Giáo Trình Công nghệ Môi Trường

: thời gian cần thiết để nhặt thùng đã nạp rác (giờ/chuyến) UC: thời gian cần thiết để đổ thùng rác (h/chuyến) dbc: thời gian cần thiết để lái xe đi đến các điểm có thùng rác (giờ/chuyến) Trong hệ thống thùng được chở, số lượng chuyến cho một xe trong 1 ngày được tính như sau: Ở đây: Nd: số chuyến trong 1 ngày (chuyến/ngày) H: thời gian làm việc trong một ngày (giờ/ngày) Giả sử biết được số thùng rác được đổ trong một tuần thì thời gian cần thiết trong tuần được tính theo công thức sau: Ở đây: Dw: thời gian cần thiết trong một tuần (số ngày/tuần) tw : số nguyên chuyến trong một tuần (chuyến/tuần) Số chuyến trong tuần có thể được tính như sau: Ở đây: Nw: số chuyến trong tuần (chuyến/tuần) Vw: lượng rác thải ra hàng tuần (m3/tuần) C: kích thước trung bình của thùng đựng rác (m3/chuyến) f: yếu tố sử dụng thùng (theo trọng lượng trung bình). f có thể hiểu là một phàn nhỏ thể tích thùng rác thải chiếm mất. b. Hệ thống để thùng tại chỗ (Statuinary container system – SCS) Trong hệ thống này, các thùng sử dụng để chứa rác được để tại chỗ có rác, trừ trường hợp khi có khoảng cách ngắn đến xe thu dọn rác (hình 11.2). Có hai loại hệ thống thiết bị thu dọn rác chính: (i) Hệ thống xúc ép hoạt động xúc rác và đổ rác tự động. (ii) Hệ thống trong đó việc đổ rác vào xe chủ yếu bằng tay. Xác định các thông số 119 Trong hệ thống này có hai hình thức đổ rác: bằng thủ công (tay) và bằng cơ học, do đó cách tính thời gian, số chuyến, số xe cần để chuyên chở rác cũng khác nhau. Đổ rác bằng cơ học (xe). Ở đây: Tscs : Thời gian của một chuyến cho hệ thống thùng đặt tại chỗ (giờ/chuyến) Pscs: Thời gian nhặt cho một chuyến trong hệ thống đặt thùng tại chỗ (giờ/chuyến) S: Thời gian tại điểm rác trong 1 chuyến (giờ chuyến) a : Hệ số kinh nghiệm không đổi (giờ/chuyến) b: Hệ số kinh nghiệm không đổi (giờ/km) X: Độ dài của tuyến dọn rác/chuyến (km/chuyến) W: Thời gian lãng phí, không làm ra sản phẩm Hình 11.2. Sơ đồphôí hợp hoạt động cho hệ thông đế thùng tại chỗ (theo tài liệu 12) Trong hệ thống này, thời gian Pscs được tính như sau:. Pscs = Ct (uc) + (np - 1)dbc (3) Ở đây: Ct: Số lượng thùng đổ hết rác trong một chuyến (thùng/chuyến) uc: Thời gian trung bình xúc rác (dỡ, ra khỏi) một thùng (giờ/thùng) 120 np: số điểm nhặt thùng trong một chuyến dbc: Thời gian trung bình để lái xe từ điểm này đến điểm tiếp theo (giờ/điểm). Số thùng có rác được đem đi đổ trên một chuyến thu dọn có liên quan trực tiếp đến khối lượng (thể tích) của xe thùng và tỷ lệ ép nén có thể đạt được. Số thùng đó có thể xác định: Ở đây: Ct là số lượng thùng đã đổ hết rác (thùng/chuyến) V là thể tích thùng xe (m3/chuyến) r là tỷ lệ nén C là thể tích thùng rác (m3/chuyến) f là yếu tố sử dụng thùng cân Số chuyến cần thiết trong một tuần Nw được tính bằng công thức sau: Ở đây: Nw là số chuyến thu gom trong tuần (chuyến/tuần) Vw là lượng rác thải (mtuần) Thời gian cần thiết trong một tuần có thể xác định bằng công thức sau: Ở đây: Dw là thời gian cần thiết trong tuần (ngày/tuần) tw là giá trị của (Nw) được làm tròn tới số nguyên cao nhất mặc dù trong chuyến cuối cùng có thể xe chở rác không có đủ rác để chở nhưng trọn bộ chuyến đi đến bãi đổ rác vẫn được tính. H là khoảng thời gian của ngày làm việc (giờ/ngày) c. Xe nạp rác thủ công Nếu thu dọn rác bằng xe nạp rác thủ công thì việc tính toán một thông số có thể tiến hành như sau: Giả sử H là khoảng thời gian làm việc trong một ngày và số chuyến cần có trong một ngày cũng được biết hoặc đã định sẵn, thời gian cần thiết để nhặt rác có thể tính theo công thức sau: Ở đây: Nd: Số chuyến thu dọn trong một ngày (chuyến/ngày) 121 Số điểm nhặt rác trong một chuyến thu dọn, Np (điểm/chuyến) được tính theo công thức: Ở đây: 60 : Đổi 1 giờ ra phút, 60 phút/giờ n : Số người thu dọn (người) tp : Thời gian nhặt tại một điểm (người - phút/điểm) 11.2.3.Tuyến thu dọn Nếu phương tiện và lực lượng lao động đã xác định thì tuyến thu dọn cũng phải được bố trí để làm sao hai thành phần nêu trên được sử dụng một cách có hiệu quả nhất. Nhìn chung bố trí tuyến thu dọn là việc làm có tính thử nghiệm và còn sai sót. Tất nhiên không có một quy luật định sẵn nào có thể áp dụng cho tất cả mọi tình huống. Một vài yếu tố sau đây có thể xét tới khi bố trí các tuyến thu dọn: 1. Cần nắm được các chính sách, quy định hiện có liên quan đến các hạng mục trong quản lý rác (thu dọn rác, số lần thu dọn trong tuần). 2. Cần phải kết hợp các điều kiện hiện có như cỡ nhóm, loại xe, v.v... 3. Tuyến thu dọn có thể được bố trí sao cho tuyến bắt đầu và kết thúc gần những đường chính (phố chính - arterial streets). Sử dụng vật cản vật lý hay địa hình làm ranh giới của tuyến. 4. Ở khu vực miền núi, tuyến thu dọn nên bắt đầu từ đỉnh đốc và đi dần xuống chân dốc (downhi11) ở đó xe bắt đầu bốc nạp rác. 5. Tuyến thu dọn nên bố trí làm sao để thùng rác cuối cùng trên tuyến được đặt ở địa điểm gần nhất vôi bãi đổ rác. 6. Rác thải tại địa điểm giao thông dày đặc (confested) cần được thu dọn vào thời gian sớm nhất trong ngày. 7. Những khu vực có nhiều rác thải cần phải thu dọn trước (vào đầu buổi sáng của ngày làm việc). 8. Đối với các điểm nằm rải rác có tượng rác ít thì có thể thu dần trên cùng một tuyến hay trong một ngày làm việc. Bố trí tuyến thu dọn Trong khi bố trí tuyến thu dọn cần phải quan tâm đến các bước sau đây: 1. Chuẩn bị bản đồ khu vực trong đó có chứa số liệu về điểm rác, nguồn rác. 2. Phân tích số liệu, các bảng tổng hợp về khối lượng rác, thành phần lý, hoá, cơ học của rác. 3. Bố trí sơ bộ tuyến thu dọn. 122 4. So sánh tuyến sơ bộ và mở rộng, phát triển tuyến cân đối theo thử nghiệm và sai sót. Thí dụ về bước 1 : Lập ký hiệu trên sơ đồ tuyến thu dọn Hệ thống thùng đặt tại chỗ Hệ thống thùng Xe nạp rác chở Nạp rác bằng tay trong đó: F: Tần số thu dọn rác N: Số lượng thùng đựng rác SW: Lượng rác được thu gom (m3/chuyến) O: 1 thùng, 1 lần trong tuần ; 2 thùng, 1 lần trong tuần : Phục vụ không hạn định, 1 lần trong tuần : 1 thùng, 2 lần trong tuần : 2 thùng, 2 lần trong tuần : Phục vụ không hạn định, 2 lần trong tuần Thí dụ về bước 2: F/N: 2/1 F : Tần số thu dọn (lần/tuần) N : Số lượng thùng —: Tuyến thu dọn điển hình cho ngày thứ hai Hình 11. 3. Sơ đồ chức năng sử dụng khu vực 123 Hình 11.4. Sơ đồ thu dọn rác cho khu vực thương mại Lịch hoạt động (thu gom rác) Trong hoạt động thu dọn rác, cần phải có lịch cho từng ca, kíp, tuyến thu dọn. Đặc biệt người lái xe đến các điểm rác cần có trong tay lịch trình (giờ, điểm lấy rác v.v...), có lịch trình tốt thì công việc thu dọn mới có hiệu quả cao. 11.2.4. Kỹ thuật phân tích hệ thống thu gom chất thải rắn Sự quan tâm về phân tích hệ thống thu dọn rác nảy sinh từ thực tế là phải nâng cao chất lượng hoạt động của hệ thống hiện có và mở rộng kỹ thuật xử lý số liệu mà có thể sử dụng để thiết kế đánh giá các hệ thống mới trong tương lai. Những năm trước đây việc thiết kế và hoạt động của hệ thống thu dọn rác chủ yếu dựa vào kinh nghiệm và trực giác. Kỹ thuật phân tích tiên trên bao gồm a. Phân tích hệ thống Phân tích hệ thống có liên quan đến sự lựa chọn các mối quan hệ hợp lý, quy trình và các thành phần để đạt được một mục tiêu riêng biệt nào đó. Tất nhiên, định nghĩa này mang tính chất chung và áp dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau. Có thể áp dụng phân tích hệ thống trong thiết kế hệ thống thu dọn chất thải rắn hay trong sự lựa chọn tổ hợp thiết bị xử lý chất thải rắn. Kỹ thuật điều tra, kỹ thuật phân tích hệ thống nghiên cứu hoạt động, mô phỏng, v.v... có thể được sử dụng rộng rãi trong việc phân tích hệ thống. b. Nghiên cứu hoạt động Nghiên cứu hoạt động được phát triển trong lĩnh vực quân sự ở Anh ngay từ những năm 40 của thế kỷ XX. Nói chung, nó là cách tiếp cận khoa học khi đưa ra quyết định cho bất cứ hệ thống có tổ chức nào. Nghiên cứu hoạt động có thể bao gồm: 1. Hình thành vấn đề. 2. Xây dựng mô hình toán học để trình bày hệ thống đang được nghiên cứu. 3. Tìm lời giải từ mô hình. 4. Kiểm tra mô hình và lời giải thu được từ mô hình. 5. Thiết lập kiểm tra trên lời giải. 124 6. Đưa lời giải vào công việc thực hiện. c. Mô phỏng Mô phỏng có thể được hiểu là sự tiến hành thí nghiệm bao gồm vật lý, sự tương đồng hay mô hình biểu tượng được sử dụng để mô tả câu trả lời của hệ thống (hay các hợp phần của nó) đang được nghiên cứu. Trong khi nghiên cứu hoạt động người ta quan tâm nhiều đến xây dựng và tìm lời giải của mô hình toán học. Để trình bày những hệ thống thực tế thì mô phỏng được sử dụng để mô tả hoạt động của cả hệ thống thực tế lẫn hệ thống đề xuất theo các thành phần riêng lẻ. Theo một vài tài liệu thì thí nghiệm tiến hành với mô hình bởi vì thử nghiệm trên bất cứ một hệ thống thu dọn chất thải rắn hiện tại có thể không thực thi được, bằng mô phỏng hoạt động của một hệ thống được đề xuất có thể được sử dụng để dự báo nó và để nghiên cứu các ảnh hưởng của việc thay đổi về xe cộ, tuyến, trạm trung chuyển và địa điểm đổ rác. Mô hình có thể được định nghĩa như sau: là sự mô tả, biểu diễn một số đối tượng nghiên cứu (chẳng hạn các mục tiêu, sự việc, quá trình, hệ thống). Thông thường thì những mô hình như thế được sử dụng cho mục đích kiểm tra hoạt động hay dự báo. Một số loại mô phỏng cơ bản được sử dụng cho mục đích mô tả như: tương đồng, hình tượng, ký hiệu (inconic, analog, symbolie). d. Áp dụng Những kỹ thuật nêu trên đã được áp dụng để: 1. Đánh giá hệ thống hiện có. 2. Thiết kế các hợp phần mới trong hệ thống hiện có. 3. Thiết kế hệ thống đề xuất mới. 11.2.5: Bom động trung chuyển rác Trong lĩnh vực quản lý rác thải, khâu chuyển dời và vận tải rác cũng đóng vai trò hết sức quan trọng. Khâu này liên quan đến thiết bị, phương tiện dời rác từ các điểm gom rác nhỏ, từng xe ô tô rác đến các khu vực lớn hơn hay đến xe ô tô rác to hơn và cuối cùng chở rác từ các điểm trung gian đó đến bãi thải rác của thành phố hay đến khu tái chế rác. a. Sự cần thiết có các hoạt động trung gian trong vận chuyển chất thải rắn Hoạt động trung gian này (trung chuyển) có thể áp dụng thành công cho hầu hết các loại hệ thống thu dọn rác. Các yếu tố tạo ra việc sử dụng hoạt động trung chuyển bao gồm: + Sự hình thành các biểu đồ rác không hợp lệ và có nhiều rác thải. + Địa điểm bãi rác của thành phố nằm tương đối xa tuyến thu dọn (thông thường trên khoảng 10 dặm). + Sử dụng các xe ô tô có sức chứa nhỏ. + Mật độ khu nhà ở thấp hoặc khoảng cách đường đi xa. 125 + Sử dụng rộng rãi các loại thùng thu rác có cỡ trung bình từ các nguồn thương mại. + Sử đụng hệ thống thu dọn thủy lực. b. Trạm trung chuyển Trạm trung chuyển đóng vai trò bán hoàn thành (hoàn thành một phần công việc) vận chuyển rác đến khu vực bãi thải của thành phố hay đến khu vực xử lý, tái chế rác. Trạm trung chuyển đảm nhiệm nhận rác từ các điểm rác nhỏ, từ các loại xe nhỏ rồi chuyển nó bằng thiết bị lớn hơn đến bãi thải chung. Phân loại các trạm trung chuyển rác theo kích thước của nó. Bé: ít hơn 100 tấn/ngày Trung bình: 100 - 500 tấn/ngày Lớn: trên 500 tấn/ngày Các yếu tố cần quan tâm khi thiết kế trạm trung chuyển rác: - Kiểu hoạt động trung chuyển đang được sử dụng. - Yêu cầu về khả năng hoạt động. - Yêu cầu về thiết bị và phụ tùng. - Yêu cầu về vệ sinh. Loại trạm trung chuyển Dựa trên phương pháp (cách) bốc dỡ rác lên ô tô vận tải, có thể chia các trạm trung chuyển thành 3 loại như sau: Thải trực tiếp. Gom giữ thải. Kết hợp cả hai loại thải trực tiếp và gom giữ rác thải. c. Địa điểm của trạm trung chuyển Tùy thuộc vào điều kiện (sử dụng đất...) địa điểm của trạm trung chuyển nên: • Gần trung tâm của từng Chu sản xuất ra rác. • Trong khu vực dễ đi vào các tuyến đường cao tốc chính cũng như gần với phương tiện vận tải cấp hai bổ sung. • Ở khu vực ít các ý kiến phản đối về cộng đồng và môi trường đối với hoạt động trung chuyển. • Ở nơi mà việc xây dựng và hoạt động (trung chuyển) là kinh tế nhất. 126 Chương 12 PHÂN LOẠI VÀ GIẢM KÍCH THƯỚC CHẤT THẢI RẮN Công nghệ chế biến chất thải rắn đóng vai trò quan trọng nhằm nâng cao hiệu quả của hệ thống quản lý chất thải rắn. Mục đích của công nghệ này nhằm tận thu các phế thải, tạo ra các nguyên liệu, bán thành phẩm, thành phẩm, năng lượng. 12.1. PHÂN LOẠI CHẤT THẢI RẮN Trước khi chất thải rắn được sử dụng lại (reuse), tái chế (recovery), làm nguyên liệu cho sản xuất công nghiệp, làm phân compost, tạo khí mê tan, cần thiết phải qua giai đoạn phân loại. Hoạt động phân loại chất thải rắn có thể được tiến hành tại các hộ gia đình, các điểm trung chuyển, các bãi thải. Tại các hộ gia đình Phân loại chất thải rắn tại các hộ gia đình là bước đầu tiên giúp cho công tác xử lý tiếp theo được thuận lợi hơn. Đây là hoạt động mang tính hợp tác của mỗi người dân với cơ quan phụ trách vệ sinh môi trường khu vực. Ngay tại các gia đình, chung cư, các chất thải rắn đã được phân loại có thể theo đặc điểm lý, hóa hoặc theo kích thước của nó. Thí dụ: túi đựng riêng rác thực phẩm, túi đành cho giấy loại, báo cũ, túi đựng chai mảnh thủy tinh vỡ... Ở các nước phát triển việc phân loại chất thải rắn tại gia đình đã trở thành quy định và mọi gia đình đều tuân thủ. • Tại các điểm tập trung rác trung gian, trạm trung chuyển Trong trạm trung chuyển, công tác phân loại rác được tiến hành. Tại đây người ta phân loại rác bằng các phương pháp như ly tâm, thổi khí, từ tính và các thiết bị kèm theo. Ở các đô thị của nước ta, trạm trung chuyển rác chưa được hình thành mà đang tồn tại các điểm rác tạm thời là nơi tập trung rác thu gom được từ 1 hay 2, 3 đường phố, khu chung cư v.v… Thời gian lưu giữ của những đống rác này chỉ khoảng 2 - 3 giờ, sau đó nó được chở đốn bãi thải chung của địa phương. • Phân loại rác tại bãi thải Ở các nước phát triển, loại rác thải không còn được sử dụng vào mục đích nào khác sẽ được chở đến bãi thải và được chôn lấp cẩn thận. Do đó công tác phân loại ít được tiến hành tại đây. 127 Nhưng ở nước ta, nhặt rác (một hình thức phân loại rác) không chỉ tiến hành tại các bãi rác tập trung của đô thị mà còn được thực hiện tại các điểm đổ rác nhỏ trong thành phố, thị xã. Hàng ngày những người nhặt rác đào bới các đống rác để thu nhặt những loại rác có thể sử dụng được cho nhiều mục đích khác nhau. Công việc này thực hiện chủ yếu bằng tay và không an toàn về mặt vệ sinh. Phương pháp và thiết bị phân loại rác • Phương pháp thủ công Trong phương pháp này người phân loại dùng tay để nhặt từng loại rác theo mục đích. Các công cụ thô sơ được sử dụng kèm theo như que gắp, xẻng bới rác, xúc rác... • Phân loại bằng luồng khí thổi Phương pháp này sử dụng trong sản xuất công nghiệp, nhằm tách các vật liệu, các sản phẩm hỗn hợp khô. Trong phân loại chất thải có trọng lượng nhẹ (hữu cơ) lẫn chất thải rắn có trọng lượng nặng hơn (vô cơ) người ta sử dụng phương pháp khí thổi rất có hiệu quả. Thiết bị thổi khí hình 12.l: Loại máng quy ước, loại đường ống Zigzag, loại đường ống rung hở. • Phân loại bằng từ tính Phương pháp này dựa vào đặc tính hút kim loại (sắt) của nam châm để tách kim loại thải với các thành phần phi kim loại khác trong đống rác. Phương pháp phân loại này được sử dụng đối với chất thải rắn sau khi đã nghiền và trước khi đưa vào hệ thống phân loại bằng thổi khí hoặc cả sau khi nghiền và thổi khí. Nếu thiết bị có đầu nam châm lớn thì có thể sử dụng cả đối với chất thải rắn trước khi đập, nghiền. Phương pháp từ tính cũng được áp dụng để hút kim loại từ tro tàn sau khi thiêu đốt chất thải rắn và cả ở bãi thải. 128 Hình 12. 1. Các thiết bị phân loại bằng thổi khí điển hình Thiết bị có mang từ tính (hình 12.2) để phân loại chất thải rắn bao gồm: loại đặt lơ lửng (suspended magetic drum), loại bằng từ tính (belt type magetic seperator) hoặc phân loại bằng 2 trống từ. • Sàng phân loại chất thải rắn Đối với phân loại chất thải rắn hỗn hợp nhiều thành phần có kích thước khác nhau người ta sử dụng hệ thống sàng động hoặc tĩnh nhiều lớp. Sàng phân loại sử dụng cho cả chất thải rắn khô lẫn ướt, nặng và nhẹ. Thông thường phương pháp này được áp dụng đối với chất thải rắn trước và sau khí đập, nghiền và sau khi phân loại bằng thổi khí. Thiết bị sàng bao gồm các loại như sau: loại sàng rung (vibrating screen), loại sàng hình trụ tròn quay (rotary drum screen). Ngoài các phương pháp phân loại chất thải rắn nói trên, người ta còn áp dụng các phương pháp khác như "rác nổi trong nước (flotation process), "quán tính" (inertial), "quang học" (optical sorting) hoặc tĩnh điện (electrostatic), v.v... 12.2. GIẢM KÍCH THƯỚC CHẤT THẢI RẮN Giảm kích thước chất thải rắn là giảm thể tích, có (size) trọng lượng từ lớn xuống bé. Giảm thể tích, cỡ có thể không làm thay đổi trọng lượng của chất thải rắn (nếu là chất thải rắn khô) nhưng khi làm giảm trọng lượng thì sẽ giảm đáng kể về thể tích. Giảm kích thước chất thải rắn nhằm nâng cao hiệu quả thu gom, vận chuyển chất thải rắn: thu gom, vận chuyển được nhiều chất thải rắn hơn, sử dụng ít chuyến xe hơn, giảm thời gian đi lại và chi phí. Tại bãi thải giảm thể tích chất thải rắn nhằm tăng thời gian hoạt động và giảm diện tích đất của bãi thải. 129 1 Chất thải rắn từ thiết bị chặt mảnh 5 Nam châm cố định treo 2. Trục lăn 6. Vật liệu sắt 3. Dải băng chuyền 7. Vật liệu phi sắt 4. Dải băng liên tục 8. Nam châm điện Hình 12.2. Thiết bị tách nam châm điển hình a. Công nghệ nén, ép Nén, ép nhằm làm giảm thể tích ban đầu của chất thải rắn. Các yếu tố sau đây cần xem xét khi lựa chọn thiết bị nén ép: Đặc điểm của rác cần phải ép nén (bao gồm kích thước, thành phần, độ ẩm, mật độ rác). • Phương pháp chuyển rác và nạp rác vào thiết bị ép nén. • Phương pháp gom giữ và sử dụng rác đã nén ép. • Đặc điểm thiết kế thiết bị ép, nén. • Đặc điểm hoạt động bao gồm yêu cầu về năng lượng. yêu cầu cơ chế làm việc về bảo dưỡng, về mức độ tiếng ồn, yêu cầu về kiểm soát ô nhiễm khí và nước. Công nghệ nén, ép được sử dụng trong khâu trung chuyển và đổ thải tại bãi 130 • Thiết bị nén, ép: lựa chọn thiết bị nén ép thích hợp cho từng loại chất thải rắn sau đây: + Bụi nhẹ (đùng cho khu vực nhà ở). + Rác công nghiệp nhẹ, thương mại. + Rác công nghiệp nặng. + Trong trạm trung chuyển. • Máy ép dùng trong trạm trung chuyển có thể còn phân ra nhiều loại tuỳ thuộc vào độ nén ép áp lực: + Áp lực nhỏ hơn 100 lb/in2 = 0,45 kg, (in = 2,54cm) + Áp lực cao hơn 100 lb/in2 Đối với thiết bị nép ép lớn, rác có thể được ép, nén: (1) trực tiếp vào xe vận tải; (2) vào những thùng thép; (3) vào một buồng thép được thiết kế đặc biệt. b. Công nghệ thiêu đốt Thiêu đốt rác cũng được áp dụng để làm giảm thể tích ban đầu của các loại chất thải rắn cháy được. Sử dụng công nghệ này có thể giảm thể tích từ 80 đến 90%. Trong quá trình thiêu đốt, vấn đề ô nhiễm không khí cần được quan tâm một cách thích đáng. Sản phẩm của quá trình thiêu đốt chất thải rắn là tro tàn. Nếu công việc phân loại chất thải rắn được thực hiện tốt và loại chất thải rắn đưa vào lò thiêu là chất hữu cơ thì tro tàn nên được sử dụng để làm phân bón. Thiết bị lò thiêu chất thải rắn đó được trình bày trong hình 12.3. Hình 12.3. Lò thiêu chất thải thành phố với phương pháp nạp liên tục 1 Xe thùng rác 7. Buồng đốt 2. Thùng chứa 8. Thiết bị ]ọc 3. Cần nâng 9. Quạt 4. Phễu nhận 10. Ống khói 5. Sàng di chuyển 11 Phễu hứng vật liệu thừa 6. Quạt 12. Kênh thải tro 131 c. Công nghệ nghiền, cắt, băm nhỏ Sử dụng công nghệ này nhằm biến những chất thải rắn có kích thước lớn thành những mảnh, cục vỡ vụn nhỏ, nhằm nâng cao hiệu quả thu gom và vận chuyển. Thí dụ: các hộp giấy to, các mảng bê tông, hòn đá, bàn, ghế... cần phải được cắt, chặt, đập nhỏ. Công nghệ đập, nghiền nhỏ đã được áp dụng cho một số ngành công nghiệp như sản xuất xi măng, sản xuất giấy, v.v... Thiết bị nghiền, chặt Để tăng hiệu quả của hoạt động nghiền chặt cần phải quan tâm đến các yếu tố sau đây: + Đặc điểm rác được chặt mảnh và đặc điểm rác sau khi chặt nhỏ. + Yêu cầu kích thước chặt nhỏ. + Phương pháp nạp rác vào máy chặt nhỏ. + Loại hoạt động. + Đặc điểm hoạt động bao gồm yêu cầu về năng lượng, cơ chế làm việc, bảo dưỡng, tiếng ồn, ô nhiễm không khí, nước. + Địa điểm bao gồm: Không gian, độ cao, yếu tố hạn chế về môi trường. + Cất giữ chất thải rắn sau khi đã làm giảm kích thước... Một số thiết bị nghiền, chặt điển hình được trình bày ở hình 12.4. b. Đĩa đập nhỏ thuận nghịch Hình 12.4. Thiết bị đập nhỏ để giảm kích thước chất thải rắn 1. chất thải rắn 2. Phễu chứa 3. Búa ra. 4. Vít búa 5. Đĩa 6. Trục 8. Bản lề nắp đậy 9. Phễu chứa rác đã đập 10. Rác đã đập nhỏ 11. Sàng 12. Tấm chắn có thể di chuyển 13. Địa dập nhỏ thuận nghịch 132 Chương 13 CHẾ BIẾN CHẤT THẢI RẮN VÀ BÃI THẢI 13.1. CÁC MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG CHẤT THẢI RẮN Sử dụng lại, làm nguyên liệu cho một số ngành công nghiệp, thủ công nghiệp, làm nhiên liệu, chất đốt, vật liệu xây dựng, làm phân bón, làm thức ăn cho gia súc... là những hoạt động nhằm tận dụng và giảm thiểu khối lượng chất thải rắn. a. Sử dụng lại: Nhiều loại chất thải rắn được sử dụng lại mà không cần thêm kỹ thuật nâng cấp, tái chế. Loại chất thải rắn này sau khi sử dụng đang còn nguyên vẹn, chất lượng tốt, bao gồm: chai thuỷ tinh, chai, hộp, túi plastic, đồ dùng không thích hợp, cũ của chủ nhân này được chuyển sang cho chủ nhân khác v.v... b. Tái chế. Một số loại chất thải rắn được sử dụng như là một phần nguyên liệu, phụ gia cho nhiều ngành sản xuất công nghiệp, thủ công nghiệp như: thuỷ tinh vỡ, lốp xe hỏng, nhựa hỏng, sắt, xỉ than (làm phụ gia cho sản xuất xi măng) v.v... c. Làm chất đốt: Rơm, rạ, lá cây, cành cây, que tre, nứa, gỗ, mạt cưa, vỏ bào... là nguồn chất đốt rất tốt. Từ trước đến nay ở nông thôn nước ta, đặc biệt ở các tỉnh đồng bằng sông Hồng các chất thải nói trên đóng vai trò rất quan trọng trong cán cân sử dụng chất đốt. d. Vật liệu xây dựng. Gạch, ngói vỡ, xỉ than,... được sử dụng để rải đường nông thôn, ngõ phố hẹp, gạch ba banh được làm từ xỉ than trộn với xi măng, vôi. f. Làm thức ăn cho gia súc: Rơm, rạ, dây khoai lang, cây lạc, rác thực phẩm như cơm, rau thừa, bã mía, bã rượu, phân gia súc... đều được các gia đình ở nông thôn sử dụng làm thức ăn cho gia súc và cá. 13.2. CHẾ BIẾN PHÂN VI SINH (COMPOST) a. Quá trình phân huỷ sinh học chất thải rắn Quá trình phân huỷ sinh học chất thải rắn tạo ra sản phẩm mới bao gồm phân compost, khí mê tan, các protein, alcohol và các thành phản hữu cơ trung gian khác. Tóm tắt các quá trình trên được trình bày ở bảng 13.1. b. Các vi sinh vật tham gia vào quá trình phân huỷ sinh học chất thải rắn Các vi sinh vật tham gia quá trình phân huỷ chất thải rắn tạo ra những sản phẩm hoặc bán thành phẩm mới là PKOTIST (nguyên sinh), các vi sinh vật trong nhóm này có thể là đơn bào hoặc đa bào nhưng không có sự khác biệt về cấu tạo tế bào. Đại diện cho nhóm PROTIST là các vi khuẩn, nấm, nấm men (Yeast), actinomycites, động vật nguyên sinh (Protozoa) và tảo… 133 Bảng 13. 1. Quá trình phân huy sinh học chất thải rắn Quá trình Sản phẩm phân huỷ Yêu cầu chế biến Ghi chú Compost Humus Nghiền, chặt, phân loại chất thải rắn bằng thổi khí. Làm phân hữu cơ vi sinh đòi hỏi có thị trường tiêu thụ, áp đụng đồng bộ công nghệ tiên tiến Tiêu huỷ yếm khí (Bể phốt) Khí mêtan Nghiền, chặt, phân loại chất thải rắn bằng thổi khí. Thực hiện trong phòng thí nghiệm, trường hợp sử dụng khí sinh học. Quá trình sinh học tạo ra protein. Protein, alcohol Nghiền, chặt, phân loại chất thải rắn bằng thổi khí. Thực hiện trong 1 phòng thí nghiệm. Quá trình lên men Đường glucose Nghiền, chặt, phân loại chất thải rắn bằng thổi khí Kết hợp với phương pháp thuỷ phân. Các vi khuẩn đơn bào là khuẩn cầu (Cocci), khuẩn que (Rod) hoặc khuẩn xoắn (Spiral). Khuẩn cầu có đường kính khoảng 0,5 - 4 µm, khuẩn que có chiều dài từ 0,5 - 20 µm và chiều rộng 0,5 – 4 µm, khuẩn xoắn có chiều dài trên 10 µm, rộng khoảng 0,5µm. Nấm được coi là đa bào, không quang hợp, là các PROTIST dị dưỡng. Hầu hết các loại nấm có khả năng phát triển trong điều kiện độ ẩm thấp mà với độ ẩm này không thích hợp cho các vi khuẩn hoạt động. Thêm vào đó, các nấm có thể chịu được ở độ pH thấp và dải rộng từ 2 – 9 pH lý tưởng cho các loại nấm là 5 - 6. - Nấm men là vi sinh vật đơn bào, có hình cầu với đường kính từ 8-12µm hoặc có hình elip (chiều dài không quá 15µm). Hoạt động mạnh nhất của loại nấm này là lên men đường thành rượu và CO2 - Khuẩn tia (Actinomycete) là một nhóm với đặc điểm trung gian giữa vi khuẩn và nấm. Khuẩn tia có tế bào với kích thước từ 0,5 - l,4µm. c. Compost Các chất thải rắn hữu cơ có thể được phân loại như sau: Các thành phần hoà tan trong nước như đường, bột, axit amin và các axit hữu cơ khác. • Các sản phẩm Hemice11ulose có 5 đến 6 đường cacbon • Ce11ulose - sản phẩm của 6 đường cacbon, glucose. • Dầu, mỡ là các este của rượu và các axit béo bậc cao • Lignin • Các lignin - ce11ulose • Các protein là sự kết hợp của chuỗi amino axit Nếu các thành phần hữu cơ nêu trên được phân loại từ chất thải rắn đô thị và để cho các vi khuẩn phân huỷ thì sản phẩm còn lại sau hoạt động đồng hoá, dị hoá của vi 134 khuẩn là mùn (humus). Quá trình này còn được gọi là quá trình compost (tạo phân vi sinh). Sự phân huỷ chất hữu cơ có thể được thực hiện bởi các sinh vật kị khí hoặc yếm khí phụ thuộc vào điều kiện oxy. Quá trình phân hủy kị khí thường xảy ra khá chậm và gây mùi do đó hầu hết các quá trình compost thường ở dạng háo khí. Đặc tính lý hoá của mùn biến động theo loại chất thải rắn, điều kiện hoạt động của quá trình compost. Những đặc điểm chính sau đây mà ta có thể phân biệt mùn với các vật chất tự nhiên khác là: • Có màu nâu đen đến đen • Tỷ lệ nitơ-cacbon thấp • Có sự thay đổi tiếp tục do sự hoạt động của vi sinh vật. • Có khả năng trao đổi bazơ d. Quy trình làm phân vi sinh (compost) Làm phân vi sinh theo ba bước: Chuẩn bị rác để làm phân; Phân huỷ (ủ) rác; Thành phẩm, tiêu thụ. - Trong khâu chuẩn bị rác để làm phân, bao gồm: phân loại, giảm kích thước rác, điều chỉnh độ ẩm rác và các thành phần dinh dưỡng trong rác. - Phân huỷ rác háo khí: Rác được rải ra và đảo 1 - 2 lần/tuần và liên tục trong 5 tuần. Để thực hiện qui trình phân huỷ rác người ta áp dụng một số hệ thống thiết bị cơ học. Nếu kiểm soát tốt quá trình hoạt động trên hệ thống cơ học thì mùn có thể được hình thành trong thời gian từ 5 - 7 ngày. Nghiền nhỏ phân rác, có thể thêm một số phụ gia, đóng gói và đưa vào kho chứa. Quy trình chế biến phân ủ compost tại một xí nghiệp chế biến rác ở Hà Nội như hình sau: 135 Hình 13. 1. Sơ đồ công nghệ chế biến phân rác vi sinh (compost) Hoạt động của vi sinh vật trong quá trình ủ rác compost Các vi sinh vật có mặt trong quá trình ủ phân rác compost bao gồm vi khuẩn, nấm, men, khuẩn tia v.v... Người ta xác định rằng hầu hết các loài trong nhóm vi sinh vật nêu trên đều có khả năng phân giải gần hết các chất hữu cơ thô trong rác thải. Tất nhiên mỗi một loài vi sinh vật có khả năng tốt nhất để phân huỷ một dạng chất hữu cơ nào đó. Thí dụ đường hoà tan trong nước là tốt nhất đối với vi khuẩn trong khi đó nấm, men, khuẩn tia lại hoạt động rất mạnh đối với chất ce11ulose và hemice11ulose. Quá trình trao đổi chất là hiện tượng phổ biến trong ủ phân rác và một yếu tố quan trọng khác là sự phân giải nhiệt do hoạt động đồng hoá và dị hoá của vi sinh vật để tạo ra mùn. Ở nhiệt độ 45 – 50oc các vi sinh vật ưa nhiệt (mesophilic) bắt đầu hoạt động là chủ yếu. Đối với các vi sinh vật mesophilic này nhiệt độ 55oc là tối ưu và do đó nó có số lượng chiếm đại đa số. Ở nhiệt độ 45 - 50oc còn có các vi khuẩn và khuẩn tia hoạt động. Trong điều kiện bình thường ở nhiệt độ cao các vi sinh vật hoạt động mạnh và ổn định hơn ở nhiệt độ trung bình. Khối lượng oxy cần thiết cho quá trình phân giải háo khí của vi sinh vật được xác định bằng phương trình sau đây: Ở đây: Trong công thức (l): CaHbOcNd Và CwHxOyNz rút ra từ thực nghiệm về phân tử gam thành phần vật chất hữu cơ tham gia ban đầu và cuối của quá trình phân huỷ. Nếu quá trình biến đổi vật chất hữu cơ của rác thành mùn hoàn toàn tốt thì yêu cầu về oxy được xác định bằng phương trình sau: Nếu amonia (NH3) bị oxy hoá thành nitrat NO3- thì lượng oxy cần thiết để quá trình phân huỷ hoàn toàn được xác định bằng 2 phương trình sau: NH3 + 3/2 O2 → HNO2 + H2O (3) HNO2 + 1/2 O2 → HNO3 (4) NH3 + 2O2 → H2O + HNO3 (5) Những thông số quan trọng trong qui trình ủ phân vi sinh compost 136 Thông số Giải thích Cấp hạt Cấp hạt tối ưu khoảng 2,54 - 8 cm. Mồi và trộn đảo Thời gian phân hủy có thể giảm xuống nhờ thêm 1 mồi vào rác thải (khoảng 1-50/0 trọng lượng). Bùn 1 cống rãnh làm mồi rất tốt ngay từ khâu chuẩn bị 1 rác đưa vào ủ 1 Trộn/ đảo Để chống khô đóng bánh cần phải trộn, đảo thường xuyên rác thải trong quá trình ủ. Yêu cầu về không khí Trong quá trình ủ phân vi sinh compost thì không khí với lượng oxy giữ ở mức thấp nhất là 50% lượng oxy ban đầu Tổng lượng oxy cần thiết Tổng lượng oxy cần thiết theo lý thuyết sẽ được tính theo công thức (l). Lượng không khí thực tế phải cung cấp sẽ biến động theo hoạt động của hệ thống ủ phân. Tiêu thụ oxy tỷ lệ cực đại. Tỷ lệ oxy cực đại được xác định bằng công thức: WO2 = 0,07 x 10- 0,31, ở đây WO2 bằng tỷ lệ tiêu thụ oxy (mg oxy/h/g) của chất bay hơi ban đầu. Độ ẩm Độ ẩm của rác thải trong quá trình ủ giữ ở mức 50-60%, mức tối ưu là 55%. Nhiệt độ Nhiệt độ tối ưu của quá trình ủ phân vi sinh compost là 45- 55oC. Nếu hệ thống hoạt động tốt thì vài ngày đầu nhiệt độ duy trì ở mức 50-55oC và sau đó ở mức 55 - 60oC. Nếu nhiệt độ trên 66oc thì hoạt động của vi sinh vật sẽ giảm đáng kể. Phân giải nhiệt Nhiệt thoát ra từ quá trình ủ phân vi sinh compost sẽ tương đương với nhiệt lượng của các thành phần vật chất tham gia ở giai đoạn đầu và cuối của quá trình. Tỷ lệ nitơ - cacbon Tỷ lệ nitơ - cacbon ban đầu tính theo trọng lượng khoảng giữa 35 đến 50 là tối ưu cho quá trình phân huỷ háo khí rác thải hữu cơ. Nếu tỷ lệ này thấp dẫn đến tình trạng thừa nitơ và tạo ra nhiều amonia. Ở tỷ lệ thấp hoạt động sinh học sẽ bị cản trở. Nếu tỷ lệ nhỏ cao dẫn đến tình trạng dinh dưỡng trong rác bị hạn chế. Sau quá trình phân huỷ compost, tỷ lệ nitơ - cacbon đối với hầu hết rác thải thành phố khoảng 10 đến 20%. Độ pH pH cần được điều chỉnh đến mức 8,5 nhằm giảm thiểu sự mất mát nitơ ở dạng khí amonia. Mức độ phân giải Mức độ phân giải có thể được xác định bằng cách kiểm tra COD do mức giảm chất hữu cơ hiện có. Xác định hệ số RQ R: Respiratory - Sự hô hấp Q: Quosient - Thương số RQ có thể được sử dụng để xác định mức độ phân huỷ. Khi RQ = 1 thì toàn bộ lượng oxy cung cấp được sử dụng để oxy hoá cacbon. Khi RQ>1 thì có nhiều CO2 được tạo ra hơn lượng cung cấp là dấu hiệu của quá trình phân huỷ yếm khí, khi RQ < 1 thì một phần oxy được sử dụng để oxy hoá cacbon. Nếu giá trị RQ thấp chứng tỏ quá trình phân huỷ háo khí đang xảy ra. Kiểm tra vi khuẩn gây bệnh Cần thiết phải tiến hành công tác kiểm tra để khử vi khuẩn gây bệnh trong quá trình ủ phân (compost). Để làm việc này phải duy trì nhiệt độ khoảng 60 - 70oc trong vòng 24 giờ. 137 13.3. SẢN XUẤT KHÍ SINH VẬT (BIOGAS) a. Đặt vấn đề Nhiều vùng nông thôn của một số nước trên thế giới như Ấn Độ, Trung Quốc, Nepan, Pakistan, Bangladesh, Thái Lan đã sử dụng phân gia súc (trâu, bò, lợn, gà,...) để sản xuất khí mê tan phục vụ cho nhu cầu chất đốt, điện năng cho gia đình. Ở Việt Nam công nghệ sản xuất khí mê tan từ phân gia súc cũng đã được đưa về một số địa phương như Cần Thơ, Sơn Tây, Bắc Ninh và một số vùng khác. Việc sử dụng phân gia súc mang lại nhiều lợi ích đáng kể: - Giảm sức ép về củi đun, khí đốt tự nhiên. Việc cung cấp củi đun ngày càng khan hiếm, đặc biệt đối với vùng đồng bằng. Ngay cả vùng trung du củi đun đang ngày càng ít và là vấn đề quan tâm của nhân dân vùng thôn quê. - Hạn chế được nạn chặt cây rừng lấy củi: phát triển sản xuất khí mê tan đến từng hộ gia đình sẽ hạn chế nạn chặt cây, phá rừng để lấy củi đun với mục đích tự cấp và thương mại. - Tận dụng nguồn phân gia súc làm phân bón hữu cơ góp phần tích cực vào công tác giảm thiểu chất thải rắn ở nông thôn. Góp phần làm sạch môi trường tại các hộ gia đình, trang trại: Phân tươi được thu dọn hàng ngày, được ủ kín tránh mùi hôi thối và không còn là nơi lý tưởng để ruồi, nhặng phát triển. Trong phân gia súc đã ủ, không còn các vi khuẩn gây bệnh và mùi hôi của phân được giảm rất nhiều. - Lợi ích kinh tế: 1 m3 khí mê tan có thể cung cấp năng lượng cho các nguồn sau đây: + Một số tủ lạnh 300l hoạt động trong 3 giờ. + Một đầu máy 2 mã lực hoạt động trong 1 giờ. + Thắp sáng 1 bóng đèn 60W trong vòng 7 giờ. + Đun 3 bừa ăn cho một gia đình 4 người. + Tạo ra nguồn điện l,25KW. Một số hạn chế: + Đòi hỏi đầu tư kinh phí ban đầu tương đối cao so với những hộ có thu nhập hàng năm thấp. + Yêu cầu đủ số lượng gia súc như trâu, bò, lợn. + Cần được quan tâm hàng ngày. + Có thể xảy ra sự cố như cháy, nổ. b. Lượng phân gia súc cần thiết Để sản xuất 1 m3 khí mêtan/ngày, lượng phân gia súc cần có như sau: + Phân trâu, bò: 32 kg 138 + Phân lợn: 20 kg + Phân gà, vịt: 12 kg Theo sách hướng dẫn "Phát triển khí sinh học" của ủy ban Kinh tế và Xã hội châu Á và Thái Bình Dương mỗi ngày: + 1 con bò thải ra: 10 - 15 kg phân. + 1 con trâu thải ra: 15 - 20 kg phân. + 1 con lợn thải ra: 2,5 - 3,5 kg phân. + 1 con gà thải ra: 90 g phân. Mức độ sinh khí của một số phân gia súc như sau (đơn vị tính: lít khí/kg phân): + Phân trâu, bò: 22 - 40. + Phân lợn: 40 - 60. + Phân gà vịt: 65,5 - 115. + Phân người: 20 - 28. c. Các yếu tô ảnh hường đến quá trình sản suất khí sinh vật Đầu vào hệ thống: Đầu vào của hệ thống sản xuất khí sinh vật bao gồm phân tươi, nước giải, nước trộn có thể cả rác hữu cơ. Nếu không duy trì sự ổn định về lượng vật chất nói trên sẽ ảnh hưởng đến khối lượng khí sinh ra và các hoạt động phân huỷ của vi sinh vật trong bể phôi. Theo dõi, kiểm tra: Trong quá trình hoạt động của bể phối (bể sinh khí) có thể xảy ra những sự cố như tạo lớp váng dày hạn chế thoát khí; rò rỉ khí từ bể phối, kiểm tra nhiệt độ. Đối với các túi plastic sinh khí cần phải kiểm tra thường xuyên vì loại này dễ bị rách, thủng do chó, mèo cào, cắn. Thời tiết: Sự thay đổi thời tiết có ảnh hưởng lớn đến quá trình sinh khí. Nhiệt độ không khí hạ thấp làm giảm hoạt động phân huỷ của các vi sinh vật trong bể phối do đó khối lượng khí sinh ra sẽ giảm ảnh hưởng này đặc biệt dễ nhận thấy đối với các bể túi sinh khí nằm lộ thiên. d. Cấu tạo của hệ thống sản xuất khí sinh vật Bộ phận cơ bản của hệ thống sản xuất khí sinh vật là bể sinh khí hay còn gọi là bể phân huỷ, bể phối (Digester/Septic tank). Kích thước của bể tuỳ thuộc vào khả năng về tài chính, số lượng gia súc và nhu cầu về chất đốt (khí đốt) của chủ nhân. Thể tích chung của bể sinh khí và bể chứa khí như sau: + Sản xuất 2 m3 khí/ngày thể tích chung của bể sinh khí + chứa khí là 10 m3 + Sản xuất 3 m3 khí/ngày thể tích chung của bể sinh khí + chứa khí là 15m3. + Sản xuất 5 m3 khí/ngày thể tích chung của bể sinh khí + chứa khí là 25m3. + Sản xuất 10 m3 khí/ngày thể tích chung của bể sinh khí + chứa khí là 50m3 139 Thể tích của riêng bể sinh khí (digenter) như sau (sản xuất 1 m3 khí/ ngày): + Sản xuất từ phân trâu, bò: ít nhất là 2,8 m3 thì cần nuôi 2 con trâu, bò. + Sản xuất từ phân gà, vịt ít nhất là 1,38 m3 thì cần nuôi 260 con. + Sản xuất từ phân người: ít nhất là 5,04 m3 thì nhà vệ sinh cho 42 người. + Sản xuất từ phân lợn: ít nhất là 1,76 m3 thì cần nuôi 9 con lợn. Thể tích của bể (thùng, túi) chứa khí phụ thuộc vào chế độ tiêu dùng khí hàng ngày của chủ nhân. Trong một số loại hình bể sinh khí cụ thể thì thể tích của thùng chứa khí không dưới 20% thể tích của bể sinh khí. Về cách tính toán thể tích cần thiết của các bể có thể tham khao tài liệu "Sách hướng dẫn phát triển khí sinh vật" do Hội đồng Kinh tế và Xã hội châu Á và Thái Bình Dưỡng thuộc Việt Nam 1980 (xem trong tài liệu tham khảo). Bể sinh khí mê tan (bể phối, bể phản ứng) và bể (thùng, túi) chứa khí có nhiều kiểu dáng khác nhau như hình trống, hình vại, hình hộp chữ nhật, hình vòm... Nối với bể sinh khí là 2 đường ống: ống vào của hỗn hợp phân tươi, nước tiểu, nước pha trộn và ống ra của hỗn hợp phân lẫn nước sau khi đã phân huỷ. Nối với bể (thùng, túi) chứa khí là ống dẫn khí đến nguồn tiêu thụ như bếp đun, đèn... Cấu tạo của hệ thống sản xuất khí sinh vật được trình bày trong hình 13.2 (a, b, c, d, e). a. Bể sinh khí hình vại với thùng chứa khí tách riêng 140 141 e. Hoạt động của hệ thống Trong bể sinh khí, hỗn hợp phân và nước bị phân huỷ yếm khí tạo thành khí mê tan dưới tác động lên men của vi khuẩn methanogenes. Ở nhiệt độ trong bể là 35oC vi khuẩn sẽ hoạt động rất mạnh và sẽ sản xuất được nhiều khí. Nhiệt độ càng thấp thì hoạt động sinh khí của vì sinh vật càng giảm. Ở nhiệt độ 10oC hoạt động sinh khí ngừng hẳn. Ở các nước nhiệt đới, nhiệt độ trung bình của không khí thường từ 25oC – 30oC. Thời gian trung bình đủ để cho vi khuẩn hoạt động lên men trong điều kiện nhiệt đới là 50 ngày. Trong điều kiện khí hậu nóng hơn thời gian này sẽ giảm xuống còn 40 ngày. Ở các khu vực có khí hậu lạnh hơn thì thời gian hoạt động lên men lâu hơn, ít nhất 60-70 ngày. Để cho bể sinh khí hoạt động tốt, cần phải đảm bảo một số yếu tố sau đây: - Hàng ngày nạp đủ lượng phân, nước theo tỷ lệ hợp lý. Tỷ lệ phân/nước có thể là l:l, 2:3 nhưng nhiều người thích tỷ lệ 4:5. Đảm bảo pH=8 (mức tối ưu) của hỗn hợp phân, nước. Kiểm tra hoạt động ban đầu của bể sinh khí, hoạt động của vi khuẩn, dinh dưỡng cho vi sinh vật. Kiểm tra đầu ra: khối lượng khí, đặc điểm của phân sau khi phân hủy. 13.4. BÃI CHỨA CHẤT THẢI RẮN (BÃI THẢI) a. Khái niệm về bãi chứa chất thái rắn Không phải tất cả rác thải đều được chế biến, tác chế hay tạo ra năng lượng mà phần còn lại và phần dư thừa sau các khâu nêu trên được để vào bãi đổ rác chung của thành phố. 142 Hiện tại có 2 phương án để giữ rác lâu dài đó là bãi rác trên đất liền và đổ rác xuống đáy biển, đại dương. Phương án bãi rác trên đất liền là phương án được coi là tối ưu nhất và được sử dụng chung nhất hiện nay. Ngoài ra còn phương án xây dựng bãi rác trong khí quyển, nhưng phương án này xem ra khó thực hiện vì nhiều lý do như đặc điểm các chất thải hiện tượng thiên nhiên, khí tượng v.v... Một số nước trên thế giới hiện nay còn đổ rác xuống biển và đại đương. Riêng ở Mỹ, cho đến năm 1933 rác của thành phố vẫn được đem đổ xuống đại dương, sau đó quyết định của Hội đồng tối cao Mỹ đã cấm việc đổ rác thải này. Nhưng một số rác thải công nghiệp vẫn còn được đổ xuống biển. Dựa trên kinh nghiệm trước đây của các thành phố ở nước Mỹ và một số nơi khác trên thế giới thì đổ rác xuống đất (bãi rác hay bãi đổ rác vệ sinh) là biện pháp kinh tế nhất và được chấp nhận nhất. Bãi đổ rác vệ sinh (lấp đất vệ sinh- sanitary landfi11) là một khu đất trũng có diện tích, độ sâu tùy thuộc vào lượng và thời gian tích giữ rác. Rác đổ vào bãi thải này được nén ép và sau mỗi ngày người ta phủ một lớp đất lên lớp rác đó. Sau khi bãi rác này đã đầy (đạt tới thể tích tối đa) người ta phủ một lớp đất cuối cùng (dày khoảng 0,5 m hoặc hơn) lên toàn bộ diện tích bãi rác. Bãi đất trống để đổ rác khác với bãi đổ rác vệ sinh và nó còn được sử dụng ở một số địa phương ở Mỹ và rất nhiều nước trên thế giới đặc biệt ở các nước đang phát triển. Tuy nhiên trong tương lai không xa, phương pháp này sẽ không được chấp nhận vì những yếu điểm về thẩm mỹ, môi trường và vệ sinh. Dựa trên kinh nghiệm sử dụng bãi rác vệ sinh, người ta rút ra một số ưu và nhược điểm sau đây: • Ưu điểm - Nơi nào có sẵn đất thì phương pháp này là kinh tế nhất. - Đầu tư ban đầu ít so với các phương pháp khác. - Bãi rác vệ sinh là phương pháp hoàn chỉnh hay là cuối cùng nếu so với phương pháp thiêu rác hay composting. Hai phương pháp này đòi hỏi phải có phần xử lý phụ thêm. - Bãi rác vệ sinh có thể nhận tất cả các loại rác và không cần khâu tách hay phân loại rác. - Bãi rác vệ sinh là một phương pháp linh hoạt, khi cần thiết có thể tăng số lượng rác đổ vào bãi thải đồng thời chỉ thêm một ít nhân lực hoặc thiết bị. - Vùng đất rìa bãi thải có thể sử dụng cho các mục đích khác nhau như bãi đỗ xe, sân chơi, sân gôn. • Nhược điểm - Ở khu vực đông dân, đất thích hợp cho bãi rác có thể không có sẵn theo yêu cầu về khoảng cách vận chuyển rác tối ưu nhất. Các tiêu chuẩn bãi đổ rác vệ sinh thích hợp phải được gắn với hoạt động hàng ngày nên có thể dẫn đến đổ thải vào bãi thải trống. 143 Bãi rác vệ sinh năm trong khu vực dân cư sẽ gây sự phản đối của dư luận công chúng. - Một bãi rác vệ sinh hoàn chỉnh sẽ phải thực hiện và đòi hỏi bảo dưỡng định kỳ. Các thiết kế và kỹ thuật xây dựng đặc biệt cần phải được áp dụng để xây dựng bãi rác vệ sinh hoàn chỉnh. Một số khí (như me tan, khí nổ...) sinh ra từ quá trình phân huỷ có thể gây nguy hiểm hay gây ra khó chịu cho người và động vật ở xung quanh. b. Các yếu tố cần quan tâm đối với bãi rác Trong qui hoạch và thiết kế hệ thống bãi rác vệ sinh hiện đại cần phải quan tâm đến các yếu tố quan trọng như cơ sở khoa học, kỹ thuật và kinh tế. Các yếu tố về thiết kế, vận hành của một bãi rác vệ sinh bao gồm: Các yếu tố để lựa chọn phương án xây dựng bãi chôn lấp vệ sinh - Phương pháp lắp đặt và vận hành. - Phản ứng xảy ra khi bãi rác vệ sinh kết thúc hoạt động. - Sự vận động và rò rỉ của khí và nước từ bãi thải. - Thiết kế bãi rác vệ sinh. - Chính sách quản lý và các qui định. • Lựa chọn địa điểm xây đựng bãi rác vệ sinh Các yếu tố sau đây cần phải được quan tâm và đánh giá trong khi chọn địa điểm xây dựng bãi rác vệ sinh: Có diện tích đất: xem xét khu vực có sẵn đất và sẽ không sử dụng vào mục đích sản xuất nông nghiệp, công nghiệp hoặc định cư. - Tác động môi trường xung quanh của việc chế biến và tái chế rác (tại khu vực bãi thải) hoặc trong quá trình xây dựng và vận hành của bãi rác. - Khoảng cách chuyên chở rác: đảm bảo các yêu cầu về môi trường và kinh tế. - Điều kiện địa hình và đặc điểm thổ nhường: quan tâm đến hướng thoát nước mặt, độ thấm của đất, độ cao của địa hình và ảnh hưởng của bãi rác đến môi trường xung quanh. - Điều kiện khí hậu: xem xét sự thay đổi mùa trong năm, lượng thưa, nhiệt độ không khí, gió và hướng gió và đánh giá mối quan hệ giữa nó với sự vận chuyển chất thải. - Điều kiện thủy văn: xem xét khoảng cách từ địa điểm đặt bãi thải đến nguồn nước mặt (sông, suối), mạch nước ngầm và đánh giá ảnh hưởng môi trường. - Điều kiện địa chất và thuỷ địa chất: cấu tạo đá mẹ, tầng chứa nước ngầm, chấn động, sụt lún. - Điều kiện môi trường địa phương: môi trường tự nhiên, kinh tế, xã hội xung quanh bãi thải dự kiến. 144 - Tiềm năng sử dụng tối đa của bãi thải, quỹ đất. c. Phương pháp lấp đất và vận hành Các phương pháp thông thường cho vùng đất khô. Phương pháp chủ yếu được sử dụng để lấp đất có thể phân ra như sau: + Mương máng rộng Phương pháp này sử dụng với khu vực có độ sâu thích hợp để chứa được rác thải và tại đó mạch nước ngầm gần với mặt đất. Thông thường rác thải được đồ vào mương máng rộng có chiều dài từ 3 m đến 12 m, có độ sâu từ 1 đến 2 m và có chiều rộng từ 5 đến 8 m. Khi rác đổ xuống mương rãnh, cần phải phân tán nó rộng ra thành một lớp mỏng (từ 45 đến 53 cm và sau đó nén chặt. + Khu đất Phương pháp này được sử dụng khi địa hình của khu vực không thích hợp cho việc đào các mương rộng. Rác đổ ra từ xe tải và được phân tán dọc theo các dải dài và hẹp trên mặt đất. Trên mỗi lớp rác được nén, ép (thường có bề dày từ 2 đến 3 m), người ta phủ một lớp đất có bề dày tử 15 đến 30 cm sau mỗi ngày làm việc. + Phương pháp trũng Khu vực nào có đất trũng tự nhiên hay nhân tạo thì có thể được sử dụng một cách rất có hiệu quả. Phương pháp đổ, ép rác theo phương pháp này tùy thuộc và đặc điểm địa chất, thuỷ văn, trắc lượng hình thái của vùng trũng. Các phương pháp thông thường đối với vùng ướt. Bãi đầm lầy, phá, ao hồ đều có thể được sử dụng để làm bãi thải. Nhưng do ô nhiễm nước ngầm, tạo mùi, tính ổn định trong xây dựng nên việc thiết kế bãi thải vệ sinh cần phải thận trọng. Trước đây bãi thải rác lấp đất ở khu vực ẩm ướt coi như được chấp nhận nếu việc tiêu thoát nước được thực hiện tốt và không gây tình trạng khó chịu (nhất là mùi hôi thối). d. Các phản ứng xảy ra ở bãi thải rác vệ sinh Để xây dựng kế hoạch và thiết kế bãi rác vệ sinh có hiệu quả điều quan trọng là phải hiểu được cái gì sẽ xảy ra bên trong lớp rác thải khi các hoạt động lấp đất được hoàn thành. Những sự thay đổi về vật lý, hóa học, sinh học đều có thể xảy ra trong rác thải ở bãi đổ rác: Phân huỷ sinh học các chất hữu cơ (phân huỷ yếm khí hay háo khí) cũng đều gán liền với sinh khí và chất lỏng. - Quá trình oxy hóa học của các chất trong bãi thải. - Thoát khí ra ngoài từ bãi chôn lấp vệ sinh (NH4, CO2, H2, H2S, CH4) - Sự vận chuyển của chất lỏng do sự khác biệt về độ cao. - Hòa tan và rò rỉ của chất hữu cơ trong nước. - Vận động của các chất hòa tan. 145 e. Quy hoạch bãi chôn lấp vệ sinh Trong quy hoạch một bãi chôn lấp vệ sinh, các vấn đề sau đây cần xem xét: + Diện tích đất đủ công để có thể chứa rác của địa phương trong một thời gian tương đối dài, từ 10 năm trở lên. + Có nguồn cung cấp đất để phủ rác. + Có diện tích để xây dựng các công trình phụ trợ như bãi đỗ xe, nhà điều hành, xưởng cơ khí, kho, dải cây quanh bãi thải, vườn hoa, đường vào và ra v.v... + Có hệ thống ống, mương rãnh thoát nước, ống thoát khí từ bãi thảí có hệ thống xử lý nước từ bãi thải. + Có hoá chất để diệt vi khuẩn gây bệnh truyền nhiễm. + Có nước sạch lấy từ nơi khác đến. + Có hệ thống tường rào bảo vệ an toàn lao động và vệ sinh môi trường. + Phân lô đất dành riêng cho từng loại chất thải, đặc biệt cho chất thải rắn độc hại, khó phân huỷ. + Xây dựng kế hoạch quản lý hoạt động của bãi thải. + Xây dựng kế hoạch hậu bãi thải (bãi thải sau khi ngừng hoạt động). f) Sơ đồ mặt bằng và cấu tạo của một bãi chôn lấp vệ sinh được trình bày trong các hình 13.3, 13.4, 13.5. Hình 13.3. Mặt cắt hệ thông lấp đất vệ sinh 1 Các lớp rác 7. Chiều rộng ngăn 2. Lớp rác cuối cùng 8. Tỷ lệ 2:l hoặc 3:l của độ dốc điển hình 3. Lớp rác + đã phủ 9. Lớp phủ cuối trên mặt đốc 4. Chiều cao 10. Mặt sàn như yêu cầu 5. Lớp phủ thường ngày 11. Lớp đất phu cuối 6. Lớp đất phủ trung gian 12. Chất thải rắn đã nén chắc 146 Hình 13.4. Mặt cắt lớp đất cho quản lý nước mặt, nước ngầm, sắp xếp vật liệu che phủ, rãnh và đường thoát khí 1 Rãnh được đào dốc cho thoát 7. Lớp vật liệu che phủ chúng nước thấm 2. Mực nước ngầm 8. Sỏi hoặc cát 3. Đất 9. Lớp sét chống thấm (độ dày 4. Lỗ thoát khí phụ thuộc địa hình khu vực) 5. Bậc nâng cao nhằm tránh 10. Đường thoát nước thấm nước. 1 1. Lớp đất nén trên lớp chống 6. Lớp dốc phủ vật liệu thấm 12. Rác thải đã được nén ép Hình 13.5. Phương thức xử lý rác thải hợp vệ sinh trong hẻm núi hay khe 8uốí 1 Lớp cắt 8. Lớp cắt 1 2. Lớp cắt 2 9. Lớp rác thử 1 3. Rãnh thoát 10. Ống thu nước từ rác thải 4. Lớp nâng 3 11. Những ngăn đã hoàn thành 5. Lớp phủ trung gian 12. Bề mặt rác 6. Lớp nâng 2 13. Lớp tập đất cuối cùng 147 7. Mặt đất nguyên khai 148 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Khoa học - Công nghệ và Môi trường, Tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường, 1995. [2] Lê Thạc Cán, Cơ sở khoa học môi trường, Viện Đại học mở, 1995. [3] Trần Hiếu Nhuệ, Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1992. [4] Lê Văn Khoa, Ô nhiễn môi trường, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1995. [5] Nguyễn Công Thành, B.N. Lohani, Gunter Tharun (Editors), Bãi thải rác và tái chế rác, Tuyển tập báo cáo tại Seminar về quản lý chất thải rắn. AIT, Bangkok, Thái Lan, 25 - 30 tháng 9 năm 1978 (bản tiếng Anh). [6] Nguyễn Công Thành, B.N. Lohani, Michel Bestt, Ro bin Bidwe11, Gunter Tharun, Bãi thải rác và tái chế rác, Tuyển tập báo cáo tại hội thảo vùng về Quản lý chất thải rắn. Bangkok, Thái Lan, 3 - 10 tháng 12 năm 1979 (bản tiếng Anh). [7] Lê Trình, Quan trắc và kiểm soát ô nhiễm môi trường nước, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1997. [8] Nguyễn Đình Chi, Phạm Thúc Côn, Cơ sở lý thuyết hóa học, NXB Đại học và Trung học Chuyên nghiệp, 1979. [9] Nguyễn Trần Dương, Trần Trí Luân, Nguyễn Ngọc Quán, Nguyễn Xuân Thu (dịch). Hóa lý, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1977. [10] Miljokonsulterna Sebra Envotec, Quản lý chất thải nguy hiểm (tiếng Anh), Tài liệu biên soạn cho khóa đào tạo (5 tuần) về chất thải nguy hiểm tại Nykoping, Thụy Điển, 1992. [11] H. Mark.J. Water and Waste Water Technology, 2na edition, John Wiley & Sons, New York, 1986. [121 Tchobanoglous, T. Hilary, R. Eliassen, Solid ástes: Engineering Principles and Management Issues, Mc Graw - Hi11 Kogukusha. Ltd., Tokyo, 1977. [13] UNEP. Fresh Water Pol1ution, Nairobi, 1991. [14] WHO. Assessment of Sources of Air, Water and Land Po11ution. [15] Economic and Social Commision for Asia and the Pacific. Guidebook on Biogas Development, Energy Resources Development, Series No 21, United Nations, New York, 1980. [16] B. R. Saubo11e and A. Bachmann. Fuel gas from cowdung, Second Edition, Sahayogi Press, Katmandu, April, 1980. [17] Global Environment Centre Foundation 2-110. Air po11ution control technology n Japan, Ryokuchikoen, Tsurumika, Osaka 538, Japan.