Giáo trình môn học quản lý chất thải rắn đô thị - TS. Trần Thị Mỹ Diệu

có trong từng thành phần CTR được trình bày chi tiết trong Ví dụ 2.4. Bảng 2.15 Thành phần các nguyên tố của các chất cháy được có trong CTR từ khu dân cư Thành phần Phần trăm khối lượng khô (%) Carbon Hydro Oxy Nitơ Lưu huỳnh Tro Chất hữu cơ Chất thải thực phẩm 48,0 6,4 37,6 2,6 0,4 5,0 Giấy 43,5 6,0 44,0 0,3 0,2 6,0 Carton 44,0 5,9 44,6 0,3 0,2 5,0 Nhựa 60,0 7,2 22,8 - - 10,0 Vải 55,0 6,6 31,2 4,6 0,15 2,5 Cao su 78,0 10,0 - 2,0 - 10,0 Da 60,0 8,0 11,6 10,0 0,4 10,0 Rác vườn 47,8 6,0 38,0 3,4 0,3 4,5 Gỗ 49,5 6,0 42,7 0,2 0,1 1,5 Chất vô cơ Thủy tinh(1) 0,5 0,1 0,4 < 0,1 - 98,9 Kim loại(1) 4,5 0,6 4,3 < 0,1 - 90,5 Bụi, tro, 26,3 3,0 2,0 0,5 0,2 68,0 Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993. (1) Năng lượng có từ lớp phủ, nhãn hiệu và những vật liệu đính kèm Ví dụ 2.4 – Xác định công thức phân tử của mẫu CTR Xác định công thức phân tử của mẫu CTR có thành phần như trình bày trong Bảng 2.11. Bài giải Giả sử mẫu CTR cần xác định công thức phân tử có khối lượng là 100 kg. Giá trị thành phần phần trăm, độ ẩm, khối lượng khô cũng như thành phần % của các nguyên tố cơ bản có trong từng thành phần CTR được trình bày tóm tắt trong Bảng 2.16. Bảng 2.16 Thành phần, độ ẩm, khối lượng khô, thành phần % các nguyên tố cơ bản Thành phần Tỷ lệ (%) Độ ẩm (%) Khối lượng khô (kg) %C %H %O %N %S %tro Thực phẩm 78 70 23,40 48,0 6,4 37,6 2,6 0,4 5,0 Giấy 8 6 7,52 43,5 6,0 44,0 0,3 0,2 6,0 Carton 3 5 2,85 44,0 5,9 44,6 0,3 0,2 5,0 Nhựa 4 2 3,92 60,0 7,2 22,8 - - 10,0 Vải 1 10 0,90 55,0 6,6 31,2 4,6 0,15 2,5 Cao su 1 2 0,98 78,0 10,0 - 2,0 - 10,0 Da 1 10 0,90 60,0 8,0 11,6 10,0 0,4 10,0 Rác vuờn 2 60 0,80 47,8 6,0 38,0 3,4 0,3 4,5 Gỗ 2 20 1,60 49,5 6,0 42,7 0,2 0,1 1,5 Tổng cộng 100 42,87 Chương 2 – Nguồn phát sinh, khối lượng, thành phần và tính chất 34 Khối lượng (khô) của các nguyên tố cơ bản có trong từng thành phần cũng như của mẫu CTR được tính toán từ số liệu ở Bảng 2.16 và trình bày trong Bảng 2.17. Bảng 2.17 Khối lượng (khô) các nguyên tố cơ bản có trong từng thành phần của mẫu CTR Thành phần Khối lượng khô (kg) Khối lượng (kg) C H O N S Tro Thực phẩm 23,40 11,2320 1,4976 8,7984 0,6084 0,0936 1,1700 Giấy 7,52 3,2712 0,4512 3,3088 0,0226 0,0150 0,4512 Carton 2,85 1,2540 0,1682 1,2711 0,0086 0,0057 0,1425 Nhựa 3,92 2,3520 0,2822 0,8938 - - 0,3920 Vải 0,90 0,4950 0,0594 0,2808 0,0414 0,0014 0,0225 Cao su 0,98 0,7644 0,0980 - 0,0196 - 0,0980 Da 0,90 0,5400 0,0720 0,1044 0,0900 0,0036 0,0900 Rác vuờn 0,80 0,3824 0,0480 0,3040 0,0272 0,0024 0,0360 Gỗ 1,60 0,7920 0,0960 0,6832 0,0032 0,0016 0,0240 Tổng cộng 42,87 21,0830 2,7726 15,6445 0,8209 0,1233 2,4262 - Công thức phân tử của mẫu CTR trong trường hợp có S: CxHyOzNtSu 32 : 14 : 16 : 1 : 12 :::: SNOHC mmmmmutzyx  32 1233,0: 14 8209,0: 16 6445,15: 1 7726,2: 12 0830,21:::: utzyx x : y : z : t : u = 1,757 : 2,773 : 0,978 : 0,059 : 0,004 = 439 : 693 : 245 : 15 : 1 Vậy công thức của mẫu CTR khô trong trường hợp có S là C439H693O245N15S - Công thức phân tử của mẫu CTR khô trong trường hợp không có S: CxHyOzNt 14 : 16 : 1 : 12 ::: NOHC mmmmtzyx  14 8209,0: 16 6445,15: 1 7726,2: 12 0830,21::: tzyx x : y : z : t = 1,757 : 2,773 : 0,978 : 0,059 = 30 : 47 : 17 : 1 Vậy công thức phân tử của mẫu CTR khô trong trường hợp không có S là C30H47 O17N - Đối với mẫu CTR ướt, khối lượng của nguyên tố H và O sẽ khác trường hợp mẫu CTR khô do có sự tham gia của H2O (ẩm trong CTR). Khối lượng H2O trong mẫu CTR phân tích là m(H2O) = khối lượng CTR ướt – khối lượng CTR khô = 100 – 42,87 = 57,13 kg hay 3,17 kmol (H2O) Khối lượng H và O do nước có trong CTR tạo nên là Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 35 MH(H2O) = 6,340 kg và MO(H2O) = 50,720 kg Khối lượng C, H, O, N, S trong mẫu CTR ướt lần lượt là + mC = 21,0830 kg + mH = 2,7726 + 6,340 = 9,1123 kg + mO = 15,6445 + 50,720 = 66,3645 kg + mN = 0,8209 kg + mS = 0,1233 kg Bằng cách tính tương tự như trên, công thức phân tử của mẫu CTR ướt trong trường hợp có và không có S lần lượt là: C439H2278O1037N15S và C30H154O70N Năng lượng chứa trong các thành phần chất thải rắn Năng lượng và phần chất trơ có trong các thành phần của CTR từ khu dân cư theo nghiên cứu của Tchobanoglous và cộng sự (1993) được trình bày trong Bảng 2.18. Các giá trị năng lượng trình bày trong Bảng 2.18 có thể chuyển đổi sang năng lượng tính trên khối lượng khô theo phương trình sau: Trong trường hợp tính theo khối lượng khô và không kể thành phần tro, phương trình tính toán tương ứng như sau: Năng lượng của từng thành phần chất thải cũng có thể được tính toán một cách gần đúng theo phương trình sau (đây là phương trình được xây dựng trên cơ sở phương trình Dulong) (Tchobanoglous và cộng sự, 1993): Trong đó: - C : Carbon, % khối lượng; - H2 : Hydro, % khối lượng; - O2 : Oxy, % khối lượng; - S : Lưu huỳnh, % khối lượng; - N : Nitơ, % khối lượng; - Btu/lb x 2,326 = KJ/kg. Trong đó thừa số (H2 - 1/8 O2) tính cho phần hydro phản ứng với oxy, vì thành phần này không tham gia tạo năng lượng của chất thải. Năng lượng KJ/kg (Tính theo khối lượng khô) Năng lượng KJ/kg (Tính theo khối lượng ướt) = x 100 100 – độ ẩm (%) Năng lượng KJ/kg (Theo khối lượng khô, không tro) Năng lượng KJ/kg (Tính theo khối lượng ướt) = x 100 100 – độ ẩm (%) – tro (%) NSOHClbBtu     1040 8 1610145/ 22 Chương 2 – Nguồn phát sinh, khối lượng, thành phần và tính chất 36 Bảng 2.18 Năng lượng và phần chất trơ có trong CTR từ khu dân cư Thành Phần Phần chất trơ (1) (%) Năng lượng(2) (KJ/kg) Khoảng dao động Đặc trưng Khoảng dao động Đặc trưng Chất hữu cơ Chất thải thực phẩm 2-8 5,0 3.489 - 6.978 4.652 Giấy 4-8 6,0 11.630 - 18.608 16.747 Carton 3-6 5,0 13.956 - 17.445 16.282 Nhựa 6-20 10,0 27.912 - 37.216 32.564 Vải 2-4 2,5 15.119 - 18.608 17.445 Cao su 8-20 10,0 20.934 - 27.912 23.260 Da 8-20 10,0 15.119 - 19.771 17.445 Rác vườn 2-6 4,5 2.326 - 18.608 6.513 Gỗ 0,6-2 1,5 17.445 - 19.771 18.608 Chất hữu cơ khác - - - - Chất vô cơ Thủy tinh 96-99 98,0 116 - 233(3) 140 Lon thiếc 96-99 98,0 233 - 1163(3) 698 Nhôm 90-99 96,0 - - Kim loại khác 94-99 98,0 233 - 1163(3) 698 Bụi, tro, 60-80 70,0 2.326 - 11.630 6978 CTRĐT 9.304 - 13.956 11.630(4) Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993. (1) Sau khi cháy hoàn toàn (2) Theo thành phần thu gom được (3) Năng lượng có từ lớp phủ, nhãn hiệu và những vật liệu đính kèm (4) Giá trị năng lượng trong bảng này lớn hơn các giá trị tương ứng trình bày ở Bảng 4-10, chủ yếu do (1) lượng chất thải thực phẩm bị giảm và (2) thành phần phần trăm nhựa gia tăng (7% thay vì 4%) đối với CTR lấy từ khu dân cư. Quá trình chuyển hóa hóa học Biến đổi hóa học của CTR bao hàm cả quá trình chuyển pha (từ pha rắn sang pha lỏng, từ pha rắn sang pha khí, ). Để giảm thể tích và thu hồi các sản phẩm, những quá trình chuyển hóa hóa học chủ yếu sử dụng trong xử lý CTRĐT bao gồm (1) đốt (quá trình oxy hóa hóa học), (2) nhiệt phân, và (3) khí hóa. Đốt (Oxy hóa hóa học). Đốt là phản ứng hóa học giữa oxy và chất hữu cơ có trong CTR tạo thành các hợp chất bị oxy hóa cùng với sự phát sáng và tỏa nhiệt. Nếu không khí được cấp dư và dưới điều kiện phản ứng lý tưởng, quá trình đốt chất hữu cơ có trong CTRĐT có thể biểu diễn theo phương trình phản ứng sau: Chất hữu cơ + Không khí (dư)  CO2 + H2O + không khí dư + NH3 + SO2 + NOx + Tro + Nhiệt Lượng không khí được cấp dư nhằm đảm bảo quá trình cháy xảy ra hoàn toàn. Sản phẩm cuối của quá trình đốt cháy CTRĐT bao gồm khí nóng chứa CO2, H2O, không khí dư (O2 và N2) và phần không cháy còn lại. Trong thực tế, ngoài những thành phần này còn có một lượng nhỏ các khí NH3, SO2, NOx và các khí vi lượng khác tùy theo bản chất của chất thải. Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 37 Nhiệt phân. Vì hầu hết các chất hữu cơ đều không bền nhiệt, chúng có thể bị cắt mạch qua các phản ứng cracking nhiệt và ngưng tụ trong điều kiện không có oxy, tạo thành những phần khí, lỏng và rắn. Trái với quá trình đốt là quá trình tỏa nhiệt, quá trình nhiệt phân là quá trình thu nhiệt. Đặc tính của 3 phần chính tạo thành từ quá trình nhiệt phân CTRĐT như sau: (1) dòng khí sinh ra chứa H2, CH4, CO, CO2 và nhiều khí khác tùy thuộc vào bản chất của chất thải đem nhiệt phân, (2) hắc ín và/hoặc dầu dạng lỏng ở điều kiện nhiệt độ phòng chứa các hóa chất như acetic acid, acetone và methanol và (3) than bao gồm carbon nguyên chất cùng với những chất trơ khác. Quá trình nhiệt phân cellulose có thể biểu diễn bằng phương trình phản ứng sau: 3(C6H10O5)  8H2O + C6H8O + 2CO + 2CO2 + CH4 + H2 + 7C Trong phương trình này, thành phần hắc ín và/hoặc dầu thu được chính là C6H8O. Khí hóa. Quá trình khí hóa bao gồm quá trình đốt cháy một phần nhiên liệu carbon để tạo thành khí nhiên liệu cháy được giàu CO, H2 và một số hydrocarbon no, chủ yếu là CH4. Khí nhiên liệu cháy được sau đó được đốt cháy trong động cơ đốt trong hoặc nồi hơi. Nếu thiết bị khí hóa được vận hành ở điều kiện áp suất khí quyển sử dụng không khí làm tác nhân oxy hóa, sản phẩm cuối của quá trình khí hóa sẽ là (1) khí năng lượng thấp chứa CO2, CO, H2, CH4, và N2, (2) hắc ín chứa C và các chất trơ sẵn có trong nhiên liệu và (3) chất lỏng ngưng tụ được giống như dầu pyrolic. 2.4.3 Tính chất sinh học Đặc tính sinh học quan trọng nhất của thành phần chất hữu cơ có trong CTRĐT là hầu hết các thành phần này đều có khả năng chuyển hóa sinh học tạo thành khí, chất rắn hữu cơ trơ và các chất vô cơ. Mùi và ruồi nhặng sinh ra trong quá trình thối rữa chất hữu cơ (rác thực phẩm). Khả năng phân hủy sinh học của các thành phần chất hữu cơ. Hàm lượng chất rắn bay hơi (VS), xác định bằng cách nung ở nhiệt độ 550oC, thường được sử dụng để đánh giá khả năng phân hủy sinh học của chất hữu cơ trong CTRĐT. Tuy nhiên, việc sử dụng chỉ tiêu VS để biểu diễn khả năng phân hủy sinh học của phần chất hữu cơ có trong CTRĐT không chính xác vì một số thành phần chất hữu cơ rất dễ bay hơi nhưng rất khó bị phân hủy sinh học (ví dụ giấy in báo và nhiều loại cây kiểng). Cũng có thể sử dụng hàm lượng lignin có trong chất thải để xác định tỷ lệ chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học theo phương trình sau (Tchobanoglous và cộng sự, 1993): BF = 0,83 - 0,028 LC Trong đó: - BF : phần có khả năng phân hủy sinh học biểu diễn dưới dạng VS; - 0,83 : hằng số thực nghiệm; - 0,028 : hằng số thực nghiệm; - LC : hàm lượng lignin có trong VS tính theo % khối lượng khô. Chương 2 – Nguồn phát sinh, khối lượng, thành phần và tính chất 38 Sự hình thành mùi. Mùi sinh ra khi tồn trữ CTR trong thời gian dài giữa các khâu thu gom, trung chuyển và đổ ra BCL, nhất là ở những vùng khí hậu nóng, do khả năng phân hủy kỵ khí nhanh các chất hữu cơ dễ bị phân hủy có trong CTRĐT. Ví dụ, trong điều kiện kỵ khí, sulfate có thể bị khử thành sulfide (S2-), sau đó sulfide kết hợp với hydro tạo thành H2S. Quá trình này có thể biểu diễn theo các phương trình sau: 2 CH3CHOHCOOH + SO42-  2 CH3COOH + S2- + H2O + CO2 Lactate Sulfate Acetate Sulfide 4H2 + SO42-  S2- + 4H2O S2- + 2H+  H2S Ion Sulfide có thể kết hợp với muối kim loại sẵn có, ví dụ muối sắt, tạo thành sulfide kim loại: S2- + Fe2+  FeS Màu đen của CTR đã phân hủy kỵ khí ở BCL chủ yếu là do sự hình thành các muối sulfide kim loại. Nếu không tạo thành các muối này, vấn đề mùi của BCL sẽ trở nên nghiêm trọng hơn. Các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh khi bị khử sẽ tạo thành những hợp chất có mùi hôi như methyl mercaptan và aminobutyric acid. CH3SCH2CH2CH(NH2)COOH CH3SH + CH3CH2CH2(NH2)COOH Methionine Methyl mercaptan Aminobutyric acid Methylmercaptan có thể bị thủy phân tạo thành methyl alcohol và hydrogen sulfide: CH3SH + H2O  CH4OH + H2S Các quá trình chuyển hóa sinh học Các quá trình chuyển hóa sinh học phần chất hữu cơ có trong CTRĐT có thể áp dụng để giảm thể tích và khối lượng chất thải, sản xuất phân compost dùng bổ sung chất dinh dưỡng cho đất và sản xuất khí methane. Những vi sinh vật chủ yếu tham gia quá trình chuyển hóa sinh học các chất thải hữu cơ bao gồm vi khuẩn, nấm, men và antinomycetes. Các quá trình này có thể được thực hiện trong điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí, tùy theo lượng oxy sẵn có. Những điểm khác biệt cơ bản giữa các phản ứng chuyển hóa hiếu khí và kỵ khí là bản chất của các sản phẩm tạo thành và lượng oxy thực sự cần phải cung cấp để thực hiện quá trình chuyển hóa hiếu khí. Những quá trình sinh học ứng dụng để chuyển hóa chất hữu cơ có trong CTRĐT bao gồm quá trình làm phân compst hiếu khí, quá trình phân hủy kỵ khí và quá trình phân hủy kỵ khí với nồng độ chất rắn cao. +2H CHƯƠNG 3 QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ TẠI NGUỒN 3.1 LƯU TRỮ CHẤT THẢI RẮN TẠI NGUỒN Các yếu tố quan trọng cần phải xem xét đối với việc lưu trữ chất thải rắn tại nguồn bao gồm (1) loại thùng chứa sử dụng, (2) vị trí đặt thùng chứa, (3) ảnh hưởng của việc lưu trữ đến đặc tính của chất thải và (4) sức khỏe cộng đồng và mỹ quan khu vực. 3.1.1 Loại thùng chứa Loại và dung tích thùng chứa sử dụng phụ thuộc vào đặc tính và loại chất thải thu gom, loại hệ thống thu gom, chu kỳ thu gom và diện tích sẵn có để đặt thùng chứa. Một số dạng thùng chứa chất thải tại nguồn hiện đang sử dụng ở Việt Nam và các nước trên thế giới được thể hiện trong Hình 3.1 và Hình 3.2. (a) Thùng chứa chất thải rắn tại hộ gia đình. (b) Thùng chứa chất thải rắn ở khu công cộng. Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 39 (c) Thùng chứa chất thải rắn dọc đường phố. Hình 3.1 Các dạng thùng chứa chất thải rắn tại nguồn ở Việt Nam. (b) Thùng chứa chất thải rắn ở cụm hộ gia đình – Wageningen – Hà Lan. (a) Thùng chứa chất thải rắn ở khu ký túc xá sinh viên – Wageningen – Hà Lan. (c) Thùng chứa chất thải rắn ở khu ký túc xá sinh viên – AIT- Bangkok – Thái Lan. Chương 3 – Quản lý chất thải rắn đô thị tại nguồn 40 (f) Thùng chứa chất thải rắn ở khu siêu thị – Wageningen – Hà Lan. (g) Thùng chứa chất thải rắn ở dọc đường phố Paris – Pháp. (e) Thùng chứa chất thải rắn ở khuôn viên Viện Công Nghệ Châu Á – AIT – Thái Lan. (d) Khu chứa rác tập trung ở khuôn viên Viện Công Nghệ Châu Á – AIT – Thái Lan. Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 41 Hình 3.2 Một số dạng thùng chứa chất thải rắn tại nguồn ở các nước trên thế giới. 3.1.2 Vị trí đặt thùng chứa rác Vị trí đặt thùng chứa rác phụ thuộc vào đặc điểm của nguồn phát sinh chất thải (nhà ở, trường học, công sở, khu thương mại, xí nghiệp,), không gian sẵn có và lối vào vị trí thu gom. Tại hầu hết các tỉnh thành ở nước ta, CTR được tập trung trước nhà trước thời gian thu gom. Cũng có nơi, mỗi khu phố, tổ dân phố hay chung cư có một điểm tập trung rác chung. Thông thường, vị trí và loại thùng chứa chất thải tại nguồn phải được lựa chọn trên cơ sở phù hợp với yêu cầu sử dụng của nơi phát sinh chất thải và thuận tiện cho công tác thu gom. 3.1.3 Ảnh hưởng của việc lưu trữ đến đặc tính chất thải Những yếu tố quan trọng cần xem xét khi lưu trữ chất thải rắn tại nguồn là những ảnh hưởng của chính việc lưu trữ chất thải đến đặc tính của chất thải do (1) quá trình phân hủy sinh học, (2) sự hấp thu chất lỏng và (3) sự nhiễm bẩn của các thành phần chất thải. Quá trình phân hủy sinh học. Chất thải thực phẩm và những chất thải khác trong các thùng chứa tại nguồn hầu như đều dễ bị phân hủy sinh (thường gọi là sự thối rửa) do sự phát triển của vi sinh vật và nấm. Nếu chất thải được lưu trữ trong thùng chứa trong một khoảng thời gian dài, ruồi sẽ sinh sôi nảy nở và gây mùi hôi thối. Ví dụ, trong điều kiện kỵ khí, sulfate có the bị khử thành sulfide (S2-), sau đó sulfide kết hợp với hydro tạo thành H2S. Quá trình này có thể biểu diễn theo các phương trình sau (Tchobanoglous và cộng sự, 1993): 2 CH3CHOHCOOH + SO42-  2 CH3COOH + S2- + H2O + CO2 Lactate Sulfate Acetate Sulfide 4H2 + SO42-  S2- + 4H2O S2- + 2H+  H2S Các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh khi bị khử sẽ tạo thành những hợp chất có mùi hôi như methyl mercaptan và aminobutyric acid. CH3SCH2CH2CH(NH2)COOH CH3SH + CH3CH2CH2(NH2)COOH Methionine Methyl mercaptan Aminobutyric acid Methylmercaptan có thể bị thủy phân tạo thành methyl alcohol và hydrogen sulfide: (h) Thùng chứa chất thải rắn ở khu nhà nghỉ của vận động viên – Bangkok – Thái Lan. +2H Chương 3 – Quản lý chất thải rắn đô thị tại nguồn 42 CH3SH + H2O  CH4OH + H2S Hấp thu chất lỏng. Do các thành phần của CTR có độ ẩm ban đầu khác nhau, quá trình thiết lập lại cân bằng độ ẩm sẽ xảy ra khi các chất thải này được chứa chung trong cùng thùng chứa. Khi chứa các chất thải khác nhau trong cùng thùng chứa, giấy sẽ hấp thu nước từ chất thải thực phẩm và rác vườn ẩm ướt. Mức độ hấp thu tùy thuộc vào thời gian lưu trữ cho đến khi chất thải được thu gom. Nếu các chất thải được lưu trữ tại nguồn hơn 1 tuần trong thùng chứa kín, độ ẩm sẽ phân bố đều cho tất cả các thành phần có trong thùng chứa. Nếu không dùng thùng chứa kín, chất thải cũng có thể hấp thu nước mưa rơi vào thùng. Sự nhiễm bẩn của các thành phần chất thải. Yếu tố đặc biệt quan trọng đối với việc lưu trữ chất thải tại nguồn là sự nhiễm bẩn chất thải. Những thành phần chất thải chính có thể bị nhiễm bẩn bởi một lượng nhỏ các chất thải nguy hại như dầu xe, chất tẩy rửa và sơn, do đó làm giảm khả năng tái sinh vật liệu. Trong khi sự nhiễm bẩn tại nguồn này làm giảm giá trị của từng thành phần chất thải, nhiều tranh luận cho rằng điều này cũng mang lại lợi ích khi đổ bỏ các chất thải này ra bãi chôn lấp bởi vì nồng độ của các chất ô nhiễm giảm đáng kể khi các thành phần chất thải được phân tán và ép trong quá trình chôn lấp. 3.1.4 Ảnh hưởng của việc lưu trữ chất thải đến sức khỏe cộng đồng và mỹ quan Yếu tố liên quan đến sức khỏe cộng đồng đầu tiên là sự sinh sôi nảy nở các loại côn trùng, vi sinh vật mang mầm bệnh trong khu vực chứa chất thải. Biện pháp tốt nhất để hạn chế chuột bọ và ruồi là giữ vệ sinh khu vực một cách hợp lý bằng cách dùng thùng chứa có nắp đậy kín, rửa thùng chứa cũng như làm vệ sinh khu vực chứa chất thải theo định kỳ và chuyển các chất thải có khả năng phân hủy sinh học đến nơi thải bỏ theo quy định. Vấn đề mỹ quan khu vực thường liên quan đến sự hình thành mùi và cảnh quan không đẹp mắt do không duy trì điều kiện vệ sinh phù hợp. Mùi có thể được khống chế bằng cách dùng thùng chứa kín và duy trì chu kỳ thu gom hợp lý. Nếu vẫn phát sinh mùi, có thể sử dụng chất khử mùi như một giải pháp tạm thời. Để duy trì mỹ quan khu vực, các thùng chứa phải được lau chùi và rửa định kỳ. 3.2 XỬ LÝ CHẤT THẢI TẠI NGUỒN Quá trình xử lý chất thải được áp dụng để (1) giảm thể tích, (2) thu hồi vật liệu có thể tái sử dụng được, hoặc (3) thay đổi hình dạng vật lý của chất thải. Các hình thức xử lý chất thải tại nguồn thường được áp dụng bao gồm (1) phân loại chất thải, (2) ép, (3) ủ phân hữu cơ và (4) đốt. Phân loại chất thải Việc phân loại chất thải rắn tại nguồn là một trong những phương thức hiệu quả nhất để có thể thu hồi và tái sử dụng vật liệu từ chất thải rắn. Ép Ép, đóng kiện các loại phế liệu đã phân loại như carton, giấy, lon, là hình thức khá thông dụng ở các khu thương mại, các nhà máy, xí nghiệp, Việc sử dụng máy ép chất thải có thể giảm thể tích ban đầu của chất thải từ 20-60% nhưng khối lượng chất thải hoàn toàn không thay đổi. Việc thu hồi chất thải sẽ không thể thực hiện được trừ khi chất thải đã đóng kiện được tháo bung ra trở lại. Nếu bước xử lý tiếp theo là đốt, chất thải đã ép cũng phải được làm vụn ra để tránh làm chậm quá trình đốt và tránh làm tăng phần vật liệu không bị đốt cháy hoàn toàn. Tất cả những yếu tố này phải được xem xét cẩn thận khi quyết định sử dụng máy ép chất thải tại nguồn phát sinh. Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 43 Ủ phân hữu cơ Vào những năm 1970, chế biến phân hữu cơ (compost) tại các hộ gia đình là phương pháp tái chế chất thải hữu cơ được ứng dụng rộng rãi. Đây là phương pháp giảm thể tích và biến đổi thành phần vật lý của chất thải một cách hiệu quả đồng thời tạo ra sản phẩm phụ hữu dụng. Nhiều phương pháp làm phân compost khác nhau được ứng dụng tùy thuộc vào không gian sẵn có và chất thải dùng làm phân compost. Sản xuất compost ở sân nhà. Để sản xuất compost ở sân nhà, người dân cần nắm được một số phương pháp làm phân bằng lá cây, cỏ và các mẫu vụn cây cối bị cắt xén. Bụi cây, gốc cây và gỗ cũng có thể làm phân compost được. Phương pháp đơn giản nhất là đổ vật liệu làm phân compost thành đống, tưới nước và đảo trộn theo chu kỳ để cung cấp độ ẩm và oxy cần thiết cho vi sinh vật sống và phát triển. Trong quá trình ủ phân compost, các vật liệu sẽ bị phân hủy dưới tác dụng của vi sinh vật và nấm cho đến khi chỉ còn lại mùn (humus). Vật liệu phân compost sau khi đã ổn định sinh học có thể dùng làm chất bổ sung dinh dưỡng cho đất hoặc làm vật liệu che phủ. Lớp phủ bãi cỏ. Những dạng làm phân compost khác như thải cỏ trên các bãi cỏ mới xén. Nếu các mẫu cỏ đã xén này đủ nhỏ, chúng có thể phủ thành một lớp trên mặt đất. Theo thời gian, lớp cỏ này sẽ được chuyển thành phân compost. Hình thức này không những giúp làm giảm lượng chất thải sinh ra tại nguồn mà còn cho phép tái sinh dinh dưỡng. Đốt Đốt chất thải trong vườn nhà cũng là một trong những hình thức xử lý chất thải rắn tại nguồn. Tuy nhiên, biện pháp này chỉ có thể áp dụng ở những vùng nông thôn, ở những khu dân cư thưa thớt. Hiện nay, ở các nước, việc đốt chất thải ở sân nhà đã bị cấm, nhất là ở các khu đô thị. Đây cũng chính là nguyên nhân làm tăng đáng kể lượng giấy, carton, và rác vườn trong thành phần chất thải rắn thu gom. CHƯƠNG 4 HỆ THỐNG THU GOM 4.1 HỆ THỐNG THU GOM CHẤT THẢI RẮN TỪ CÁC NGUỒN PHÁT SINH CÓ KHỐI LƯỢNG NHỎ 4.1.1 Hình thức thu gom Các nguồn phát sinh có khối lượng nhỏ bao gồm hộ gia đình, văn phòng, công sở, các cửa hàng tạp hóa, các quán ăn, nhà hàng, khách sạn, trường học, nằm trong khu dân cư, trong đó đặc trưng nhất là hộ gia đình. Cũng có một số nhà hàng, khách sạn, trường học có quy mô lớn (khối lượng CTR phát sinh mỗi ngày lớn hơn khối lượng chứa được trong 1 xe thu gom 660 L, khoảng 350 kg). Tuy nhiên, số lượng các nguồn này không nhiều và thường nằm rải rác trong khu dân cư, nên để tiện cho việc tổ chức tuyến thu gom, các nguồn này vẫn được xem là nguồn phát sinh có khối lượng nhỏ. Ở nước ta, khu dân cư chưa được quy hoạch một cách đồng bộ, các khu phố rất khác nhau giữa các quận trong cùng thành phố và giữa các cụm dân cư trong cùng một quận. Nếu như ở các quận trung tâm thường tập trung các đường phố lớn, được phân luồng giao thông rõ ràng, ở các quận khác tỷ lệ đường hẻm sẽ nhiều hơn, có đoạn thuộc đường 1 chiều và có đoạn là đường 2 chiều. Do đó, hoạt động thu gom CTR từ các nguồn phát sinh có khối lượng nhỏ này cũng sẽ khác nhau tùy theo từng địa bàn và đặc điểm đường giao thông của khu vực. Một cách tổng quát, hoạt động thu gom chất thải rắn từ các nguồn phát sinh có khối lượng nhỏ được thực hiện theo hình thức thu gom “từng nhà một (door-to-door) và hết nhà này đến nhà kia trên cùng một tuyến”, cụ thể như sau: - Trên các tuyến đường giao thông lớn, mật độ xe đông, lưu thông một chiều hay hai chiều, hình thức thuận tiện nhất là thu gom CTR một bên lề đường và lần lượt từ nhà này đến nhà kia. Công nhân thu gom sẽ đẩy xe thu gom rỗng từ nơi tập trung, đến hộ gia đình (hay công sở, quán ăn, nhà hàng, gọi chung là hộ gia đình vì đây là nguồn phát sinh chiếm tỷ lệ cao nhất trong nhóm nguồn phát sinh có khối lượng nhỏ) đầu tiên của tuyến thu gom, lấy CTR, sau đó đẩy xe sang hộ gia đình kế tiếp và cứ như thế cho đến khi xe đầy (không thể chứa thêm CTR nữa). Sau khi đã thu gom đầy xe, công nhân sẽ đẩy xe chứa đầy CTR đến điểm tập kết (có thể là điểm hẹn, trạm ép kín, trạm trung chuyển, hay trạm phân loại,) đợi, chuyển giao CTR và lấy xe rỗng thực hiện chuyến thu gom tiếp theo cho đến khi hoàn tất công tác thu gom của một ngày. Hình thức thu gom này được mô tả như trên Hình 4.1. - Đối với những tuyến đường giao thông nhỏ hay đường hẻm, hình thức thu gom thuận tiện nhất là lấy rác ở hai nhà đối diện và lần lượt qua các “cặp nhà” trên cùng tuyến đường. Ở một số địa phương, xe thu gom được sử dụng là xe tải (không phải thùng 660 L hay xe đẩy tay). Do đó, xe sẽ đậu ở một vị trí thuận tiện trên đường hoặc chạy rất chậm, trong khi đó, công nhân thu gom sẽ đến trước từng hộ gia đình để lấy rác cho vào giỏ cần xé, đến khi đầy giỏ, công nhân mới chuyển rác lên xe vận chuyển để lấy giỏ không tiếp tục thu gom rác. Công việc cứ được tiếp tục cho đến khi xe thu gom không thể chứa thêm rác nữa. Trong trường hợp này, công nhân thường lấy rác ở hai nhà đối diện để đỡ tốn công di chuyển. Hình thức thu gom này được mô tả như trên Hình 4.2. Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 45 Hình 4.1 Hình thức thu gom CTR từ các nguồn phát sinh có khối lượng nhỏ: thu gom một bên đường. Hình 4.2 Hình thức thu gom CTR từ các nguồn phát sinh có khối lượng nhỏ: thu gom hai bên đường. Ở các khu nhà dân thuộc vùng đảo, đường đi dốc, trơn trợt, không thể đẩy xe thu gom đến từng nhà, công nhân thu gom cũng phải mang cần xé đến từng hộ gia đình để lấy rác và chuyển xuống xe thu gom. Trong trường hợp này không thể thu gom theo từng tuyến đường như đã mô tả ở trên. Công nhân thu gom sẽ lấy rác theo từng cụm hộ gia đình, từ trên cao xuống thấp sao cho thuận tiện cho việc chuyển rác xuống phía dưới. 4.1.2 Phương tiện thu gom Phương tiện thu gom CTR từ các nguồn phát sinh có khối lượng nhỏ, với đường phố nhỏ hẹp và các hộ gia đình bỏ rác riêng lẻ (từng nhà một, không tập trung tại một điểm) như nước ta, phương tiện thu gom phải đạt các yêu cầu kỹ thuật sau đây: - Chứa rác thu gom, không gây rơi vãi rác và rò rỉ nước rác trong quá trình thu gom và trên đường vận chuyển về điểm tập kết; - Xe phải có kết cấu và kích cỡ phù hợp cho việc di chuyển trên các tuyến đường nhỏ hẹp và đông đúc; - Nếu phải dùng sức người để đẩy, xe phải có sức chứa vừa phải với khả năng đẩy xe chứa đầy rác của 1 hoặc 2 công nhân thu gom. Các phương tiện thu gom hiện đang sử dụng ở nước ta có thể kể đến gồm thùng 660 L, xe đẩy tay, xe bagác, xe lam và xe tải (đặc biệt thu gom xà bần) (Hình 4.3). Trạm Xe Điểm tập kết Hộ gia đình 1 Hộ gia đình 2 Hộ gia đình 3 Hộ gia đình 4 Hộ gia đình n .. Đến tuyến tiếp theo Xe đầy Xe rỗng Các hộ gia đình này nằm hai bên của một tuyến đường Hộ gia đình 1’ Hộ gia đình 2’ Hộ gia đình 3’ Hộ gia đình 4’ Hộ gia đình n’ .. Hộ gia đình m Hộ gia đình m’ Trạm Xe Điểm tập kết Hộ gia đình 1 Hộ gia đình 2 Hộ gia đình 3 Hộ gia đình 4 Hộ gia đình n Hộ gia đình 1’ .. Đến tuyến tiếp theo Xe đầy Xe rỗng Các hộ gia đình này nằm cùng một bên đường Chương 4 – Hệ thống thu gom 46 Hình 4.3 Các phương tiện thu gom CTR từ các nguồn phát sinh có khối lượng nhỏ. 4.1.3 Phân tích tuyến thu gom, tính toán trang thiết bị và nhân công thu gom Phân tích tuyến thu gom Để thuận tiện cho việc tính toán trang thiết bị thu gom, số vòng quay xe thu gom, số nhân công, những hoạt động chính để hoàn tất một chuyến thu gom CTR (hay một tuyến thu gom) được phân thành các công đoạn như sau: - Đẩy xe rỗng từ trạm xe (hay nơi tập trung xe thu gom); - Lấy CTR từ mỗi hộ gia đình (lấy rác một bên đường) hay hai hộ gia đình (lấy rác hai nhà đối diện) và đẩy xe giữa hai nhà kế tiếp hay giữa hai “cặp nhà” kế tiếp cho đến hết tuyến (đến khi xe thu gom đầy); - Đẩy xe đầy đến nơi tập kết (điểm hẹn, trạm ép kín, trạm trung chuyển, trạm phân loại,); - Đợi và chuyển giao CTR tại điểm tập kết; - Đẩy xe rỗng đến vị trí lấy rác đầu tiên của tuyến tiếp theo. Các hoạt động này có thể quy đổi theo thời gian cần thiết để hoàn tất một chuyến (hay một tuyến thu gom), bao gồm: - Thời gian lấy rác là thời gian công nhân thu gom đến lấy rác ở tất cả các hộ gia đình cũng như đẩy xe từ hộ gia đình này đến hộ gia đình kia, tính từ khi bắt đầu lấy rác ở hộ gia đình thứ nhất cho đến khi xe đầy rác. Thời gian lấy rác được ký hiệu là Tlấy rác. - Thời gian vận chuyển là thời gian công nhân thu gom đẩy xe rỗng từ điểm tập kết rác đến vị trí đầu tiên của tuyến thu gom và thời gian đẩy xe chứa đầy rác ở vị trí cuối cùng của tuyến thu gom đến điểm tập kết. Thời gian vận chuyển được ký hiệu là Tvận chuyển. - Thời gian tại nơi tập kết rác sau khi thu gom là thời gian chờ và chuyển giao rác đã thu gom, được ký hiệu là Ttập kết. Xe đẩy tay cải tiến Thùng 660L Xe bagác đẩy Xe bagác máy Xe lam Xe tải (chở xà bần) Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 47 Thêm vào đó, đối với một ngày làm việc, công nhân thu gom còn tốn thời gian để đẩy xe rỗng từ trạm xe đến vị trí thu gom đầu tiên của tuyến thu gom thứ nhất của ngày làm việc (thời gian này được ký hiệu là t1) cũng như thời gian để đẩy xe rỗng sau từ điểm tập kết rác về lại trạm xe, kết thúc một ngày làm việc (thời gian này được ký hiệu là t2). Đó là chưa kể thời gian công nhân cần nghỉ giữa ca, nghỉ ăn trưa. Thời gian này được xem là thời gian không thu gom và thường được tính bằng hệ số tính đến thời gian không thu gom W. Hệ số W được tính không quá 15% thời gian của một ngày làm việc (8 giờ/người lao động/ngày và có thể lớn hơn đối với thiết bị thu gom). Như vậy thời gian để hoàn tất một chuyến (hay một tuyến) thu gom (Tchuyến) CTR từ các nguồn phát sinh có khối lượng nhỏ có thể được biểu diễn như sau: Tchuyến = Tlấy rác + Tvận chuyển + Ttập kết (4-1) Thời gian lấy rác. Nếu hoạt động lấy rác được thực hiện tuần tự từ hộ gia đình này đến hộ gia đình kia (đối với lấy rác một bên đường) hay từ “cặp hộ gia đình này” đến “cặp hộ gia đình kia” (đối với lấy rác hai bên đường), việc ước tính thời gian lấy rác sẽ rất thuận tiện và tương đối chính xác giữa số liệu tính toán thiết kế và thực tế vận hành. Tính toán này sẽ gặp sai số rất lớn nếu như trên thực tế công nhân không lấy rác lần lượt từ hộ này đến hộ kia mà chỉ lấy rác ở những hộ gia đình có ký hợp đồng thu gom rác (hình thức “da beo” như thực tế hiện nay). Để xác định thời gian lấy rác, cần khảo sát xác định thời gian lấy túi chứa rác từ hộ gia đình bỏ vào xe thu gom (TLR-HGĐ) và thời gian đẩy xe giữa hai hộ gia đình kế cận (TLR-ĐX). Giả sử thời gian thực hiện các hoạt động này là như nhau ở tất cả các hộ gia đình. Nếu gọi n là số hộ gia đình được lấy rác của một chuyến hay một tuyến thu gom, thời gian lấy rác sẽ được tính như sau: Tlấy rác (phút/chuyến) = n x TLR-HGĐ + (n – 1) x TLR-ĐX (4-2) Thời gian vận chuyển. Thời gian vận chuyển là thời gian cần để đẩy xe thu gom rỗng từ điểm tập kết đến vị trí lấy rác đầu tiên của tuyến thu gom cộng với thời gian đẩy xe thu gom đầy từ vị trí kết thúc tuyến thu gom đến điểm tập kết. Thời gian này sẽ thay đổi theo đoạn đường đi và vận tốc đẩy xe (hay chạy xe, nếu là xe máy). Thông thường đoạn đường phải đẩy xe của các tuyến sẽ rất khác nhau, do đó để thuận tiện khi tính toán thiết kế, giả thiết rằng đoạn đường đi và về là bằng nhau, được lấy trung bình và giới hạn theo đoạn đường xa nhất mà công nhân thu gom có thể đẩy xe rác đầy về điểm tập kết. Nếu gọi đoạn đường đẩy xe là h, vận tốc đẩy xe rác rỗng là vXR và vận tốc đẩy xe rác đầy là vXĐ, thời gian vận chuyển được tính toán như sau: h h Tvận chuyển (phút/chuyến) = ----- + ----- (4-3) vXR vXĐ Như vậy, muốn tính toán thời gian vận chuyển, cần xác định vị trí điểm tập kết sau khi thu gom. Hay nói cách khác, mạng lưới điểm hẹn, vị trí trạm trung chuyển/trạm phân loại/xử lý phải được quy hoạch trước khi tính toán thời gian thực hiện một chuyến (hay một tuyến thu gom). Hình thức và phương tiện thu gom cũng phải được lựa chọn trước để làm cơ sở cho việc tính toán số lượng trang thiết bị cần đầu tư và số nhân công cần đào tạo. Kết quả tính toán thiết kế này chủ Thời gian lấy túi chứa rác của tất cả các hộ gia đình trên tuyến thu gom Thời gian đẩy xe qua các hộ gia đình trên tuyến thu gom Thời gian đẩy xe rỗng từ điểm tập kết đến vị trí lấy rác đầu tiên của tuyến thu gom Thời gian đẩy xe đầy từ vị trí lấy rác cuối cùng của tuyến thu gom đến điểm tập kết Chương 4 – Hệ thống thu gom 48 phù hợp với một loại trang thiết bị đã lựa chọn. Do đó, nếu có sự thay đổi trang thiết bị, cần phải tính toán lại từ đầu. Thời gian tại nơi tập kết. Thời gian tại nơi tập kết gồm thời gian chờ và thời gian chuyển giao rác (chuyển rác sang xe trung chuyển hoặc xe vận chuyển; đổ rác xuống khu vực tập trung; xe rác vào container,). Thời gian này thay đổi tùy theo phương thức hoạt động của nơi tiếp nhận rác. Thông thường thời gian tốn nhiều nhất là thời gian chờ đợi do tập trung quá nhiều xe thu gom về một lúc hay do xe vận chuyển đến muộn, Do đó, khi thiết kế và vận hành điểm tập kết rác sau thu gom, cần hạn chế đến mức thấp nhất thời gian xe thu gom phải chờ để đổ rác. Nếu thay các giá trị trong phương trình (4-2) và (4-3) vào phương trình (4-1), thời gian cần thiết để hoàn tất 1 chuyến (hay 1 tuyến) thu gom CTR từ các nguồn phát sinh có khối lượng thấp có thể được biểu diễn như sau: h h Tchuyến = n x TLR-HGĐ + (n – 1) x TLR-ĐX + ----- + ----- + Ttập kết (4-4) vXR vXĐ Tính toán thiết bị thu gom cần đầu tư Việc tính toán trang thiết bị thu gom cần đầu tư được thực hiện theo các bước sau: Bước 1: Xác định các thông số ban đầu phục vụ tính toán thiết kế Các thông số ban đầu phục vụ việc tính toán thiết kế bao gồm: - Xác định hình thức thu gom (một bên lề đường hay hai nhà đối diện); - Lựa chọn những loại thiết bị thu gom dự kiến sử dụng. Với mỗi loại phải thực hiện tất cả các bước tính toán như trình bày ở mục này. Dựa trên số lượng thiết bị cần đầu tư, thời gian sử dụng (để tính khấu hao), tính toán vốn đầu tư cần cho mỗi loại, từ đó so sánh và chọn loại thiết bị vừa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật vừa có lợi về mặt kinh tế. - Xác định các đặc tính kỹ thuật của xe bao gồm: (1) Dung tích xe (m3); (2) Khối lượng riêng của CTR trong xe (tấn/m3) hay hệ số hữu dụng của xe. Cách tốt nhất là phải xác định được khối lượng riêng của CTR trong xe thu gom. Trong trường hợp không xác định được khối lượng riêng, có thể sử dụng hệ số hữu dụng f. Đối với xe không ép, không được phép chở đầy hơn miệng xe, hệ số hữu dụng f = 0,80-0,95. Đối với xe ép, hệ số hữu dụng sẽ phụ thuộc vào mức độ nén ép, có thể dao động trong khoảng 1,5-2,0 tùy xe. Khối lượng riêng của CTR trong xe thu gom phải được xác định theo cách thức đã trình bày trong Chương 2. (3) Xe được vận hành thủ công (đẩy) hay cơ giới (xe máy); (4) Thời gian khấu hao thùng (năm). - Xác định thời gian lấy rác tại mỗi nguồn (ví dụ hộ gia đình), thời gian đẩy xe giữa hai nguồn (hai hộ gia đình kế cận); - Xác định vị trí các điểm tập kết CTR sau thu gom để ước tính đoạn đường vận chuyển (h); - Xác định vận tốc đẩy xe rỗng và xe chứa đầy rác; - Xác định tổng khối lượng CTR cần phải thu gom trên địa bàn trong một đơn vị thời gian; - Xác định chu kỳ thu gom (1 lần/ngày, 1 lần/tuần,); Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 49 - Khối lượng CTR phát sinh từ mỗi nguồn (ví dụ khối lượng CTR từ một hộ gia đình). Khối lượng CTR từ mỗi hộ gia đình có thể xác định dựa trên tốc độ phát sinh CTR tính bằng kg/người.ngđ và số người/hộ gia đình; - Thời gian của một ngày làm việc quy định đối với công nhân thu gom (thường tính bằng 8 giờ/ngày). Bước 2: Tính toán số lượng thiết bị cần đầu tư Tính toán số lượng thiết bị cần đầu tư được tiến hành theo các bước sau: - Số hộ gia đình (hay số nguồn) thu gom được trong một chuyến (hộ/chuyến) - Thời gian hoàn tất một chuyến (hay một tuyến) thu gom h h Tchuyến = n x TLR-HGĐ + (n – 1) x TLR-ĐX + ----- + ----- + Ttập kết vXR vXĐ - Số chuyến thu gom của mỗi xe thu gom/ngày (số vòng quay xe) (chuyến/ngày) - Tổng số chuyến cần để thu gom toàn bộ CTR của khu vực trong ngày - Tổng số xe thu gom cần đầu tư Sức chứa của xe thu gom x Khối lượng riêng của rác trong xe thu gom Số người/hộ x Tốc độ phát sinh CTR tính theo kg rác/người.ngđ m3/chuyến x kg/m3 Người/hộ x kg rác/người.ngđ = hộ/chuyến Thời gian thu gom/ngày Thời gian thực hiện 1 chuyến thu gom Nd = 8 h/ngày – thời gian không thu gom rác Thời gian thực hiện 1 chuyến thu gom Nd = Tổng khối lượng CTR cần thu gom/ngày Khối lượng CTR thu gom/chuyến N = Tổng khối lượng CTR cần thu gom/ngày Dung tích xe x khối lượng riêng CTR trong xe N = Tổng số chuyến cần thu gom/ngày Số chuyến/xe/ngày m = Chương 4 – Hệ thống thu gom 50 - Tương tự tính toán tổng số xe thu gom cần cho từng năm - Tính toán số lượng xe cần đầu tư qua từng năm. Bước 3: So sánh chi phí đầu tư - Với số lượng thiết bị cần đầu tư đã tính toán ở bước 2, ước tính tổng vốn đầu tư, chi phí sửa chữa lớn và sửa chữa nhỏ (nếu cần); - So sánh chi phí cho từng loại thiết bị và lựa chọn. Ví dụ 4.1 – Tính số lượng xe thu gom cần đầu tư để thu gom chất thải rắn từ hộ gia đình Tính số lượng xe thu gom cần đầu tư để thu gom CTR từ các hộ gia đình của Quận A, biết rằng: - Hình thức lấy rác là một bên lề đường; - Sử dụng thùng 660 L để thu gom, công nhân thu gom phải đẩy xe; - Khối lượng riêng của chất thải rắn chứa trong thùng thu gom là 250 kg/m3 - Thời gian sử dụng thùng là 3 năm; - Thời gian lấy rác tại một hộ gia đình là 0,5 phút/hộ; - Thời gian di chuyển giữa hai hộ gia đình là 0,5 phút; - Đoạn đường phải đẩy xe từ điểm hẹn đến nơi lấy rác là 3,5 km; - Vận tốc đẩy xe rỗng là 5 km/h và xe đầy là 4 km/h; - Thời gian chờ và chuyển giao CTR là 6 phút/chuyến; - Tổng khối lượng CTR cần thu gom trên địa bàn Quận năm 2004 là 258 tấn/ngđ; - Chu kỳ thu gom là 1 lần/ngày; - Mỗi hộ gia đình trong khu vực có 5 người; - Tốc độ phát sinh CTR của mỗi người là 0,65 kg/người.ngđ; - Thời gian làm việc của công nhân thu gom là 8 giờ/ngày; - Hệ số tính đến thời gian không làm việc là W = 0,05 Bài giải 1. Xác định số hộ thu gom được trong một chuyến 2. Thời gian hoàn tất một chuyến (hay một tuyến) thu gom h h Tchuyến = n x TLR-HGĐ + (n – 1) x TLR-ĐX + ----- + ----- + Ttập kết vXR vXĐ 51 x 0,5 + (51 – 1) x 0,5 3,5 3,5 6 Tchuyến = --------------------------------- + ------ + ----- + ----- = 2,52 h/chuyến 60 5 4 60 3. Số chuyến thu gom của mỗi xe thu gom/ngày (số vòng quay xe) (chuyến/ngày) Sức chứa của xe thu gom x Khối lượng riêng của rác trong xe thu gom Số người/hộ x Tốc độ phát sinh CTR tính theo kg rác/người.ngđ 0,66 m3/chuyến x 250 kg/m3 5 người/hộ x 0,65 kg/người.ngđ = 51 hộ/chuyến Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 51 4. Tổng số chuyến cần để thu gom toàn bộ CTR của khu vực trong ngày 5. Tổng số xe thu gom cần đầu tư Tính tương tự cho những năm trong tương lai, từ đó xác định số lượng xe cần đầu tư cho mỗi năm. Tính toán nhân công thu gom Số lượng nhân công thu gom cần thiết sẽ thay đổi tùy theo chế độ làm việc, hình thức quản lý thiết bị thu gom và hoạt động của hệ thống thu gom: - Thời gian làm việc trong ngày (8 giờ/ngày) và trong tuần (40 giờ/tuần). - Số lượng thiết bị thu gom mà mỗi công nhân được quản lý (1 xe thu gom/công nhân; 2 xe thu gom/công nhân, 3 xe thu gom/công nhân,). Với thiết bị sẵn có, công nhân sẽ không phải chờ đợi để chuyển rác tại nơi tập kết nên có thể thực hiện nhiều chuyến thu gom hơn, nhờ đó sẽ giảm được số công nhân cần thiết và ngược lại. - Với khối lượng CTR cần thu gom trên một địa bàn, số lượng công nhân cần để hoàn tất công tác này sẽ thay đổi theo khoảng thời gian quy định được phép thu gom và chuyển CTR đến nơi tập kết. 4.2 HỆ THỐNG THU GOM CHẤT THẢI RẮN TỪ CÁC NGUỒN PHÁT SINH TẬP TRUNG 4.2.1 Hình thức thu gom Các nguồn phát sinh CTR tập trung là những nguồn có khối lượng CTR lớn (đủ lớn để thu gom và chuyển thẳng đến bãi chôn lấp bằng xe vận chuyển). Những nguồn này thường là chợ, các nhà máy nằm trong khu dân cư, Trong trường hợp này, xe thu gom cũng chính là xe vận chuyển. Từ trạm xe, xe vận chuyển sẽ đến nơi cần thu gom, chuyển rác lên đầy xe và chở thẳng đến bãi Thời gian thu gom/ngày Thời gian thực hiện 1 chuyến thu gom Nd = 8 h/ngày – thời gian không thu gom rác Thời gian thực hiện 1 chuyến thu gom Nd = 8 x (1 – W) Tchuyến = 8 x (1 – 0,05) 2,52 = = 3 chuyến/thùng.ngày Tổng khối lượng CTR cần thu gom/ngày Dung tích xe x khối lượng riêng CTR trong xe N = 258 tấn/ngđ x 103 kg/tấn 0,66 m3/chuyến x 250 kg/m3 N = = 1564 chuyến/ngày Tổng số chuyến thu gom/ngày Số chuyến/xe/ngày m = 1564 chuyến/ngày 3 chuyến/xe/ngày m = = 514 xe (thùng 660 L) Chương 4 – Hệ thống thu gom 52 chôn lấp hoặc trạm xử lý. Cũng có trường hợp, xe phải lấy ở hai hoặc ba vị trí mới đầy xe. Tuy nhiên số lượng vị trí lấy rác mà xe phải đến sẽ rất ít so với trường hợp thu gom CTR từ các nguồn phát sinh có khối lượng ít. Hình thức thu gom CTR trong trường hợp này được trình bày trong Hình 4.4. Hình 4.4 Hình thức thu gom CTR từ các nguồn phát sinh tập trung. 4.2.2 Phương tiện thu gom Phương tiện thu gom các nguồn phát sinh CTR tập trung là các xe vận chuyển. Đối với rác thực phẩm (hay rác hỗn hợp), phương tiện sử dụng là xe ép rác các loại. Đối với phần rác còn lại (kể cả xà bần), phương tiện vận chuyển là các loại xe tải. Hình 4.5 Phương tiện thu gom-vận chuyển CTR từ các nguồn phát sinh tập trung hiện đang sử dụng tại Thành Phố Hồ Chí Minh. 4.2.3 Phân tích tuyến thu gom, tính toán trang thiết bị và nhân công thu gom Phân tích tuyến thu gom Để thuận tiện cho việc tính toán trang thiết bị thu gom-vận chuyển, số vòng quay xe, số nhân công, những hoạt động chính để hoàn tất một chuyến thu gom CTR (hay một tuyến thu gom) được phân thành các công đoạn như sau: - Vận chuyển xe rỗng từ trạm xe; - Lấy CTR tại nguồn phát sinh; - Vận chuyển xe đầy đến điểm tập kết (thường là bãi chôn lấp/trạm xử lý); - Đợi và chuyển giao CTR tại điểm tập kết; - Vận chuyển xe về vị trí cũ, tiếp tục chuyến thứ hai hoặc đến vị trí khác để lấy rác. Trạm Xe Đến vị trí tiếp theo Xe đầy Xe rỗng Bãi chôn lấp/ Trạm xử lý Nguồn phát sinh CTR tập trung (chợ, nhà máy,) Xe rỗng Xe vận chuyển rác thực phẩm Xe vận chuyển xà bần Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 53 Các hoạt động này có thể quy đổi theo thời gian cần thiết để hoàn tất một chuyến (hay một tuyến thu gom), bao gồm: - Thời gian lấy rác là chuyển rác từ nguồn phát sinh lên xe tính từ khi bắt đầu công việc này đến khi xe đầy rác. Cũng có trường hợp xe phải lấy rác ở hai hoặc ba vị trí (ví dụ 3 chợ, hay 1 chợ và 1 điểm hẹn) mới đầy xe, khi đó, thời gian lấy rác là thời gian để chất đầy rác lên xe (ở tất cả các vị trí lấy rác) và thời gian vận chuyển giữa các vị trí lấy rác trên cùng tuyến. Thời gian lấy rác được ký hiệu là Tlấy rác. - Thời gian vận chuyển là thời gian chạy xe đầy từ vị trí lấy rác đến vị trí tập kết và từ vị trí tập kết trở về vị trí lấy rác ban đầu hay đến vị trí lấy rác tiếp theo. Thời gian vận chuyển được ký hiệu là Tvận chuyển. - Thời gian tại nơi tập kết rác sau khi thu gom là thời gian chờ và chuyển giao rác đã thu gom, được ký hiệu là Ttập kết. Như vậy thời gian cần thiết để hoàn tất một chuyến (hay một tuyến thu gom) CTR từ các nguồn phát sinh CTR tập trung cũng được tính tương tự như trường hợp thu gom CTR từ các nguồn phát sinh có khối lượng ít: Tchuyến = Tlấy rác + Tvận chuyển + Ttập kết Tính toán thiết bị thu gom cần đầu tư và nhân công Các bước tính toán số lượng trang thiết bị và nhân công thu gom-vận chuyển trong trường hợp này cũng tương tự như trường hợp thu gom CTR từ nguồn phát sinh có khối lượng ít (và thường đơn giản hơn nhiều). Trong đó, những thông tin cần thu thập trước khi tính toán bao gồm: - Lựa chọn xe thu gom-vận chuyển; - Xác định đặc tính xe thu gom-vận chuyển: dung tích xe, khối lượng riêng của CTR chứa trong xe, thời gian sử dụng, hình thức chuyển rác lên xe; - Thời gian chuyển CTR từ nguồn phát sinh lên đầy xe; - Xác định vị trí điểm tập kết CTR sau thu gom-vận chuyển; - Vận tốc xe trên tuyến đường vận chuyển từ nguồn phát sinh đến điểm tập kết và ngược lại; - Xác định chu kỳ thu gom (1 lần/ngày, 1 lần/tuần,); - Xác định vị trí các nguồn phát sinh CTR tập trung và khối lượng CTR cần thu gom; - Thời gian của một ngày làm việc quy định đối với công nhân thu gom (thường tính bằng 8 giờ/ngày). Ví dụ 4.2 – Tính số lượng xe thu gom vận chuyển chất thải rắn từ chợ Tính số lượng xe thu gom cần đầu tư để thu gom CTR từ chợ A trên địa bàn Quận B, biết rằng: - CTR từ chợ được thu gom bằng xe ép có dung tích 16 m3; - Khối lượng riêng của CTR trong xe ép là 500 kg/m3 - Thời gian sử dụng xe là 10 năm; - Thời gian chất đầy CTR lên xe 15 phút/xe; - Đoạn đường từ chợ A đến bãi chôn lấp dài 20 km; - Xe thu gom được phép chạy với vận tốc 40 km/h; - Thời gian chờ và đổ CTR tại bãi chôn lấp là 12 phút/chuyến; - Tổng khối lượng CTR cần thu gom tại chợ A năm 2004 là 150 tấn/ngđ; - Chu kỳ thu gom là 1 lần/ngày; Chương 4 – Hệ thống thu gom 54 - Thời gian làm việc của công nhân thu gom là 8 giờ/ngày; - Hệ số tính đến thời gian không làm việc là W = 0,05. Bài giải 1. Thời gian hoàn tất một chuyến (hay một tuyến) thu gom h h Tchuyến = TLR-CHỢ + ----- + ----- + Ttập kết vXR vXĐ 15 20 20 12 Tchuyến = ---- + ------ + ----- + ----- = 1,45 h/chuyến 60 40 40 60 3. Số chuyến thu gom của mỗi xe thu gom/ngày (số vòng quay xe) (chuyến/ngày) 4. Tổng số chuyến cần để thu gom toàn bộ CTR của chợ trong ngày 5. Tổng số xe thu gom cần đầu tư 4.3 VẠCH TUYẾN THU GOM 4.3.1 Nguyên tắc vạch tuyến Các yếu tố cần xem xét khi chọn tuyến đường thu gom và vận chuyển bao gồm: 1. Vị trí, chu kỳ, thời gian lấy rác; 2. Tuyến lấy rác phải bắt đầu và kết thúc ở gần đường giao thông chính (dùng bản đồ địa hình để phân chia khu vực lấy rác); 3. Ở vùng đồi núi, cao nguyên, tuyến lấy rác phải bắt đầu từ trên cao xuống; 4. Vị trí lấy rác cuối cùng phải ở gần nơi điểm tập kết nhất; 5. Các nguồn phát sinh CTR tập trung phải phải được lấy trước; Thời gian thu gom/ngày Thời gian thực hiện 1 chuyến thu gom Nd = 8 h/ngày – thời gian không thu gom rác Thời gian thực hiện 1 chuyến thu gom Nd = 8 x (1 – W) Tchuyến = 8 x (1 – 0,05) 1,45 = = 5 chuyến/thùng.ngày Tổng khối lượng CTR cần thu gom/ngày Dung tích xe x khối lượng riêng CTR trong xe N = 150 tấn/ngđ x 103 kg/tấn 16 m3/chuyến x 500 kg/m3 N = = 19 chuyến/ngày Tổng số chuyến thu gom/ngày Số chuyến/xe/ngày m = 19 chuyến/ngày 5 chuyến/xe/ngày m = = 4 xe ép Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 55 6. Những nguồn phát sinh CTR có khối lượng ít phải được thu gom trong cùng chuyến hoặc cùng ngày lấy rác; 7. Ở khu vực dễ tắt nghẽn giao thông phải tổ chức lấy rác ngoài giờ cao điểm. 4.3.2 Các bước vạch tuyến thu gom Vạch tuyến thu gom được thực hiện theo các bước sau: - Bước 1: Chuẩn bị bản đồ với những thông tin cần thiết về nguồn phát sinh CTR - Bước 2: Phân tích số liệu và trình bày kết quả tóm tắt dưới dạng bảng số liệu - Bước 3: Vạch tuyến sơ bộ - Bước 4: Tính toán cân bằng, đánh giá tuyến đường đã vạch và chọn phương án vạch tuyến. Bước 1 - Chuẩn bị bản đồ của khu vực lấy rác với những thông tin chính như sau: vị trí, chu kỳ thu gom, số lượng nguồn phát sinh cần thu gom. - Xác định khối lượng CTR cần thu gom từ mỗi nguồn phát sinh CTR tập trung. Đối với khu dân cư, giả sử lượng CTR của hộ gia đình đều như nhau, ghi lại số hộ trong khu nhà cần thu gom. - Xác định số nguồn phát sinh được thu gom cho mỗi tuyến. Bước 2 - Lập bảng số liệu gồm: + Chu kỳ thu gom (lần/ngày hoặc lần/tuần) + Số vị trí lấy rác + Số chuyến (chuyến/ngày hoặc chuyến/tuần) + Tính riêng cho từng ngày trong tuần - Xác định tần suất thu gom của các nguồn phát sinh CTR, bắt đầu bằng nguồn phát sinh có tần suất thu gom cao nhất. - Tính toán và phân chia sao cho khối lượng CTR phải thu gom ở các tuyến khác nhau trong ngày và các ngày khác nhau trong tuần phải như nhau (hoặc gần như bằng nhau). - Từ những thông tin trên, phát họa sơ bộ tuyến đường vận chuyển. Bước 3 - Từ kết quả của Bước 2, vạch tuyến đường thu gom, bắt đầu từ trạm xe, đường thu gom phải qua tất cả các điểm cần lấy rác trong ngày. - Biến đổi đường thu gom cơ bản đã phát họa để thể hiện được những vị trí lấy rác phụ (nếu cần). Chương 4 – Hệ thống thu gom 56 Bước 4 - Sau khi đã vạch tuyến sơ bộ, xác định lại khối lượng CTR và đoạn đường thu gom của mỗi tuyến. Nếu khối lượng CTR và đoạn đường đi giữa các tuyến khác nhau lệch nhau quá 15% phải vạch tuyến lại. Như vậy, để vạch tuyến thu gom CTR từ các hộ gia đình trong khu dân cư, những thông tin sau đây cần được thu thập: - Bản đồ quận; - Dân số và mật độ dân số; - Tổng số hộ gia đình; - Số hộ theo từng tuyến đường; - Khối lượng CTR phát sinh từ mỗi hộ gia đình; - Thời gian và chu kỳ thu gom; - Vị trí điểm tập kết CTR sau thu gom (điểm hẹn/trạm trung chuyển); - Phương tiện thu gom. Để vạch tuyến thu gom CTR từ các điểm hẹn, những thông tin sau cần được thu thập: - Bản đồ quận; - Vị trí các điểm hẹn; - Công suất (lượng CTR cần thu gom) của từng điểm hẹn; - Thời gian hoạt động của từng điểm hẹn; - Chu kỳ thu gom. - Vị trí điểm tập kết CTR sau thu gom (bãi chôn lấp/trạm trung chuyển); - Phương tiện thu gom. Để vạch tuyến thu gom CTR từ các nguồn phát sinh CTR tập trung (ví dụ chợ), những thông tin sau đây cần được thu thập: - Bản đồ quận; - Vị trí các nguồn phát sinh CTR tập trung (ví dụ chợ); - Lượng CTR của từng nguồn phát sinh tập trung; - Thời gian thu gom tại mỗi nguồn phát sinh CTR tập trung; - Chu kỳ thu gom; - Vị trí điểm tập kết CTR sau thu gom (bãi chôn lấp/trạm trung chuyển); - Phương tiện thu gom-vận chuyển.