nhựa Vải Cao su Da
Rác vườn Gỗ
Chất hữu cơ khác
2 - 8 4 - 8 3 - 6 6 - 20
2 - 4 8 - 20 8 - 20 2 - 6 0,6 - 2
-
5 6 5 10 2,5 10 10 4,5 1,5 -
1500-3000 5000-8000 6000-7500 12000-16000
6500-8000 9000-12000
6500-8500 1000-8000 7500-8500
-
2000 7200 7000 14000
7500 10000
7500 2800 8000
- Chất vô cơ
Thủy tinh Lon thiếc Nhôm
Kim loại khác Bụi, tro…
CTR sinh hoạt
96 - 99+
96 - 99+
90 - 99+
94 - 99+
60 - 80
98 98 96 98 70
50-100 100-500
- 100-500 1000-5000 4000-6000
60 300
- 300 3000 5000 Ghi chú: Btu/lb 2,326 = kL/kg; lb là đơn vị đo trọng lượng Anh; 1lb=450 gam.
2.1.2. Dự báo khối lượng các nguồn CTRSH phát sinh ở thành phố Hoà Bình