Chương 1 – Tổng quan, 38 trang; Chương 2 – Vật liệu và phương pháp nghiên cứu, 31 trang; Chương 3 – Kết quả và thảo luận, 42 trang; Kết luận, 4 trang; Danh mục các công trình khoa học đã công bố, 2 trang và 112 tài liệu tham khảo. Chất thải sinh hoạt và các phương pháp xử lý 1. Chất thải rắn sinh hoạt 1. Thành phần chất thải rắn sinh hoạt Chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) là chất thải được phát sinh trong sinh hoạt thường ngày của con người, trong đó chất thải rắn hữu cơ (CTRHC) là thành phần chính.
Chất thải rắn hữu cơ của các hộ gia đình thường được tạo ra từ chất thải rắn nhà bếp (ví dụ: khoai tây, trái cây, vỏ rau củ), thức ăn thừa, rau quả hư hỏng từ các chợ, rác sân vườn (ví dụ lá cây từ các công viên), các hoạt động thương mại (ví dụ: nhà hàng, tổ chức) [3]. Chất thải thực phẩm đại diện cho một tỉ lệ đáng kể các chất thải hữu cơ được tìm thấy trong chất thải rắn sinh hoạt. Chất thải thực phẩm có thành phần hữu cơ và độ ẩm cao, có khả năng phân hủy sinh học cao cũng như phát sinh nước rỉ rác và mùi hôi trong suốt quá trình xử lý. Tại hầu hết các đô thị, khối lượng chất thải rắn sinh hoạt chiếm khoảng 60 - 70%, trong đó thành phần chất hữu cơ chiếm khoảng hơn 60%.
Ước tính mỗi ngày thải ra khoảng 0,72kg rác hữu cơ/người. CTRSH của Việt Nam có đặc trưng là độ ẩm cao (dao động trong khoảng 65 – 95%), độ tro khoảng 25 – 30%, tổng hàm lượng chất rắn bay hơi khoảng 70 – 75%. Từ năm 1995, thành phần chất thải thực phẩm chiếm tỷ lệ rất cao (80 – 96%) nhưng đến năm 2017 thành phần này giảm xuống còn khoảng 50 – 70%. Số liệu thống kê thành phần CTRSH của Thành phố Hồ Chí Minh từ năm 2009 đến 2017 cho thấy thành phần thực phẩm của hộ gia đình chiếm tỷ lệ cao hơn các thành phần khác và thành phần này đang giảm dần từ 74,3% (năm 2009) xuống 59,2% (năm 2017) [12].
Thành phần CTRSH phát sinh ở một số đô thị ở Việt Nam được khảo sát và cho kết quả trong bảng 1.1 Thành phần CTRSH tại một số địa phương [4], [9] (Đơn vị: % trọng lượng ướt) Hà Hải Hội An HCM Thành phần Nội Phòng 2018 2018 2017 2017 1. Chất thải có khả năng phân hủy sinh học Thực phẩm và chất thải vườn 51,9 46,0-49,8 57,0 59,2 2. Chất thải có khả năng tái chế Giấy các loại 2,7 3,8-4,2 8,0 6,4 Giấy vụn, bìa các tông, vải, gỗ - - - - Nhựa 3,0 12,2-14,2 14,0 13,9 Nhựa và cao su - - - - Kim loại 0,9 0,1-0,2 0,7 5,5 Thủy tinh 0,5 0,8-0,9 1,3 2,6 Thủy tinh, sành sứ - - - - 3. Chất thải có khả năng cháy 15 5,2 Tả, băng vệ sinh - - - 0,6 Vải 1,6 - - 4,0 Da - - - 0,6 Cao su - - - 2,0 Cao su và da 1,3 0,6 - - 4.
Chất thải không tái chế/không có khả năng cháy (đất, cát, sành, 38,0 23,9-24,7 3,0 2,8 sứ, vỏ sò,…) 5. Thành phần khác - 8,6-10,5 - - 6. CTNH - - 1,0 - 10 Việc xả chất thải hữu cơ chưa qua xử lý vào nguồn tiếp nhận sẽ tạo ra tình trạng mất cân bằng về mặt sinh học. Tại tải trọng hữu cơ cao, vi khuẩn đòi hỏi nhiều oxy hơn cho quá trình oxy hóa và tổng hợp.
Dẫn đến sự suy giảm oxy gây hại cho các sinh vật thủy sinh. Mặc dù quang hợp của tảo tạo ra oxy, trong thời gian ban đêm khi không có ánh sáng mặt trời tảo hô hấp và sử dụng oxy, cũng gây sự suy giảm oxy trong nước. Cuối cùng, nước sẽ trở thành môi trường kỵ khí, màu tối và chỉ có vi sinh vật kỵ khí hoặc giun mới có thể tồn tại. Bên cạnh đó, việc ô nhiễm chất hữu cơ này làm cho nguồn tiếp nhận sẽ trở nên khó kiểm soát và làm giảm chất lượng môi trường của các khu vực xung quanh.
Các phương pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạt Hiện nay công tác thu gom chất thải rắn đô thị nước ta chủ yếu ở 3 hình thức: thu gom tại các vị trí công cộng, thu gom theo cụm dân cư, thu gom tại nhà. Trong quá trình thu gom, vận chuyển rác đến khu xử lý tập trung phát sinh nhiều vấn đề: rác chưa được phân loại tại nguồn, quá trình vận chuyển chưa đảm bảo tính an toàn và gây mùi hôi từ phân huỷ chất thải hữu cơ. Tỷ lệ thu gom CTRSH đô thị trung bình cả nước đạt khoảng 92%, còn 8% khối lượng CTRSH không được thu gom và bị thải vào môi trường xung quanh. Thống kê BTNMT năm 2019 cho thấy cả nước có 1322 cơ sở xử lý CTRSH gồm: 381 lò đốt CTRSH, 37 dây chuyền chế biến compost, 904 bãi chôn lấp, trong đó có 80% bãi chôn lấp không hợp vệ sinh [2].
Khối lượng CTRSH được xử lý bằng các phương pháp được thể hiện trong bảng 1.2 Khối lượng CTRSH được xử lý theo các phương pháp [2] Khối lượng rác thải xử lý STT Phương pháp xử lý Chú thích Tấn/ngày % 1 Chôn lấp 35.000 71 2 Chế biến compost 7.400 13 11 Phương thức xử lý CTRSH chủ yếu vẫn là chôn lấp, các bãi chôn lấp chủ yếu tồn tại từ lâu, tiêu tốn quỹ đất; tỷ lệ chất thải được xử lý kết hợp thu hồi năng lượng còn thấp. Nhiều cơ sở xử lý CTRSH đã được xây dựng và vận hành nhưng chưa đạt yêu cầu về BVMT. Do vậy cần phải xây dựng và phát triển công nghệ xử lý chất thải rắn phù hợp, hiệu quả trong xử lý chất thải, hạn chế phát sinh chất thải thứ cấp và thu hồi – tái chế chất thải. Nước thải sinh hoạt 1.
Thành phần nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt chủ yếu chứa chất thải được bài tiết từ cơ thể người (phân và nước tiểu) cùng với nước được sử dụng để xả nhà vệ sinh, nước thải cá nhân, giặt giũ, chuẩn bị thức ăn và làm sạch dụng cụ nhà bếp [28], [104]. Thành phần của phân và nước tiểu được thể hiện trong bảng 1.3 Thành phần của phân và nước tiểu [51] Phân Nước tiểu Số lượng Số lượng (ẩm) trên người trên ngày 135 – 270 g 1,0 – 1,3 kg Số lượng (chất khô) trên người trên ngày 35 – 70 g 50 – 70 g Thành phần (%) Độ ẩm 66 – 80 93 – 96 Chất hữu cơ 88 – 97 65 – 85 Ni tơ 5,0 – 7,0 15 – 19 Photpho 3,0 – 5,4 2,5 – 5,0 Kali 1,0 – 2,5 3,0 – 4,5 Cacbon 44 – 55 11 - 17 Canxi 4,5 4,5 – 6,0 Nước thải sinh hoạt bao gồm nước thải xám và nước thải đen: Nước thải xám (Fresh wastewater) là chất lỏng có màu xám, màu đất, nhưng không 12 gây mùi. Nó chứa các chất rắn lơ lửng lớn (chẳng hạn như giẻ rách, lõi ngô, hạt nhựa), chất rắn lơ lửng nhỏ hơn (như giấy, vỏ rau củ quả) và chất rắn rất nhỏ trong keo (tức là không thể lắng được). Bề ngoài nước thải xám có thể không gây hại, tuy nhiên, về mặt tính chất, nước thải xám vẫn có khả năng gây ô nhiễm cao, chủ yếu là do vi sinh vật gây bệnh.
Nước thải đen (septic wastewater) là nước thải từ nhà vệ sinh, thường có mùi hydrogen sulphide (H2S) [65], [15]. Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt được thể hiện trong bảng 1.4 Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt [5] STT Chỉ tiêu ô nhiễm Hệ số tải lượng (g/người.ngày) 1 Chất rắn lơ lửng 70 – 145 2 Amoni (N – NH4) 2,4 – 4,8 3 BOD5 45 – 54 4 Ni tơ tổng 6 – 12 5 Photpho tổng 0.8 – 4 6 COD 72 – 102 7 Dầu mỡ 10 – 30 Chất lượng nước thải sinh hoạt chưa xử lý thông qua một số chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng có thể tham khảo bảng 1.5 Nồng độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt sau bể tự hoại [73] Nồng độ Các chỉ tiêu Trung Đơn vị Nhẹ Nặng bình Chất rắn lơ lửng mg/L 100 220 350 BOD5 mg/L 110 220 400 COD mg/L 250 500 1000 Tổng nitơ (theo N) mg/L 20 40 85 Hữu cơ mg/L 8 15 35 Amônia tự do mg/L 12 25 50 13 Nồng độ Các chỉ tiêu Trung Đơn vị Nhẹ Nặng bình Nitrit mg/L 0 0 0 Nitrat mg/L 0 0 0 Tổng Photpho (theo P) mg/L 4 8 15 Hữu cơ mg/L 1 3 5 Vô cơ mg/L 3 5 10 Tổng Coliform MNP/100 106 - 107 107 – 108 107 – 109 1. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt Thành phần ô nhiễm chính trong nước thải sinh hoạt được xác định là chất hữu cơ (BOD, COD) và dinh dưỡng (N, P). Do đó, các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt thường được lựa chọn là sự kết hợp của các phương pháp để xử lý các thành phần ô nhiễm này là chính.
Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt thường được sử dụng tại các quốc gia nói chung và Việt Nam nói riêng như: công nghệ A2O khuyết kỵ khí (thiếu khí + hiếu khí); công nghệ SBR (công nghệ xử lý sinh học từng mẻ); công nghệ MBBR (sinh học sử dụng giá thể lơ lửng),. hay gần đây được ứng dụng là công nghệ màng MBR (sinh học hiếu khí kết hợp màng lọc); Hầu hết các nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt ở các đô thị nước ta tập trung đầu tư xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí quy mô lớn để loại bỏ tất cả thành phần hữu cơ và dinh dưỡng nhằm tạo ra chất lượng nước phù hợp với tiêu chuẩn xả thải Việt Nam. Cách tiếp cận "xử lý cuối đường ống" này được xem là không bền vững do tiêu thụ lượng lớn năng lượng để vận chuyển, xử lý nước thải và chất dinh dưỡng sẵn có trong nước thải bị mất đi qua các quá trình xử lý. Thách thức trong tương lai là làm sao tìm được cách tiếp cận cho hệ thống xử lý nước thải mà ở đó kết hợp được ba yếu tố: tái sử dụng tài nguyên sẵn có trong nước thải, vận hành hệ thống xử lý nước thải hợp 14 tiêu chuẩn vệ sinh cùng với tiết kiệm chi phí xử lý [29].
Công nghệ đồng phân hủy Đồng phân hủy (ĐPH) là một công nghệ được nhắc đến nhiều trong thời gian gần đây. Đồng phân hủy, về bản chất là quá trình phân hủy kỵ khí của nhiều chất nền có khả năng phân hủy sinh học trong cùng một hệ thống phân hủy kỵ khí.