CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ LUẬN
1.3. Các phương pháp xử lý chất thải rắn
Để hạn chế việc ô nhiễm do thải các chất thải rắn, hiện nay ở nhiều nước đã có các biện pháp xử lý chất thải rắn rất nghiêm ngặt như: phân loại các chất thải, tận dụng và thu hồi lại các chất thải, xử lý các chất thải độc hại nguy hiểm bằng phương pháp thiêu đốt hoặc chôn chất thải ở hố chôn có kĩ thuật, có lớp ngăn cách với đất, có lớp bao phủ bề mặt, có đường thoát và tiêu nước bề mặt và sử dụng hợp lí các vùng mỏ đã khai thác nhằm hạn chế ô nhiễm.
Để xử lý chất thải rắn đang là vấn đề mà các tỉnh trong cả nước hết sức quan tâm. Chất thải thường được chôn lấp tại các khu tập trung chất thải hở theo hình thức tự phát. Hầu hết các bãi rác thải này đều được chôn lấp rất thiếu vệ sinh, và do diện tích chôn lấp hẹp và gần khu vực dân cư nên gây ô nhiễm và những tác động đến môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của người dân. Không những thế, tốc độ đô thị hóa và sự tăng dân số càng làm cho việc quản lý chất thải rắn ngày càng khó khăn hơn. Chính vì vậy, việc lựa chọn công nghệ xử lý và quy hoạch bãi chôn lấp hợp lý có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với việc bảo vệ môi trường.
Công nghệ xử lý chất thải rắn thường được phối hợp giữa chôn lấp và đốt hay sản xuất phân vi sinh. Việc lựa chọn công nghệ phù hợp cần được xem xét trên cả hai phương diện kinh tế và môi trường
1.3.1. Phương pháp xử lý nhiệt a. Nhiệt phân (pyrolysis)
16
Đây là phương pháp xử lý rác tiến bộ, được thực hiện ở các nước đang phát triển (Mỹ, Đan Mạch,…). Nhiệt phân là quá trình phân hủy chất thải rắn bằng nhiệt trong điều kiện thiếu oxi để phân hủy thành khí đốt theo các phản ứng:
C + O2 → CO2 C + H2O → CO + H2 C + 1/2O2 → CO C + H2 → CH4
Các sản phẩm sinh ra từ quá trình nhiệt phân là các sản phẩm khí chủ yếu như CH4, H2, CO, CO2 và một số sản phẩm lỏng có chứa các chất như acid, acetic, acctone, metaganol,… được tận dụng làm nguyên liệu để chế biến các sản phẩm có ích khác, tuy nhiên chỉ có 31-37% chất thải rắn phân hủy, phần còn lại được xử lý tiếp tục bằng phương pháp thiêu đốt[6].
b. Thiêu đốt rác (Incineration)
Đốt là phương pháp xử lý rác phổ bíến nhất ngày nay được nhiều quốc gia trên thế giới áp dụng. Đây là quá trình oxi hóa chất thải rắn ở nhiệt độ cao tạo thành CO2 và hơi nước theo phản ứng:
CXHYOZ +(x+y/4 +z/2) O2→ xCO2 +y/2 H2O
Ưu điểm: Xử lý triệt để rác thải; tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh và các chất ô nhiễm; diện tích xây dựng nhỏ; vận hành đơn giản; có thể xử lý chất thải rắn có chu kỳ phân hủy lâu dài.
Nhược điểm: là việc sinh khói bụi và một số khí ô nhiễm khác như SO2, HCl, NOx, CO,… Do vậy, khi thiết kế xây dựng lò đốt phải xây dựng theo hệ thống xử lý khí thải.
Việc sử dụng các lò thiêu đốt hiện nay không dừng lại ở mục đích giảm thể tích ban đầu của rác (giảm khoảng 90%), mà còn thu hồi nhiệt phục vụ các nhu cầu khác nhau như tận dụng cho lò hơi, lò sưởi, cấp điện,…
Ở Việt Nam, công nghệ thiêu đốt thích hợp cho việc xử lý chất thải bệnh
17
viện, chất thải nguy hại, các loại chất thải có thời gian phân hủy dài.
1.3.2. Phương pháp xử lý sinh học
a. Phương pháp xử lý hiếu khí tạo thành phân bón (Composting)
Đây là phương pháp được áp dụng khá phổ biến ở hầu hết các quốc gia.
Việc ủ chất thải rắn với thành phần chủ yếu là chất hữu cơ dễ phân hủy có thể được tiến hành ngay ở các hộ gia đình để tạo thành phân bón cho. Ưu điểm của phương pháp này là giảm đáng kể khối lượng rác, đồng thời tạo ra phân bón hữu cơ giúp ích cho công tác cải tạo đất. Chính vì vậy, phương pháp này được ưa chuộng ở các quốc gia nghèo và các nước đang phát triển.
Quá trình ủ rác hiếu khí diễn ra theo phản ứng sau:
Vi khuẩn hiếu khí
Chất hữu cơ Chất mùn + CO2+ H2O+ NH3+ SO2
Phương pháp ủ rác hiếu khí dựa trên sự hoạt động của các vi khuẩn hiếu khí với sự có mặt của oxi. Thường chỉ sau 2 ngày nhiệt độ đống ủ tăng lên khoảng 450C, sau 6-7 ngày có thể đạt tới 70-750C. Nhiệt độ này chỉ đạt được với điều kiện duy trì môi trường tối ưu cho vi khuẩn hoạt động như oxi, độ ẩm, tỉ số C/N, pH và một số chất dinh dưỡng vô cơ chủ yếu như phốt pho, lưu huỳnh, kali, nitơ… Sự phân hủy hiếu khí diễn ra khá mạnh, chỉ sau 2-4 tuần rác được phân hủy hoàn toàn.
Các vi khuẩn gây bệnh và côn trùng bị tiêu diệt do nhiệt độ ủ tăng. Bên cạnh đó, mùi hôi cũng bị khử nhờ quá trình ủ hiếu khí, độ ẩm tối ưu cho quá trình này là 50- 600C[6].
b. Xử lý kỵ khí (Anaerobic)
Công nghệ ủ kỵ khí cũng được sử dụng rộng rãi ở các nước trên thế giới, đặc biệt ở Ấn Độ, chủ yếu thực hiện ở qui mô nhỏ.
Vi khuẩn kỵ khí
Chất hữu cơ Các chất đơn giản + CO2 + CH4+ NH3+ H2S + Ưu điểm: Chi phí đầu tư ban đầu thấp; sản phẩm phân hủy có thể kết hợp xử lý với phân hầm cầu và phân gia súc cho phân hữu cơ có hàm lượng dinh dưỡng cao. Đặc biệt thu hồi khí CH4 làm nguồn cung cấp nhiệt phục vụ cho các nhu cầu đung nấu, lò hơi,…
+ Nhược điểm: Thời gian phân hủy thường kéo dài 4-12 tháng, lâu hơn xử lý hiếu khí. Các chất khí sinh ra từ quá trình phân hủy kị khí chủ yếu là H2S, NH3
18
gây mùi hôi khó chịu. Hơn nữa, các vi khuẩn gây bệnh không bị tiêu diệt do quá trình phân hủy xảy ra ở nhiệt độ thấp.
c. Phương pháp xử lý kỵ khí kết hợp với hiếu khí (Combined anaerobic and aerobic)
Công nghệ này sử dụng cả 2 phương pháp xử lý hiếu khí và kị khí kết hợp với nhau.
Ưu điểm: Không có lượng nước thải ra từ quá trình phân hủy hiếu khí; Sử dụng nước rò rỉ trong quá trình ủ để len men kỵ khí; Vừa tạo được lượng phân bón phục vụ nông nghiệp và tạo khí CH4 cung cấp nhiệt.
d. Chăn nuôi sinh thái
Là hệ thống chăn nuôi không có chất thải, không gây ô nhiễm môi trường, tiết kiệm nguyên vật liệu, sử dụng tài nguyên và kỹ thuật rẻ tiền, chăn nuôi không lạm dụng thuốc kháng sinh và hóa chất hóa học, sử dụng công nghệ vi sinh làm kỹ thuật nền tảng. Chăn nuôi sinh thái không chất thải hiện đang thu hút được nhiều chú ý từ các nhà quản lý, nhà khoa học, nhà kinh doanh và các hộ chăn nuôi. Chăn nuôi sinh thái là loại hình chăn nuôi sử dụng đệm lót sinh học đơn giản và hiệu quả.
Đây là một công nghệ chăn nuôi không chất thải vì toàn bộ phân và nước giải nhanh chóng được vi sinh vật phân giải và chuyển thành nguồn thức ăn protein sinh học cho gia súc. Hơn nữa, chăn nuôi theo công nghệ này không phải dùng nước rửa chuồng và tắm cho gia súc nên không có nước thải từ chuồng nuôi, gây ô nhiễm nguồn nước và môi trường xung quanh. Trong chuồng nuôi không có mùi hôi thối bởi vì vi sinh vật hữu ích trong chế phẩm sử dụng đã cạnh tranh và tiêu diệt hết các vi sinh vật có hại và sinh mùi khó chịu. Vì không sử dụng nước rửa và tắm cho gia súc nên trong chuồng không có chỗ cho muỗi sinh sôi và vì vi sinh vật nhanh chóng phân giải phân nên cũng không có chỗ cho ruồi đẻ trứng. Nhờ hệ vi sinh vật hữu ích tạo được bức tường ngăn chặn các vi sinh vật gây bệnh nên chăn nuôi theo công nghệ này hạn chế được tới mức thấp nhất sự lây lan bệnh tật giữa gia súc với nhau cũng như giữa gia súc với người.
- Nuôi giun quế
Giun quế có tên khoa học là Perionyx excavatus, chi Pheretima, họ Megascocidae (họ cự dẫn), ngành ruột khoang. Chúng thuộc nhóm giun ăn phân, thường sống trong môi trường có nhiều chất hữu cơ đang phân hủy, trong tự nhiên ít tồn tại với quần thể lớn và không có khả năng cải tạo đất trực tiếp như một số loài giun địa phương sống trong đất.
19
Trong cơ thể giun quế nước chiếm khoảng 80 – 85%, chất khô khoảng 15 – 20%. Hàm lượng các chất (tính trên trọng lượng chất khô) như sau: Protein: 68 – 70%, Lipid: 7 – 8%, chất đường: 12 –14 %, tro 11 – 12%. Do có hàm lượng Protein cao nên giun quế được xem là nguồn dinh dưỡng bổ sung quý giá cho các loại gia súc, gia cầm, thủy hải sản… Ngoài ra, giun quế còn dùng trong công nghệ chế biến thức ăn gia súc… Sản phẩm phân giun quế là loại phân hữu cơ sinh học có hàm lượng dinh dưỡng cao, thích hợp cho nhiều loại cây trồng, không gây ra tình trạng “sốc” phân, yêu cầu trữ dễ dàng, đặc biệt thích hợp cho các loại hoa cây kiểng, vườn ươm và là nguồn phân thích hợp cho việc sản xuất rau sạch.
1.3.3. Phương pháp xử lý hóa học
Các giải pháp xử lý hóa học thường được ứng dụng để xử lý chất thải rắn công nghiệp. Các giải pháp xử lý hóa học hiện nay chủ yếu dựa trên các phản ứng oxi hóa-khử, trung hòa, thủy phân,... Mục đích là phá hủy chất thải rắn hoặc làm giảm độc tính của 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 hòa tan. Đối với các chất thải rắn có tính axit, có thể trung hòa bằng kiềm và ngược lại.
1.3.4. Phương pháp ổn định hóa
Phương pháp ổn định hóa (cố định, đóng rắn) chủ yếu được sử dụng để xử lý chất thải rắn nguy hại nhằm 2 mục đích: Giảm rò rỉ các chất độc hại bằng cách giảm bề mặt tiếp xúc, hạn chế mức cao sự thẩm thấu của chất thải vào môi trường, và cải thiện kích thước chất thải về độ nén và độ cứng.
Ổn định chất thải là công nghệ trộn vật liệu thải với vật liệu đóng rắn, tạo thành thể rắn bao lấy chất thải hoặc chất thải trong cấu trúc của vật rắn. Phương pháp này thường dùng để xừ lý chất thải rắn của kim loại, mạ kim loại, chì, tro của lò đốt,… tạo thành khối rắn để vận chuyển và chôn lấp trong bãi chôn lấp rác hợp vệ sinh.
1.3.5. Phương pháp chôn lấp rác
a. Bãi chôn lấp rác thông thường (Open dump)
Đây là phương pháp xử lý rác cổ điển đã được áp dụng từ lâu đời. Hiện nay, các đô thị ở Việt Nam và một số nước khác vẫn còn đang áp dụng.
Ưu điểm: 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.
20
Phương pháp này có nhiều nhược điểm: Gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến cảnh quan, gây mùi khó chịu cho con người; là môi trường thuận lợi cho các loại động vật gặm nhấm, các loại côn trùng, vi trùng gây bệnh sinh sôi nảy nở gây nguy hiểm cho sức khỏe con người; gây ô nhiễm môi trường nước và không khí; cần diện tích bãi thải lớn.
b. Bãi chôn lấp hợp vệ sinh (Sanitary landfill)
Phương pháp này được nhiều đô thị trên thế giới (ở Mỹ, Anh, Nhật,…) áp dụng trong quá trình xử lý chất thải rắn đặc biệt là rác thải sinh hoạt. Đây là phương pháp xử lý rác thích hợp nhất trong điều kiện khó khăn về vốn đầu tư nhưng lại có mặt bằng đủ lớn và nguy cơ gây ô nhiễm môi trường ít.
Trong bãi chôn lấp chất thải rắn 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.
Bãi chôn lấp hợp vệ sinh 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 lớn một lớp đất mỏng độ 25cm. Công việc này cứ tiếp tục đến khi nào bãi rác đầy.