Tổng quan nghiên cứu

Lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh tại các khu vực đô thị đang gia tăng nhanh chóng cùng với tốc độ phát triển kinh tế và đô thị hóa. Tại thị xã Bỉm Sơn, tỉnh Thanh Hóa, với dân số trên 54.000 người vào năm 2015, lượng rác thải sinh hoạt phát sinh trung bình đạt khoảng 0,8 kg/người/ngày, tương đương khoảng 40 tấn rác thải cần thu gom và xử lý mỗi ngày. Toàn bộ lượng rác thải này được vận chuyển về bãi rác núi Voi thuộc phường Đông Sơn, nơi đã vận hành liên tục từ năm 1997 với tổng diện tích 16.362,5 m2 chia thành 6 ô chôn lấp.

Tuy nhiên, bãi rác hiện đang vận hành theo hình thức nửa chìm nửa nổi và đổ rác lộ thiên, chưa đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật của một bãi chôn lấp hợp vệ sinh. Tình trạng thiếu hệ thống che phủ bạt chống thấm chuyên dụng và quy trình vận hành chưa chuẩn hóa đã dẫn đến nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng đối với môi trường không khí, đất và nguồn nước xung quanh.

Đề tài nghiên cứu được thực hiện từ tháng 6/2017 đến tháng 8/2018 tại phường Đông Sơn, thị xã Bỉm Sơn nhằm đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng các thành phần môi trường, phân tích thực trạng công tác quản lý và xử lý ô nhiễm, từ đó đề xuất hệ thống giải pháp khả thi. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn quan trọng, cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học giúp chính quyền địa phương nâng cao tỷ lệ thu gom rác lên trên 97%, kiểm soát 100% lượng nước rỉ rác và khí thải độc hại, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng và thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết Quản lý tổng hợp chất thải rắn (Integrated Solid Waste Management) và mô hình phân giải chất hữu cơ kỵ khí trong bãi chôn lấp. Quá trình phân hủy rác hữu cơ diễn ra qua ba giai đoạn chính: giai đoạn thủy phân tạo khí, giai đoạn lên men axit làm giảm chỉ số pH và giai đoạn lên men kiềm sinh khí metan. Các lý thuyết này giải thích cơ chế hình thành các hợp chất gây mùi khó chịu và nước rỉ rác có nồng độ ô nhiễm cao.

Khung khái niệm trọng tâm bao gồm:

  • Chất thải rắn sinh hoạt: Chất thải phát sinh từ hoạt động tiêu dùng hàng ngày của hộ gia đình, trong đó hợp phần hữu cơ dễ phân hủy chiếm tỷ trọng cao từ 60% đến 70%.
  • Bãi chôn lấp hợp vệ sinh: Công trình kỹ thuật được thiết kế cách ly hoàn toàn chất thải với môi trường xung quanh bằng các lớp lót đáy chống thấm, hệ thống thu gom và xử lý nước rỉ rác cùng mạng lưới thu gom khí bãi rác.
  • Nước rỉ rác: Nước thải đậm đặc sinh ra từ quá trình phân hủy sinh hóa của rác kết hợp với lượng nước mưa thẩm thấu qua các tầng chất thải.
  • Phân loại rác tại nguồn: Biện pháp chia tách các dòng rác hữu cơ, rác tái chế và rác vô cơ ngay tại nơi phát sinh nhằm nâng cao hiệu quả tái chế và giảm tải áp lực chôn lấp.

Hệ thống văn bản pháp lý làm cơ sở tham chiếu gồm Luật Bảo vệ Môi trường 2014, Nghị định 38/2015/NĐ-CP của Chính phủ về quản lý chất thải và phế liệu, Thông tư liên tịch 01/2001/TTLT-BKHCNMT-BXD về hướng dẫn lựa chọn địa điểm và vận hành bãi chôn lấp chất thải rắn, cùng các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chuyên ngành.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp chặt chẽ giữa phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp và điều tra thực nghiệm sơ cấp:

  • Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu: Điều tra xã hội học với cỡ mẫu 60 đối tượng, bao gồm 30 hộ dân cư tại phường Đông Sơn (chia thành 15 hộ trong bán kính 350m chịu ảnh hưởng trực tiếp và 15 hộ ở khoảng cách xa hơn, đại diện khoảng 10% dân số khu vực đệm) và phỏng vấn trực tiếp toàn bộ 30 công nhân đang làm việc tại bãi rác. Phương pháp chọn mẫu phân tầng kết hợp ngẫu nhiên có chủ đích giúp đảm bảo tính đại diện và phản ánh khách quan tác động sức khỏe môi trường.
  • Thu thập và phân tích mẫu môi trường: Tiến hành 2 đợt quan trắc thực địa vào tháng 12/2017 và tháng 3/2018. Mạng lưới lấy mẫu gồm 5 vị trí không khí từ tâm bãi rác đến cự ly 200m; 2 vị trí nước thải trước và sau hồ sinh học; 2 vị trí nước mặt tại mương tưới tiêu và ruộng lúa hạ lưu; 2 vị trí nước ngầm tại giếng đào dân sinh cách 350m và 400m; cùng 4 mẫu đất đại diện cho 4 hướng quanh bãi rác.
  • Lý do lựa chọn phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS để phân tích kim loại nặng trong đất, phương pháp oxy hóa bicromat đối với COD và phương pháp đo nhu cầu oxy sinh hóa 5 ngày đối với BOD5. Đây là các phương pháp tiêu chuẩn có độ nhạy cao, sai số thấp và tuân thủ chặt chẽ các Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) cùng các Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia (QCVN 05:2013/BTNMT, QCVN 25:2009/BTNMT, QCVN 08-MT:2015/BTNMT, QCVN 09-MT:2015/BTNMT).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích mẫu thực nghiệm và điều tra xã hội học ghi nhận các phát hiện cốt lõi:

  • Môi trường không khí bị ô nhiễm khí độc cục bộ: Tại tâm bãi rác và phạm vi bán kính 20m đến 50m xuôi theo hướng gió, nồng độ các chất khí độc hại như NH3 và H2S ở mức cao do rác hữu cơ phân hủy tự do. Nồng độ bụi và tiếng ồn tại khu vực hoạt động của máy xúc, máy đầm nén vào các khung giờ cao điểm đều tiệm cận hoặc vượt ngưỡng cho phép theo QCVN 05:2013/BTNMT.
  • Nước rỉ rác ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng nghiêm trọng: Mẫu nước thải tại hố thu gom có nồng độ COD, BOD5 và Tổng Nitơ vượt tiêu chuẩn tiếp nhận của QCVN 25:2009/BTNMT từ 3 đến 8 lần. Sau khi qua hồ sinh học 3 ngăn dung tích 2.000 m2, các chỉ tiêu ô nhiễm giảm nhưng vẫn vượt ngưỡng giới hạn cột B1 khoảng 35% đến 60%, cho thấy hệ thống xử lý sinh học tự nhiên hiện tại bị quá tải.
  • Tác động lan truyền đến nguồn nước mặt và nước ngầm: Mẫu nước tại tuyến mương tưới tiêu cách điểm xả 100m có chỉ số Coliform và amoni cao hơn quy chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT từ 1,5 đến 2,4 lần. Nước giếng đào của các hộ dân cách bãi rác 350m có dấu hiệu nhiễm vi sinh nhẹ, xuất phát từ việc nước mưa rửa trôi với lưu lượng ước tính cực đại lên tới 272,93 m3/ngày làm phát tán chất bẩn ra vùng trũng.
  • Tác động tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng: Hơn 70% người dân được khảo sát phản ánh mùi hôi khó chịu ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống sinh hoạt. Tỷ lệ mắc các bệnh lý đường hô hấp, bệnh ngoài da và đau mắt ở khu vực gần bãi rác cao hơn khoảng 25% so với các địa bàn dân cư xa nguồn thải.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của tình trạng trên là do bãi rác được thiết kế nửa chìm sâu 1,5m và nổi cao 3m đến 4m nhưng đáy bãi chỉ được gia cố bằng một lớp đất sét dày 50 cm, hoàn toàn thiếu lớp màng chống thấm tổng hợp HDPE chuyên dụng. Bãi rác không có quy trình phủ đất trung gian hàng ngày, khiến toàn bộ diện tích 16.362,5 m2 tiếp xúc trực tiếp với nước mưa (lượng mưa ngày lớn nhất đạt 200 mm), làm gia tăng đột biến khối lượng nước rỉ rác.

So sánh với mô hình thử nghiệm tại bãi rác Đa Phước có sử dụng chế phẩm sinh học EM giúp giảm trên 80% nồng độ H2S và NH3, bãi rác núi Voi chỉ phun xịt hóa chất định kỳ không liên tục nên hiệu quả khử mùi chưa cao. Dữ liệu nồng độ ô nhiễm qua 2 đợt đo tháng 12/2017 và tháng 3/2018 có thể được trực quan hóa rõ nét qua các biểu đồ cột kép so sánh các thông số BOD5, COD, Amoni trước và sau xử lý; đồng thời bảng ma trận đối chiếu chất lượng đất tại 4 hướng Đông, Tây, Nam, Bắc phản ánh rõ bán kính thẩm thấu chất ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng vào thảm thực vật xung quanh.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm giải quyết triệt để tình trạng ô nhiễm tại bãi rác núi Voi, hệ thống giải pháp đồng bộ được đề xuất bao gồm:

  • Nâng cấp và hoàn thiện hạ tầng kỹ thuật chống thấm: Tiến hành cải tạo lòng bãi chôn lấp bằng việc trải màng chống thấm HDPE có độ dày tối thiểu 1,5 mm tại đáy và thành vách ô chứa; xây dựng hệ thống thu gom nước rỉ rác tách biệt với mương gom nước mưa chảy tràn; thực hiện quy trình đầm nén và phủ đất dày từ 20 đến 30 cm sau mỗi ca đổ rác nhằm giảm trên 90% lượng nước rỉ phát sinh; lộ trình hoàn thành trong 12 tháng do Công ty Cổ phần Môi trường Bỉm Sơn làm chủ thể thi công.
  • Hiện đại hóa công nghệ xử lý nước rỉ rác và khử mùi: Nâng cấp hồ sinh học 2.000 m2 hiện tại thành hệ thống xử lý nước thải hợp khối áp dụng công nghệ hóa lý kết hợp bể màng vi sinh MBBR; định kỳ phun chế phẩm vi sinh EM với tần suất 2 lần/ngày tại khu vực tiếp nhận rác tươi nhằm giảm trên 85% nồng độ phát tán khí độc NH3, H2S; đảm bảo 100% nước thải đạt quy chuẩn QCVN 25:2009/BTNMT trước khi xả ra mương tiêu; thời gian triển khai từ 6 đến 9 tháng do UBND thị xã Bỉm Sơn chỉ đạo thực hiện.
  • Chuyển đổi công nghệ xử lý sang thiêu đốt thu hồi năng lượng: Thu hút nguồn vốn xã hội hóa để đầu tư nhà máy đốt rác phát điện tập trung với công suất thiết kế 250 tấn/ngày theo quy hoạch của tỉnh Thanh Hóa, hướng tới mục tiêu giảm tỷ lệ chôn lấp trực tiếp xuống dưới 15%; lộ trình xây dựng và vận hành thương mại trong giai đoạn từ năm 2019 đến năm 2022 do Sở Xây dựng phối hợp các doanh nghiệp công nghệ môi trường.
  • Tăng cường phân loại chất thải tại nguồn và giám sát môi trường: Tổ chức các chương trình hướng dẫn phân loại rác thải thành 3 nhóm (hữu cơ, tái chế, vô cơ) tại 6 phường và 2 xã trên địa bàn thị xã Bỉm Sơn, đặt mục tiêu giảm thiểu 30% khối lượng rác đưa về bãi; duy trì chương trình quan trắc chất lượng nước và không khí định kỳ 4 lần/năm; thực hiện liên tục từ quý 4 năm 2018 do Phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã phối hợp với các tổ chức đoàn thể địa phương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị thực tiễn và học thuật cao, là nguồn tài liệu hữu ích cho nhiều nhóm đối tượng:

  • Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Các chuyên viên thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thanh Hóa, Phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Bỉm Sơn có thể sử dụng dữ liệu quan trắc và đánh giá thực trạng trong luận văn làm căn cứ khoa học để xây dựng chính sách, thẩm định các báo cáo đánh giá tác động môi trường và thiết lập quy hoạch quản lý chất thải rắn đô thị cấp tỉnh.
  • Đơn vị quản lý và vận hành bãi chôn lấp: Ban lãnh đạo và kỹ sư vận hành tại Công ty Cổ phần Môi trường Bỉm Sơn cùng các công ty môi trường đô thị trên toàn quốc có thể tham khảo quy trình cải tạo kỹ thuật, phương pháp phun chế phẩm sinh học EM và mô hình vận hành hồ sinh học nhằm tối ưu hóa chi phí xử lý và nâng cao hiệu quả bảo vệ môi trường.
  • Giảng viên, nhà nghiên cứu và học viên cao học: Giảng viên và sinh viên các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Đất đai có thể khai thác phương pháp luận, quy trình thiết kế mạng lưới quan trắc hiện trường đa thành phần và kỹ thuật phân tích số liệu thống kê làm tài liệu học tập và phát triển các đề tài nghiên cứu chuyên sâu.
  • Các tổ chức xã hội và cộng đồng dân cư địa phương: Các tổ chức phi chính phủ về môi trường và đại diện cộng đồng dân cư khu vực vùng đệm có thể nắm bắt rõ các chỉ số môi trường, hiểu sâu về rủi ro sức khỏe cộng đồng và nâng cao năng lực tham gia giám sát các hoạt động quản lý chất thải rắn tại địa phương.

Câu hỏi thường gặp

  • Tác động môi trường nghiêm trọng nhất tại bãi rác núi Voi hiện nay là gì? Nghiên cứu xác định rủi ro môi trường lớn nhất là nước rỉ rác chưa qua xử lý triệt để có nguy cơ ngấm sâu vào tầng nước ngầm và tràn ra hệ thống mương tiêu thủy lợi với lưu lượng ước tính cực đại khoảng 272,93 m3/ngày khi có mưa lớn. Bên cạnh đó, việc chôn lấp lộ thiên làm phát tán mùi hôi chứa khí NH3 và H2S nồng độ cao trong phạm vi bán kính 350m đến khu dân cư lân cận.

  • Thành phần rác thải sinh hoạt tại thị xã Bỉm Sơn có đặc điểm gì đáng chú ý? Chất thải rắn sinh hoạt tại địa bàn có thành phần hữu cơ chiếm tỷ trọng rất cao, dao động từ 60% đến 70% tổng khối lượng 40 tấn phát sinh mỗi ngày. Ngoài ra, thành phần vô cơ như gạch đá, xỉ than chiếm khoảng 7% đến 8%, trong khi nilon và nhựa dẻo chiếm từ 8% đến 9%. Đặc điểm rác có độ ẩm cao và nhiệt trị thấp khiến giải pháp chôn lấp không che phủ dễ phát sinh lượng lớn nước rỉ rác đậm đặc.

  • Hệ thống hồ sinh học 2.000 m2 tại bãi rác có đạt chuẩn xả thải không? Kết quả phân tích chất lượng nước thải qua 2 đợt quan trắc cho thấy hồ sinh học 3 ngăn hiện tại hoạt động kém hiệu quả do thiếu các công đoạn xử lý hóa lý và bùn hoạt tính hiếu khí. Các thông số COD, BOD5 và Amoni sau khi qua hồ vẫn vượt quy chuẩn QCVN 25:2009/BTNMT cột B1 từ 35% đến 60%, đòi hỏi phải cải tạo và bổ sung công nghệ vi sinh chuyên sâu.

  • Cỡ mẫu điều tra xã hội học trong nghiên cứu được phân bổ như thế nào? Tác giả đã thực hiện khảo sát trực tiếp với 60 đối tượng theo phương pháp chọn mẫu phân tầng. Cỡ mẫu gồm 30 hộ dân tại phường Đông Sơn (được chia đều thành 15 hộ trong bán kính 350m chịu ảnh hưởng trực tiếp và 15 hộ ở vị trí xa hơn nhằm đối chứng) cùng 30 cán bộ, công nhân vận hành bãi rác, đảm bảo độ tin cậy thống kê cho các đánh giá sức khỏe và môi trường.

  • Đâu là giải pháp căn cơ và bền vững nhất để thay thế bãi chôn lấp lộ thiên? Giải pháp mang tính bước ngoặt và bền vững nhất là chuyển đổi sang công nghệ thiêu đốt thu hồi năng lượng với công suất thiết kế 250 tấn/ngày. Công nghệ này giúp cắt giảm tới 85% thể tích chất thải cần chôn lấp, loại bỏ triệt để nguồn sinh nước rỉ rác mới và tận dụng nhiệt lượng phát sinh phục vụ sản xuất điện năng theo định hướng kinh tế tuần hoàn.

Kết luận

  • Luận văn đã phân tích toàn diện hiện trạng môi trường đất, nước mặt, nước ngầm và không khí tại bãi rác núi Voi trên diện tích 16.362,5 m2.
  • Chỉ rõ các bất cập kỹ thuật chính: hình thức chôn lấp nửa chìm nửa nổi thiếu bạt lót HDPE, không phủ đất định kỳ và hồ sinh học 2.000 m2 chưa xử lý triệt để nước rỉ rác.
  • Khảo sát thực địa trên 60 đối tượng chứng minh tác động tiêu cực của mùi hôi và ô nhiễm nguồn nước đến đời sống của hơn 70% hộ dân khu vực vùng đệm.
  • Đề xuất hệ thống giải pháp đồng bộ từ nâng cấp màng chống thấm HDPE, ứng dụng chế phẩm EM, công nghệ MBBR đến xây dựng nhà máy đốt rác công suất 250 tấn/ngày.
  • Cung cấp nguồn luận cứ khoa học và cơ sở dữ liệu quan trắc thực chứng có giá trị cao cho công tác quy hoạch môi trường tại thị xã Bỉm Sơn và tỉnh Thanh Hóa.

Đóng góp chính của công trình là xây dựng mô hình đánh giá môi trường tích hợp giữa quan trắc hóa lý và điều tra xã hội học, đưa ra các giải pháp công nghệ có tính khả thi cao. Lộ trình tiếp theo cần tập trung cải tạo hệ thống xử lý nước rỉ rác trong giai đoạn 2019-2020 và hoàn thiện nhà máy đốt rác phát điện vào năm 2022. Các nhà quản lý đô thị và doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực môi trường hãy liên hệ, tham khảo toàn văn luận văn để ứng dụng hiệu quả các mô hình kỹ thuật vào thực tiễn quản trị chất thải tại địa phương.