Tổng quan nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa nhanh chóng cùng sự gia tăng dân số tại thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An đã tạo ra áp lực nặng nề lên hạ tầng quản lý chất thải. Với quy mô diện tích 105,01 km2 và dân số 312.679 người phân bố trên 25 phường, xã, lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh trên địa bàn đô thị ước tính dao động từ 319 đến 350 tấn/ngày đêm. Tuy nhiên, tỷ lệ thu gom thực tế mới chỉ đạt 81,5% đến 82,4%, dẫn đến tình trạng tồn đọng khoảng 40 đến 60 tấn rác mỗi ngày tại các khu dân cư ven đô, điểm trung chuyển và khu vực kênh mương thoát nước.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn tập trung vào sự bất cập trong chuỗi quy trình thu gom, vận chuyển và công nghệ xử lý rác thải đô thị, vốn vẫn phụ thuộc chủ yếu vào phương pháp chôn lấp tại Bãi rác Đông Vinh và Khu liên hợp xử lý chất thải rắn Nghi Yên thuộc huyện Nghi Lộc. Mục tiêu cụ thể của đề tài là điều tra, phân tích toàn diện hiện trạng phát sinh, thành phần cơ lý tính của rác thải; đánh giá hiệu quả vận hành của các đơn vị dịch vụ công ích; đồng thời dự báo tải lượng chất thải phát sinh và đề xuất hệ thống giải pháp đồng bộ về quy hoạch, quản lý và công nghệ xử lý thích hợp.

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện xuyên suốt trên địa bàn 16 phường nội thành, 9 xã ngoại thành của thành phố Vinh và khu liên hợp xử lý tập trung tại huyện Nghi Lộc trong giai đoạn từ năm 2009 đến năm 2014, định hướng đến năm 2020. Về mặt ý nghĩa thực tiễn, công trình nghiên cứu cung cấp luận cứ khoa học chuẩn xác để nâng tỷ lệ thu gom lên trên 95%, giảm tỷ lệ chôn lấp trực tiếp xuống dưới 30%, qua đó hạn chế nguy cơ ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt và cải thiện chất lượng môi trường sống cho người dân đô thị loại 1.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng lý thuyết Quản lý tổng hợp chất thải rắn (Integrated Solid Waste Management - ISWM) kết hợp với mô hình Phân cấp quản lý chất thải (Waste Hierarchy) nhằm thiết lập chu trình tối ưu từ giảm thiểu tại nguồn, tái sử dụng, tái chế, thu hồi năng lượng đến chôn lấp an toàn. Song song với đó, nghiên cứu sử dụng lý thuyết động thái chuyển hóa sinh địa hóa của các hợp chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí và yếm khí để phân tích quá trình phân hủy rác thải, sự phát thải các dòng khí ô nhiễm và cơ chế tạo thành nước rỉ rác có nồng độ ô nhiễm cao.

Khung khái niệm chính của đề tài bám sát các quy định tại Nghị định số 38/2015/NĐ-CP của Chính phủ về quản lý chất thải và phế liệu. Bốn khái niệm then chốt được phân tích chuyên sâu gồm: chất thải rắn sinh hoạt thông thường, phân loại chất thải tại nguồn, tỷ trọng rác thải và độ ẩm chất thải. Trong điều kiện thực nghiệm đô thị, tỷ trọng chất thải rắn sinh hoạt dao động trong khoảng từ 180 đến 420 kg/m3 với giá trị trung bình 300 kg/m3; độ ẩm của thành phần rác hữu cơ thực phẩm đạt mức cao từ 50% đến 80%, đóng vai trò quyết định đến việc lựa chọn công nghệ ủ phân hữu cơ compost hoặc thiêu đốt thu hồi năng lượng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài được tổng hợp từ các báo cáo quan trắc môi trường định kỳ của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Nghệ An, hồ sơ kỹ thuật của Công ty TNHH một thành viên Môi trường đô thị Nghệ An và niên giám thống kê thành phố Vinh giai đoạn 2009 - 2014. Nghiên cứu kết hợp số liệu thực nghiệm từ kết quả phân tích các chỉ tiêu pH, BOD5, COD, Amoni và kim loại nặng trong mẫu nước rỉ rác và nước thải bãi chôn lấp.

Phương pháp điều tra xã hội học được triển khai với cỡ mẫu khảo sát thực địa gồm 24 phiếu điều tra đại diện tại 6 phường nội thành và 2 xã ngoại thành, cùng 15 phiếu phỏng vấn sâu các hộ dân sinh sống giáp ranh bãi rác Nghi Yên (tổng cỡ mẫu đạt 39 đơn vị khảo sát). Phương pháp chọn mẫu phân tầng ngẫu nhiên được lựa chọn nhằm phản ánh chân thực mức độ phân hóa về điều kiện kinh tế, tập quán tiêu dùng và khoảng cách địa lý tới 175 điểm tập kết xe gom rác được phê duyệt theo Quyết định số 6127/QĐ-UBND của Ủy ban nhân dân thành phố Vinh.

Phương pháp phân tích số liệu áp dụng kỹ thuật thống kê mô tả, cân bằng vật chất dòng thải và mô hình hàm số ngoại suy chuỗi thời gian dựa trên công thức dự báo lượng chất thải bình quân đầu người kết hợp tỷ số gia tăng phát thải đô thị 3%/năm của Ngân hàng Thế giới. Toàn bộ quy trình thu thập dữ liệu và khảo sát hiện trường được thực hiện tập trung từ năm 2013 đến đầu năm 2015, đảm bảo độ tin cậy và tính cập nhật của các kết luận khoa học.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Khối lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh tại thành phố Vinh tăng trưởng liên tục qua các năm, từ 204 tấn/ngày năm 2009 lên 287 tấn/ngày năm 2013 và đạt 319 tấn/ngày vào năm 2014, tương ứng mức tăng trưởng 56,37% sau 5 năm. Tỷ lệ thu gom rác có sự cải thiện rõ rệt từ mức 75,9% năm 2009 lên 82,4% năm 2014, tương đương 263 tấn rác được thu gom mỗi ngày. Chỉ số phát sinh rác thải sinh hoạt bình quân đầu người của đô thị đạt mức 0,65 kg/người/ngày.

Thành phần cơ lý tính của rác thải sinh hoạt mang tính đặc thù cao: hợp chất hữu cơ dễ phân hủy chiếm tỷ trọng áp đảo với 61,58%; đất đá, gạch vỡ và sành sứ chiếm 16,03%; vật liệu nhựa và túi nilon chiếm 4,54%; thủy tinh và gốm sứ chiếm 5,11%; giấy và bìa carton chiếm 3,86%; kim loại vỏ hộp chiếm 2,27%; cao su da chiếm 1,52% và chất thải nguy hại chiếm 0,42%.

Sự phân bổ phát sinh rác có tính tập trung cao tại các khu vực thương mại dịch vụ: Chợ Vinh phát sinh lượng rác lớn nhất với 12,6 tấn/ngày, Chợ Quang Trung đạt 4,05 tấn/ngày, Chợ Quán Lau đạt 2,7 tấn/ngày; các cơ sở lưu trú quy mô lớn như Khách sạn Mường Thanh Thanh Niên phát sinh 2,1 tấn/ngày, Nhà khách Tỉnh Ủy phát sinh 1,5 tấn/ngày. Vào mùa cao điểm du lịch và sự kiện, lượng rác tại các nhà hàng khách sạn ghi nhận mức tăng đột biến trên 40% so với ngày thường.

Mô hình dự báo dựa trên tốc độ phát triển kinh tế và đề án mở rộng không gian đô thị lên 250 km2 cho thấy, khi dân số đô thị đạt 780.000 người, lượng rác thải phát sinh vào năm 2020 sẽ đạt khoảng 624 tấn/ngày với định mức phát thải dự kiến tăng lên 0,8 kg/người/ngày.

Thảo luận kết quả

Khối lượng rác phát sinh gia tăng là hệ quả tất yếu của tốc độ tăng trưởng kinh tế nhanh với nhịp độ phát triển thương mại dịch vụ đạt 13,65%/năm và mức chuyển dịch tỷ trọng dịch vụ lên 65,57% trong cơ cấu kinh tế đô thị. Mặc dù công tác thu gom được nâng cao nhưng lượng tồn đọng 40 đến 60 tấn/ngày vẫn tập trung tại các xã ngoại thành như Nghi Ân, Nghi Đức do hạ tầng thu gom chưa khép kín, tần suất thu gom thưa thớt (2 ngày/lần) khiến người dân tự xử lý bằng cách đốt hoặc chôn lấp thủ công.

So với các đô thị loại 1 khác trên toàn quốc, chỉ số phát thải 0,65 kg/người/ngày của thành phố Vinh thấp hơn đáng kể so với Hạ Long (1,38 kg/người/ngày), Đà Lạt (1,06 kg/người/ngày), Đà Nẵng (0,83 kg/người/ngày) và Hải Phòng (0,7 kg/người/ngày), nhưng xấp xỉ tương đương với thành phố Huế (0,67 kg/người/ngày). Điều này phản ánh mức sống, đặc điểm tiêu dùng và cơ cấu dân cư đặc trưng của vùng duyên hải Bắc Trung Bộ.

Khi biểu diễn số liệu qua biểu đồ hình quạt, tỷ lệ chất hữu cơ 61,58% chiếm gần hai phần ba biểu đồ, chứng minh tiềm năng to lớn cho công nghệ chế biến phân vi sinh compost và xử lý kỵ khí thu hồi khí sinh học biogas. Tuy nhiên, việc thiếu vắng quy trình phân loại rác tại nguồn khiến các cơ sở chế biến như Nhà máy Ecovi gặp khó khăn nghiêm trọng do tỷ lệ tạp chất lẫn vào cao, buộc phải chôn lấp thứ cấp từ 35% đến 40% lượng nguyên liệu đầu vào. Bảng thống kê quan trắc tại bãi rác Nghi Yên cũng ghi nhận nồng độ COD và BOD5 trong nước rỉ rác vượt nhiều lần quy chuẩn kỹ thuật quốc gia, tiềm ẩn nguy cơ thẩm thấu vào mạch nước ngầm nếu không được che phủ và thu gom nước rỉ triệt để.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, tổ chức triển khai chương trình phân loại chất thải rắn sinh hoạt tại nguồn đồng bộ thành 3 dòng thải riêng biệt gồm rác hữu cơ dễ phân hủy, rác tái chế (giấy, nhựa, kim loại) và chất thải còn lại. Mục tiêu đến năm 2017 áp dụng thí điểm thành công tại 100% hộ gia đình trên địa bàn 16 phường nội thành, phấn đấu đến năm 2020 đạt tỷ lệ phân loại chuẩn xác trên 80% toàn thành phố, giúp giảm tối thiểu 35% thể tích rác phải đưa đi chôn lấp. Đơn vị chủ trì: Ủy ban nhân dân thành phố Vinh phối hợp với Ủy ban Mặt trận Tổ quốc và các đoàn thể địa phương.

Thứ hai, nâng cấp mạng lưới thu gom và hiện đại hóa hệ thống vận chuyển trung chuyển. Quy hoạch chuẩn hóa 175 điểm tập kết xe gom theo hướng xây dựng các trạm trung chuyển kín có máy ép rác và hệ thống khử mùi tự động; thay thế dần các xe đẩy tay thủ công bằng các dòng xe ép rác chuyên dụng tải trọng 5 đến 10 tấn; chuẩn hóa khung giờ thu gom từ 17h00 đến 20h00 tại các tuyến đường chính và vận chuyển về bãi rác Nghi Yên từ 20h00 đến 05h00 sáng hôm sau. Mục tiêu đạt tỷ lệ thu gom toàn đô thị trên 95% vào năm 2020. Chủ thể thực hiện: Công ty TNHH một thành viên Môi trường đô thị Nghệ An và Sở Giao thông Vận tải.

Thứ ba, chuyển đổi cơ cấu công nghệ xử lý rác từ chôn lấp đơn thuần sang công nghệ xử lý tổng hợp khép kín. Đầu tư hoàn thiện dây chuyền sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh compost công suất từ 200 đến 300 tấn/ngày để tận dụng hơn 61% lượng rác hữu cơ, kết hợp lắp đặt lò đốt rác công nghiệp có hệ thống xử lý khí thải đạt chuẩn QCVN để tiêu hủy các thành phần không thể tái chế, hạ tỷ lệ chôn lấp trực tiếp xuống dưới 30% vào năm 2022. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp Sở Xây dựng và các doanh nghiệp đầu tư.

Thứ tư, hoàn thiện cơ chế tài chính và tăng cường chế tài quản lý môi trường. Chuyển đổi phương thức thu phí vệ sinh từ định mức theo nhân khẩu sang giá dịch vụ tính theo khối lượng rác phát sinh hoặc diện tích kinh doanh thương mại; xây dựng lộ trình tăng giá dịch vụ nhằm đảm bảo nguồn thu bù đắp tối thiểu 60% chi phí vận hành dịch vụ công ích trong giai đoạn 2016 - 2020. Chủ thể thực hiện: Phòng Tài chính - Kế hoạch và Phòng Tài nguyên và Môi trường thành phố Vinh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm 1: Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường và đô thị, bao gồm Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Nghệ An, Phòng Tài nguyên và Môi trường thành phố Vinh cùng Ủy ban nhân dân các xã, phường. Nghiên cứu cung cấp dữ liệu cơ sở thực chứng để xây dựng quy hoạch tổng thể quản lý chất thải rắn, lập phương án phân bổ ngân sách công ích và ban hành các quy chế quản lý đô thị văn minh.

Nhóm 2: Doanh nghiệp dịch vụ môi trường đô thị và các hợp tác xã vệ sinh môi trường, tiêu biểu như Công ty TNHH một thành viên Môi trường đô thị Nghệ An. Doanh nghiệp có thể ứng dụng các phân tích trong đề tài để tối ưu hóa lộ trình xe vận chuyển, định biên nhân sự vệ sinh viên và cải tiến phương thức thu gom từ nửa thủ công sang cơ giới hóa hoàn toàn.

Nhóm 3: Các nhà đầu tư và doanh nghiệp công nghệ môi trường quan tâm đến lĩnh vực xử lý rác thải sinh hoạt, sản xuất phân hữu cơ vi sinh và tái chế nhựa, kim loại. Báo cáo cung cấp số liệu chi tiết về dung lượng thị trường nguyên liệu đầu vào với hơn 300 tấn rác mỗi ngày cùng cơ cấu thành phần sinh hóa phục vụ nghiên cứu khả thi dự án.

Nhóm 4: Giảng viên, học viên cao học và sinh viên các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Đô thị, Kỹ thuật Môi trường và Kinh tế Môi trường. Tài liệu đóng vai trò là một case study điển hình về phương pháp điều tra thực địa, xử lý số liệu cân bằng vật chất và mô hình dự báo tải lượng ô nhiễm cho một đô thị trung tâm vùng.

Câu hỏi thường gặp

Khối lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh mỗi ngày tại thành phố Vinh là bao nhiêu? Theo kết quả khảo sát thực tế, khối lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh trên toàn địa bàn thành phố đạt khoảng 319 đến 350 tấn/ngày đêm. Trong đó, lượng rác được Công ty Môi trường Đô thị thu gom đạt 263 tấn/ngày, tương ứng tỷ lệ thu gom 82,4%, khối lượng còn lại tồn đọng rải rác hoặc được người dân vùng ven tự xử lý.

Thành phần rác thải sinh hoạt tại đô thị này có đặc điểm gì nổi bật? Đặc điểm nổi bật nhất là thành phần hữu cơ dễ phân hủy chiếm tỷ lệ rất cao lên tới 61,58%, kéo theo độ ẩm của khối rác dao động từ 50% đến 80%. Các thành phần vô cơ như đất đá gạch sành sứ chiếm 16,03%, nhựa và bao bì nilon chiếm 4,54%, các chất thải nguy hại chiếm tỷ lệ nhỏ khoảng 0,42%.

Nguyên nhân chính khiến công tác phân loại rác tại nguồn chưa đạt hiệu quả là gì? Nguyên nhân chủ yếu do cơ sở hạ tầng thu gom chưa đồng bộ, thiếu phương tiện vận chuyển riêng biệt cho từng loại rác sau phân loại dẫn đến tình trạng rác lại bị trộn lẫn khi vận chuyển. Đồng thời, thói quen sinh hoạt của người dân chưa được thay đổi bền vững và nguồn kinh phí duy trì tuyên truyền còn hạn chế sau khi kết thúc các dự án thí điểm.

Dự báo lượng rác thải sinh hoạt của thành phố Vinh sẽ biến động thế nào đến năm 2020? Dựa trên mô hình gia tăng phát thải 3%/năm và quy hoạch mở rộng địa giới hành chính đô thị với quy mô dân số dự kiến 780.000 người, khối lượng chất thải rắn sinh hoạt của thành phố Vinh dự báo sẽ tăng lên mức 624 tấn/ngày vào năm 2020, với định mức phát sinh đạt 0,8 kg/người/ngày.

Công nghệ xử lý nào được đánh giá là phù hợp nhất cho thành phố Vinh hiện nay? Giải pháp công nghệ tối ưu là mô hình tích hợp gồm: chế biến phân hữu cơ vi sinh compost đối với phần rác hữu cơ (chiếm hơn 61%), kết hợp dây chuyền phân loại thu hồi hạt nhựa tái chế, thiêu đốt tiêu hủy phần rác khó phân hủy và chỉ chôn lấp hợp vệ sinh đối với phần tro xỉ vô cơ còn lại dưới 30%.

Kết luận

  • Luận văn đã lượng hóa chính xác bức tranh phát sinh chất thải rắn sinh hoạt tại thành phố Vinh với quy mô 319 tấn/ngày, tỷ lệ thu gom đạt 82,4% và chỉ số phát thải bình quân 0,65 kg/người/ngày.
  • Xác định rõ thành phần hữu cơ chiếm tỷ trọng chi phối 61,58%, tạo tiền đề kỹ thuật vững chắc cho các giải pháp chế biến sinh học và giảm thiểu gánh nặng chôn lấp rác.
  • Chỉ ra các nút thắt then chốt trong chuỗi cung ứng dịch vụ môi trường gồm sự thiếu đồng bộ trong hạ tầng phân loại, nguy cơ ô nhiễm thứ cấp từ bãi rác Nghi Yên và áp lực tồn đọng rác tại vùng ven.
  • Xây dựng mô hình dự báo khoa học cảnh báo lượng rác sẽ chạm mốc 624 tấn/ngày vào năm 2020 khi thành phố mở rộng không gian đô thị lên quy mô 250 km2.
  • Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp toàn diện kết hợp giữa thể chế quản lý, quy hoạch hạ tầng trạm trung chuyển kín và đổi mới công nghệ xử lý rác khép kín.

Đóng góp lớn nhất của công trình là cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm toàn diện và khung giải pháp kỹ thuật có tính ứng dụng cao cho công tác quản lý chất thải đô thị loại 1. Bước tiếp theo cần triển khai ngay trong giai đoạn 2016 - 2018 là hoàn thiện đề án phân loại rác tại nguồn tại 16 phường nội thành và nâng cấp công nghệ xử lý tại Khu liên hợp Nghi Yên. Các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và doanh nghiệp môi trường hãy nhanh chóng ứng dụng các phát hiện từ luận văn để xây dựng thành phố Vinh phát triển bền vững và văn minh đô thị.