CHƯƠNG 1. Quản lý tổng hợp chất thải rắn Quản lý tổng hợp chất thải rắn (intergrated solid waste management – ISWM) là một phần của phát triển bền vững. Cách tiếp cận này đang được nhiều nước trên thế giới áp dụng. Tại Việt Nam, quản lý tổng hợp CTR theo hướng bền vững là một trong 7 chương trình ưu tiên cao nhất được xác định trong “Chiến lược Bảo vệ môi trường Quốc gia 2001 -2010 và định hướng đến năm 2020”.
Đây là một cách tiếp cận xem xét nhiều khía cạnh từ hoạch định chính sách, xây dựng thể chế, giáo dục, áp dụng các biện pháp kinh tế đến thiết kế công nghệ với sự tham gia của các bên liên quan để quản lý CTR một cách hệ thống [15]. Các bên liên quan bao gồm cơ quan nhà nước, các tổ chức cộng đồng, tổ chức phi chính phủ, doanh nghiệp, cộng đồng địa phương. Kết hợp các bên liên quan là phối hợp, hợp tác cùng xây dựng chiến lược, thực hiện, cung cấp các dịch vụ quản lý chất thải. Chương trình ISWM được thực hiện liên tục, thống nhất và thông suốt giữa các bên liên quan.
Trong đó, các cơ quan quản lý có trách nhiệm xây dựng chiến lược, kế hoạch, phân công, phân cấp hành động dựa trên các điều kiện về thể chế, kinh tế - xã hội, kỹ thuật và điều kiện tự nhiên của khu vực. Còn các chủ thể phát thải cần phải đóng góp ý kiến và tham gia vào chương trình ISWM. Đánh giá hiệu quả của chương trình được tiến hành trong suốt quá trình thực hiện, từ đó xem xét, điều chỉnh linh hoạt kế hoạch đảm bảo phát triển kế hoạch và thực hiện mục tiêu của kế hoạch. Bởi vì chất thải rắn phát sinh từ các nguồn đa dạng và không có phương pháp quản lý CTR riêng lẻ nào có thể phù hợp để quản lý tất cả các dòng thải trong mọi trường hợp.
Vì vậy, ngoài việc phối hợp giữa các bên liên quan, còn cần một hệ thống phân cấp quản lý chất thải với mục tiêu là giảm thiểu đáng kể lượng chất thải rắn, sử dụng triệt để các loại chất thải như một nguồn tài nguyên giá trị thông qua phòng ngừa, tái sử dụng, tái chế và tận thu các loại năng lượng từ CTR trước khi thải bỏ chúng ra ngoài môi trường [27]. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mức độ ưu tiên giảm dần Phòng ngừa Tái sử dụng Tái chế Tiêu hủy, thu hồi năng lượng Thải bỏ Hình1.Hệ Hệthống thốngphân phâncấp cấpquản quảnlýlýchất CTR [30] thải Theo mức độ ưu tiên, phòng ngừa hay giảm thiểu chất thải là giải pháp được ưu tiên cao nhất, là chiến lược đầu tiên nhằm hạn chế tối đa sự phát sinh chất thải. Phòng ngừa chất thải bao gồm tăng hiệu suất sử dụng nguyên liệu, sử dụng các quy trình sản xuất tiêu tốn ít nguyên liệu, sản xuất các sản phẩm ít phát thải, sử dụng các sản phẩm bền hơn, có khả năng tái sử dụng, tái chế cao hơn. Ngăn ngừa CTR có thể thực hiện ở nhiều quy mô khác nhau, từ hộ gia đình đến các khu công nghiệp, khu thương mại.
Với quy mô công nghiệp, việc áp dụng chương trình sản xuất sạch hơn không chỉ giúp giảm thải tại nguồn mà còn hiệu quả về mặt kinh tế do giảm chi phí sử dụng nguyên nhiên liệu, giảm chi phí xử lý chất thải. Tại các hộ gia đình, giảm phát thải được thực hiện thông qua lựa chọn hàng hóa, thay đổi thói quen tiêu dùng, hướng tới các sản phẩm thân thiện với môi trường. Sau phòng ngừa CTR là tái sử dụng và tái chế CTR. Biện pháp này nhằm tận dụng các tính năng hữu dụng của chất thải.
Tái sử dụng là dùng lại sản phẩm hay nguyên liệu mà không có sự thay đổi đáng kể. Các loại CTR có khả năng tái sử dụng như quần áo cũ, đồ gia dụng cũ… Chúng được làm sạch hoặc sửa chữa trước khi được sử dụng lại. Tái chế là biến chất thải thành một chất mới hay sản phẩm mới. Các thành phần tái sinh, tái chế trong CTR như giấy, thủy tinh, nhựa, lon nhôm, sắt và thép, cao su… Tái chế rác thải giúp tạo nguồn nguyên vật liệu giá rẻ, 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com giải quyết vấn đề khan hiếm nguyên liệu, do đó giúp hạ giá thành sản phẩm.
Tái chế bao gồm cả sản xuất phân compost, là quá trình biến đổi sinh học chất thải dinh dưỡng thành phân hữu cơ dùng cho sản xuất nông nghiệp. Hiện nay, nhiều nước trên thế giới đang khuyến khích mối liên kết của các doanh nghiệp trong tái chế và tái sử dụng chất thải, tức là, chất thải của ngành nghề sản xuất này là đầu vào, nguyên liệu cho ngành sản xuất khác. Tại Việt Nam, hoạt động tái sử dụng, tái chế được thực hiện chủ yếu qua những người thu gom phế liệu. Hoạt động này giúp giảm 20-25% lượng CTR cho các bãi rác, giảm bớt chi phí cho công tác thu gom chất thải, tạo việc làm, thu nhập cho nhiều người.
Tuy nhiên, hoạt động tái chế thường được diễn ra tại các làng nghề với công nghệ, phương tiện cũ và lạc hậu dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường ở một số nơi như làng nghề sản xuất giấy Dương Ô (Bắc Ninh), làng nghề tái chế nhựa Minh Khai (Hưng Yên), làng nghề tái chế nhôm Bình Yên (Nam Định) Cấp ưu tiên tiếp theo là tiêu hủy có thu hồi năng lượng. Thu hồi năng lượng từ CTR bao gồm các quá trình, biện pháp nhằm chuyển đổi các vật liệu thải không thể tái sử dụng, tái chế thành nhiệt, điện hoặc nhiên liệu. Các biện pháp thu hồi năng lượng bao gồm đốt, khí hóa, nhiệt phân, hay thu khí bãi rác. Đối với những CTR không thể tái sử dụng, tái chế và biến đổi thành năng lượng thì biện pháp ở mức ưu tiên cuối cùng là thải bỏ.1 chỉ ra rằng, thu hồi năng lượng có mức độ ưu tiên thấp hơn tái sử dụng và tái chế nhưng không phải CTR nào cũng có thể tái sử dụng và tái chế nên thu hồi năng lượng vẫn đóng một vai trò quan trọng trong việc quản lý CTR một cách hiệu quả.
Công nghệ thu hồi năng lượng từ chất thải rắn (EFW – energy from waste) Công nghệ biến chất thải rắn thành năng lượng biến đổi chất thải rắn thành năng lượng dưới các hình thức khác nhau như nhiệt, điện, nhiên liệu khí hoặc lỏng. Điện có thể được sản xuất và nối vào lưới điện địa phương hay của quốc gia. Nhiệt có thể được sử dụng cho các mục đích sưởi ấm hoặc các quá trình nhiệt động lực học khác. Một số loại nhiên liệu sinh học có thể được chiết xuất từ các thành phần hữu cơ trong chất thải.
5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Các công nghệ biến đổi chất thải rắn thành năng lượng[20][28] Công nghệ Công nghệ riêng Sản phẩm chính tổng quát Đốt Nhiệt Công nghệ nhiệt Khí hóa Khí tổng hợp hóa Nhiệt phân Dầu, than và khí tổng hợp Chất thải Plasma Khí tổng hợp rắn Công nghệ sinh Phân hủy kỵ khí Khí metan hóa Lên men Ethanol Phương pháp cơ Khí biogas và sinh học viên sinh khối 1. Công nghệ sinh hóa Công nghệ sinh hóa phù hợp với chất thải chứa các vật chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học chiếm tỷ lệ phần trăm cao. Công nghệ phân hủy kỵ khí Phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học các chất thải hữu cơ trong điều kiện không có oxy.
Quá trình phân hủy diễn ra qua ba giai đoạn: - Giai đoạn phân hủy: giai đoạn này diễn ra sự phân hủy các chất hữu cơ phức tạp như protein, axit amin, lipid thành các chất hữu cơ đơn giản như axit béo, glyxerin dưới tác dụng của vi khuẩn closdium bipiclobacterium, bacillus gram âm không sinh bào tử, staphy loccus. - Giai đoạn axit: nhờ vào vi khuẩn tổng hợp axetat để biến đổi các hydrocacbon thành axit có phân tử lượng thấp. - Giai đoạn tạo khí metan: khí metan được tạo ra nhờ quá trình phân hủy các axit. Thành phần khí tạo ra phụ thuộc vào thành phần của chất phân hủy, kỹ thuật áp dụng, nhiệt độ và thời gian ủ.
Thông thường, sản phẩm của quá trình bao gồm 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CH4 (55 - 65%), CO2( 35 - 45%) và các khí khác H2, N2, H2S… Nhiệt trị của sản phẩm khí 4.300 kcal/m3, trong đó methane có nhiệt trị cao nhất 9000 kcal/m3. Thể tích của CTR sau khi phân hủy có thể giảm từ 20-60% tùy thuộc vào thành phần hữu cơ trong chất thải[19]. Công nghệ lên men metan cho phép giảm lượng CO2 tương đương gấp 1,6 lần so với ủ phân compost[9]. Khí có thể chuyển hóa trực tiếp thành điện năng thông qua các pin nhiên liệu.
Tuy nhiên, quá trình này yêu cầu độ tinh khiết của khí cao, giá thành đắt. 100m3 khí/tấn rác 60%CH4- 560kWh 56kWh tổn thất 336kWh nhiệt/tấn rác 224 kWh điện/tấn rác 234 kWh xử 93 kWh nhiệt cho nhà 165 lý chất thải máy kWh/tấnrác 59 kWh điện cho nhà để bán Hình 1. Hiệu suất phát điện của công nghệ lên men metan [9] máy Khí bãi rác (LFG – Landfill gas) là một hỗn hợp phức tạp của các loại khí khác nhau, được tạo ra bởi tác động của các vi sinh vật trong một bãi rác. Về bản chất, khí bãi rác là khí sinh học.
Thành phần khí bãi rác điển hình là CH4 (khoảng 50 - 60%), CO2 (khoảng 40 -50%), các khí khác ( <1%). Khí metan thu hồi từ bãi chôn lấp có thể được sử dụng để đốt tạo hơi nước làm chạy tuabin phát điện. Tại Mỹ, với mỗi 1 triệu tấn rác thải đô thị có thể tạo ra khoảng 12.233 m3 LFG, đủ để cung cấp khoảng 0,78 MW điện hoặc 227. Khí metan được thu bằng các ống dẫn dưới lòng đất hoặc các giếng trong khu rác thải.
Thu hồi khí metan từ bãi rác vừa tạo nguồn năng lượng vừa giảm nguy cơ cháy nổ từ các bãi chôn lấp chất thải. Để kiểm soát bãi chôn lấp cần các phương tiện 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com gồm lớp lót đáy, hệ thống thu gom và thoát nước rò rỉ, hệ thống thu gom và thoát khí bãi rác, các lớp che phủ. Công nghệ lên men sinh ethanol Công nghệ lên men để tạo ethanol từ CTR thường được áp dụng với CTR nông nghiệp (rơm rạ, lõi ngô, trấu…) và chất thải ngành chế biến lâm sản (gỗ thừa, mùn cưa…) là những vật liệu chứa nhiều cellulose.