CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ PHÙ HỢP XỬ LÝ RÁC THẢI SINH HOẠT
3.2 Công nghệ xử lý rác vô cơ
4.2.1 Khối lượng và thành phần rác thải
a- Các nguồn phát sinh rác thải
Rác thải trên địa bàn 2 thôn Phú Thuỷ và Hồng Thiện, chủ yếu phát sinh từ các nguồn sau: (i) Rác thải sinh hoạt khu dân cư. (ii) Rác thải sinh hoạt từ các cơ quan, trường học, cơ sở y tế.
b- Khối lượng rác thải
Tổng khối lượng rác thải trên địa bàn thôn Phú Thuỷ và Hồng Thiện là 4.062,9 kg/ ngày, tương đương với 1.483,0 tấn/năm (bảng 4.2).
Ngoài ra trên địa bàn còn có lượng chất thải trong chăn nuôi và lượng vỏ bao bì thuốc BVTV dùng trong nông nghiệp bao gồm:
- Tổng khối lượng chất thải chăn nuôi của các hộ gia đình trong hai thôn Phú Thuỷ và Hồng Thiện là 9.443,4 kg/ngày. Hiện tại các hộ gia đình đều sử dụng chất thải chăn nuôi làm nguồn phân bón cung cấp cho cây trồng hoặc sử dụng để nuôi cá.
- Khối lượng vỏ bao bì thuốc là 436,76 kg/năm. Vỏ bao bì thuốc BVTV là chất thải nguy hại, nhưng hiện chưa được thu gom xử lý, đang vứt bừa bãi ngoài đồng, ven các kênh mương.
Bảng 4.2: Khối lượng rác thải
TT Nguồn phát sinh Khối lượng Tỷ lệ
Kg/ngày Tấn/năm (%)
1 Rác sinh hoạt khu dân cư 2.973,6 1.085,4 73,19 2 Rác cơ quan - trường học 1.083,5 395,5 26,67
3 Rác y tế nguy hại 5,8 2,1 0,14
Tổng cộng 4.062.9 1.483,0 100
4.2.2- Dự báo khối lượng rác thải a- Cơ sở tính dự báo khối lượng rác thải
- Với rác thải khu dân cư: Dựa vào qui mô dân số và tiêu chuẩn thải rác.
+ Tỷ lệ tăng dân số trung bình/năm là 1,5% (bao gồm cả tăng dân số tự nhiên và tăng số cơ học).
+ Tiêu chuẩn thải rác năm 2007 trung bình 0,4 kg/người/ngày, đến 2010 là 0,5 kg/người/ngày và đến 2015 là 0,7 kg/người/ngày.
- Với rác thải cơ quan, trường học dự báo đến năm 2010 tăng 30% và đến 2015 tăng 50%.
- Rác thải xây dựng sử dụng lại 100%.
- Các nguồn phát sinh rác thải khác như: rác thải công nghiệp, rác thải khu dịch vụ thương mại, khu chợ dựa theo quy hoạch và định hướng phát triển kinh tế xã hội của thị trấn sẽ không phát sinh.
b- Kết quả tính dự báo khối lượng rác thải
Kết quả dự báo lượng rác thải sinh hoạt như bảng 4.3. Đến năm 2010, khối lượng rác thải tại 2 thôn Phú Thuỷ và Hồng Thiện là 5.295,6 kg/ngày, tăng 30,53% và đến năm 2015 là 7.487,8 kg/ngày, tăng 84,56% so với năm 2007
Bảng 4.3: Dự báo khối lượng rác thải sinh hoạt
Năm Dân số
KL rác (kg/ngày) Tổng cộng Khu
dân cư
CQ trường
học Kg/ngày Tấn/năm
2007 7.434 2.973,6 1.083,5 4.057,1 1.480,8 2010 7.774 3.887,0 1.408,6 5.295,6 1.932,9 2015 8.375 5.862,5 1.625,3 7.487,8 2.733,0 4.2.3 Thành phần rác thải
Kết quả điều tra ở bảng 4.4 cho thấy thành phần rác thải của 2 thôn Phú Thuỷ và Hồng Thiện như sau:
- Rác hữu cơ chủ yếu là phế phẩm thức ăn thừa và rơm rạ, lá cây chiếm 60%, tương đương 3.177,4 kg/ngày hoặc 1.159,7 tấn/năm.
- Rác có thể thu hồi để tái chế, chủ yếu là nilon, giấy bìa cacton, chai lo thủy tinh, chiếm 10,0%, tương đương 529,6 kg/ngày hoặc 193,3 tấn/năm.
- Rác thải còn lại chiếm 30% tương đương 1.588,7 kg/ngày hoặc 579,9
tấn/năm.
Như vậy, trong thành phần rác thải của 2 thôn Phú Thuỷ và Hồng Thiện chủ yếu vẫn là rác thải hữu cơ chiếm 60%.
Bảng 4.4: Khối lượng rác đến năm 2010 theo Thành phần rác
TT Thành phần Tỷ lệ
%
Khối lượng (kg/ngày) (tấn/năm) 1 Rác hữu cơ (phế phẩm, thức ăn
thừa, lá cây, cành cây, rơm rạ..) 60 3.177,4 1.159,7 2 Rác vô cơ tái chế (Nhựa, nilon,
giấy, bìa cacton chai lọ, thuỷ tinh…) 10 529,6 193,3
3 Rác còn lại 30 1.588,7 579,9
Tổng 100 5,295,6 1.932,9
''Nguồn: Số liệu điều tra năm 2006''
Như vậy, nếu được phân loại chỉ riêng việc sử dụng tái chế rác hữu cơ lấy chất mùn, thì đến năm 2010 đã giảm được lượng rác chôn lấp là 3.177,4 kg/ngày tương đương với 1.159,7 tấn/năm (bảng 4.4).
4.2.4 Hiện trạng thu gom, xử lý rác thải
Xuân Hồng có địa bàn rộng, được chia thành 4 khu vực gồm: Hành Thiện, Tiên Dũng, Phú Thuỷ và Hồng Thiện, dân số đông nên công tác thu gom rác thải được tổ chức theo địa bàn từng thôn.
- Đã tổ chức cho 22/37 xóm thuộc địa bàn 2 thôn Tiên Dũng và Hành Thiện, thành lập tổ VSMT với nhiệm vụ chính là thu gom rác thải.
- Tổ VSMT tự quản tại các xóm thu gom, vận chuyển đến đổ lộ thiên tại các bãi rác theo địa bàn thôn. Số lần thu gom các xóm từ 2-3 lần/ tuần. Một số gia đình tự xử lý bằng cách chôn lấp trong vườn, nhưng chủ yếu vẫn đổ ra các bờ sông.
- Mức thu phí tuỳ theo quy định từng xóm từ 800 1.000 đ/khẩu/tháng. - Riêng xóm 6 tổ chức thu theo hộ gia đình với mức thu 4.000 đồng/hộ/tháng.
- Việc thu phí do người thu gom trực tiếp đứng ra thu. Thu nhập của người thu gom từ 150.000 500.000 đồng/người/ tháng.-
- Xã hỗ trợ 500.000 đồng cho các xóm, mua sắm phương tiện thu gom.
- Bố trí được bãi đổ rác tạm cho thôn Tiên Dũng và Hành Thiện. Tuy nhiên bãi rác đổ lộ thiên và không có biện pháp hạn chế nên mùi hôi thối, túi nilon và rác bay ra xung quanh. Ruồi muỗi, côn trùng phát sinh và sinh sống trong bãi rác. Nước rác chưa được thu hồi, xử lý trước khi thải ra môi trường.
Bên cạnh những công việc đã triển khai cũng còn rất nhiều những tồn tại, khó khăn trong công tác thu gom rác thải như:
- Chưa xây dựng được mức thu phí dịch vụ môi trường thống nhất trên địa bàn toàn xã. Mức thu nhập của người thu gom rác thấp, không đồng đều giữa các thôn.
- Các bãi rác tạm chưa được thiết kế xây dựng theo tiêu chuẩn hợp vệ sinh. Nước rác chưa được thu hồi và xử lý trước khi thải ra môi trường. Rác hữu cơ và rác có thể tái chế (chủ yếu là nilon) chưa được thu hồi và tận dụng lại.
- Thiếu các cơ chế chính sách và cán bộ chuyên môn trong triển khai công tác thu gom, xử lý rác thải.
- Chưa định hướng được các giải pháp kỹ thuật phù hợp trong thu gom, xử lý rác thải cho địa phương.
- Chưa có nguồn kinh phí đầu tư cho công tác thu gom, xử lý rác thải.
4. 3. Tính toán thiết kế công nghệ xử lý rác thải 4.3.1 Kỹ thuật phân loại rác thải
Phân loại rác thải tại nguồn là chủ trương của Nhà nước đã được ban hành trong Luật Bảo vệ môi trường sửa đổi năm 2005. Phân loại rác thải mang lại rất nhiều lợi ích như:
- Tận dụng được rác thải có thể tái chế
- Giảm khối lượng rác thải phải chôn lấp, xử lý dẫn đến tiết kiệm đất đai và kinh phí.
- Thực hiện phân loại rác thải tại nguồn giúp nâng nhận thức và vai trò của cộng đồng trong thu gom, xử lý rác thải
Nhận thức được các lợi ích nêu trên, UBND xã Xuân Hồng cũng đã thống nhất chủ trương triển khai phân loại rác thải trên toàn địa bàn xã. Việc tổ chức phân loại rác chủ yếu do các hộ gia đình và HTX dịnh vụ vệ sinh môi trường thực hiện nên để quyết định phương án phân loại, dự án đã tiến hành điều tra, phỏng vấn 100 hộ gia đình. Kết quả như sau:
• Về phân loại rác tại nguồn
Do được tuyên truyền và nhận thức được tác dụng của phân loại rác thải nên đã có 94,9% số hộ đồng ý phân loại rác từ hộ gia đình và vẫn còn 4,1% số hộ không đồng ý phân loại rác với lý do lượng rác thải ít không tiện cho việc phân loại, do thói quen, do không có thời gian, diện tích nhà chật không có chỗ đựng 2 loại rác thải...
• Về phương án phân loại
Có tới 69,6% số hộ cho rằng chỉ nên phân làm 2 loại (rác hữu cơ và rác còn lại) mới có thể thực hiện được vì đơn giản dễ làm lại có ích lợi. 15,7% số hộ đề nghị phân làm 3 loại (rác hữu cơ, rác có thể tái chế và các loại rác thải
còn lại). Chỉ có 3,7% số hộ đồng ý phân loại rác thải thành 4 loại (rác hữu cơ, rác có thể tái chế và các loại rác thải còn lại) và 8,9% số hộ không có ý kiến.
• Về các vật dụng đựng rác
Có tới 48,8% số hộ dùng thúng, mủng, sọt cũ để dựng rác tập trung ở các thôn thuần nông. Khoảng 35,2% số hộ dùng xô, thùng nhựa để dựng rác tập trung chủ yếu ở các khu phố. Có 9,0% số hộ quen dùng túi nilon để dựng rác và thường tận dụng lại các túi cũ có sẵn trong gia đình. 8,1% số hộ tận dụng lại các bao tải cũ để đựng rác. Rác chứa trong bao tải và treo lên tránh được xúc vật bới rác và cũng thuận tiện cho người đi thu gom.
Xuất phát từ chủ trương, khả năng tổ chức của địa phương và kết quả điều tra phỏng vấn hộ gia đình, lựa chọn phương án phân loại rác thải ở xã Xuân Hồng là:Phân loại tại nguồn kết hợp phân loại tập trung (hình 4.1):
- Do chưa có thói quen phân loại rác thải nên bước đầu rác thải từ các nguồn phát sinh được phân làm 2 loại: rác hữu cơ và các loại rác còn lại. Dự kiến có 75% lượng rác vô cơ và các loại rác khác được các hộ gia đình tách ra khỏi rác hữu cơ
Phân loại rác thải tại nguồn là chủ trương của Nhà nước đã được ban hành trong Luật môi trường sửa đổi năm 2005. Phân loại rác thải mang lại rất nhiều lợi ích như:
- Tận dụng được rác thải có thể tái chế.
- Giảm khối lượng rác thải phải chôn lấp, xử lý dẫn đến tiết kiệm đất đai và kinh phí xử lý.
- Thực hiện phân loại rác thải tại nguồn giúp nâng cao nhận thức và vai trò của cộng đồng trong thu gom, xử lý rác thải.
5.295,6 kg/ngày
529,6 kg/ngày 1.588,6 kg/ngày
889 67 kg/ngày, 529,6 kg/ngày 1.588,6 kg/ngày
Phương án lựa chọn là: Phân loại rác tại nguồn kết hợp phân loại tập trung tại khu xử lý (hình 4.1):
- Rác thải được các hộ gia đình phân loại sơ bộ thành 2 loại: Rác hữu cơ và các loại còn lại.
- Đội VSMT của HTX dịch vụ nông nghiệp có trách nhiệm vận chuyển riêng từng loại về khu xử lý tập trung và tiếp tục phân loại để thu hồi rác tái chế.
- Việc phân loại rác thực hiện hoàn toàn bằng thủ công. Tỷ lệ phân loại rác tại nguồn đạt 75%.
4.3.2- Công nghệ xử lý rác
4.3.2.1 Công nghệ xử lý rác hữu cơ
Hình 4.1: Sơđồphân loại rác thải tại xã xuân hồng Nguồn phát sinh rác th i ả
Rác hữu c ơ Rác còn lại
Khu x lý ử rác tập trung
Phân loại thủ công Rác thải
còn l i ạ Rác có thể
tái chế Chôn l p luân ấ
chuy n ể
Chôn lấp c ố định Cung c p cho ấ
c s ơ ởtái chế H ộgia đình,
c ơquan, đơn vị sx kinh doanh
HTX dịch vụ Nông nghi p ệ
Phân loạ ại t i nguồn
Khu x lý ử rác tập trung
Khai thác chất mùn bón ruộng
3.177,4 kg/ngày 2.118,3 kg/ngày
3.177,4 kg/ngày 2.118,3 kg/ngày
3.177,4 kg/ngày
1.159,7 Tấn /n m ă
324,7 Tấn /năm 1.159,7 Tấn /n m ă
16,24 Tấn /năm
308, ấ ă
16,24 Tấn /năm 308,48 Tấn /n m ă
302,31 Tấn /n m ă
302,31 Tấn /n m ă
Hình 4.2: Sơ đồ xử lý rác thải hữu cơ bằng chôn lấp luân chuyển
Rác hữu cơ sau khi tách tạp chất được xử lý sơ bộ bằng chế phẩm vi sinh EM để khử mùi và chôn lấp trong các ô chôn lấp luân chuyển. Sau thời gian khoảng 2năm phân hủy tự nhiên có thể khai thác thu hồi chất hữu cơ làm phân bón các ô chôn lấp luân chuyển được sử dụng lại để tăng thời gian sử dụng của bãi chôn lấp (hình 4.2).
4.3.2.2- Công nghệ xử lý rác vô cơ
Rác thải hữu cơ
Sàng
S n ph m mùn h u c ả ẩ ữ ơ
Rác tạp ch t vô c ấ ơ Rác lớn, ch a phân hu ư ỷ
ủ chín hi u khí ế (10 - 15 ngày) Chế ph m vi ẩ
sinh
Sàng phân lo i ạ
Ô chôn l p c nh ấ ố đị Mùn h u ữ
c ơ
Ô chôn lấp luân chuyển
Tiêu thụ trong nông nghi p ệ và trồng trọt
Rác vô cơ xử lý theo phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh. Mỗi ô chôn lấp được tính toán và thiết kế để có thời gian đổ rác trong 2 năm. Rác thải đổ vào ô chôn lấp, đầm nén bằng thủ công, sau 3 6 tháng đổ 1 lớp đất phủ. Sau khi ô - chôn lấp đầy, tiến hành đóng ô chôn lấp và trồng cây lên trên. Tiếp tục sử dụng ô thứ 2 theo kiểu cuốn chiếu.
4.3.2.3- Công nghệ xử lý nước rác
Nước rác hữu cơ sẽ được tuần hoàn lại để tưới cho các hố ủ, tạo độ ẩm cho rác phân hủy sẽ giảm được khối lượng nước rác và giảm nồng độ các chất ô nhiễm. Như vậy, nước rác cần phải được xử lý chủ yếu phát sinh từ các ô chôn lấp rác vô cơ sẽ được xử lý theo sơ đồ sau (hình 4.3):
• Hố thu nước rác: Nước rác từ các ô chôn lấp được dẫn theo các đường ống tới hố thu nước rác.
• Bể điều hòa: Nước rác được bơm từ hố thu lên bể điều hòa có tác dụng điều hòa, phân phối dòng chảy vào bể lắng đảm bảo thời gian lưu nước trong bể lắng 2 giờ, lắng bùn cặn và chất lơ lửng.
• Bể lắng ngang: Loại bỏ cặn bùn, một phần chất lơ lửng và COD đồng thời có tác dụng điều hòa nước rác trước khi chảy vào bãi lọc ngập. Bùn cặn và chất lơ lửng được tách riêng và chôn lấp cùng rác thải vô cơ.
Nước rác H thu ố
nước rác B m ơ B i u ể đ ề
hoà B l ng ể ắ
ngang Bãi lọc
ng m ầ Hồ sinh học
Kênh tiêu
Hình 4.3: S ơ đồcông nghệ ử x lý nước rác
• Bãi lọc ngập: Là hình thức xử lý bằng sinh học, có tác dụng xử lý các chất ô nhiễm BOD, COD, và các chất dinh dưỡng có trong nước rác.
Để đảm bảo cho hệ thống hoạt động ổn định, nước thải được phân phối đều ở đầu vào của hệ thống, tiến hành xây dựng và chia hệ thống thành các ngăn nhỏ.
• Hồ sinh học: Là khâu cuối cùng của hệ thống xử lý nước nước rác (xử lý bậc 3) vừa có tác dụng xử lý nước rác vừa có tác dụng điều hòa trước khi xả ra kênh tiêu chung của xã, được thiết kế theo kiểu hồ hiếu khí tùy tiện, độ sâu sử dụng 1,5 m, thời gian lưu nước 10-15 ngày trong hồ thả bèo tây.
4.3.2.4 Xử lý rác thải độc hại
- Đối với rác vỏ bao thuốc BVTV xử lý theo phương pháp chôn lấp rác thải nguy hại. Ô chôn lấp được thiết kế và xây bằng bê tông, đảm bảo không rỉ nước ra ngoài. Vỏ bao thuốc bảo vệ thực vật được thu gom và bao gói bằng nilon sau đó chôn cố định trong ô chôn lấp rác thải nguy hại.
4.3.3 Tính toán thông số thiết kế 4.3.3.1 Khu chôn lấp rác hữu cơ
a. Các quá trình cơ bản xảy ra trong ô chôn lấp
Khi chôn lấp rác xảy ra cùng lúc và kết hợp lẫn lộn giữa các phản ứng:
Phản ứng phân huỷ chất hữu cơ bằng vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí tạo CO2sau đó là quá trình yếm khí tạo ra CH4, CO2, H2S, NH3, ….
Các biến đổi vật lý như sự khuyếch tán khí bãi rác vào không khí và vào nước rác và theo nước rác xâm nhập vào nước ngầm, nước mặt, đất, ….
Các phản ứng hoá học không kiểm soát được như phản ứng hoà tan, bốc hơi, hoá hơi, hấp thụ. phân huỷ, ô xi hoá khử, ….
a.1- Quá trình sinh hoá diễn ra tại các BCL rác thải
Cơ chế quá trình phân huỷ trong các BCL được thể hiện trong hình 4.4 Các quá trình sinh hoá diễn ra ở BCL chủ yếu do hoạt động của các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng cho các hoạt động sống của chúng. Các loại vi sinh vật bao gồm vi khuẩn, nấm men và nấm mốc. Các loại vi khuẩn và nấm đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân giải các hợp chất.
Hình 4.4: quá trình phân huỷ sinh học trong các BCL [25]
Cơ chế quá trình phân huỷ sinh học đối với rác thải xảy ra trong các BCL trải qua 5 giai đoạn: [25]
Giai đoạn I: Giai đoạn thích nghi ban đầu
- Sau khi bãi rác đi vào hoạt động một thời gian ngắn, quá trình hiếu khí diễn ra, các chất hữu cơ dễ bị oxy hoá sinh hoá thành dạng đơn gian như protein, tinh bột, chất béo và một lượng nhất định xenlulo.
Sự phân huỷ hiếu khí các hợp chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật trong rác, trong đất, trong nước rác. Phản ứng xảy ra như sau:
CHC + O2(dinh dưỡng) Chất hữu cơ mới + CO2 + H2O + sinh khối +NH3+ Q
- Trong giai đoạn này, các vi sinh vật tiếp nhận một lượng năng lượng rất lớn và vì thế có tồn tại một lượng năng lượng đáng kể ở dạng nhiệt. Lượng nhiệt năng tạo thành bên trong các ô chôn lấp nhiều hơn so với lượng nhiệt năng thoát ra bên ngoài do đó nhiệt độ bên trong các ô chôn lấp tăng lên đến 60 70- oC và kéo dài trong khoảng 30 ngày. ở khoảng nhiệt độ này, các phản ứng hoá học diễn ra sẽ trội hơn các phản ứng vi sinh vật bởi vì hầu hết các chủng vi sinh vật bị tiêu diệt ở nhiệt độ 700C, các phản ứng hoá học diễn ra với tốc độ nhanh.
- Trong quá trình phân huỷ hiếu khí, các polyme ở dạng đa phân tử được các vi sinh vật chuyển hoá sang dạng đơn phân tử và tồn tại ở dạng tự do. Các polyme đơn phân tử sau đó lại được vi sinh vật hấp phụ, sử dụng trong việc tiếp nhận năng lượng để kiến tạo nên tế bào mới.
Giai đoạn II: Giai đoạn chuyển tiếp
- Khi oxy bị các vi sinh vật hiếu khí tiêu thụ dần thì các vi sinh vật yếm khí bắt đầu xuất hiện và nhiều quá trình lên men khác nhau được bắt đầu diễn ra trong các ô chôn lấp.
- pH của nước rác giảm xuống là do bắt đầu hình thành các axit hữu cơ và sự có mặt của CO2.
Giai đoạn III: Giai đoạn tạo axit
- Giai đoạn III diễn ra quá trình axit hoá các sản phẩm thuỷ phân các hợp chất hữu cơ phân tử lượng lớn (như lipit, protêin,…) tạo thành các axit hữu cơ như axit axetic, axit fulvic, các axit hữu cơ phức tạp khác và một lượng nhỏ
vsv