Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Cùng với tiến trình phát triển kinh tế, đô thị hóa và mở rộng các ngành sản xuất kinh doanh, lượng chất thải rắn phát sinh tại Việt Nam ngày càng gia tăng. Tại tỉnh Thái Nguyên, công tác bảo vệ môi trường đối mặt với nhiều thách thức do tình trạng ô nhiễm có chiều hướng gia tăng; nhiều điểm nóng môi trường gây bức xúc trong dư luận xã hội. Theo thống kê sơ bộ được trích dẫn trong văn bản, mỗi ngày toàn tỉnh Thái Nguyên phát sinh hơn 400 tấn chất thải sinh hoạt nhưng tỷ lệ thu gom và xử lý mới đạt khoảng 36%, trong khi lượng chất thải y tế được thu gom, xử lý hợp vệ sinh cũng chỉ đạt xấp xỉ 50%.
Đặc biệt, theo số liệu nghiên cứu của Viện Vật lý, trung bình 50 kg rác thải sẽ tạo ra 3 lít nước rỉ rác. Nước rỉ rác mang hàm lượng ô nhiễm cao, nếu không được kiểm soát và xử lý đúng quy chuẩn kỹ thuật sẽ ngấm vào mạch nước ngầm và đất, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống và sức khỏe cộng đồng dân cư xung quanh. Trước thực trạng đó, đề tài "Đánh giá kết quả hoạt động và công tác xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp rác thải Tân Cương – Thành phố Thái Nguyên – Tỉnh Thái Nguyên" được tác giả Đặng Trà My (chuyên ngành Khoa học môi trường, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, dưới sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Thế Hùng) thực hiện nhằm đánh giá thực trạng vận hành và hiệu quả công nghệ xử lý nước rỉ rác tại cơ sở.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
- Đánh giá kết quả hoạt động của Bãi chôn lấp chất thải Tân Cương, thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên.
- Đánh giá hiệu quả công nghệ xử lý nước rỉ rác tại Trạm xử lý nước rác của Bãi chôn lấp.
Nhiệm vụ và yêu cầu nghiên cứu:
- Thu thập, đảm bảo số liệu, tài liệu nghiên cứu đầy đủ, chính xác và khách quan.
- Nắm rõ quy trình, công nghệ xử lý rác thải của khu xử lý chất thải Tân Cương.
- Nắm rõ quy trình công nghệ xử lý nước rỉ rác tại trạm xử lý nước rác thuộc đơn vị quản lý.
- Đánh giá được hiệu quả của công nghệ xử lý nước rỉ rác tại Trạm xử lý dựa trên các chỉ tiêu phân tích thực nghiệm.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Kết quả hoạt động và công tác xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp chất thải Tân Cương.
- Phạm vi không gian: Bãi chôn lấp rác thải Tân Cương, xã Tân Cương, thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên.
- Phạm vi thời gian: Thời gian thực hiện nghiên cứu thực địa và lấy mẫu từ ngày 16/8/2014 đến ngày 15/12/2014.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khóa luận dựa trên khung lý luận về chất thải rắn theo Luật Bảo vệ Môi trường năm 2005 (Điều 2), phân loại chất thải rắn theo vị trí hình thành, thành phần hóa học - vật lý, bản chất nguồn tạo thành (sinh hoạt, công nghiệp, xây dựng, nông nghiệp, y tế) và mức độ nguy hại. Về mặt quản lý kỹ thuật, đề tài áp dụng thứ tự ưu tiên xử lý chất thải rắn do Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA) khuyến cáo, bao gồm: Giảm thiểu nguồn phát sinh $\rightarrow$ Tái sử dụng, tái chế $\rightarrow$ Thu hồi năng lượng $\rightarrow$ Chôn lấp hợp vệ sinh.
Hệ thống văn bản quy phạm pháp luật và tiêu chuẩn kỹ thuật được tác giả sử dụng làm căn cứ đối chiếu gồm:
- Luật Bảo vệ Môi trường năm 2005.
- Nghị định số 59/2007/NĐ-CP về quản lý chất thải rắn; Nghị định số 174/2007/NĐ-CP về phí bảo vệ môi trường đối với chất thải rắn; Nghị định số 67/2003/NĐ-CP về phí bảo vệ môi trường đối với nước thải.
- Thông tư 12/2011/TT-BTNMT quy định về quản lý chất thải nguy hại; Thông tư số 13/2007/TT-BXD; Thông tư liên bộ số 01/2001/TTLB/BKHCNMT-BXD hướng dẫn các quy định bảo vệ môi trường đối với việc lựa chọn địa điểm, xây dựng và vận hành bãi chôn lấp chất thải rắn.
- Quyết định số 152/1999/QĐ-TTg; Quyết định số 64/2003/QĐ-TTg; Quyết định số 35/2001/QĐ-BXD ban hành TCXDVN 261:2001; Tiêu chuẩn thiết kế Bãi chôn lấp chất thải nguy hại TCXDVN 320:2004.
- Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải bãi chôn lấp chất thải rắn QCVN 25:2009/BTNMT.
Tác giả đã kết hợp các phương pháp nghiên cứu sau:
- Phương pháp kế thừa: Thu thập tài liệu thứ cấp về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội từ UBND xã Tân Cương và hồ sơ kỹ thuật, quy mô, quy trình công nghệ của bãi rác từ Công ty Cổ phần Môi trường và Công trình đô thị Thái Nguyên.
- Phương pháp điều tra thực địa: Khảo sát thực tế hiện trường, ghi nhận hiện trạng vận hành bãi rác và hệ thống xử lý nước rỉ rác.
- Phương pháp lấy mẫu và phân tích phòng thí nghiệm: Lấy mẫu nước rỉ rác đầu vào và đầu ra theo tiêu chuẩn TCVN 5999:1995 (dùng chai nhựa Polyetylen dung tích 500ml và 1000ml, tráng rửa bằng chính mẫu nước trước khi lấy).
- Phương pháp xử lý số liệu: Thống kê, so sánh, đối chiếu kết quả đo đạc với tiêu chuẩn, quy chuẩn quốc gia.
| STT |
Chỉ tiêu quan trắc |
Phương pháp / Thiết bị phân tích |
Tiêu chuẩn áp dụng |
| 1 |
pH, Nhiệt độ ($t^\circ$) |
Đo trực tiếp bằng máy |
Máy đo đa chỉ tiêu |
| 2 |
Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) |
Lọc qua giấy lọc, sấy ở $105^\circ\text{C}$ trong 2h |
TCVN 6625:2000 |
| 3 |
Nhu cầu oxy hóa học (COD) |
Oxy hóa bằng $\text{KMnO}_4$, đun sôi 10 phút, chuẩn độ bằng $\text{H}_2\text{C}_2\text{O}_4$ |
TCVN 4565:1988 |
| 4 |
Nhu cầu oxy sinh học (BOD, $\text{BOD}_5$) |
Xác định theo tỷ lệ quy đổi ($80%$ giá trị COD) |
TCVN 6001:2008 |
| 5 |
Tổng Nitơ (T-N) |
Vô cơ hóa mẫu bằng $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc, xúc tác $\text{Se} + \text{K}_2\text{SO}_4$ ($1:100$), chưng cất Kjeldahl |
TCVN 5887:1995 |
| 6 |
Tổng Photpho (T-P) |
Phương pháp trắc phổ |
TCVN 6202:2008 |
| 7 |
Oxy hòa tan (DO) |
Đo trực tiếp bằng điện cực |
Máy đo DO |
| 8 |
Tổng chất rắn hòa tan (TDS) |
Đo trực tiếp bằng điện cực |
Máy đo đa chỉ tiêu |
| 9 |
Màu sắc |
Cảm quan |
Quan sát |
| 10 |
Mùi |
Cảm quan |
Ngửi trực tiếp |
Đối với quy trình phân tích Nitơ tổng số theo phương pháp Kjeldahl, thể tích mẫu được chọn tương ứng với nồng độ dự kiến:
| Nồng độ dự kiến ($\text{mg N/l}$) |
Thể tích mẫu lấy ($\text{ml}$) |
| Dưới 10 |
250 |
| 10 – 20 |
100 |
| 20 – 50 |
50 |
| 50 – 100 |
25 |
Nội dung chính theo từng chương
Phần 1: Mở đầu
Phần này trình bày lý do lựa chọn đề tài, tính cấp thiết của công tác xử lý nước rỉ rác trong bối cảnh lượng chất thải sinh hoạt toàn tỉnh Thái Nguyên phát sinh trên 400 tấn/ngày. Tác giả xác định rõ 2 mục tiêu nghiên cứu, 4 nhiệm vụ kỹ thuật, phạm vi thực hiện tại Bãi chôn lấp rác thải Tân Cương trong khoảng thời gian từ tháng 8 đến tháng 12 năm 2014, cùng ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài đối với việc quản lý môi trường đô thị.
Phần 2: Tổng quan tài liệu
Tác giả hệ thống hóa cơ sở lý luận về chất thải rắn, phân loại, nguồn gốc phát sinh và tác hại nghiêm trọng của rác thải tới môi trường đất, nước, không khí cũng như sức khỏe con người (truyền nhiễm dịch bệnh, khí độc $\text{CH}_4$, $\text{CO}_2$, $\text{H}_2\text{S}$, $\text{NH}_3$, ô nhiễm kim loại nặng).
Chương này cũng tổng kết thực trạng quản lý rác thải trên thế giới và tại Việt Nam:
- Trên thế giới: Tỷ lệ tái chế tại Anh đạt $27%$, Đức và Áo đạt trên $50%$, Hà Lan đạt $65%$, Thụy Điển đạt $49%$. Văn bản dẫn chứng ô nhiễm rác thải đại dương lên tới 6,5 triệu tấn rác, thảm họa trượt lở bãi rác Leuwigajah (Indonesia) năm 2011 làm chết 141 người, và thực trạng 150 triệu tấn rác/năm tại Trung Quốc.
- Tại Việt Nam: Tổng lượng chất thải rắn khoảng 49,3 nghìn tấn/ngày (chất thải công nghiệp chiếm $54,8%$ tương đương 27 nghìn tấn; sinh hoạt chiếm $44,4%$ tương đương 21,9 nghìn tấn; y tế chiếm $0,8%$ tương đương 0,4 nghìn tấn). Tỷ lệ thu gom rác chung đạt thấp, cả nước có 98 bãi chôn lấp tập trung nhưng chỉ có 16 bãi hợp vệ sinh.
- Tại Thái Nguyên: Lượng rác sinh hoạt phát sinh 404 tấn/ngày, thu gom đạt $36%$, chôn lấp tập trung tại bãi rác Đá Mài (TP. Thái Nguyên) và xử lý tại nhà máy Sông Công.
Bên cạnh đó, chương tổng quan trích dẫn số liệu dự báo chất thải rắn đô thị phát sinh tại Việt Nam đến năm 2025 từ Báo cáo Môi trường quốc gia năm 2011:
| Chỉ tiêu dự báo |
Năm 2015 |
Năm 2020 |
Năm 2025 |
| Dân số đô thị (triệu người) |
35 |
44 |
52 |
| Tỷ lệ dân số đô thị so với cả nước ($%$) |
38 |
45 |
50 |
| Chỉ số phát sinh chất thải rắn đô thị ($\text{kg/người/ngày}$) |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
| Tổng lượng chất thải rắn đô thị phát sinh ($\text{tấn/ngày}$) |
42.000 |
61.600 |
83.200 |
Phần 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Nội dung chương 3 thiết lập các bước điều tra điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội xã Tân Cương; khảo sát quy mô, cơ cấu tổ chức và quy trình chôn lấp rác, quy trình xử lý nước rác của Bãi chôn lấp Tân Cương. Chương này quy định chi tiết kỹ thuật lấy mẫu nước rác đầu vào/đầu ra, phương pháp bảo quản mẫu theo TCVN 5999:1995, cùng quy trình thực nghiệm phân tích 11 chỉ tiêu vật lý - hóa học trong phòng thí nghiệm.
Phần 4: Kết quả và thảo luận
Chương kết quả tập trung trình bày các dữ liệu thực tế:
- Điều kiện tự nhiên xã Tân Cương: Xã bán sơn địa, cách trung tâm TP. Thái Nguyên 12 km; $45%$ diện tích là đồi núi, $55%$ là đồi núi thấp và ruộng; độ cao từ 40m đến 230m. Khí hậu nhiệt đới gió mùa có nhiệt độ trung bình năm $22 - 23^\circ\text{C}$, lượng mưa trung bình 1.764 mm ($85%$ tập trung vào các tháng 6, 7, 8, 9), độ ẩm trung bình $82%$. Sông Công chảy qua địa bàn dài 8,0 km. Diện tích đất nông nghiệp là 1.239,77 ha ($84,44%$ diện tích tự nhiên), đất lâm nghiệp 500,76 ha ($40,39%$).
- Điều kiện kinh tế - xã hội: Dân số năm 2010 có 6.200 người (1.370 hộ, 6 dân tộc), mật độ dân số 422 người/$\text{km}^2$, tỷ lệ tăng dân số $1,17%$. Tỷ lệ hộ nghèo giảm từ 155 hộ (năm 2005) xuống còn 36 hộ (năm 2010); thu nhập bình quân đầu người tăng từ 11,3 triệu đồng/năm (2004) lên 15,2 triệu đồng/năm (2009). Đến thời điểm nghiên cứu, xã đạt 17/19 tiêu chí nông thôn mới (chưa đạt tiêu chí 2 về Giao thông và tiêu chí 6 về Cơ sở vật chất văn hóa).
- Hoạt động và công nghệ bãi chôn lấp Tân Cương: Đơn vị quản lý trực tiếp là Công ty Cổ phần Môi trường và Công trình đô thị Thái Nguyên. Văn bản phân tích quy trình chôn lấp rác thải, quy trình vận hành trạm xử lý nước rác, tổng hợp lượng rác và lượng nước rác phát sinh qua các giai đoạn.
- Đánh giá hiệu quả xử lý nước rác: So sánh kết quả phân tích chất lượng nước rỉ rác thô tại hồ chứa và chất lượng nước sau xử lý đối chiếu với QCVN 25:2009/BTNMT.
- Giải pháp đề xuất: Đưa ra 3 nhóm giải pháp gồm biện pháp quản lý, biện pháp pháp lý và biện pháp công nghệ nhằm cải thiện hiệu quả phân loại rác tại nguồn và tối ưu hóa hệ thống xử lý nước rác.
Phần 5: Kết luận và kiến nghị
Tóm tắt các kết luận chính về thực trạng hoạt động của Bãi chôn lấp rác Tân Cương và khả năng đáp ứng quy chuẩn của trạm xử lý nước rác; đồng thời đề xuất kiến nghị với các cơ quan quản lý đô thị và môi trường tỉnh Thái Nguyên.
Kết quả và đóng góp
Kết quả chính rút ra từ văn bản
- Về hiện trạng thu gom và phát sinh rác thải: Phản ánh thực trạng công tác thu gom, xử lý rác tại Thái Nguyên chỉ đạt khoảng $36%$ đối với rác sinh hoạt và $49%$ đối với rác y tế. Bãi chôn lấp Tân Cương giữ vai trò tiếp nhận lượng lớn rác thải của thành phố Thái Nguyên, chịu tải lượng nước rỉ rác lớn phát sinh theo chu kỳ thời tiết mưa nhiều của địa phương ($85%$ lượng mưa dồn vào 4 tháng mùa hè).
- Về điều kiện khu vực nghiên cứu: Xác lập đầy đủ hồ sơ môi trường nền tại xã Tân Cương với diện tích đất nông nghiệp chiếm $84,44%$ (1.239,77 ha), mạng lưới sông Công dài 8 km cùng các con suối Hồng Thái, suối Cầu Tây chịu áp lực tiềm tàng từ hoạt động chôn lấp rác.
- Về đánh giá công nghệ xử lý nước rác: Cung cấp quy trình phân tích và số liệu kiểm nghiệm thực tế tại phòng thí nghiệm đối với 11 chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng trong nước rỉ rác (pH, nhiệt độ, TSS, COD, BOD, T-N, T-P, DO, TDS, màu sắc, mùi).
Hệ thống giải pháp tác giả đề xuất
- Biện pháp quản lý: Đẩy mạnh công tác phân loại chất thải rắn tại nguồn phát sinh; nâng cao năng lực thu gom, vận chuyển của các tổ vệ sinh môi trường; tăng cường đào tạo chuyên môn cho đội ngũ công nhân vận hành bãi rác và trạm xử lý.
- Biện pháp pháp lý: Hoàn thiện cơ chế thanh tra, kiểm tra việc chấp hành pháp luật bảo vệ môi trường; thực hiện nghiêm ngặt các quy định về thu nộp phí bảo vệ môi trường theo Nghị định 174/2007/NĐ-CP và Nghị định 67/2003/NĐ-CP; tăng chế tài xử phạt đối với các hành vi xả thải trái quy định.
- Biện pháp công nghệ: Cải tiến quy trình lu lèn, phủ bạt chống thấm và phủ đất định kỳ tại các ô chôn lấp; tối ưu hóa liều lượng hóa chất sử dụng trong dây chuyền xử lý nước rác; đầu tư nâng cấp hệ thống hồ sinh học và công nghệ xử lý oxy hóa - keo tụ để bảo đảm nước thải đầu ra đạt QCVN 25:2009/BTNMT.
Đóng góp của đề tài
- Khóa luận hệ thống hóa cơ sở dữ liệu thực địa về hoạt động chôn lấp chất thải rắn và công tác xử lý nước rỉ rác tại Bãi chôn lấp Tân Cương.
- Đưa ra bức tranh thực tế về công tác quản lý chất thải rắn trên địa bàn thành phố Thái Nguyên trong giai đoạn 2014 – 2015, phục vụ làm căn cứ tham khảo cho công tác quản lý môi trường đô thị tại địa phương.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Đề tài được tiến hành trong khoảng thời gian 4 tháng (từ ngày 16/8/2014 đến ngày 15/12/2014), chủ yếu bao quát giai đoạn chuyển mùa cuối năm nên chưa phản ánh toàn diện biến động lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm trong nước rác vào giai đoạn cao điểm mùa mưa lũ (tháng 6 – tháng 8) tại địa phương.
- Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng tần suất và thời gian quan trắc chất lượng nước rỉ rác qua các mùa trong năm; thực hiện các nghiên cứu đánh giá sâu hơn về mức độ thẩm thấu của nước rác tác động đến tầng chứa nước ngầm và chất lượng nước mặt sông Công tiếp giáp bãi chôn lấp.
Giá trị tham khảo
Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực cho:
- Sinh viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Tài nguyên và Môi trường thực hiện các đồ án, khóa luận về bãi chôn lấp rác thải và xử lý nước rác.
- Cán bộ kỹ thuật, cán bộ quản lý môi trường tại các đơn vị đô thị, bãi chôn lấp chất thải rắn trong việc tra cứu quy trình lấy mẫu, bảo quản và các phương pháp phân tích chỉ tiêu nước rác (COD, BOD, T-N Kjeldahl, TSS) theo hệ thống tiêu chuẩn TCVN.
- Đơn vị quản lý địa phương tại Thái Nguyên trong việc tham khảo số liệu nền về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội xã Tân Cương và các đề xuất giải pháp quản lý chất thải rắn.
Câu hỏi thường gặp
1. Đề tài nghiên cứu được thực hiện tại địa điểm nào và trong thời gian bao lâu?
Đề tài được tiến hành tại Bãi chôn lấp rác thải Tân Cương, xã Tân Cương, thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên trong khoảng thời gian từ ngày 16/8/2014 đến ngày 15/12/2014.
2. Thực trạng phát sinh và thu gom chất thải rắn sinh hoạt tại tỉnh Thái Nguyên tại thời điểm nghiên cứu như thế nào?
Theo số liệu trong văn bản, toàn tỉnh Thái Nguyên phát sinh khoảng 404 tấn rác thải sinh hoạt/ngày nhưng tỷ lệ thu gom và xử lý mới đạt khoảng $36%$; chất thải y tế thu gom, xử lý hợp vệ sinh đạt xấp xỉ $49%$.
3. Khóa luận phân tích những chỉ tiêu ô nhiễm nào của nước rỉ rác và phương pháp xác định COD, BOD được tiến hành ra sao?
Tác giả phân tích 11 thông số gồm: pH, nhiệt độ, TSS, COD, BOD/$\text{BOD}_5$, T-N, T-P, DO, TDS, màu sắc và mùi. Trong đó, COD được phân tích theo TCVN 4565:1988 bằng phương pháp oxy hóa với $\text{KMnO}_4$ và axit $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc, đun sôi 10 phút rồi chuẩn độ bằng $\text{H}_2\text{C}_2\text{O}_4$; chỉ tiêu BOD được xác định quy đổi bằng $80%$ giá trị COD.
4. Khóa luận trích dẫn dự báo lượng chất thải rắn đô thị phát sinh tại Việt Nam đến năm 2025 là bao nhiêu?
Theo Báo cáo Môi trường quốc gia năm 2011 được dẫn trong khóa luận, lượng chất thải rắn đô thị phát sinh tại Việt Nam được dự báo đạt 42.000 tấn/ngày vào năm 2015, 61.600 tấn/ngày vào năm 2020 và 83.200 tấn/ngày vào năm 2025 (tương ứng chỉ số phát sinh tăng từ 1,2 lên 1,6 kg/người/ngày).
5. Tác giả đề xuất những nhóm giải pháp nào để nâng cao hiệu quả hoạt động của khu xử lý rác Tân Cương?
Tác giả đề xuất 3 nhóm giải pháp đồng bộ gồm: Biện pháp quản lý (phân loại rác tại nguồn, đào tạo công nhân), Biện pháp pháp lý (tăng cường thanh tra, thực hiện phí BVMT theo Nghị định 174/2007/NĐ-CP và Nghị định 67/2003/NĐ-CP), và Biện pháp công nghệ (cải tiến quy trình chống thấm ô chôn lấp, tối ưu hóa hóa chất xử lý và nâng cấp hồ sinh học).
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Đặng Trà My đã phản ánh bức tranh thực trạng hoạt động chôn lấp rác thải và công tác xử lý nước rỉ rác tại Bãi chôn lấp rác thải Tân Cương, thành phố Thái Nguyên. Thông qua việc khảo sát điều kiện thực địa và thực nghiệm kiểm nghiệm các chỉ tiêu hóa lý nước thải theo quy chuẩn QCVN 25:2009/BTNMT, công trình đã đánh giá hiệu quả vận hành thực tế của trạm xử lý nước rác tại bãi rác. Các nhóm giải pháp về quản lý, pháp lý và công nghệ được đề xuất trong khóa luận cung cấp cơ sở dữ liệu hữu ích cho công tác quy hoạch, quản lý và xử lý chất thải rắn đô thị trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên.
