Luận Văn Thạc Sĩ: Ứng Dụng Công Nghệ Biofilter Xử Lý Mùi Hôi Rác Sinh Hoạt Tại Trạm Trung Chuyển

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật môi trường nghiên cứu xử lý mùi hôi rác sinh hoạt tại trạm trung chuyển bằng công nghệ biofilter hiệu quả.

• Tác giả: Lê Minh Tâm
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Trung Thành
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường
• Đề tài: Xử lý mùi hôi rác sinh hoạt ở các trạm trung chuyển bằng công nghệ biofilter
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Xử lý mùi hôi rác tại trạm trung chuyển

Nghiên cứu tập trung vào xử lý mùi hôi rác phát sinh từ các trạm trung chuyển rác bằng công nghệ biofilter. Mùi hôi chủ yếu bao gồm các chất như NH3, H2S, và mercaptan, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con người. Công nghệ biofilter sử dụng vật liệu đệm là phân compost trộn với bùn hoạt tính để xử lý các khí gây mùi. Kết quả cho thấy hiệu suất xử lý NH3 đạt từ 82.3% đến 94.96%, trong khi hiệu suất xử lý mercaptan và H2S dao động từ 50% đến 60%. Nghiên cứu này mở ra hướng ứng dụng mới cho phân compost, một sản phẩm giá rẻ và thân thiện với môi trường.

1.1. Nguyên nhân và tác động của mùi hôi rác

Mùi hôi rác sinh hoạt chủ yếu phát sinh từ quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong rác thải. Các chất gây mùi chính bao gồm NH3, H2S, và mercaptan. NH3 có mùi khai đặc trưng, hình thành từ quá trình phân hủy các hợp chất chứa nitơ. H2S có mùi trứng thối, thường xuất hiện trong điều kiện thiếu oxy. Mercaptan là nhóm chất hữu cơ chứa gốc -SH, có mùi khó chịu như mùi chồn hôi. Các chất này không chỉ gây khó chịu mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe, gây ra các bệnh về đường hô hấp và thậm chí tử vong ở nồng độ cao.

1.2. Giải pháp xử lý mùi bằng công nghệ biofilter

Công nghệ biofilter được áp dụng để xử lý mùi hôi rác tại các trạm trung chuyển rác. Vật liệu đệm sử dụng là phân compost trộn với bùn hoạt tính, tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển và phân hủy các chất gây mùi. Mô hình được vận hành với lưu lượng khí 11.44 m3/h và thời gian lưu khí qua lớp vật liệu là 19.67s. Kết quả cho thấy hiệu suất xử lý NH3 đạt từ 82.3% đến 94.96%, trong khi hiệu suất xử lý mercaptan và H2S dao động từ 50% đến 60%. Đây là một giải pháp hiệu quả và thân thiện với môi trường.

II. Công nghệ biofilter và ứng dụng

Công nghệ biofilter là một phương pháp xử lý mùi hôi hiệu quả, sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất gây mùi. Vật liệu đệm trong nghiên cứu này là phân compost trộn với bùn hoạt tính, tạo điều kiện lý tưởng cho vi sinh vật phát triển. Hệ thống biofilter được thiết kế để xử lý các khí thải từ rác sinh hoạt tại các trạm trung chuyển rác thải. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất xử lý cao, đặc biệt là với NH3, và không gây ô nhiễm thứ cấp. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc xử lý mùi hôi rác thải.

2.1. Nguyên lý hoạt động của biofilter

Công nghệ biofilter hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất gây mùi trong khí thải. Khí thải được dẫn qua lớp vật liệu đệm, nơi vi sinh vật bám dính và phân hủy các chất hữu cơ thành các sản phẩm không gây mùi. Vật liệu đệm trong nghiên cứu này là phân compost trộn với bùn hoạt tính, cung cấp dinh dưỡng và môi trường sống lý tưởng cho vi sinh vật. Quá trình này không chỉ hiệu quả mà còn thân thiện với môi trường, không tạo ra chất thải thứ cấp.

2.2. Ưu điểm và hạn chế của biofilter

Công nghệ biofilter có nhiều ưu điểm như hiệu suất xử lý cao, chi phí vận hành thấp, và thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có một số hạn chế như yêu cầu không gian lớn để lắp đặt hệ thống và cần thời gian để vi sinh vật thích nghi và phát triển. Ngoài ra, hiệu suất xử lý có thể bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường như nhiệt độ và độ ẩm. Dù vậy, với những ưu điểm vượt trội, biofilter vẫn là một giải pháp hiệu quả cho việc xử lý mùi hôi rác thải.

III. Kết quả và ứng dụng thực tế

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của công nghệ biofilter trong việc xử lý mùi hôi rác tại các trạm trung chuyển rác. Hiệu suất xử lý NH3 đạt từ 82.3% đến 94.96%, trong khi hiệu suất xử lý mercaptan và H2S dao động từ 50% đến 60%. Kết quả này cho thấy biofilter là một giải pháp khả thi và hiệu quả để xử lý mùi hôi rác thải. Nghiên cứu cũng mở ra hướng ứng dụng mới cho phân compost, một sản phẩm giá rẻ và thân thiện với môi trường. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc cải thiện chất lượng môi trường tại các khu vực đô thị.

3.1. Hiệu suất xử lý mùi hôi rác

Kết quả nghiên cứu cho thấy công nghệ biofilter đạt hiệu suất xử lý NH3 từ 82.3% đến 94.96%, trong khi hiệu suất xử lý mercaptan và H2S dao động từ 50% đến 60%. Điều này chứng tỏ biofilter là một giải pháp hiệu quả để xử lý mùi hôi rác thải. Hiệu suất cao của biofilter không chỉ giúp cải thiện chất lượng không khí mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc sử dụng phân compost làm vật liệu đệm là một hướng đi mới, vừa hiệu quả vừa thân thiện với môi trường.

3.2. Ứng dụng thực tế của biofilter

Công nghệ biofilter có tiềm năng ứng dụng rộng rãi tại các trạm trung chuyển rác thải và các bãi chôn lấp. Với hiệu suất xử lý cao và chi phí vận hành thấp, biofilter là một giải pháp hiệu quả để giảm thiểu mùi hôi rác thải. Nghiên cứu này cũng mở ra hướng ứng dụng mới cho phân compost, một sản phẩm giá rẻ và thân thiện với môi trường. Việc áp dụng biofilter không chỉ cải thiện chất lượng môi trường mà còn góp phần phát triển bền vững trong quản lý rác thải đô thị.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Cùng với sự phát triển về dân số và chất lượng đời sống, rác thải sinh hoạt hiện đang là vấn đề cấp thiết đang được quan tâm của toàn xã hội. Những khó khăn thường thấy của công tác thu gom, phân loại, tái chế và xử lý rác thải sinh hoạt như khối lượng rác phát sinh ngày càng nhiều do sự gia tăng dân số, chất lượng rác phức tạp do chưa được phân loại tại nguồn và thói quen chưa tốt của người dân, việc xử lý hay tái chế rác thải sinh hoạt còn nhiều khó khăn do tính chất phức tạp của rác hỗn hợp được thu gom, chi phí dành cho việc xử lý còn hạn hẹp, và nhiều khó khăn khác. Ngoài ra, một vấn đề khác liên quan đến rác thải sinh hoạt đang là vấn đề cấp thiết được quan tâm là mùi hôi phát sinh từ các trạm trung chuyển rác. Rác thải sinh hoạt với nhiều thành phần khác nhau trong khoảng thời gian tính từ lúc phát sinh từ các hộ gia đình đến khi được đưa đến trạm trung chuyển trước khi chuyển về nơi xử lý đã có sự phân hủy sơ bộ dẫn tới việc phát sinh nhiều chất gây mùi khó chịu, ảnh hưởng đến cảm quan và sức khỏe những người xung quanh.

Thành phần chủ yếu từ mùi hôi của rác thải phát sinh là các chất chính sau: amonia (NH3), các hợp chất lưu huỳnh, acid béo, VOCs,… (Van Durme và ctv, 1990; E&A Environmental Consultants, 1993). Trong đó, ammonia – NH3 là chất khí quen thuộc với mùi khai đặc trưng, dễ dàng được tạo thành khi phân hủy các hợp chất chứa nitơ trong rác thải sinh hoạt trong cả điều kiện hiếu khí và kị khí và gây ra mùi hôi nghiêm trọng. Bên cạnh NH3, các hợp chất lưu huỳnh như hydrogen sulfide (H2S) và mercaptan cũng khá phổ biến, thường được phát sinh từ rác thải có thành phần thực phẩm, giấy, thạch cao, phân,…. Khí H2S có mùi trứng thối, hình thành ở nồng độ oxy thấp, chủ yếu là sản phẩm từ quá trình phân hủy kị khí.

Mặc dù H2S tạo ra mùi rất khó chịu và dễ dàng nhận biết ở nồng độ rất thấp nhưng thường chỉ tồn tại ở nồng độ vết trong thành phần mùi của rác thải, trừ một số nguồn thải đặc trưng riêng biệt như các cơ sở sản xuất thạch cao, chăn nuôi,… (Miller, 1993). Mercaptan là nhóm các chất hữu cơ chứa gốc –SH trong công thức hóa học, dễ bay hơi và dễ phát hiện ở nồng độ thấp. Mùi của mercaptan được miêu tả như sự hòa trộn giữa mùi phát ra từ chồn hôi, hành và tỏi. Trong rác thải, mercaptan tồn tại ở hai dạng chính là ethyl mercaptan và methyl mercaptan.

Ngoài HVTH: Lê Minh Tâm MSHV: 13250591 Trang 12 LUẬN VĂN THẠC SỸ mùi hôi đặc trưng, NH3, H2S và mercaptan còn gây hại đến sức khỏe con người về lâu dài. Ở nồng độ thấp, các chất này gây cảm giác cay buốt; ngoài ra chúng còn được xem là nguyên nhân gián tiếp gây ra các căn bệnh đường hô hấp như viêm cuống phổi, suy giảm khả năng vận chuyển oxi,… Nếu ở nồng độ cao, NH3, H2S và mercaptan có khả năng gây mù mắt, thậm chí tử vong ngay sau khi vừa tiếp xúc. Các xe vận chuyển rác và các trạm trung chuyển rác sinh hoạt có đặc tính tiếp nhận một lượng rác lớn trong ngày với thời gian tầm lưu trữ khoãng 20h (từ nguồn thải đến Trạm trung chuyển và được đưa đến Bãi chôn lấp) là những nguồn phát tán mùi gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất lượng cuộc sống của người dân sống lân cận và di chuyển trên tuyến đường của xe vận chuyển rác cũng như xung quanh khu vực trạm trung chuyển rác. Vì vậy, việc xử lý mùi là hết sức bức thiết.

Đề tài này được thực hiện nhằm nghiên cứu xử lý mùi rác thải phát sinh tại các trạm trung chuyển rác bằng phương pháp lọc sinh học với vật liệu đệm phân compost trộn với bùn hoạt tính và đánh giá khả năng ứng dụng của phương pháp này đối với môi trường và khí hậu TP.HCM cũng như tình hình hoạt động thực tế tại các trạm trung chuyển hoặc các bãi chôn lấp rác sinh hoạt. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 1. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Đánh giá hiệu xuất xử lý mùi hôi rác sinh hoạt (qua chỉ tiêu CH3SH, H2S, NH3) tại trạm trung chuyển rác sinh hoạt bằng mô hình công nghệ lọc sinh học (biofilter) với vật liệu đệm là phân compost trộn với bùn hoạt tính. Những nội dung cần nghiên cứu Đề tài luận văn tập trung vào một số nội dung chính sau: - Nghiên cứu tổng quan về mùi.

- Nuôi bùn hoạt tính, tạo điều kiện cho các vi sinh vật xử lý nitơ phát triển, sau đó trộn vào vật liệu đệm là phân compost. - Đo và đánh giá hiệu suất xử lý các khi gây mùi hôi rác thải đầu vào – đầu ra mô hình biofilter. HVTH: Lê Minh Tâm MSHV: 13250591 Trang 13 LUẬN VĂN THẠC SỸ 1. Phạm vi – giới hạn của đề tài Nghiên cứu thực hiện trên mô hình cột lọc sinh học quy mô phòng thí nghiệm (lab-scale) với lớp vật liệu đệm là phân compost trộn lẫn bùn hoạt tính, đặt tại Trạm trung chuyển Phú Nhuận.

Đối tượng nghiên cứu là mùi phát sinh từ rác thải sinh hoạt được thu gom về trạm trung chuyển. Nguồn rác thải được giả lập bằng thùng chứa (ở giai đoạn chạy ban đầu) và chạy thực địa tại Trạm trung chuyển Phú Nhuận với nguồn rác thật và kiểm soát quá trình cấp rác theo từng giai đoạn riêng biệt. Do điều kiện còn gặp nhiều hạn chế nên trong phạm vi của đề tài chỉ khảo sát các chỉ tiêu tạo mùi là NH3, Mercaptan và H2S. Địa điểm thực hiện Mô hình được lắp đặt tại địa chỉ: 872/55/14 Quang Trung, Tổ 27, khu phố 4, P.

Sau đó cho vận hành chạy thử (không có mùi đầu vào) trong 48 giờ. Mô hình sau đó được đem ra hiện trường, là điểm trung chuyển rác thải thuộc công ty TNHH MTV Dịch Vụ Công Ích Quận Phú Nhuận, địa chỉ 553/73 Nguyễn Kiệm, phường 9, quận Phú Nhuận Các thí nghiệm phân tích các chỉ tiêu được thực hiện tại Phòng thí nghiệm của Công ty CP DV TV Môi Trường Hải Âu. Một số chỉ tiêu kiểm tra chất lượng khí phát sinh (kiểm tra nồng độ các chất tạo mùi) được đo trực tiếp tại hiện trường đặt mô hình và thùng mút xốp giả lập thùng chứa rác. Ý nghĩa và tính mới của đề tài NH3, H2S và mercaptan ngoài việc có mùi đặc trưng gây ảnh hưởng đến cảm quan, còn gây hại đến sức khỏe con người về lâu dài.

Ở nồng độ thấp, các chất này gây cảm giác cay buốt; ngoài ra chúng còn được xem là nguyên nhân gián tiếp gây ra các căn bệnh đường hô hấp như viêm cuống phổi, suy giảm khả năng vận chuyển oxi,… Nếu ở nồng độ cao, NH3, H2S và mercaptan có khả năng gây mù mắt, thậm chí tử vong ngay sau khi vừa tiếp xúc. Việc xử lý mùi do các chất này gây ra là hết sức bức thiết. Hiện nay, mùi thường được xử lý bằng các phương pháp như: hấp thụ, hấp HVTH: Lê Minh Tâm MSHV: 13250591 Trang 14 LUẬN VĂN THẠC SỸ phụ, oxi hóa,… Các phương pháp này đòi hỏi khả năng thiết kế, vận hành, chi phí đầu tư, kéo theo đó là chất ô nhiễm thứ cấp phát sinh trong quá trình xử lý nên không mang lại hiệu quả thật sự cao, và việc xử lý tương đối chọn lọc và không triệt để. Đồng thời, theo xu hướng phát triển bền vững, thân thiện với môi trường, xử lý bằng phương pháp sinh học đang được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng ngày một rộng rãi do khả năng chuyển hóa hoàn toàn chất ô nhiễm, hiệu suất cao, dễ thiết kế và chi phí vận hành thấp.

Vì vậy, xử lý mùi hôi từ rác sinh hoạt tại các trạm trung chuyển bằng công nghệ biofilter là một nghiên cứu có tính mới, thực tế và đáp ứng các yêu cầu trên. Nghiên cứu này còn chỉ ra khả năng sử dụng phân compost (sản phẩm từ ủ rác) làm giá thể để xử lý mùi, vừa tạo được một hướng ứng dụng mới cho phân compost, làm cho vấn đề xử lý mùi hôi từ các trạm trung chuyển cũng như các bãi chôn lấp trở nên thân thiện với môi trường hơn. HVTH: Lê Minh Tâm MSHV: 13250591 Trang 15 LUẬN VĂN THẠC SỸ CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Tổng quan về mùi từ rác thải sinh hoạt 2.

Tổng quan về rác thải sinh hoạt Theo sự phát triển mạnh mẽ của dân số cùng với sự phát triển kinh tế và sự lãng phí tài nguyên trong thói quen sinh hoạt, khối lượng rác thải hàng ngày của con người ngày càng cao. Rác thải có thành phần ngày càng phức tạp, tiềm ẩn ngày càng nhiều nguy cơ độc hại đối với môi trường và sức khỏe con người. Rác thải sinh hoạt phát sinh trong quá trình hoạt động sống thường ngày của con người thường được chia làm 3 loại sau đây: ‒ Chất thải khô hay còn gọi là chất thải vô cơ: gồm các loại phế thải thuỷ tinh, sành sứ, kim loại, giấy, cao su, nhựa, vải, đồ điện, đồ chơi, cát sỏi, vật liệu xây dựng. ‒ Chất thải ướt hay thường gọi là chất thải hữu cơ: gồm cây cỏ loại bỏ, lá rụng, rau quả hư hỏng, đồ ăn thừa, rác nhà bếp, xác súc vật, phân động vật.

‒ Chất thải nguy hại (CTNH): là những thứ phế thải rất độc hại cho môi trường và con người như pin, bình ắc quy, hoá chất, thuốc trừ sâu, bom đạn, rác thải y tế, rác thải điện tử. Các nguồn chủ yếu phát sinh chất thải rắn sinh hoạt bao gồm: ‒ Khu dân cư. ‒ Khu thương mại (nhà hàng, khách sạn, siêu thị, chợ …). ‒ Cơ quan, công sở (trường học, trung tâm và viện nghiên cứu, bệnh viện …).

‒ Khu xây dựng và phá hủy các công trình xây dựng. ‒ Khu công cộng (nhà ga, bến tàu, sân bay, công viên, khu vui chơi, đường phố…). ‒ Nhà máy xử lý chất thải. HVTH: Lê Minh Tâm MSHV: 13250591 Trang 16 LUẬN VĂN THẠC SỸ ‒ Công – nông nghiệp.

Tùy theo nguồn phát thải, các thành phần trong rác thải sinh hoạt phát sinh sẽ khác nhau. Đặc điểm này cũng khác nhau dưới các điều kiện phát triển kinh tế xã hội khác nhau của các khu vực phát sinh rác thải.2 thể hiện thành phần chất thải đặc trưng của các nguồn thải khác nhau và thành phần cơ lý của rác sinh hoạt ở các quốc gia khác nhau cũng như tại thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam. 1 Thành phần chất thải đặc trưng từ nguồn thải sinh hoạt.