Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp đại học ngành Khoa học Môi trường của tác giả Nguyễn Phương Hoa (Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, 2019) tập trung vào đề tài: "Đánh giá hiện trạng công tác thu gom và xử lý rác thải nông nghiệp tại Farm Lochhof 26, Mösbach - Achern, Germany". Nghiên cứu được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Trần Hải Đăng trong khuôn khổ chương trình thực tập sinh quốc tế 6 tháng tại Cộng hòa Liên bang Đức.

Về bối cảnh thực tiễn, Đức là quốc gia có nền nông nghiệp hiện đại, đồng thời đứng thứ hai trong số các quốc gia sáng tạo nhất theo Chỉ số sáng tạo Bloomberg 2019. Cùng với sự phát triển kinh tế, Đức đặc biệt chú trọng công tác bảo vệ môi trường, tiên phong trong công nghệ tuần hoàn nước, xử lý và tái chế rác thải với tỷ lệ tái chế đạt từ 65% đến 86% (năm 2015), giảm số lượng bãi chôn lấp xuống còn khoảng 300 bãi vào năm 2016 và hướng tới xóa bỏ hoàn toàn bãi chôn lấp rác chưa qua phân loại. Trong bối cảnh sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam đang đối mặt với lượng rác thải lớn (hơn 13 triệu tấn rác thải sinh hoạt nông thôn, 1,3 triệu m³ nước thải, 7.500 tấn vỏ bao bì thuốc bảo vệ thực vật mỗi năm), việc khảo sát một mô hình cụ thể tại Đức nhằm rút ra các kinh nghiệm quản lý có chọn lọc là lý do tác giả lựa chọn đề tài này.

Mục tiêu nghiên cứu được xác định cụ thể như sau:

  1. Mục tiêu tổng quát: Điều tra, đánh giá hiện trạng công tác thu gom, vận chuyển, xử lý chất thải nông nghiệp trên phạm vi khu vực Farm Lochhof 26, Mösbach - Achern, Germany; từ đó đề xuất các biện pháp nhằm nâng cao công tác quản lý môi trường một cách khoa học và bền vững.
  2. Mục tiêu cụ thể:
    • Xác định điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của khu vực Mösbach - Achern, Germany.
    • Đánh giá thực trạng phát sinh rác thải nông nghiệp tại Farm Lochhof 26.
    • Phân tích hiện trạng công tác thu gom, vận chuyển và xử lý rác thải nông nghiệp tại trang trại.
    • Đánh giá chung những mặt thuận lợi, tồn tại và đề xuất các giải pháp cải thiện.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hiện trạng thu gom, vận chuyển và xử lý rác thải phát sinh từ hoạt động sản xuất nông nghiệp. Phạm vi không gian được giới hạn tại Farm Lochhof 26 thuộc khu vực Mösbach, thành phố Achern, bang Baden-Württemberg, Cộng hòa Liên bang Đức. Phạm vi thời gian nghiên cứu và thực tập thực tế diễn ra trong 6 tháng, từ tháng 06/2018 đến tháng 12/2018.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Về cơ sở lý luận, khóa luận hệ thống hóa các khái niệm chuyên ngành môi trường bao gồm: rác, chất thải, chất thải rắn, rác thải nông nghiệp, chất thải nguy hại nông nghiệp, tái chế, tái sử dụng, phế liệu và các công đoạn quản lý chất thải rắn (thu gom, vận chuyển, xử lý). Cơ sở pháp lý của nghiên cứu dựa trên các văn bản quy chuẩn của Đức và Việt Nam:

  • Quy chế kiểm soát chất thải Nông nghiệp số 377/2013 (ngày 09/12/2013).
  • Quy chế Quản lý Chất thải Nông nghiệp (AWCR, tháng 07/2015).
  • Dịch vụ Bảo tồn Tài nguyên Thiên nhiên (tháng 10/2013).
  • Các quy định bảo vệ nguồn nước năm 1991 của Đức (cấm sử dụng hóa chất trên không gần nguồn nước, cấm súc rửa thiết bị phun thuốc bảo vệ thực vật vào nguồn nước).
  • Nghị định số 38/2015/NĐ-CP của Chính phủ Việt Nam về quản lý chất thải và phế liệu; Nghị định số 59/2007/NĐ-CP về quản lý chất thải rắn.

Về công nghệ xử lý chất thải rắn, tác giả tổng quan 7 phương pháp và công nghệ:

  1. Phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh: Tích hợp hệ thống thu hồi nước rỉ rác và giếng khoan thu hồi khí biogas để phát điện xanh.
  2. Phương pháp thiêu đốt: Giảm tối đa thể tích chất thải, tận dụng năng lượng cho lò hơi hoặc phát điện, chủ yếu dùng cho chất thải độc hại.
  3. Phương pháp ủ sinh học (Compost): Lên men yếm khí/hiếu khí biến chất thải hữu cơ thành mùn hữu cơ cải tạo đất.
  4. Công nghệ ép kiện thủy lực: Phân loại thu hồi phế liệu trên băng tải, ép nén rác trơ thành kiện tỷ số nén cao để san lấp hoặc xử lý tiếp.
  5. Công nghệ Hydromex: Nghiền nhỏ rác thải không phân loại, polyme hóa và ép áp lực cao tạo vật liệu xây dựng và sản phẩm nông nghiệp.
  6. Công nghệ Seraphin: Hệ thống tích hợp phun vi sinh, xé bao, tuyển từ, sàng lồng tách rác vô cơ và hữu cơ; 1 tấn rác xử lý cho ra 300–350 kg vật liệu seraphin và 250–300 kg phân vi sinh.
  7. Xuất khẩu rác: Tái xuất các loại phế liệu cơ khí, thiết bị điện tử, ống nhựa hệ thống tưới nhỏ giọt.

Phương pháp nghiên cứu thực địa và xử lý dữ liệu bao gồm:

  • Phương pháp kế thừa, tài liệu: Thu thập số liệu khí tượng thủy văn, điều kiện kinh tế - xã hội, báo cáo của Cục Thống kê Trung ương Đức (CBS), Ngân hàng Thế giới (WB), Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD), và tổ chức đóng gói bao bì TAMIR.
  • Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế: Tiến hành khảo sát tại nông trại và bãi tập kết khu vực; trực tiếp cân khối lượng và phân loại rác định kỳ 2 lần/tháng (vào ngày đầu tháng và cuối tháng); ghi nhận số liệu khối lượng theo tháng (kg/tháng), thành phần rác thải và tỷ lệ thu gom thông qua cán bộ phụ trách quản lý môi trường tại địa phương.
  • Phương pháp xử lý số liệu: Thống kê, xử lý dữ liệu định lượng và vẽ biểu đồ bằng phần mềm Microsoft Excel và Microsoft Word.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ yêu cầu quản lý chất thải nông nghiệp, năng lực xử lý rác thải hiện đại của Đức, mục tiêu nghiên cứu tổng quát - cụ thể và ý nghĩa khoa học, thực tiễn của khóa luận tốt nghiệp.

Phần 2: Tổng quan tài liệu nghiên cứu

Chương này phân tích các khái niệm nền tảng về chất thải nông nghiệp, tính chất lý - hóa học và tác động tiêu cực của chất thải đến môi trường nước (gia tăng COD, BOD5, N-NH3, TOC, kim loại nặng), môi trường đất (mùi hôi, quá tải khả năng tự làm sạch), môi trường không khí và sức khỏe con người (lây lan dịch bệnh, ngộ độc thuốc bảo vệ thực vật). Tác giả tổng thuật hiện trạng rác thải toàn cầu (ước tính đạt 3,4 tỷ tấn vào năm 2050 theo WB), hiện trạng phát sinh rác sinh hoạt tại Đức (1,67 kg/người/ngày năm 2015, so với trung bình OECD là 1,48 kg/người/ngày), vai trò của tổ chức tái chế TAMIR (tái chế 62,2% lượng bao bì đóng gói, trong đó 100% giấy/carton, 61,5% bao bì gỗ, 40% kim loại, 24,2% nhựa), đồng thời mô tả chi tiết nguyên lý hoạt động của các công nghệ xử lý rác thải hiện đại.

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Xác định không gian nghiên cứu tại Farm Lochhof 26 (Mösbach, thành phố Achern, Đức) trong thời gian từ tháng 06/2018 đến tháng 12/2018. Quy định chi tiết 4 nội dung nghiên cứu (điều kiện tự nhiên - KT-XH, thực trạng phát sinh, thực trạng thu gom - vận chuyển - xử lý, đánh giá - đề xuất giải pháp) cùng quy trình lấy mẫu cân đo rác thải định kỳ 30 ngày 2 lần.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương kết quả tập trung phân tích 4 nhóm nội dung chính:

  1. Đặc điểm khu vực nghiên cứu: Mösbach có diện tích 5,89 km², dân số khoảng 1.600 người, mật độ 270 người/km². Khí hậu ôn đới, nhiệt độ trung bình năm 11°C, lượng mưa trung bình năm 444 mm (giai đoạn 6 tháng cuối năm 2018 có lượng mưa dao động 50–77 mm/tháng, nhiệt độ cao nhất đạt 36°C vào tháng 8, thấp nhất xuống -4°C vào tháng 11). Hơn 80% diện tích đất dùng để canh tác táo, nho, cherry và mận; nguồn nước tưới tiêu lấy từ 3 hồ chứa mặt và hệ thống giếng khoan sâu dự trữ nước mưa.

  2. Nguồn gốc và khối lượng phát sinh rác thải tại Farm Lochhof 26: Quy trình sản xuất chia làm 2 giai đoạn mùa vụ: Giai đoạn 1 (tháng 5 đến tháng 9 - chăm sóc cây) phát sinh dây buộc, túi nilon, lưới, ống nhựa, bìa carton, cọc sắt; Giai đoạn 2 (tháng 9 đến tháng 12 - thu hoạch) phát sinh phụ phẩm nông sản hỏng, thân cây và rác thải nguy hại (vỏ chai lọ thuốc BVTV, can hóa chất kích thích tăng trưởng, bóng đèn).

Nhóm rác thải nông nghiệp phát sinh (Năm 2018) Khối lượng (kg/năm) Tỷ lệ cơ cấu (%)
Trang thiết bị, vật liệu phục vụ nông nghiệp 2.651 67,5
Hoạt động trồng trọt, thu hoạch nông sản 856 21,8
Chất thải nông nghiệp nguy hại 420 10,7
Tổng cộng 3.927 100,0

Chi tiết thành phần trang thiết bị phát sinh trung bình 317 kg/tháng gồm: túi nilon/plastic/vải/xốp/lưới (110 kg/tháng - 30,38%), hộp giấy/bìa carton (80 kg/tháng - 22,09%), dây dứa buộc cây (40 kg/tháng - 11,04%), ống nhựa/ống cao su (35 kg/tháng - 11,04%), dây và cọc sắt thép (32 kg/tháng - 10,22%), dụng cụ cuốc xẻng gỗ (20 kg/tháng - 6,30%). Khối lượng rác thải nguy hại trung bình 78 kg/tháng gồm: vỏ thuốc BVTV, thuốc trừ sâu, can chứa chất kích thích (60 kg/tháng - 76,9%) và chai lọ thủy tinh, bóng đèn (18 kg/tháng - 23,1%).

  1. Hiện trạng thu gom, vận chuyển và xử lý: Rác được công nhân gom bằng xe đẩy tay về vị trí tập kết cuối ngày làm việc. Cuối tháng, rác nông nghiệp thông thường được vận chuyển bằng máy kéo (tractor) đến bãi tập kết khu vực; rác nguy hại có xe chuyên dụng nâng chuyển có khoang chống rò rỉ nước rác. Thời gian vận chuyển chia làm 2 ca: Ca 1 (7h00 - 12h00) và Ca 2 (13h00 - 15h00). Phí xử lý rác nông nghiệp áp dụng là 25 euro/tấn. Phương thức xử lý: rác hữu cơ được ủ sinh học hoặc thiêu đốt tại farm; trang thiết bị nông nghiệp được ép kiện, thiêu đốt, tái chế hoặc chuyển tới nhà máy; rác nguy hại đưa về nhà máy xử lý chuyên dụng tại thành phố Achern.
Năm Khối lượng phát sinh (kg/năm) Khối lượng thu gom, xử lý (kg/năm) Tỷ lệ thu gom và xử lý (%)
2015 4.120 3.870 94
2016 3.250 3.140 96
2017 3.560 3.310 93
2018 3.927 3.750 95

Theo dõi chi tiết 6 tháng cuối năm 2018: Tháng 6 (phát sinh 395 kg, thu gom 375 kg - 94%), Tháng 7 (phát sinh 392 kg, thu gom 370 kg - 94%), Tháng 8 (phát sinh 364 kg, thu gom 348 kg - 95%), Tháng 9 (phát sinh 636 kg, thu gom 598 kg - 94%), Tháng 10 (phát sinh 948 kg, thu gom 905 kg - 95%), Tháng 11 (phát sinh 850 kg, thu gom 807 kg - 94%), Tháng 12 (phát sinh 342 kg, thu gom 326 kg - 95%). Giai đoạn tháng 9 - 11 là cao điểm phát sinh do trùng với mùa thu hoạch nông sản.

  1. Tồn tại và đề xuất giải pháp: Tác giả chỉ ra 4 tồn tại (phân loại chưa triệt để tại nguồn, kinh phí vận hành còn hạn chế, ý thức của một bộ phận lao động thời vụ còn tình trạng xả rác ven đường, rác khó phân hủy gây ứ đọng diện tích bãi chứa). Từ đó đề xuất 4 nhóm giải pháp: giải pháp chính sách, giải pháp đầu tư cơ sở hạ tầng/dụng cụ thu gom, giải pháp tuyên truyền giáo dục người lao động và giải pháp lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tóm tắt các số liệu định lượng cốt lõi về khối lượng phát sinh, hiệu quả thu gom (95%) và lượng rác tồn dư (177 kg trong năm 2018); đồng thời nêu 6 kiến nghị cụ thể đối với chính quyền vùng Mösbach và ban quản lý trang trại trong việc phân loại tại nguồn, chế tài xử phạt và đầu tư kỹ thuật.

Kết quả và đóng góp

Về mặt kết quả định lượng, nghiên cứu đã thống kê đầy đủ hiện trạng phát sinh và quản lý rác thải tại Farm Lochhof 26:

  • Tổng khối lượng rác thải nông nghiệp phát sinh trong năm 2018 là 3.927 kg, trong đó trang thiết bị phục vụ nông nghiệp chiếm tỷ trọng lớn nhất với 2.651 kg (67,5%), rác thải từ trồng trọt và thu hoạch là 856 kg (21,8%), chất thải nông nghiệp nguy hại là 420 kg (10,7%).
  • Tổng khối lượng rác được thu gom và xử lý trong năm 2018 đạt 3.750 kg (tỷ lệ 95%), khối lượng rác thải còn tồn dư chưa được xử lý triệt để là 177 kg. Tỷ lệ thu gom qua các năm 2015–2018 luôn duy trì ở mức ổn định từ 93% đến 96%.
  • Xác định rõ sự phân hóa lượng rác theo mùa vụ: lượng rác phát sinh tập trung cao điểm vào các tháng thu hoạch 9, 10, 11 (từ 636 kg đến 948 kg/tháng), cao gấp 2–2,5 lần so với các tháng mùa hè (342–395 kg/tháng).
  • Làm rõ quy trình vận hành thu gom nội bộ bằng xe đẩy tay, trung chuyển bằng tractor và xe chuyên dụng 2 ca/ngày, với mức phí xử lý 25 euro/tấn.

Về mặt giải pháp, tác giả đề xuất hệ thống 4 nhóm biện pháp:

  • Giải pháp chính sách: Thiết lập cơ chế giám sát cộng đồng, quy định trách nhiệm bắt buộc về phân loại rác đối với từng khu vực sản xuất, quản lý không gian mở nông thôn thành vùng đệm sinh thái.
  • Giải pháp đầu tư: Trang bị bổ sung phương tiện bảo hộ, xe đẩy tay chuyên dụng, tiến hành đăng ký thu phí vệ sinh môi trường bắt buộc cho toàn bộ các trang trại trong vùng.
  • Giải pháp tuyên truyền, giáo dục: Tổ chức tập huấn định kỳ nâng cao ý thức cho công nhân nông nghiệp, đặc biệt là lao động thời vụ về tác hại của việc vứt bỏ bao bì thuốc BVTV.
  • Giải pháp công nghệ: Đẩy mạnh việc ủ phân vi sinh tại chỗ đối với phụ phẩm cây trồng và áp dụng công nghệ ép kiện đối với rác vô cơ trước khi vận chuyển đến nhà máy xử lý tập trung.

Về mặt đóng góp, khóa luận cung cấp một bộ dữ liệu điều tra thực nghiệm chi tiết về cơ cấu thành phần, khối lượng và dòng luân chuyển rác thải nông nghiệp tại một trang trại cây ăn quả điển hình ở Tây Nam nước Đức, đóng vai trò là tài liệu tham khảo thực tế cho các mô hình quản lý chất thải nông nghiệp quy mô trang trại.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận có một số hạn chế gắn liền với điều kiện thực hiện:

  • Phạm vi khảo sát thực tế giới hạn trong thời gian thực tập 6 tháng cuối năm (tháng 06/2018 đến tháng 12/2018), do đó số liệu nửa đầu năm và các năm trước chủ yếu dựa vào phương pháp hồi cứu, kế thừa từ sổ sách quản lý của nông trại.
  • Khóa luận chưa tiến hành lấy mẫu phân tích trong phòng thí nghiệm về chất lượng nước ngầm, nước mặt và đất xung quanh bãi tập kết rác do hạn chế về thiết bị đo đạc chuyên sâu tại thực địa.
  • Một vài số liệu trong phần nhận xét và bảng biểu có sự chênh lệch nhỏ về mặt cơ học (như số liệu nhận xét rác nguy hại so với bảng 4.3).

Hướng nghiên cứu tiếp được mở rộng:

  • Mở rộng quan trắc, thu thập số liệu trọn vẹn chu kỳ 12 tháng liên tục để đánh giá đầy đủ tác động của mùa vụ gieo trồng đầu năm.
  • Nghiên cứu khả năng thích ứng và tính khả thi về kinh tế - kỹ thuật khi chuyển giao mô hình phân loại rác tại nguồn và thu gom bao bì thuốc BVTV chuyên dụng chuẩn Đức vào điều kiện các hợp tác xã, trang trại nông nghiệp tại Việt Nam.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực đối với:

  • Sinh viên và học viên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên và Môi trường, Nông nghiệp: Tham khảo phương pháp điều tra thực địa, quy trình cân đo phân loại rác thải rắn nông nghiệp và cấu trúc báo cáo đánh giá hiện trạng môi trường.
  • Chủ trang trại, nhà quản lý hợp tác xã nông nghiệp: Tham khảo quy trình tổ chức thu gom 2 ca/ngày, kỹ thuật lưu giữ tạm thời rác thải nguy hại và phương pháp ủ compost phụ phẩm cây ăn trái ngay tại nông hộ.
  • Nội dung đáng tham khảo nhất: Hệ thống bảng biểu định lượng chi tiết cơ cấu rác thải theo trang thiết bị (bảng 4.2), khối lượng rác nguy hại (bảng 4.3) và quy trình vận chuyển rác thải nông nghiệp được mô tả trong chương 4.

Câu hỏi thường gặp

1. Khối lượng và cơ cấu rác thải nông nghiệp phát sinh tại Farm Lochhof 26 trong năm 2018 là bao nhiêu?
Tổng khối lượng rác phát sinh trong năm 2018 là 3.927 kg. Trong đó, rác thải từ trang thiết bị, vật liệu phục vụ nông nghiệp chiếm 2.651 kg (67,5%); rác thải từ hoạt động trồng trọt, thu hoạch nông sản chiếm 856 kg (21,8%); chất thải nông nghiệp nguy hại chiếm 420 kg (10,7%).

2. Quy trình và phương tiện thu gom, vận chuyển rác thải tại trang trại được tổ chức như thế nào?
Rác thải được phân loại và tập kết tại nông trại vào cuối ngày bằng xe đẩy tay. Đến cuối tháng, rác nông nghiệp thông thường được vận chuyển bằng máy kéo (tractor) ra bãi tập kết khu vực; rác thải nguy hại được vận chuyển bằng xe chuyên dụng có hệ thống nâng và khoang chứa nước rỉ rác đạt chuẩn. Quá trình vận chuyển chia thành 2 ca mỗi ngày: Ca 1 từ 7h00 đến 12h00 và Ca 2 từ 13h00 đến 15h00.

3. Mức phí và các phương pháp xử lý rác thải nông nghiệp được áp dụng tại khu vực nghiên cứu là gì?
Mức phí xử lý rác thải nông nghiệp tại khu vực là 25 euro/tấn. Rác hữu cơ từ trồng trọt được thiêu đốt hoặc ủ sinh học (compost) ngay tại trang trại; rác trang thiết bị được ép kiện, thiêu đốt hoặc chuyển đến nhà máy tái chế; rác nguy hại được chuyển giao trực tiếp cho các nhà máy chuyên xử lý chất thải nguy hại tại thành phố Achern.

4. Khối lượng rác thải phát sinh và tỷ lệ thu gom của nông trại qua các năm 2015–2018 thay đổi ra sao?
Năm 2015 phát sinh 4.120 kg, thu gom 3.870 kg (94%); năm 2016 phát sinh 3.250 kg, thu gom 3.140 kg (96%); năm 2017 phát sinh 3.560 kg, thu gom 3.310 kg (93%); năm 2018 phát sinh 3.927 kg, thu gom 3.750 kg (95%). Tỷ lệ thu gom trung bình luôn đạt từ 93% đến 96%.

5. Những hạn chế, tồn tại chính trong công tác quản lý rác thải tại Farm Lochhof 26 là gì?
Tác giả chỉ ra 4 tồn tại: công tác phân loại rác tại nguồn chưa triệt để dẫn đến khó khăn cho khâu xử lý; kinh phí đầu tư cho hệ thống thu gom và vận chuyển còn hạn chế; một bộ phận lao động còn thiếu ý thức dẫn đến hiện tượng vứt rác ven đường; rác khó phân hủy bị ứ đọng làm giảm diện tích bãi xử lý.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Phương Hoa đã phản ánh chi tiết bức tranh thực nghiệm về hiện trạng phát sinh và công tác quản lý chất thải nông nghiệp tại Farm Lochhof 26 (Đức) trong năm 2018 với tổng lượng phát sinh 3.927 kg và tỷ lệ thu gom xử lý đạt 95%. Nghiên cứu làm rõ đặc điểm cơ cấu chất thải theo mùa vụ, quy trình vận chuyển 2 ca và áp dụng các giải pháp xử lý kết hợp giữa ủ compost tại chỗ với xử lý tập trung tại nhà máy chuyên dụng. Công trình là nguồn tư liệu thực tế có giá trị tham khảo về phương pháp luận khảo sát và cung cấp các bài học kinh nghiệm trong việc hoàn thiện chính sách, công nghệ quản lý rác thải nông trại tại Việt Nam.