Cho mãi tới gần ñây, chất thải rắn vẫn ñược ñổ ñống ngoài bãi rác, chôn, ñốt và một số loại rác thải từ nhà bếp nhà hàng ñược sử dụng làm thức ăn cho ñộng vật. Cộng ñồng vẫn chưa nhận thức ñược mối liên hệ giữa chất thải rắn với chuột, gián, ruồi, muỗi, rận, ô nhiễm ñất và nước. Người ta không biết rằng, chất thải rắn trong các bãi rác là môi trường sống của các loại vec- tơ gây các bệnh: sốt thương hàn, sốt vàng, sốt xuất huyết, sốt rét, tả … Do vậy, các phương pháp xử lý chất thải rắn rẻ nhất, nhanh nhất và thuận tiện nhất ñã ñược sử dụng. Các khu vực nông thôn và các thị trấn nhỏ sử dụng các bãi rác ngoài trời. Các thị xã và các thành phố lớn hơn sử dụng các lò ñốt nhỏ. Mãi sau này, chôn lấp rác hợp vệ sinh với biện pháp xử lý chất thải rắn ñược nhiều nơi lựa chọn. Trên thế giới và ở Việt Nam ñã và ñang áp dụng 4 phương pháp chính xử lý rác thải sinh hoạt. Trong ñó phương pháp sinh học ñược ñánh giá là tối ưu hiện nay [14].
Các tác ñộng của xử lý chất thải không hợp lý Môi trường xú uế Làm hại sức khoẻ con Tạo môi trường dịch bệnh Tạo nếp sống khép Gây ùn tắc giao thông Làm mất vẻ ñẹp ñô thị Hạn chế kết quả sản xuất kinh Tác ñộng xấu ñến ngành du lịch văn hoá
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 20 Bốn phương phương pháp là: - Phương pháp chôn lấp - Phương pháp sản xuất khí sinh học - Phương pháp thiêu ñốt - Phương pháp ủ phân hữu cơ 1.4.1. Phương pháp chôn lấp
ðây là phương pháp phân hủy kỵ khí với khối lượng chất hữu cơ lớn. Chôn lấp là phương pháp lâu ñời. Hiện nay nhiều nước trên thế giới kể cả một số nước như Anh, Mỹ, CHLB ðức vẫn còn dùng phương pháp chôn lấp ñể xử lý rác thải sinh hoạt cho các ñô thị, phương pháp này khá ñơn giản và hiệu quảñối với lượng rác thải ở các thành phốñông dân cư [7].
Nguyên lý cơ bản của phương pháp này là phân giải yếm khí các hợp chất hữu cơ có trong rác thải. Và các chất dễ bị thối rữa tạo ra sản phẩm cuối cùng là các chất giàu dinh dưỡng như axit hữu cơ, nitơ, các hợp chất amon và các khí CO2, CH4 [7].
Hiện nay, hầu hết các bãi rác ñều chưa ñạt tiêu chuẩn môi trường, cả nước chỉ có 12/64 tỉnh thành ñầu tư bãi chôn lấp rác hợp vệ sinh, với tổng số bãi chôn lấp là 91 bãi, trong ñó chỉ có 17 bãi ñược thiết kế, xây dựng hợp vệ sinh nhưng lại chưa ñược vận hành theo ñúng yêu cầu bảo vệ môi trường. Hiện tại có hơn 20 dự án xin triển khai công nghệ xử lý chất thải, tuy nhiên cũng chỉ có 50% dự án thành công. Ngay cả các lò công nghệ thiêu, ñốt ñược nhập từ nước ngoài cũng chỉ thành công có 30% về xử lý rác [21].
Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn bãi chôn lấp - Quy mô bãi rác
Quy mô bãi rác phụ thuộc vào quy mô dân số, chất lượng rác thải phát sinh, ñặc ñiểm rác thải. Và ñược chia làm 4 loại là: loại nhỏ, loại vừa, loại lớn và loại rất lớn.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 21
Bảng 1.6. Quy mô bãi chôn lấp Quy mô bãi
chôn lấp Dân số (1000 người) Lượng chất thải (tấn/năm) Diện tích (ha) Thời gian tái sử dụng (năm) Loại nhỏ 5-10 2.000 5 <10 Loại vừa 100-150 6.500 10-30 10-30 Loại lớn 350-1000 20.000 30-50 30-50 Loại rất lớn >1000 >20.000 >50 >50
(Nguồn : Nguyễn ðức Lương, Nguyễn Thùy Dương, công nghệ sinh học mới. tập 2: xử lý chất thải hữu cơ)
Qua bảng ta thấy rằng, nếu lượng phế thải càng lớn thì quy mô bãi chôn lấp càng lớn và thời gian tái sử dụng càng dài. Tuy nhiên mức ñộ tái sử dụng ñất của bãi chôn lấp tùy thuộc vào tính chất, thành phần của từng loại chất thải.
- Vị trí của bãi rác
Bãi rác cần ñược ñặt ở những nơi ít ảnh hưởng tới cộng ñồng dân cư, gần ñường giao thông ñể thuận tiện cho công tác thu gom và vận chuyển, phải có ñiều kiện thủy văn phù hợp (hướng gió, tốc ñộ gió, ít ngập lụt…). Nếu ñiều kiện thủy văn không phù hợp thì bãi chôn lấp phải ñược lót bằng những chất cao su có khả năng ngăn ô nhiễm nước ngầm và ô nhiễm nước mặt các vùng lân cận. Cần có những biện pháp giảm tối thiểu lượng nước thải sinh ra từ bãi rác.
1.4.2. Phương pháp sản xuất khí sinh học (Biogass )
Sản xuất khí sinh học (biogass) là phương pháp ñã ñược sử dụng từ lâu ở các nước phát triển thuộc khu vực Châu Á - Thái Bình Dương trong vài chục năm gần ñây với mục ñích làm chất ñốt và thắp sáng. Gần ñây công nghệ này ngày càng hoàn thiện và chuyển hướng sang sử dụng các loại rác thải nông, công nghiệp và rác thải sinh hoạt ñể sản xuất khí sinh học, ña dạng hóa nguồn năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 22 - Cơ sở khoa học: cơ sở của phương pháp này là nhờ sự hoạt ñộng của các vi sinh vật mà các chất khó tan như: xenluloza, lignin, hemixenluloza, và các hợp chất cao phân tử khác ñược chuyển thành dễ tan. Quá trình này trong ñiều kiện kỵ khí nhờ một quần thể sinh vật ñược gọi chung là vi sinh vật lên men metan. Quần thể này chủ yếu là kỵ khí hội sinh. Chúng biến ñổi chất hữu cơ thành CH4, CO2 và một vài khí khác [8].
Trong quá trình này 90% các chất hữu cơ ñược chuyển hóa thành CO2, CH4. Chất lượng của khí thu ñược phụ thuộc vào chất lượng của nguồn nguyên liệu ñầu vào.
Các xưởng sản xuất khí metan, người ta trang bị các thùng lên men có thể tích 20; 40; 60 và 100m3, quá trình lên men ở nhiệt ñộ 45- 500 C, nguyên liệu ñược nạp 1lần/ngày và thời gian lên men kéo dài 5 ngày. Các thiết bị xử lý có công suất từ 25 ñến 39m3 nguyên liệu trong một ngày ñêm và thu ñược 500m3 khí/ ngày.
- Thu nhận khí sinh học từ rác thải sinh hoạt
Rác thải sinh hoạt ở các ñô thị ngày càng lớn. Việc thu gom và xử lý rác là cả một vấn ñề bức bách. Hiện nay ở nhiều nước trên thế giới kể cả các nước công nghiệp phát triển vẫn dùng phương pháp chôn lấp là chủ yếu. Các chất dễ phân hủy khi ñược chôn lấp sẽ xảy ra quá trình lên men kỵ khí. Những lớp rác dày tới 10m chứa bên trong rất nhiều không khí. ðây là ñiều kiện lý tưởng cho các vi sinh vật kỵ khí phát triển và phân hủy cac chất hữu cơ, kết quả là chất hữu cơ trong rác ñược chuyển hóa thành khí metan. Theo các kết quả thực nghiệm cho thấy trong vòng 15 năm từ một tấn rác sinh hoạt có thể sinh ra ñược 200 m3 khí.
Tại Mỹ người ta trang bị mỗi ô chôn rác với thể tích 4000 m3, một hệ thống ñường ống dẫn khí và máy bơm khí. Tốc ñộ dẫn khí ñạt 4,65 m3/ phút. Khí thu ñược dùng ñể phát ñiện hoặc dùng làm chất ñốt [8].
Còn ởðức người ta ñã trang bị hệ thống khai thác biogass từ các hố chôn rác của thành phố và khí thu ñược dùng ñể phát ñiện ở các trạm nhiệt ñiện. Công suất khai thác 800m3/ giờ và chất lượng khí thu ñược là 55% là khí metan [8].
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 23 Như vậy công nghệ thu khí sinh học từ rác thải trở thành hướng phát triển mang lại hiệu quả trong vấn ñề xử lý rác thải.
Tồn tại của phương pháp này là xử lý bãi rác trong các bểủ biogass, Bể ủ bị rò rỉ gây ô nhiễm môi trường ñất, nước, không khí.
1.4.3. Phương pháp ñốt
Phương pháp ñốt ñược sử dụng rộng rãi tại những nước như: ðức, Thụy Sỹ, Hà Lan, ðan Mạch, Nhật Bản ñó là những nước có diện tích ñất cho khu vực thải rác bị hạn chế.
Xử lý rác thải bằng phương pháp ñốt có ý nghĩa quan trọng làm giảm tới mức thấp nhất chất thải cho khâu xử lý cuối cùng, nếu sử dụng công nghệñốt rác tiên tiến có ý nghĩa trong bảo vệ môi trường. Nhưng ñây cũng là phương pháp xử lý tốn kém nhất và so với phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh chi phí có thể cao gấp 10 lần [7].
Công nghệ ñốt thường ñược sử dụng ở các quốc gia phát triển và phải có một nền kinh tế ñủ mạnh bao cấp cho việc thu ñốt rác sinh hoạt như là một hoạt ñộng phúc lợi xã hội của toàn dân.
- Cơ sở khoa học: cơ sở của phương pháp này là oxy hóa ở nhiệt ñộ cao, với sự có mặt của oxy trong không khí, trong ñó có rác ñộc hại ñược chuyển hóa thành dạng khí và các chất thải rắn không cháy. Các chất khí ñược làm sạch hoặc không ñược làm sạch thoát ra ngoài không khí. Chất thải rắn còn lại ñược chôn lấp [7]. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hiện nay ở các nước Châu Âu có xu hướng giảm thiểu việc ñốt rác thải do hàng loạt các vấn ñề về kinh tế và môi trường. Phương pháp này hiện ñang ñược dùng ñể xử lý rác thải bệnh viện.
Tồn tại của phương pháp này là tốn nhiên liệu ñốt và gây ô nhiễm môi trường không khí, nếu như quy trình công nghệ không ñảm bảo kỹ thuật.
- ðiều kiện áp dụng: ở các quốc gia phát triển xử lý ñốt các chất thải hỗn hợp nhìn chung không ñược ghi nhận là phổ biến và ít ñược dùng trừ khi thỏa mãn các ñiều kiện sau:
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 24 + Khối lượng rác thải: cần phải tính toán xem lượng rác ñó ñể lò ñốt hoạt ñộng liên tục không. Nếu dưới mức 200.000 tấn/ năm thì chi phí sẽ tăng nhanh cho một ñơn vị xử lý.
+ Năng suất tỏa nhiệt của bãi rác thải: năng lượng nhiệt của rác thải phải bù lại năng lượng nhiệt ñã tiêu tốn cho một lò ñốt.
+ Các tiêu chuẩn môi trường: việc ñốt rác sẽ thải vào môi trường một lượng khí thải tương ñối lớn. Do ñó cần phải xem xét mức ñộ ảnh hưởng của công nghệ này ñến sức khỏe cộng ñồng và môi trường xung quanh. Liệu có ñủ kinh phí ñể mua thiết bị xử lý khí thải không ?
+ Lựa chọn vị trí: theo kinh nghiệm của các nước thì khoảng cách tối thiểu ñểñặt lò ñốt phải ñạt trên 200m so với khu dân cư gần nhất [7].
1.4.4. Phương pháp ủ làm phân
Thành phần chủ yếu của rác thải sinh hoạt là chất hữu cơ, vì vậy xử lý rác thải sinh hoạt bằng công nghệ VSV ñể sản xuất phân hữu cơ vi sinh là thuận lợi nhất.
- Cơ sở khoa học: trong hoạt ñộng sống của vi sinh vật, chúng tiết ra các loại enzym ñể phá vỡ cấu trúc của các cấu tử xenluloza. ðây là phức hệ enzym phân huỷ xenluloza tạo ra các ñường ñủ nhỏ ñểñi qua tế bào vi sinh vật. Ở một số loại vi sinh vật enzym oxy hoá và enzym phân giải protein cũng tham gia vào quá trình phân huỷ xenluloza. Nhiều tác giả khẳng ñịnh rằng phức hệ xenluloza gồm 3 enzym chủ yếu sau:
+ Endogluconaza hay CMC – aza ( endo-1,4β – D – glucan – glucanohydrat, EC) tấn công chuỗi xenluloza một cách tuỳ tiện và phân huỷ liên kết β- 1,4 – glucozit giải phóng xenlobioza và glucoza, thuỷ phân xenluloza phồng lên làm giảm nhanh chiều dài của mạch cấu trúc xenluloza và tăng chậm các nhóm khử. Enzym này cũng tác dụng lên xenlodextrin.
+ Exogluconaza ( endo-1,4 – β – D – glucaza – 4 – xenlobiohydronaza, EC) giải phóng xenlobioza hoặc glucoza từ ñầu không khử xenluloza. Loại enzym này tác dụng rất mạnh lên xenluloza vô ñịnh hình, hoặc xenluloza ñã bị phân giải một phần.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 25 + β – glucozidaza hay xenlobiaza, loại enzym này thuỷ phân xenlobioza và xenlodextrin khác hoà tan trong nước cho glucoza, nó có hoạt tính cực ñại trên xenlobioza là chủ yếu, nghĩa là khi xenluloza ñã bị phân huỷ bước ñầu.
+ Cơ chế theo Reese
Trong ñó:
C1 – tương ứng với endoglucanza. Cx – tương ứng với exoglucanza.
C1 – enzym tiền nhân thuỷ phân, nó làm trương xenluloza tự nhiên thành các chuỗi xenluloza hoạt ñộng có mạch ngắn hơn.
Cx – enzym tiếp tục phân cắt mạch xenluloza hoạt ñộng ñể tạo thành các ñường tan và cuối cùng thành glucoza. Trong quá trình phân huỷ xenluloza các enzym có sự phối kết hợp chặt chẽ với nhau theo từng công ñoạn ñể bẻ gãy mạch xenluloza cuối cùng cho ra ñường glucoza. Những VSV phát triển trên hợp chất chứa xenluloza ñã tiết ra các loại enzyme này ñể phân hủy chuyển hóa xenluloza. Những VSV phân giải xenluloza vô cùng phong phú bao gồm: vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn…
+ Vi khuẩn: gồm vi khuẩn hiếu khí( thuộc giống Cytophaga, Sporocytophaga và Sorangium), vi khuẩn kỵ khí( thuộc giống Clostridium và Bacillus).
+ Nấm: các loại nấm phân hủy xenluloza mạnh như: Trichoderma, Penicillium, Phanerochate, Sporotrichum, Sclerotium.
+ Xạ khuẩn: người ta tìm thấy rất nhiều loại xạ khuẩn trong các ñống ủ, gồm các loại như: Actinomyces, Streptomyces, Frankia, Nocardia, Actinopolyspora, Actinosynoema, Dermatophilus, Pseudonocardia, Cellulomonas.
Trong phương pháp này, ngoài cơ chế phân hủy xenluloza ra thì còn có cơ chế phân giải hemixenluloza. Phần lớn hemixenluloza có tính chất tương ñồng với xenluloza, nhưng có phân tử lượng bé hơn và cấu trúc ñơn giản hơn nên VSV phân giải hemixenluloza nhanh hơn xenluloxa. VSV phân giải hemixenluloza Xenluloza
(Tự nhiên)
C1 Xenluloza (Họat ñộng)
Cx
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……… 26 chủ yếu là các giống sau: Ruminococcus, Bacillus , Bacteroides, Butyvibrio, Clostridium, Aspegillus, Penicillium, Trichoderma [11].
a. Phương pháp ủ rác thành ñống lên men tự nhiên có ñảo trộn
Rác ñược chất thành ñống cao 1,5- 2,5 m, mỗi tuần ñảo trộn một lần. Nhiệt ñộ trong ñống ủ là 550 C, thời gian ủ là khoảng 4 tuần, ñộẩm là 50- 60%. Trong 3- 4 tuần tiếp theo không ñảo trộn. Phương pháp này ñơn giản nhưng mất vệ sinh, gây ô nhiễm môi trường nước và không khí [7].
b. Phương pháp ủ rác thành ñống không ñảo trộn và có thổi khí
ðây là phương pháp do viện nghiên cứu nông nghiệp thực nghiệm Beltsville, Hoa Kỳ thực hiện. Phương pháp này ñược thực hiện trên cơ sở các phương pháp xử lý nước thải. Theo phương pháp này mỗi ñống phế thải có chiều cao 2- 2,5 m, phía dưới lắp một hệ thống phân phối khí. Nhờ có quá trình thổi khí cưỡng bức mà các quá trình chuyển hóa ñược nhanh hơn, nhiệt ñộổn ñịnh và ít ô nhiễm [7]. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
c. Phương pháp lên men trong các thiết bị chứa
Rác ñược ñưa vào các thiết bị chứa có dung tích khác nhau ñể lên men.