1.2. Tổng quan về tình hình phát sinh và xử lý chất thải rắn sinh hoạt ở đô thị Việt
1.2.3. Các phương pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạt đô thị ở Việt Nam
Theo báo cáo của Cục hạ tầng kỹ thuật, Bộ Xây dựng tính đến tháng 11/2016 cả nước có khoảng 35 nhà máy xử lý CTR tập trung tại các đô thị được đầu tư xây dựng và đi vào vận hành. Tổng công xuất sử lý theo thiết kế khoảng 7.500 tấn/ngày.
16
Các công nghệ xử lý chủ yếu là sản xuất phân compost (25 cơ sở), đốt (4 cơ sở) và kết hợp. Bên cạnh các cơ sở xử lý CTR tập trung trong năm 2016, cả nước có khoảng 660 bãi chôn lấp CTR sinh hoạt và phần lớn rác tại các bãi chôn lấp chƣa đƣợc phân loại tại nguồn [5].
- Phương pháp phân loại rác: Trước khi đưa rác đi xử lý cần được phân loại rác ngay tại hộ gia đình. Việc phân loại CTR tại nguồn chƣa có chế tài áp dụng và không đồng bộ cho các công đoạn thu gom, xử lý. Hiện công tác phân loại CTR tại nguồn mới được thực hiện thí điểm ở một số phường ở các đô thị lớn [1].
- Phương pháp thu gom rác: Hoạt động thu gom, vận chuyển CTR sinh hoạt tại các đô thị đƣợc cung cấp chủ yếu bởi các công ty dịch vụ công ích, công ty môi trường đô thị, công trình đô thị và một phần do các doanh nghiệp tư nhân thực hiện.
Ví dụ, tại thành phố Hồ Chí Minh, 50% lƣợng CTR sinh hoạt đô thị đƣợc thu gom bởi các công ty tƣ nhân hoặc các hợp tác xã, tổ đội; tại Hà Nội, tỷ lệ này khoảng 20% do các công ty tư nhân, hợp tác xã, tổ vệ sinh môi trường thực hiện [5].
Các phương pháp xử lý: Hiện nay đã có 05 công nghệ xử lý CTR đã được bộ xây dựng công nhận gồm: 02 công nghệ ủ sinh học làm phân hữu cơ( Seraphin và An sinh - ASC); 01 công nghệ MBT-CD.8 (tạo viên nhiên liệu RDF); 02 công nghệ đốt (công nghệ ENVIC và BD-ANPHA).
Một số công nghệ được áp dụng phổ biến ở Việt Nam như: phương pháp chôn lấp, chôn lấp hợp vệ sinh, tái chế, công nghệ ủ sinh học sản xuất phân hữu cơ từ chất thải rắn sinh hoạt ….[3].
Trong các phương pháp xử lý và tiêu hủy CTR sinh hoạt trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng, hiện nay 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. Tuy nhiên đây vẫn là một phương pháp còn chưa được tối ưu bởi nó tốn nhiều diện tích, xử lý không triệt để…. Nên các phương pháp phân hủy đã và đang được quan tâm rất nhiều hiện nay bởi các nhà khoa học và các nhà quản lý.
1.3. Tổng quan về bùn hoạt tính dƣ và tác dụng 1.3.1. Bùn hoạt tính dƣ (BHTD)
17
BHTD hay có thể hiểu với tên gọi khác là Bùn hoạt tính thải là một trong những sản phẩm phụ lớn nhất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Việc xử lý thứ cấp, chuyển hóa chất thải hòa tan thành vi sinh vật, thường được gọi là sự chuyển hóa các chất nền thành sinh khối. Chất thải bùn hoạt tính bao gồm một lƣợng lớn sinh khối hình thành từ quá trình xử lý sinh học. Một số tế bào vật chất của sinh khối không thể bị phân hủy do tính chất hóa lý và vật lý của chất cấu tạo nên nó [17].
Bảng 1.8. Một số đặc trƣng điển hình của bùn hoạt tính [17].
Các đặc trƣng Khoảng giá trị (%TS)
Tổng chất rắn TS 0,4 - 1,2
Tổng chất rắn bay hơi 60 – 85
Dầu mỡ (Grease) 5 – 12
Photpho 1,5 - 3,0
Nitơ 2,4 - 7,0
Protein 32 – 41
pH 6,5 - 8,0
Chất lƣợng và số lƣợng của BHTD hình thành tại một nhà máy xử lý đƣợc thể hiện bởi các hoạt động vận hành hệ thống xử lý nhƣ: hiệu quả của việc xử lý sơ bộ, tỷ lệ tổng lƣợng chất rắn lơ lửng, nhu cầu oxy hoá sinh học, nhu cầu oxy hóa học trong nước thải cùng với các thông số thiết kế thứ cấp, thời gian lưu giữ chất rắn bùn hoạt tính và nhiệt độ. BHTD và các loại bùn sinh học khác có có bản chất đặc trưng khó khăn trong việc cô đặc lại, lắng tách nước so với bùn từ quá trình xử lý sơ bộ.
Phần dầu mỡ có trong BHTD với hàm lƣợng khá cao từ 5 – 12 % với thành phần chủ yếu là các lipit. Chất thải giàu lipit đƣợc biết đến là có giá trị BMP tiềm năng khí metan sinh học cao trong ba nguyên liệu chính của quá trình sản sinh khí metan là lipit, protein và cacbohydrat [17]. Tuy nhiên sự thoái hóa của việc phân
18
hủy chất nền nhƣ vậy dẫn đến việc hình thành nên các axit béo mạch dài (LCFAs) trong thiết bị phân hủy có thể làm mất ổn định quá trình theo các cách nhƣ:
1) Hấp thụ LCFAs lên bùn, ảnh hưởng đến sự vận chuyển và các chức năng bảo vệ của lớp màng sinh học của vi khuẩn ; hình thành nên một lớp kỵ nước của LCFAs xung quanh khối lƣợng sinh khối. Hiện tƣợng này làm giảm đáng kể sự tiếp xúc của vi sinh vật yếm khí với các chất hữu cơ trong bùn nguyên liệu .
2) Trong các hệ thống phân hủy yếm khí mẻ phản ứng làm việc liên tục, việc bẫy LCFAs trong các khối lượng sinh khối có thể dẫn đến sự tồn lưu sinh khối trong lò phản ứng, sinh khối chƣa kịp đƣợc phân hủy đã bị thải ra ngoài và kết quả là sự rò rỉ sinh khối, thất thoát một lƣợng đáng kể vi sinh vật.
3) Giá trị C/N của chất thải giàu lipit thường cao hơn rất nhiều so với giá trị tối ƣu 25/1 đƣợc xác đinh bởi Parkin và Owen 1986 [21], dẫn đến việc thiếu chất dinh dƣỡng thiết yếu cho suốt quá trình phân hủy yếm khí.
1.3.2. Đồng phân hủy yếm khí sử dụng bùn hoạt tính dƣ trong xử lý bùn thải đô thị.
Đồng phân hủy yếm khí là sự phân hủy yếm khí đồng thời hỗn hợp của hai hay nhiều chất hữu cơ, hoặc hỗn hợp bùn thải giàu hợp chất hữu cơ. Đã có nhiều nghiên cứu cho thấy lợi ích của đồng phân hủy yếm khí, ví dụ sự pha loãng tiềm năng các hợp chất có tính độc hại, cải thiện sự cân bằng các chất dinh dƣỡng, ảnh hưởng kết hợp của vi sinh vật và mầm bệnh, tăng tải trọng chất hữu cơ phân hủy sinh học và năng suất khí sinh học tốt hơn. Gần đây, việc đồng phân hủy yếm khí của nước thải và chất thải hữu cơ là một tiêu chuẩn thực hành ở Châu Âu [19].
Giữa các nguyên liệu hữu cơ đƣợc nghiên cứu, sự đồng phân hủy yếm khí của bùn hoạt tính dƣ và phần hữu cơ của chất thải rắn đô thị hay cách gọi khác là chất thải sinh học là chủ đề nghiên cứu phổ biến nhất để sản xuất hydro và metan. Các nghiên cứu này cho thấy hàm lƣợng N của bùn thải có thể bổ sung cho sự thiếu hụt các chất dinh dƣỡng trong cùng một chất nền (ví dụ nhƣ chất thải sinh học), trong khi khả năng phân huỷ sinh học cao hơn của chất thải sinh học cho phép tăng khả năng sản sinh khí biogas. Ngoài ra, phương pháp này còn tự cung cấp một nguồn
19
carbon dễ phân hủy sinh học, một lƣợng chất hoạt hóa đƣợc bổ sung của các giai đoạn khử nito và photpho. Do đó sự đồng phân hủy yếm khí của bùn thải và chất thải sinh học là chìa khóa để tiếp cận thực hiện các phương pháp xử lý kết hợp bùn hoạt tính thải từ quá trình xử lý nước thải đô thị và chất thải sinh học [19].
Như vậy trước thực trạng về các loại bùn thải và chất thải phát sinh ngày càng lớn và những ưu điểm của phương pháp phân hủy kỵ khí nên tôi tiến hành nghiên cứu về khả năng đồng phân hủy kỵ khí bùn bể phốt, bùn hoạt tính dƣ từ trạm xử lý nước thải và chất thải rắn sinh hoạt giàu hữu cơ để xử lý các loại bùn thải, rác thải nhằm thu hồi khí CH4. Khí CH4 là một loại khí có thể tái sử dụng làm khí đốt, phát điện, giảm chi phí trong xử lý chất thải và bảo vệ môi trường.