Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế và đô thị hóa nhanh chóng tại Việt Nam, lượng chất thải rắn sinh hoạt (CTR) gia tăng đáng kể, với khối lượng phát sinh tại các đô thị năm 2014 đạt khoảng 63.000 tấn/ngày, tăng trung bình 12% mỗi năm. Tình trạng này kéo theo sự gia tăng lượng nước rỉ rác phát sinh từ các bãi chôn lấp, đặc biệt là các bãi rác quy mô cấp huyện, thị xã như bãi rác Xuân Hòa, thị xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc. Bãi rác Xuân Hòa có diện tích chôn lấp 7.000 m2, công suất xử lý 75 tấn/ngày, đã quá tải và đóng cửa, với hồ chứa nước rỉ rác dung tích 16.000 m3 đã đầy, tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng đến lưu vực sông Cầu – nguồn nước quan trọng cho hàng triệu người dân.

Nghiên cứu nhằm đánh giá các mô hình xử lý nước rỉ rác phù hợp với quy mô bãi rác cấp huyện, thị xã, tập trung vào hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường của các mô hình xử lý nước rỉ rác tại bãi rác Xuân Hòa. Mục tiêu cụ thể gồm hệ thống hóa, so sánh các mô hình xử lý nước rỉ rác đã triển khai tại Việt Nam, phân tích hiệu quả chi phí và đề xuất mô hình phù hợp cho bãi rác Xuân Hòa. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào bãi rác Xuân Hòa và khu vực dân cư lân cận, trong bối cảnh nước rỉ rác có thành phần ô nhiễm cao vượt giới hạn quy chuẩn quốc gia, đặc biệt là các hợp chất hữu cơ và nitơ.

Nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn lớn trong việc hỗ trợ các nhà quản lý môi trường xây dựng mô hình xử lý nước rỉ rác hiệu quả, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí, đồng thời bảo vệ sức khỏe cộng đồng và phát triển bền vững tại các địa phương có bãi rác quy mô vừa và nhỏ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình quản lý chất thải rắn sinh hoạt, đặc biệt tập trung vào:

  • Lý thuyết về đặc điểm và thành phần nước rỉ rác: Nước rỉ rác được hình thành do nước mưa thấm qua lớp chất thải rắn, mang theo các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ. Thành phần nước rỉ rác biến đổi theo tuổi bãi rác, với nước rỉ rác mới chứa nhiều hợp chất hữu cơ dễ phân hủy (BOD5 cao), trong khi nước rỉ rác cũ chứa nhiều hợp chất khó phân hủy (BOD5 thấp, COD cao).

  • Mô hình xử lý nước rỉ rác kết hợp các phương pháp vật lý, hóa học và sinh học: Các mô hình xử lý hiện đại kết hợp xử lý kỵ khí – hiếu khí với các phản ứng oxy hóa nâng cao như Fenton, Peroxon hoặc công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) nhằm xử lý triệt để các chất ô nhiễm phức tạp trong nước rỉ rác.

  • Phương pháp phân tích hiệu quả chi phí (Cost Effectiveness Analysis – CEA): Phương pháp này được sử dụng để đánh giá các mô hình xử lý dựa trên chi phí đầu tư và vận hành so với hiệu quả xử lý đạt được, nhằm lựa chọn phương án tối ưu về mặt kinh tế và kỹ thuật.

Các khái niệm chính bao gồm: nước rỉ rác, xử lý kỵ khí – hiếu khí, phản ứng Fenton, hiệu quả chi phí, ô nhiễm môi trường do nước rỉ rác.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Số liệu thứ cấp được thu thập từ Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Vĩnh Phúc, các báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia, tài liệu khoa học và các đơn vị tư vấn môi trường. Số liệu sơ cấp được thu thập qua khảo sát, phỏng vấn các hộ dân sống gần bãi rác Xuân Hòa, phân nhóm theo khoảng cách ≤300m, 300-1000m và ≥1000m để đánh giá tác động xã hội và môi trường.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp phân tích hiệu quả chi phí để so sánh các mô hình xử lý nước rỉ rác dựa trên chi phí đầu tư, chi phí vận hành và hiệu quả xử lý đạt được theo các chỉ tiêu môi trường quy chuẩn quốc gia (QCVN 25:2009/BTNMT, QCVN 40:2011/BTNMT).

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian 2 năm, bao gồm thu thập số liệu, phân tích, đánh giá mô hình và đề xuất giải pháp phù hợp cho bãi rác Xuân Hòa.

  • Phân tích số liệu: Dữ liệu được xử lý bằng phần mềm Excel, phân tích thống kê mô tả và so sánh giữa các nhóm đối tượng khảo sát để đánh giá tác động xã hội – môi trường và hiệu quả kinh tế của các mô hình xử lý.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thành phần nước rỉ rác tại bãi rác Xuân Hòa vượt giới hạn quy chuẩn: Nồng độ BOD5 đạt 1.216 mg/l, COD 3.940 mg/l, tổng Nitơ 212,85 mg/l, Amoni 162,7 mg/l, vượt từ 3 đến 4 lần so với giới hạn cho phép theo QCVN 25:2009/BTNMT. Tổng coliform lên đến 52.000 MPN/100ml, cho thấy nguy cơ ô nhiễm vi sinh vật cao.

  2. Lưu lượng nước rỉ rác cần xử lý khoảng 100 m3/ngày: Tính toán dựa trên lượng mưa, độ ẩm rác và diện tích bãi rác cho thấy tổng lưu lượng nước rỉ rác trung bình tháng mưa lớn nhất là 99,26 m3/ngày, trong đó bao gồm nước rỉ rác phát sinh từ bãi chôn lấp, nước trong hồ chứa và lượng nước bốc hơi.

  3. Ba mô hình xử lý phù hợp được đánh giá gồm: (1) Hệ kỵ khí – hiếu khí kết hợp phản ứng Fenton; (2) Hệ kỵ khí – hiếu khí kết hợp phản ứng Peroxon; (3) Công nghệ MBBR kết hợp oxy hóa Fenton. Các mô hình này đều có khả năng xử lý hiệu quả các hợp chất hữu cơ bền vững và hợp chất chứa nitơ trong nước rỉ rác.

  4. Hiệu quả chi phí và vận hành: Mô hình kết hợp kỵ khí – hiếu khí với phản ứng Fenton có chi phí đầu tư và vận hành hợp lý, hiệu suất xử lý COD và BOD đạt trên 85%, loại bỏ amoni trên 90%. Mô hình MBBR kết hợp oxy hóa Fenton có hiệu quả xử lý cao nhưng chi phí đầu tư lớn hơn. Mô hình sử dụng Peroxon có chi phí vận hành cao do sử dụng nhiều hóa chất.

Thảo luận kết quả

Kết quả phân tích thành phần nước rỉ rác tại bãi rác Xuân Hòa phù hợp với đặc điểm nước rỉ rác cũ của các bãi chôn lấp quy mô huyện, thị xã, phản ánh đúng tình trạng vận hành và công nghệ chôn lấp hợp vệ sinh hiện tại. Việc lựa chọn mô hình xử lý cần cân nhắc giữa hiệu quả xử lý và chi phí đầu tư, vận hành để đảm bảo tính khả thi lâu dài.

So sánh với các nghiên cứu tại các bãi rác lớn như Nam Sơn, Gò Cát, mô hình kết hợp kỵ khí – hiếu khí với phản ứng Fenton cho thấy hiệu quả xử lý ổn định, phù hợp với đặc điểm nước rỉ rác đậm đặc và phức tạp tại Việt Nam. Việc áp dụng phương pháp phân tích hiệu quả chi phí giúp lựa chọn mô hình tối ưu, giảm thiểu chi phí xã hội và môi trường.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh nồng độ các chỉ tiêu ô nhiễm trước và sau xử lý của từng mô hình, bảng tổng hợp chi phí đầu tư và vận hành, cũng như biểu đồ đánh giá hiệu quả loại bỏ amoni và COD.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai mô hình xử lý nước rỉ rác bằng hệ kỵ khí – hiếu khí kết hợp phản ứng Fenton tại bãi rác Xuân Hòa với công suất xử lý 100 m3/ngày, nhằm đạt tiêu chuẩn QCVN 25:2009/BTNMT trong vòng 12 tháng. Chủ thể thực hiện: Công ty Môi trường và Công trình đô thị Phúc Yên phối hợp với đơn vị tư vấn công nghệ.

  2. Xây dựng hệ thống thu gom và xử lý nước rỉ rác đồng bộ với hồ chứa hiện tại, đảm bảo không để nước rỉ rác tràn ra môi trường xung quanh, giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm. Thời gian thực hiện: 6 tháng.

  3. Tăng cường giám sát và đánh giá chất lượng nước rỉ rác định kỳ để điều chỉnh quy trình vận hành, đảm bảo hiệu quả xử lý và phát hiện sớm các nguy cơ ô nhiễm. Chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Vĩnh Phúc phối hợp với các cơ quan chức năng.

  4. Tuyên truyền, nâng cao nhận thức cộng đồng dân cư xung quanh bãi rác về tác hại của nước rỉ rác và vai trò của xử lý nước rỉ rác nhằm tạo sự đồng thuận và hỗ trợ trong công tác quản lý môi trường. Thời gian triển khai: liên tục.

  5. Nghiên cứu mở rộng áp dụng các mô hình xử lý phù hợp cho các bãi rác quy mô nhỏ khác trong tỉnh và khu vực lân cận, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý chất thải rắn sinh hoạt toàn vùng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý môi trường địa phương: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch và lựa chọn công nghệ xử lý nước rỉ rác phù hợp với điều kiện thực tế tại các bãi rác cấp huyện, thị xã.

  2. Các đơn vị vận hành bãi rác và công ty môi trường: Áp dụng mô hình xử lý được đề xuất để nâng cao hiệu quả xử lý nước rỉ rác, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và chi phí vận hành.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành môi trường: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, phân tích hiệu quả chi phí và các mô hình xử lý nước rỉ rác hiện đại, phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo.

  4. Cộng đồng dân cư sống gần các bãi rác: Hiểu rõ tác động của nước rỉ rác đến sức khỏe và môi trường, từ đó phối hợp với chính quyền trong công tác giám sát và bảo vệ môi trường sống.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nước rỉ rác là gì và tại sao cần xử lý?
    Nước rỉ rác là nước thấm qua lớp chất thải rắn trong bãi chôn lấp, mang theo các chất ô nhiễm hữu cơ, vô cơ và vi sinh vật gây ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí. Xử lý nước rỉ rác giúp ngăn ngừa ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm, bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

  2. Các mô hình xử lý nước rỉ rác phổ biến hiện nay là gì?
    Các mô hình phổ biến gồm xử lý sinh học kỵ khí – hiếu khí kết hợp với phản ứng oxy hóa nâng cao như Fenton, Peroxon, và công nghệ MBBR kết hợp oxy hóa Fenton. Mỗi mô hình có ưu nhược điểm về hiệu quả xử lý và chi phí.

  3. Phương pháp phân tích hiệu quả chi phí giúp gì trong lựa chọn mô hình xử lý?
    Phương pháp này so sánh chi phí đầu tư và vận hành với hiệu quả xử lý đạt được, giúp lựa chọn mô hình có chi phí thấp nhất nhưng hiệu quả cao nhất, đảm bảo tính khả thi và bền vững.

  4. Lưu lượng nước rỉ rác cần xử lý tại bãi rác Xuân Hòa là bao nhiêu?
    Lưu lượng nước rỉ rác trung bình tháng mưa lớn nhất khoảng 100 m3/ngày, bao gồm nước rỉ rác phát sinh từ bãi chôn lấp, nước trong hồ chứa và lượng nước bốc hơi.

  5. Tác động của nước rỉ rác đến cộng đồng dân cư xung quanh bãi rác như thế nào?
    Nước rỉ rác gây ô nhiễm nguồn nước, phát sinh mùi hôi thối, tạo điều kiện cho côn trùng truyền bệnh phát triển, ảnh hưởng đến sức khỏe, năng suất cây trồng và thủy sản, cũng như chất lượng cuộc sống của người dân.

Kết luận

  • Nước rỉ rác tại bãi rác Xuân Hòa có thành phần ô nhiễm vượt giới hạn quy chuẩn quốc gia, đặc trưng của nước rỉ rác cũ tại bãi chôn lấp quy mô huyện, thị xã.
  • Lưu lượng nước rỉ rác cần xử lý ước tính khoảng 100 m3/ngày, bao gồm nước rỉ rác phát sinh và nước tồn đọng trong hồ chứa.
  • Ba mô hình xử lý phù hợp gồm hệ kỵ khí – hiếu khí kết hợp phản ứng Fenton, hệ kỵ khí – hiếu khí kết hợp phản ứng Peroxon và công nghệ MBBR kết hợp oxy hóa Fenton.
  • Mô hình kết hợp kỵ khí – hiếu khí với phản ứng Fenton được đánh giá có hiệu quả xử lý cao, chi phí hợp lý và phù hợp với điều kiện vận hành tại bãi rác Xuân Hòa.
  • Đề xuất triển khai mô hình xử lý phù hợp, đồng thời tăng cường giám sát, tuyên truyền và mở rộng nghiên cứu áp dụng cho các bãi rác quy mô nhỏ khác nhằm bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý và đơn vị vận hành cần phối hợp triển khai mô hình xử lý nước rỉ rác đã đề xuất, đồng thời xây dựng kế hoạch giám sát và đánh giá hiệu quả định kỳ. Độc giả quan tâm có thể liên hệ với Trường Đại học Kinh tế Quốc dân để nhận tài liệu nghiên cứu chi tiết và hỗ trợ kỹ thuật.