Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Quá trình đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa và đô thị hóa tại Việt Nam nói chung và thành phố Nam Định nói riêng đang diễn ra với tốc độ cao, kéo theo nhu cầu khai thác tài nguyên thiên nhiên và làm gia tăng nhanh chóng khối lượng chất thải rắn xả thải ra môi trường. Rác thải sinh hoạt phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt thường nhật của cộng đồng nếu không được quản lý, thu gom và xử lý đúng quy trình kỹ thuật sẽ gây ô nhiễm đất, nước, không khí, làm suy giảm mỹ quan đô thị và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe nhân dân. Tại thành phố Nam Định – một đô thị cổ có mật độ dân cư tập trung cao và đang chuyển mình phát triển – áp lực từ công tác thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn ngày càng trở nên phức tạp. Việc tiếp cận rác thải theo hướng tài nguyên nhằm thu hồi năng lượng, tiết kiệm chi phí và giảm thiểu áp lực lên hệ thống bãi chôn lấp là yêu cầu cấp thiết được tác giả đặt ra trong đề tài.
Văn bản xác định rõ các mục tiêu và yêu cầu nghiên cứu cụ thể:
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khóa luận thiết lập hệ thống cơ sở lý luận dựa trên các tài liệu chuyên ngành về quản lý chất thải rắn đô thị (tham khảo tài liệu của George Tchobanoglous và cộng sự, 1993; nhóm tác giả Trần Hiếu Nhuệ, 2001; Lê Văn Nãi, 1999). Các khái niệm nền tảng bao gồm:
- Khái niệm chất thải rắn (CTR) và rác sinh hoạt: Chất thải rắn là toàn bộ các loại vật chất được con người loại bỏ trong các hoạt động kinh tế – xã hội. Rác sinh hoạt là một bộ phận của CTR phát sinh từ hoạt động sinh hoạt thường ngày của con người.
- Phân loại chất thải rắn:
- Phân loại theo công nghệ xử lý: Nhóm chất cháy được (giấy, hàng dệt, rác gỗ, da, cao su); nhóm chất không cháy được (kim loại sắt, kim loại không phải sắt, thủy tinh, đá và sành sứ); nhóm chất hỗn hợp (kích thước lớn hơn 5 mm và nhỏ hơn 5 mm).
- Phân loại theo quan điểm thông thường: Rác thực phẩm, rác rưởi, tro xỉ, chất thải xây dựng, chất thải đặc biệt, chất thải từ trạm xử lý ô nhiễm, chất thải nông nghiệp.
- Nguyên lý cân bằng vật chất và tốc độ phát sinh:
- Phương trình cân bằng vật chất:
Lượng vào = Lượng ra (Sản phẩm) + Lượng rác thải.
- Định mức phát sinh chất thải rắn đô thị tại Việt Nam (theo Dự án Môi trường Việt Nam – Canada): rác thải khu dân cư phát sinh 0,3 – 0,6 kg/người/ngày; thương mại 0,1 – 0,2 kg/người/ngày; quét đường 0,05 – 0,2 kg/người/ngày; công sở 0,05 – 0,2 kg/người/ngày; trung bình cả nước là 0,5 – 0,6 kg/người/ngày (so sánh với Singapore: 0,87 kg/người/ngày; Hồng Kông: 0,85 kg/người/ngày; Karachi – Pakistan: 0,50 kg/người/ngày).
- Đặc tính lý – hóa – sinh và ô nhiễm môi trường do CTR:
- Tính chất vật lý: Khối lượng riêng rác sinh hoạt dao động từ 120 đến 590 kg/m³, xe ép rác đạt tới 830 kg/m³; độ ẩm rác thực phẩm dao động 50 – 80%.
- Tính chất hóa học: Lượng chất hữu cơ nung ở 950°C dao động 40 – 60% (trung bình 53%); hàm lượng cacbon cố định dao động 5 – 12%; hàm lượng tro vô cơ 15 – 30% (trung bình 20%).
- Tính chất sinh học: Khả năng phân hủy sinh học (BF) dựa trên hàm lượng lignin (LC) của chất rắn bay hơi (VS) xác định qua công thức $BF = 0.028 LC$. Vòng đời ruồi nhà từ trứng đến trưởng thành kéo dài 9 – 11 ngày (trứng: 8 – 12 giờ; ấu trùng giai đoạn 1: 20 giờ; giai đoạn 2: 24 giờ; giai đoạn 3: 3 ngày; nhộng: 4 – 5 ngày).
- Tác động ô nhiễm: Nước rỉ rác có nồng độ ô nhiễm cao (COD từ 3.000 mg/l, BOD₅ từ 2.000 mg/l, N-NH₃ từ 10 – 800 mg/l, tổng P từ 1 – 70 mg/l). Khí bãi rác chứa 45 – 60% CH₄, 40 – 60% CO₂, 2 – 5% N₂.
- Các công nghệ quản lý và tiêu hủy: Hệ thống thu gom thùng di động và thùng cố định; phương pháp nhiệt phân (pyrolysis); phương pháp thiêu đốt (incineration ở nhiệt độ 900 – 1.300°C); xử lý sinh học (ủ hiếu khí composting đạt nhiệt độ 70 – 75°C sau 6 – 7 ngày; ủ kỵ khí thu hồi CH₄ từ 4 – 12 tháng); đóng rắn/ổn định hóa; bãi đổ lộ thiên (open dump) và bãi chôn lấp hợp vệ sinh (sanitary landfill, phủ lớp đất 25 cm).
Phương pháp nghiên cứu thực địa và xử lý dữ liệu được tiến hành thông qua các kỹ thuật:
| Hạng mục điều tra |
Phương pháp thực hiện |
Quy mô và tần suất lấy mẫu |
| Rác thải hộ gia đình |
Phát túi đựng rác chuyên dụng cho các hộ dân; yêu cầu thu gom toàn bộ rác trong ngày |
Chọn ngẫu nhiên 15 – 20 hộ/phường; tiến hành cân vào giờ cố định, tần suất 2 lần/tháng (1 ngày/tuần trong 3 tháng, luân chuyển giữa các ngày đầu tuần, giữa tuần và cuối tuần) |
| Rác thải tại các chợ |
Khảo sát các điểm tập trung rác trước thu gom |
Chia trung bình diện tích, cân một phần rác để ngoại suy; lặp lại hàng tuần, hàng tháng vào giờ quy định |
| Rác cơ quan, trường học |
Thu thập số liệu nhân sự, giáo viên, học sinh, sinh viên |
Tính toán khối lượng phát sinh dựa trên quy mô người và đặc thù rác thải |
| Lượng rác thu gom |
Theo dõi số lượng phương tiện thu gom và vận chuyển |
Đếm số lượng xe đẩy tay của tổ thu gom ngõ phố tại các phường; đếm số chuyến xe ô tô ép rác của Công ty Môi trường Đô thị chuyển về bãi chôn lấp (tiến hành song song hai kênh đối chứng) |
| Thành phần rác thải |
Phân loại cơ học và cân định lượng tại điểm tập kết |
Lấy mẫu ngẫu nhiên (1 túi, 1 xô hoặc 10 kg) tại 10 điểm tập kết (2 điểm/phường); phân thành 5 nhóm: rác hữu cơ, giấy, cao su - nhựa - nilon, kim loại, tạp chất khác; đo vào buổi chiều các ngày thứ Hai, thứ Tư, thứ Bảy |
| Xử lý số liệu |
Thống kê mô tả và đối chiếu |
Sử dụng phần mềm Microsoft Word, Excel; so sánh các chỉ số với quy chuẩn pháp luật về bảo vệ môi trường |
| Tham khảo ý kiến |
Phỏng vấn, tham vấn chuyên môn |
Tham vấn giảng viên hướng dẫn, cán bộ Công ty Môi trường Đô thị Nam Định và cán bộ chuyên trách VSMT tại các phường, xã |
Nội dung chính theo từng chương
PHẦN I: MỞ ĐẦU
Chương này nêu bật tính cấp bách của đề tài trong bối cảnh công nghiệp hóa và gia tăng dân số đô thị. Tác giả luận giải việc phát sinh rác thải tại thành phố Nam Định – một trung tâm kinh tế, dịch vụ có lịch sử phát triển lâu đời – đang gây sức ép lên cảnh quan và hạ tầng kỹ thuật. Tại đây, tác giả xác lập 3 mục tiêu nghiên cứu, 4 yêu cầu kỹ thuật và phân định ranh giới nghiên cứu tập trung vào rác thải sinh hoạt phát sinh từ hộ gia đình và các tụ điểm kinh tế dân sinh.
PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
Chương hai hệ thống hóa toàn diện các lý thuyết về chất thải rắn đô thị và nông nghiệp:
- Liệt kê các nguồn phát sinh CTR: khu dân cư, thương mại, cơ quan, xây dựng phá dỡ, dịch vụ đô thị và trạm xử lý nước thải.
- Tổng hợp các bảng dữ liệu chuyên ngành về thành phần CTR đô thị theo George Tchobanoglous (nhà ở và thương mại chiếm 50 – 70%, trung bình 62%; phá dỡ xây dựng chiếm 8 – 20%, trung bình 14%; bùn đặc xử lý chiếm 3 – 8%, trung bình 6%) và theo Trần Hiếu Nhuệ (giấy chiếm 25 – 45%, trung bình 40%; chất thải thực phẩm chiếm 6 – 25%, trung bình 15%; rác làm vườn chiếm 0 – 20%, trung bình 12%; thủy tinh 8%; can hộp 6%). Đối với chất thải nông nghiệp, bao bì thuốc bảo vệ thực vật chiếm tỷ trọng 20 – 40%, chất thải chăn nuôi 0 – 30%.
- Trình bày các thông số biến đổi theo mùa của chất thải sinh hoạt giữa mùa mưa và mùa khô (chất thải thực phẩm giảm 11,9%; chất hữu cơ khác tăng 4,0%; rác làm vườn giảm 18,4%; chất trơ tăng 4,0%).
- Phân tích các tiêu chí kỹ thuật quy hoạch tuyến đường thu gom (ưu tiên xuất phát từ trục đường chính, lộ trình dốc đi từ nơi cao xuống nơi thấp, tránh giờ cao điểm giao thông) và phân tích sâu các ưu - nhược điểm của các phương pháp xử lý: thiêu đốt, nhiệt phân, ủ compost hiếu khí, ủ kỵ khí, chôn lấp lộ thiên và bãi chôn lấp hợp vệ sinh.
PHẦN III: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chương ba quy định phạm vi đối tượng khảo sát tại các hộ gia đình và khu vực kinh doanh của 20 phường và 5 xã thuộc thành phố Nam Định trong khung thời gian từ tháng 6 đến tháng 9 năm 2014. Tác giả mô tả chi tiết phương thức chọn mẫu ngẫu nhiên 15 – 20 hộ dân trên mỗi phường để cấp phát túi rác và cân đo định kỳ; thiết lập phương pháp kiểm tra chéo tải lượng rác thu gom qua thống kê số xe gom rác đẩy tay của phường và số chuyến xe ô tô tải chuyên dụng của Công ty Môi trường Đô thị; xây dựng quy trình phân loại rác thành 5 nhóm thành phần tại 10 điểm tập kết trung chuyển rác nội thành.
PHẦN IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Chương bốn trình bày toàn bộ số liệu điều tra thực địa và phân tích điều kiện phát sinh rác thải:
- Điều kiện tự nhiên, kinh tế – xã hội thành phố Nam Định: Nằm ở phía Nam vùng châu thổ sông Hồng, cách Hà Nội 90 km; khí hậu nhiệt đới gió mùa có nhiệt độ trung bình 23 – 24°C, lượng mưa trên 1.800 mm/năm; chế độ nhật triều biên độ 1,6 – 1,7 m. Toàn tỉnh có 163.740,3 ha đất tự nhiên (đất nông nghiệp chiếm 65%, bình quân 550 m²/người); diện tích mặt nước trên 22.000 ha, bờ biển dài trên 70 km; tiềm năng du lịch gồm quần thể Đền Trần – Bảo Lộc, di tích Phủ Giầy, chùa Keo Hành Thiện và vùng sinh thái đất ngập nước RAMSAR Cồn Lu – Cồn Ngạn.
- Nguồn phát sinh và định mức phát sinh rác thải sinh hoạt: Hộ gia đình là nguồn thải chiếm tỷ trọng lớn nhất và khó phân loại nhất. Dân số nội thành chiếm 85,71%.
- Tại 20 phường nội thị: Quy mô trung bình 4 người/hộ; lượng rác phát sinh trung bình đạt 3,1 kg/hộ/ngày, tương đương 0,775 kg/người/ngày.
- Tại 5 xã ngoại thị: Quy mô trung bình 4 người/hộ; lượng rác phát sinh trung bình đạt 1,5 kg/hộ/ngày, tương đương 0,375 kg/người/ngày. Chất thải nông thôn có tỷ lệ chất hữu cơ cao và tồn tại tình trạng vỏ bao bì thuốc bảo vệ thực vật, túi nilon vứt bỏ bừa bãi xuống mương máng, đồng ruộng.
- Tổng hợp khối lượng rác thải sinh hoạt phát sinh: Bảng 4.1 của khóa luận xác định tổng lượng rác sinh hoạt phát sinh trên toàn thành phố là 252,7573 tấn/ngày (khu vực 20 phường nội thị phát sinh 233,8888 tấn/ngày; khu vực 5 xã ngoại thị phát sinh 18,8685 tấn/ngày).
- Khảo sát công tác thu gom, vận chuyển và nhận thức cộng đồng: Đánh giá phương thức thu gom rác bằng xe đẩy tay ngõ phố, vận chuyển bằng xe ô tô chuyên dụng của Công ty Môi trường Đô thị; phân tích hiện trạng xử lý chất thải sinh hoạt, rác thải công nghiệp và rác thải y tế; đánh giá nguyên nhân người dân chưa chủ động phân loại rác tại nguồn. Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu lực giám sát, tăng cường vai trò của các tổ chức đoàn thể (Hội Phụ nữ, Mặt trận Tổ quốc) và áp dụng công nghệ xử lý vi sinh, kỹ thuật thu hồi năng lượng.
PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chương năm đúc kết các kết quả định lượng về chỉ số phát thải rác sinh hoạt của người dân nội và ngoại thành Nam Định. Tác giả đưa ra các kiến nghị đối với chính quyền thành phố, Công ty Môi trường Đô thị và các ban ngành nhằm chuẩn hóa hạ tầng thùng chứa, tối ưu hóa biểu đồ lộ trình thu gom và đẩy mạnh chương trình phân loại rác thải tại nguồn kết hợp xử phạt vi phạm vệ sinh môi trường.
Kết quả và đóng góp
Khóa luận cung cấp các số liệu định lượng về khối lượng rác thải sinh hoạt phát sinh trên địa bàn thành phố Nam Định thông qua kết quả đo đạc thực tế năm 2014:
| Khu vực hành chính |
Quy mô hộ trung bình |
Hệ số phát thải hộ gia đình |
Hệ số phát thải cá nhân |
Khối lượng rác phát sinh (Bảng 4.1) |
| 20 Phường nội thị |
4 người/hộ |
3,1 kg/hộ/ngày |
0,775 kg/người/ngày |
233,8888 tấn/ngày |
| 5 Xã ngoại thị |
4 người/hộ |
1,5 kg/hộ/ngày |
0,375 kg/người/ngày |
18,8685 tấn/ngày |
| Tổng toàn thành phố |
— |
— |
— |
252,7573 tấn/ngày |
Tác giả đề xuất hệ thống giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý rác thải trên địa bàn:
- Giải pháp tổ chức và xã hội: Huy động sự tham gia của các ban ngành đoàn thể (Ủy ban Mặt trận Tổ quốc, Hội Phụ nữ, Đoàn Thanh niên) phối hợp với Ủy ban nhân dân các cấp trong công tác tuyên truyền, hướng dẫn phân loại chất thải tại nguồn. Tăng cường hiệu lực tổ chức giám sát và áp dụng các biện pháp chế tài, cưỡng chế đối với các hành vi xả rác không đúng nơi quy định.
- Giải pháp kỹ thuật và vận hành: Thiết lập mạng lưới tuyến đường thu gom theo nguyên tắc tối ưu hóa hành trình (xuất phát từ các tuyến đường chính, di chuyển từ vị trí cao xuống vị trí thấp, tránh các khung giờ giao thông cao điểm); đầu tư chuẩn hóa thiết bị thu gom (thùng rác có nắp đậy, xe đẩy tay, xe ép rác chuyên dụng tránh làm rơi vãi rác và nước rỉ rác); quy hoạch các bãi chôn lấp rác hợp vệ sinh có hệ thống thu gom - xử lý nước rỉ rác và khí thải đạt chuẩn; ứng dụng công nghệ vi sinh để chế biến phân compost hữu cơ phục vụ nông nghiệp và giảm áp lực chôn lấp.
Về mặt đóng góp, đề tài xác lập bộ dữ liệu thực địa về hệ số phát thải rác sinh hoạt bình quân đầu người tại khu vực đô thị (0,775 kg/người/ngày) và nông thôn (0,375 kg/người/ngày) của thành phố Nam Định. Dữ liệu này phản ánh sự chênh lệch mức sống và mô hình tiêu dùng giữa hai khu vực, cung cấp cơ sở tính toán tải lượng cho Công ty Môi trường Đô thị Nam Định trong việc phân bổ thiết bị, nhân lực và quy hoạch điểm tập kết rác.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Khóa luận được thực hiện trong khoảng thời gian 3 tháng (từ tháng 6 đến tháng 9 năm 2014), trùng vào mùa mưa nên chưa theo dõi được chu kỳ phát sinh và biến đổi thành phần rác thải kéo dài qua mùa khô của cả năm. Mẫu điều tra hộ gia đình dừng lại ở mức 15 – 20 hộ/phường và phân loại cơ học tại 10 điểm tập kết nội thành, chưa phản ánh đầy đủ đặc thù rác thải của toàn bộ các cơ sở tiểu thủ công nghiệp và rác thải y tế phức tạp.
- Hướng nghiên cứu tiếp: Cần mở rộng chuỗi quan trắc đo đạc khối lượng và thành phần rác theo các mùa trong năm; nghiên cứu sâu các chỉ tiêu hóa sinh trong nước rỉ rác và khí bãi rác thực tế tại các bãi chôn lấp của thành phố Nam Định; tiến hành phân tích tính khả thi kinh tế – kỹ thuật của mô hình sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh từ thành phần rác hữu cơ thu gom tại các chợ và hộ gia đình.
Giá trị tham khảo
Báo cáo khóa luận có giá trị tham khảo chuyên môn đối với sinh viên, học viên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường và Kỹ thuật Đô thị. Các nội dung có tính ứng dụng cao gồm:
- Quy trình và phương pháp luận điều tra thực địa để xác định lượng rác sinh hoạt cấp hộ gia đình (phương pháp phát túi rác, cân định kỳ luân chuyển thứ trong tuần và phương pháp đếm phương tiện thu gom để kiểm tra chéo).
- Hệ thống dữ liệu tổng quan về các thông số tính chất vật lý, hóa học, sinh học của chất thải rắn và các nguyên tắc kỹ thuật trong việc vạch tuyến thu gom, vận chuyển chất thải rắn đô thị.
- Bộ số liệu thực tế về lượng phát sinh rác thải sinh hoạt của thành phố Nam Định năm 2014 phục vụ công tác đối sánh dữ liệu phát thải CTR sinh hoạt giữa các đô thị loại I và loại II thuộc vùng đồng bằng sông Hồng.
Câu hỏi thường gặp
1. Định mức phát sinh rác thải sinh hoạt bình quân đầu người tại nội thành và ngoại thành thành phố Nam Định theo kết quả điều tra của tác giả là bao nhiêu?
Theo kết quả điều tra thực địa được trình bày trong Phần IV của khóa luận, định mức phát sinh rác thải sinh hoạt của người dân tại 20 phường nội thị là 0,775 kg/người/ngày (tương đương 3,1 kg/hộ/ngày với quy mô 4 người/hộ). Tại khu vực 5 xã ngoại thị, định mức phát sinh rác thải sinh hoạt là 0,375 kg/người/ngày (tương đương 1,5 kg/hộ/ngày với quy mô 4 người/hộ).
2. Tổng khối lượng rác thải sinh hoạt phát sinh hàng ngày trên địa bàn thành phố Nam Định là bao nhiêu và phân bố theo khu vực như thế nào?
Theo Bảng 4.1 trong khóa luận, tổng khối lượng rác thải sinh hoạt phát sinh trên toàn thành phố Nam Định là 252,7573 tấn/ngày. Trong đó, khu vực các phường nội thị phát sinh 233,8888 tấn/ngày (chiếm phần lớn tải lượng do tập trung 85,71% dân số) và khu vực các xã ngoại thị phát sinh 18,8685 tấn/ngày.
3. Tác giả đã áp dụng phương pháp nào để đo đạc khối lượng và thành phần rác thải thực tế?
Tác giả đã triển khai phương pháp phát túi rác cho 15 – 20 hộ gia đình được chọn ngẫu nhiên ở mỗi phường và tiến hành cân định kỳ 2 lần/tháng (1 ngày/tuần trong 3 tháng, có luân chuyển ngày đầu tuần, giữa tuần và cuối tuần). Để tính toán lượng rác thu gom, tác giả thực hiện đồng thời hai phương pháp đối chứng: đếm số xe gom đẩy tay tại các phường và đếm số chuyến xe ô tô chuyên dụng của Công ty Môi trường Đô thị. Về thành phần rác, tác giả lấy mẫu ngẫu nhiên tại 10 điểm tập kết (2 điểm/phường), phân loại thủ công thành 5 nhóm (rác hữu cơ; giấy; cao su, nhựa, nilon; kim loại; tạp chất khác) và cân vào các buổi chiều thứ Hai, thứ Tư, thứ Bảy hàng tuần.
4. Dựa trên cơ sở lý thuyết, nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp chất thải rắn có các chỉ số ô nhiễm đặc trưng nào?
Tổng quan tài liệu tại Phần II chỉ rõ nước rỉ rác có mức độ ô nhiễm rất cao, bao gồm COD dao động từ 3.000 mg/l trở lên, BOD₅ từ 2.000 mg/l trở lên, N-NH₃ dao động từ 10 đến 800 mg/l, tổng Phosphor từ 1 đến 70 mg/l cùng mật độ lớn vi sinh vật gây bệnh và các ion kim loại nặng hòa tan.
5. Vòng đời phát triển của ruồi nhà trong các thùng chứa rác sinh hoạt được tác giả mô tả chi tiết như thế nào?
Trong điều kiện nóng ẩm, vòng đời của ruồi nhà từ trứng đến trưởng thành mất khoảng 9 – 11 ngày, trải qua các giai đoạn: trứng phát triển từ 8 đến 12 giờ; ấu trùng giai đoạn một kéo dài 20 giờ; ấu trùng giai đoạn hai kéo dài 24 giờ; ấu trùng giai đoạn ba kéo dài 3 ngày; và giai đoạn nhộng kéo dài từ 4 đến 5 ngày.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Mai Xuân Thủy đã tổng hợp hệ thống lý luận chuyên ngành về chất thải rắn và đánh giá chi tiết thực trạng phát sinh, thu gom rác thải sinh hoạt trên địa bàn thành phố Nam Định năm 2014. Kết quả điều tra thực nghiệm đã lượng hóa tổng khối lượng rác thải sinh hoạt toàn thành phố đạt 252,7573 tấn/ngày, chỉ rõ sự khác biệt về định mức xả thải giữa khu vực nội thành (0,775 kg/người/ngày) và ngoại thành (0,375 kg/người/ngày). Trên cơ sở phân tích nguồn thải và các tồn tại trong quản lý, công trình đã đề xuất các giải pháp kỹ thuật, quy hoạch tuyến thu gom và các biện pháp quản lý hành chính – xã hội nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ môi trường đô thị tại địa phương.
