MỞ ĐẦU 1. TINH CAP THIET CUA DE TÀI Hiện nay quan lý chất thải ran sinh hoạt (CTRSH)dang là một van dé môi trường quan trọng ở Việt Nam, nhất là ở các đô thị lớn. Sự tăng nhanh tốc độ đô thị hóa và mật độ dân cư ở các thành phố đã làm tăng nhanh chóng lượng CTRSH phát sinh, gây ra những áp lực lớn đối với hệ thống quản ly chất thải ran đô thị. Trong khi đótại các vùngnông thôn, CTRSH chưa được quan tâm quản lý và xử lý phù hợp CTRSH nông thôn là một trong số các nguồn thải gây ô nhiễm môi trường nông thôn nghiêm trọng.
Tại Việt Nam, công nghệ xử lý CTRSH sử dụng pho biến chủ yếu là chôn lap, gần đây có kết hợpvới compost (>90)[1]. Day là công nghệ cho phép xử lý được tat ca chất thải rắn, kỹ thuật vận hành đơn giản, phương pháp xử lý rẻ tiền và có khả năng thu hồi khí sinh học. Tuy nhiên, chôn lap CTRSH đòi hỏi một diện tích đất khá lớn, trong khi quỹ đất ở những thành phố lớn ngày cảng trở nên khan hiém va đắt đỏ. Thời gian dé CTR phân hủy hoàn toàn rất lâu gây nên tình trạngthiếu đất chôn lấp.
Ngoài ra, do thời gian phân hủy chậm, các bãi chôn lấp là nguồn phát tan ô nhiễm vào không khí, nước mặt, nước ngầm và tác động đến chất lượng đất trong khu vực chôn lấp. Hiện nay, nhiều công nghệ xử lý CTRSH đã được đề xuất áp dụng, tuy nhiên, các công nghệ mới dù đáp ứng điều kiện môi trường nhưngđòi hỏi nguồn lực tài chính và kỹ thuật cao nên khó có khả năng áp dụng rộng rãi trong điều kiện Việt Nam. Mặt khác nhiều bãi chôn lap CTR đô thị đã được xây dựng và hoạt động theocác công nghệ cũvới nhiều hạn chế về hiệu quả xử lý va an toàn môi trường. Chính vi vậy, việc nâng cấp công nghệ các bãi chôn lấp hiện hành vẫn là một yêu cầu quan trọng để nâng cao hiệu quả xử lý.
Theo thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi trường[2], trung bình một đô thị có một bãi chôn lap CTR và hiện có tới 85-90% bãi chôn lap không hợp vệ sinh. Nguy cơ gây 6 nhiễm môi trường cao, ảnh hưởng đến sức khỏe người dân. Các bãi chôn lấp hoạt động theo quy trình đơn giản, không chú trọng đến tốc độ phân hủy CTR và khả năng thu hồi khí sinh học. Kết quả là thời gian phân hủy CTR kéo dài, lượng khí sinh học phát sinh mùi, nước rỉ rác không được thu gom, phát tán và gây ảnh hưởng đáng kế đến môi trường xung quanh khu vực lần cận.
Trong sô các giải pháp, trong điêu kiện ở Việt Nam vôn các bãi chôn lâp đang vận hành và ngay cả các bãi sắp xây mới cân có những cải tiên vê công nghệ cơ bản nâng cao tôc độ phân hủy CT trong bãi chôn lầp băng giải pháp tuân hoàn nước rác và bô sung chế phẩm sinh học được xem là có tính khả thi cao. Nghiên cứu của Francois et al. (2007)[3], Chan et al. (2002) [4] đã chứng minh rang tuân hoàn nước ri rac giúp tăng tốc độ phân hủy CTR, tạo điều kiện cho bai chôn lấp nhanh vào trạng thái hoạt động 6n định, rút ngắn giai đoạn acid hóa và metan hóa.
Nghiên cứu của San et al. (2001) [5] cũng xác định tuần hoàn nước rỉ rác có khả năng gia tăng lượng metan tích lũy 1,7 — 2 lần so với trường hợp không tuần hoàn. Nghiên cứu của BETCO[6] cho thay việc b6 sung các chế phẩm sinh học giúp tăng cường khả năng làm sạch chất thải, giải quyết hiệu qua ô nhiễm môi trường. Với phương pháp này vi khuẩn, cũng như các enzyme chuyên hóa có lợi được sử dụng để đây nhanh quá trình tự nhiên, phân hủy các hợp chất phức tạp trong chất thải thành các hợp chat đơn giản hay tạo ra các sản phẩm phân hủy có lợi cho con người như khí sinh học.
AquaClean và các sản phẩm cốt lõi Microbe-Lift là một tập hợp các vi khuẩn hiểu khí, ki khí, tuỳ nghi, hóa tổng hop và quang hợp có khả năng xử lý hiệu qua BOD, COD, chất ran lơ lửng, chất thải ran tổng số, phenolic, hydrogen sulfide va các thành phan 6 nhiễm khác. Giả thuyết khoa học của nghiên cứu là sử dụng chính sản phẩm phân giải tự nhiên của bãi chôn lấp (nước ri rác) và bố sung thêm chế phẩm sinh học. Tập hợp các loại vi khuẩn sẽ giúp tăng cường khả năng phân hủy sinh học chất thải răn sinh hoạt trong bãi chôn lấp theo hướng có lợi cho môi trường và tăng cường tạo khí sinh học. Thông qua những tác động nay sẽ tăng cường và kéo dai tuổi thọ của các bãi chôn lấp theo công nghệ cũ.
Từ các nhận định trên, nhằm tăng cường hiệu quả hoạt động xử lý trong các bãi chôn lap và giảm thiểu ô nhiễm môi trườngcho các bãi chôn lap hiện hành ở Tp.HCM, dé tài “Nghiên cứu nâng cao tốc độ phân hủy chất thải rắn sinh hoạttrong điều kiện mô phỏng bãi chôn lấp” đượcnghiên cứu sinh chọn và thực hiện. Dinh hướng của luận án là xác định các điều kiện phù hợp nâng cao tốc độ phân hủy CTRSH, xử lý hiệu quả thành phan 6 nhiễm hữu co va thu hồi tối ưu lượng khí sinh học phục vụ cho nhu cầu cung cấp năng lượng. MỤC TIỂU LUẬN ÁN Mục tiêu của luận anla: - Nang cao tốc độ phân hủy CTRSHtrong điều kiện mô phỏng bãi chôn lấp bằng công nghệ tuần hoàn nước rỉ rác kết hợp với bổ sung chế phẩm sinh học. - Dé xuất giải pháp công nghệ tuân hoàn nước rỉ rác và bố sung chế phẩm sinh học nhămnâng cao hiệu quả phân hủy CTRSHtai các bãi chôn lấp hiện hữuvới các quy mô khác nhau trong điều kiện Việt Nam.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Đề đáp ứng các mục tiêu nghiên cứu của đề tài, các nội dung nghiên cứu sau đã được thực hiện: - _ Xác định thành phan và tính chất CTRSH tại TP.HCMtheođịnh hướng thu hồi năng lượng sinh khối. - Thực hiện thí nghiệm nâng cao tốc độ phân hủy chất thải rắn trong điều kiện mô phỏng bãi chôn lắp CTRSH với 3 kiéu mô hình: Mô hình 1: Mô hình đối chứng - mô hình chôn lap CTR, không tuần hoàn nước rỉ rác và không bồ sung chế phẩm sinh học. Mô hình 2: Mô hình chôn lap CTR có tuần hoàn nước rỉ rác nhăm đảm bao cung cấp độ âm cần thiết, tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của vi khuẩn. Mô hình 3: Mô hình chôn lấp CTR, kết hợp tuần hoàn nước rỉ rác và bố sung chế phẩm sinh học.
Các thông số cần khảo sát trong các mô hình: hiệu quả phân hủy sinh học thành phân hữu co, tỉ lệ tuần hoan và hàm lượng chế phâm phù hop. - _ Xác định các thông số động học của quá trình phân hủy sinh học ki khí; - Dé xuất giải pháp công nghệ. áp dụng kết quả nghiên cứu nhằmnâng cao tốc độ phân hủy chat thải ran trong điều kiện các bãi chôn lap.TÍNH MỚI CUA DE TÀI Sử dụng bãi chôn lấp để xử lý CTRSH là giải pháp được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam hiện nay, trong đó công nghệ chủ yếu là chôn lấp hợp vệ sinh. Công nghệ tuần hoàn nước rỉ rác va bố sung chế phẩm sinh học nhằm nâng cao hiệu qua phân hủy CTRkhông phải là van đề khoa học mới trên thế giới.
Tuy nhiên, việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ này ở Việt Nam vẫn còn khá mới mẻ.Bên cạnh đó, luận án còn bước dau nghiên cứu vé thông số động học của quá trình phân hủy chat thai ran trong điều kiện ky khí với các mô hình động học khác nhau như động học bậc 1, Monod và Michaelis-Menten. Gia tri hang số động học k được xác định là 0,052-0,053 ngày '.Kết quả của nghiên cứu sẽ gépphan hoàn thiện thêm lý thuyết về xử lý sinh học CTRSH và áp dụng cho những điều kiện kỹ thuật tương tự như Việt Nam. PHAM VI NGHIÊN CỨU Luận án được thực hiện với phạm vi nghiên cứu là bãi chôn lấp chất thải răn sinh hoạt hợp vệ sinh trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh.
Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THUC TIEN Ý nghia khoa hoc e Xác định công nghệ để nâng cao hiệu quả phân hủy chat thải ran trong điều kiện bãi chôn lấp ở Việt Nam; e Đề xuất được quy trìnháp dụng nhằm nâng cao, cải tiến công nghệ phân hủy chất thải răn hiện hữu phù hợp với điều kiện Việt Nam; e Xác định thông số động học đánh giá kha năng phân hủy CTRSH trong điều kiện mô phỏng bãi chôn lấp. Y nghia thuc tién e Két quả nghiên cứu là co sở cho việc cải tiến, nâng cấp kỹ thuật dé nâng cao hiệu quả xử lý CTRSH cho các bãi chôn lấp chất thải răn hiện hữu ở Việt Nam do các bãi này được thiết kế theo công nghệ cũ và vẫn tiếp tục vận hành. Vì vậy, nâng cao hiệu qua phân hủy sinh học có tác dụng khắc phục hạn chế vé hiệu quả phân hủy CTRSH của bãi chôn lap, từ đó kéo dài tuổi thọ của bãi chôn lấp. e Nghiên cứu có khả năng triển khai tại các bãi chôn lap CTRSHở các tinh và thành phố trong cả nước.
e Tang cường hiệu quả xử lý, giảm thiểu tác động môi trường, thu hồi khí sinh học của các bãi chôn lâp hiện hữu ở Việt Nam. TONG QUAN CHAT THAI RAN SINH HOAT 1. CHAT THAI RAN SINH HOAT Ld. Hiện trang phat sinh CTRSH Tổng lượng CTR phát sinh ở các đô thị Việt Nam tăng trung bình 10-16 % mỗi năm, trong đó khối lượng CTRSH chiếm khoảng 60 - 70% tổng lượng CTR đô thị (một số đô thị tý lệ này lên đến 90%)[2].
Lượng CTRSH phat sinh ở TP. Hồ Chí Minh khoảng 6.585 tan/ngay, Ha Nội khoảng 6. Tỷ lệ thu gom trung bình ở các đô thị từ 72% năm 2004 tăng lên khoảng 80 - 82% năm 2008 và đạt khoảng 83 - 85% cho năm 2010. Mặc dù ty lệ thu gom có tăng nhưng van còn khoảng 15 - 17% CTR đô thị chưa được thu gom xử lý mà được thải thăng ra môi trường, vào bãi đất, hỗ đất, ao hỗ, hoặc đốt lộ thiên gây ô nhiễm môi trường[2].