Tài liệu Quản lý và xử lý chất thải rắn

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU i

Chương 1: KHÁI NIỆM VỀ CHẤT THẢI RẮN . 9

1.1. ĐỊNH NGHĨA CHẤT THẢI RẮN . 9

1.2. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN . 9

1.3. SỰ PHÁT SINH CHẤT THẢI RẮN TRONG XÃ HỘI CÔNG NGHIỆP .10

1.4. ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT THẢI RẮN ĐẾN MÔI TRƯỜNG 11

1.5. HỆ THỐNG QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ .11

1.6

QUẢN LÝ TỔNG HỢP CHẤT THẢI RẮN .12

1.6.1 Nguyên tắc chung .12

1.6.2 Thứ bậc ưu tiên trong quản lý tổng hợp CTR 12

1.6.3 Các thành phần của hệ thống quản lý tổng hợp chất thải rắn .14

1.7

NHỮNG THÁCH THỨC CỦA VIỆC QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN TRONG

TƯƠNG LAI .17

1.7.1 Thay đổi thói quen tiêu thụ sản phẩm trong xã hội .17

1.7.2 Giảm thiểu tại nguồn 17

1.7.3 Xây dựng bãi chôn lấp an toàn hơn .17

1.7.4 Phát triển công nghệ mới 17

1.8

HIỆN TRẠNG QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN Ở VIỆT NAM .17

Chương 2: NGUỒN GỐC, THÀNH PHẦN, KHỐI LƯỢNG VÀ TÍNH CHẤT CỦA

CHẤT THẢI RẮN 21

2.1

NGUỒN GỐC CHẤT THẢI RẮN 21

2.2. THÀNH PHẦN CỦA CHẤT THẢI RẮN .22

2.2.1 Sự thay đổi thành phần chất thải rắn trong tương lai .22

2.2.2. Phương pháp xác định thành phần CTR tại hiện trường .24

2.3

CÁC THÀNH PHẦN TÁI SINH, TÁI CHẾ TRONG CTR 25

2.3.1 Lon nhôm 25

2.3.2 Giấy và carton .26

2.3.3 Nhựa .26

2.3.4 Thủy tinh .28

2.3.5 Sắt và thép 28

2.3.6 Kim loại màu 28

2.3.7 Cao su .28

2.4

KHỐI LƯỢNG CHẤT THẢI RẮN .29

2.4.1 Tầm quan trọng của việc xác định khối lượng chất thải rắn .29

2.4.2 Các phương pháp xác định khối lượng chất thải rắn .29

2.5. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHỐI LƯỢNG CHẤT THẢI RẮN .35

2.5.1. Anh hưởng của các hoạt động giảm thiểu tại nguồn và tái sinh 35

2.5.2 Anh hưởng của luật pháp và thái độ của công chúng 36

2.5.4 Các phương pháp dự báo khối lượng CTR phát sinh trong tương lai .37

2.6

TÍNH CHẤT CỦA CHẤT THẢI RẮN .40

2.6.1

Tính chất vật lý của chất thải rắn 40

2.6.2

Tính chất hoá học của chất thải rắn 45

2.6.3

Tính chất sinh học của chất thải rắn .51

2.6.4

Sự biến đổi tính chất lý, hoá, và sinh học của chất thải rắn 55

Chương 3: HỆ THỐNG THU GOM CHẤT THẢI RẮN 58

3.1

THU GOM CHẤT THẢI RẮN .59

3.1.1 Hệ thống thu gom chất thải rắn chưa phân loại tại nguồn .59

3.1.2 Hệ thống thu gom chất thải rắn đã phân loại tại nguồn 62

3.2

CÁC LOẠI HỆ THỐNG THU GOM .66

3.2.1 Hệ thống container di động: (HCS - Hauled Container System) 67

3.2.2 Hệ thống container cố định (SCS - Stationnary Container System) .67

3.3.1 Định nghĩa các thuật ngữ 68

3.3.2 Hệ thống container di động .71

3.3.3 Hệ thống contianer cố định .75

3.4. VẠCH TUYẾN THU GOM 83

3.4.1. Thiết lập vạch tuyến thu gom .84

3.4.2. Thời gian biểu .87

3.4.3. Tổng quan về hệ thống thu gom, vận chuyển rác sinh hoạt 88

3.4.4. Phương tiện thu gom – vận chuyển .91

3.4.5. Hiện trạng tuyến thu gom, vận chuyển rác .92

Chương 4: HỆ THỐNG TRUNG CHUYỂN VÀ VẬN CHUYỂN 96

4.1

SỰ CẦN THIẾT CỦA HOẠT ĐỘNG TRUNG CHUYỂN .96

4.1.1 Khoảng cách vận chuyển khá xa 97

4.1.2 Trạm xử lý hay bãi đổ đặt ở xa trục lộ giao thông 99

4.1.3 Trạm trung chuyển kết hợp với trạm thu hồi vật liệu .99

4.1.4 Trạm trung chuyển tại bãi chôn lấp hợp vệ sinh (landfill) 99

4.1.5 Trạm trung chuyển khi thay đổi phương thức vận chuyển 100

4.2

CÁC LOẠI TRẠM TRUNG CHUYỂN 100

4.2.1 Trạm trung chuyển chất tải trực tiếp .101

4.2.2 Trạm trung chuyển kiểu tích luỹ (storage-load transfer station) 108

4.2.3 Trạm trung chuyển kết hợp chất tải trực tiếp và chất tải tích lũy .110

4.3

PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP VẬN CHUYỂN .112

4.3.1 Phương tiện vận chuyển 112

4.3.2 Phương pháp vận chuyển 113

4.4

NHỮNG YÊU CẦU TRONG THIẾT KẾ TRẠM TRUNG CHUYỂN .116

4.4.1. Loại trạm trung chuyển .117

4.4.2. Công suất trạm trung chuyển 117

4.4.3. Yêu cầu về thiết bị và các dụng cụ phụ trợ .117

4.4.4. Yêu cầu vệ sinh môi trường 117

4.4.5. Vấn đề sức khỏe và an toàn lao động .118

4.5

LỰA CHỌN VỊ TRÍ TRẠM TRUNG CHUYỂN 118

4.5.1. Lựa chọn trạm trung chuyển dựa trên chi phí vận chuyển 118

4.5.2. Lựa chọn vị trí trạm trung chuyển dựa trên các điều kiện giới hạn 118

Chương 5: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN 123

5.1

XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC 124

5.1.1 Giảm kích thước 124

5.1.2 Phân loại theo kích thước 125

5.1.3 Phân loại theo khối lượng riêng 125

5.1.4 Phân loại theo điện trường và từ tính 125

5.1.5 Nén chất thải rắn .126

5.2

XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT .126

5.2.1 Hệ thống thiêu đốt 126

5.2.2 Hệ thống nhiệt phân 127

5.2.3 Hệ thống khí hóa 127

5.2.4 Các hệ thống kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí cho các quá trình nhiệt

Error! Bookmark not defined.

5.2.5 Công nghệ đốt .127

5.3

XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN HOÁ SINH

HỌC VÀ HÓA HỌC 129

5.3.1 Quá trình phân hủy hiếu khí 129

5.3.2 Quá trình phân hủy kỵ khí .129

5.3.3 Quá trình chuyển hóa hóa học 130

5.3.4 Năng lượng từ quá trình chuyển hóa sinh học 130

5.4

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN CÔNG NGHIỆP .131

5.4.1 Các phương pháp xử lí tổng quát .131

5.4.2 Phương pháp cơ học 132

5.4.3 Phương pháp nhiệt 134

5.4.4 Phương pháp nhiệt - cơ .134

5.4.5 Phương pháp tuyển chất thải .135

5.4.6 Phương pháp hóa lí .137

5.4.7 Các phương pháp hóa học .142

5.4.8 Các phương pháp sinh hóa 142

Chương 6: TÁI CHẾ CHẤT THẢI RẮN 144

6.1

TÌNH HÌNH TÁI CHẾ CTR TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 200

6.1.1 Tình hình tái chế CTR trên thế giới 200

6.1.2 Tình hình tái chế CTR tại Việt Nam .201

6.2

CÁC CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ CTR dô thị .144

6.2.1 Tái chế nhôm 144

6.2.2 Tái chế sắt và thép phế liệu 146

6.2.3 Tái chế nhựa .150

6.2.4 Tái chế thủy tinh .157

6.2.5 Tái chế và tái sử dụng giấy - carton 158

6.3

TÁI CHẾ CHẤT THẢI RẮN CÔNG NGHIỆP - CTR VÔ CƠ .158

6.3.1 Tái chế chất thải rắn do sản xuất axit sunfuaric từ quặng pirit sắt .159

6.3.3 Tái chế chất thải rắn do sản xuất phân lân từ quặng photphat 159

6.3.4 Tái chế chất thải rắn từ quá trình sản xuất phân kali 166

6.3.5

Tái chế chất thải rắn do sản xuất tôn tráng kẽm .170

6.3.6

Tái chế bùn đỏ 172

6.4

TÁI CHẾ CHẤT THẢI RẮN CÔNG NGHIỆP – CTR HỮU CƠ .182

6.4.1

Tái chế nhựa đường chua 182

6.4.2

Tái chế cặn dầu do súc rửa tàu chở dầu thô 185

6.4.3

Tái chế cặn dầu từ bồn chứa dầu FO .190

6.4.4

Tái chế phế thải cao su 196

Chương 7: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ (COMPOST) TỪ RÁC ĐÔ

THỊ 203

7.1

TỔNG QUAN .203

7.1.1 Định nghĩa .203

7.1.2 Các giai đoạn cơ bản trong sản xuất phân hữu cơ: 203

7.2

ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ SINH HỌC CHẤT THẢI RẮN

HỮU CƠ 203

7.2.1 Động học quá trình phân hủy kỵ khí chất thải rắn hữu cơ .203

7.2.2 Động học quá trình phân hủy hiếu khí chất thải rắn hữu cơ 206

7.3

VI SINH VẬT VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH PHÂN

HỦY CHẤT HỮU CƠ 207

7.3.1 Vi sinh vật .207

7.3.2 Các loại quá trình trao đổi chất của vi sinh vật 208

7.3.3 Nhu cầu dinh dưỡng cho sự phát triển của vi sinh vật 209

7.3.4 Điều kiện môi trường 211

7.4

CÔNG NGHỆ KỴ KHÍ .212

7.4.1 Định nghĩa quá trình phân huỷ kị khí 212

7.4.2 Quá trình phân hủy kỵ khí .212

7.4.3 Phân loại công nghệ 214

7.4.4 Các yếu tố vật lý và hóa học ảnh hưởng đến quá trình phân huỷ kị khí .216

7.4.5 Đặc trưng của các công nghệ 217

7.4.6 Khí sinh học 232

7.5

CÔNG NGHỆ HIẾU KHÍ .235

7.5.1 Tổng quan .235

7.5.2 Các phản ứng hoá sinh của quá trình phân hủy .235

7.5.3 Mục đích, lợi ích và hạn chế của quá trình chế biến phân hữu cơ 249

7.5.4 Các phương pháp chế biến phân .250

7.5.5 Một số công nghệ chế biến phân hữu cơ điển hình .253

7.6

SO SÁNH QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN COMPOST HIẾU KHÍ VÀ PHÂN HỦY

KỊ KHÍ 271

Chương 8: XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT .274

8.1

XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT .274

8.2

QUÁ TRÌNH ĐỐT CHẤT THẢI RẮN .276

8.2.1 Các nguyên tắc cơ bản của quá trình cháy .276

8.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy .278

8.2.3 Một số công nghệ đốt chất thải điển hình .290

8.3

HỆ THỐNG NHIỆT PHÂN 302

8.3.1 Các giai đoạn cơ bản của quá trình đốt chất thải trong lò nhiệt phân .303

8.3.2 Kiểm soát quá trình đốt trong lò nhiệt phân .305

8.3.3 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống nhiệt phân .307

8.4

HỆ THỐNG KHÍ HÓA .307

8.4.1 Quá trình khí hóa 307

8.4.2 Một số hệ thống khí hóa .308

8.5

HỆ THỐNG THU HỒI NĂNG LƯỢNG .309

8.6

CÁC HỆ THỐNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CHO CÁC QUÁ

TRÌNH NHIỆT .314

8.6.2 Hệ ng kiể soát dioxin/furan .321

thố

m

8.6.3 Hệ ng kiể soát CTR còn lạ

thố

m

i 322

8.6.4 Tiêu chuẩn quy định khí thải cho lò đốt 322

8.7

CÁC YÊU CẦU KHI ĐỐT CHẤT THẢI NGUY HẠI .323

8.7.1 Hiệu quả phân huỷ DRE (Destruction and removal efficiency) .323

8.7.2 Chỉ số cháy I (Incinerability Index) 324

8.7.3 Hiệu quả đốt CE (Combustion Efficiency) .325

8.7.4 Hiệu chỉnh nồng độ các chất trong khí thải .325

8.8

PHÂN TÍCH LỰA CHỌN VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÔNG NGHỆ XỬ

LÝ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT Error! Bookmark not defined.

8.8.1 Một số vấn đề cần xem xét khi lựa chọn công nghệ xử lý CTR . Error!

Bookmark not defined.

8.8.2 Đánh giá tính hiệu quả của công nghệ xử lý . Error! Bookmark not defined.

8.9

CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHẤT THẢI CẦN QUAN TÂM KHI ĐỐT .325

8.10 VẤN ĐỀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI BẰNG PHƯƠNG

PHÁP NHIỆT. 326

Chương 9: BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN HỢP VỆ SINH .331

9.1

KHÁI NIỆM BCL CHẤT THẢI RẮN 332

9.2

PHÂN LOẠI BCL CHẤT THẢI RẮN 334

9.2.1 Phân loại theo hình thức chôn lấp .334

9.2.2 Phân loại theo chức năng 336

9.2.3 Phân loại theo địa hình .338

9.2.4 Phân loại theo loại CTR tiếp nhận 340

9.2.5 Phân loại theo Theo kết cấu 340

9.2.6 Phân loại theo qui mô .341

9.3

LỰA CHỌN VỊ TRÍ BCL CTR .342

9.3.1 Các yếu tố tự nhiên - kỹ thuật .342

9.3.2 Các yếu tố kinh tế – xã hội .343

9.3.3 Các yếu tố về cơ sở hạ tầng 344

9.3.4 Khoảng cách thích hợp khi lựa chọn bãi chôn lấp .344

9.3.5 Sử dụng bãi chôn lấp đã đóng cửa 346

9.4

QUY ĐỊNH VỀ MÔI TRƯỜNG TRONG VIỆC ĐIỀU TRA CHI TIẾT ĐỂ

LỰA CHỌN BÃI CHÔN LẤP 346

9.4.1 Quy trình lựa chọn bãi chôn lấp 346

9.4.2 Quy định về các tài liệu điều tra (mức độ điều tra) 346

9.5

CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY CHẤT THẢI RẮN TRONG BÃI CHÔN LẤP

349

9.5.1 Các quá trình xảy ra trong bãi chôn lấp 349

9.5.2 Lý thuyết về sự phát sinh khí mêtan trong BCL hợp vệ sinh 349

9.5.3 Sự thay đổi lượng khí theo thời gian .355

9.5.4. Sự di chuyển của khí sinh ra trong BCL .363

9.5.5 Thành phần và tính chất của khí sinh ra từ BCL .366

9.5.6 Thu và xử lý khí BCL .367

9.6

NƯỚC RÒ RỈ TRONG BCL .372

9.6.1 Sự hình thành nước rò rỉ 372

9.6.2 Thành phần của nước rò rỉ trong BCL .373

9.6.3 Sự biến đổi thành phần nước rò rỉ .375

9.6.4 Mô tả các thành phần cân bằng nước trong BCL hợp vệ sinh .376

9.6.5 Tính toán lượng nước rò rỉ .379

9.7

CẤU TRÚC CHÍNH CỦA BCL HỢP VỆ SINH 381

9.7.1 Yêu cầu thiết kế .381

9.7.2 Các công trình xây dựng cơ bản, chủ yếu trong các BCL .382

9.7.3 Hệ thống thu gom và xử lý nước rò rỉ, nước thải của BCL 387

9.7.4 Thu gom và xử lý khí thải .387

9.7.5 Hệ thống thoát nước mặt và nước mưa 388

9.7.6 Hàng rào và vành đai cây xanh .390

9.7.7 Hệ thống giao thông 390

9.7.8 Quy định về môi trường trong xây dựng bãi chôn lấp .391

9.7.9 Vận hành BCL CTR 392

9.7.10 Kiểm tra chất lượng công trình về mặt môi trường .401

9.7.11 Tái sử dụng diện tích BCL 401

9.8

BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI NGUY HẠI .402

TÀI LIỆU THAM KHẢO .412

Quản lý và xử lý chất thải rắn

LỜI MỞ ĐẦU

Chất thải rắn phát sinh từ các hoạt động của con người ngày càng gia tăng cùng với

sự phát triển dân số và kinh tế , đặc biệt là trong xã hội công nghiệp. Cùng với các

dạng chất thải khác như nước thải và khí thải, chất thải rắn nếu không được quản lý

và xử lý nghiêm túc sẽ có khả năng gây suy thoái môi trường nghiêm trọng. Do đó,

chất thải rắn đã trở thành vấn đề bức xúc đối với toàn xã hội và cần được sự quan tâm

quản lý, thu gom triệt để, vận chuyển an toàn và xử lý hiệu quả, về kỹ thuật lẫn kinh

tế. Vì vậy, quản lý và xử lý chất thải rắn là một nội dung không thể thiếu trong

chương trình đào tạo kỹ sư chuyên ngành quản lý cũng như kỹ thuật môi trường.

Giáo trình này nhằm mục tiêu trang bị các kiến thức cơ bản về quản lý và các công

nghệ xử lý chất thải rắn đô thị cho sinh viên ngành môi trường.

Giáo trình này gồm có 9 chương:

Chương 1: Trình bày các khái niệm về chất thải rắn đô thị và công nghiệp, các tác hại

của chúng đối với sức khoẻ con người và môi trường, hệ thống quản lý tổng hợp chất

thải rắn và thứ tự ưu tiên trong lựa chọn phương án xử lý chất thải rắn đô thị.

Chương 2: Giới thiệu về thành phần, tính chất cơ bản của chất thải rắn đô thị, phương

pháp xác định và khả năng biến đổi các đặc tính này và đó là nền tảng cho các công

nghệ xử lý.

Chương 3 và 4: Giới thiệu hệ thống thu gom, trung chuyển và vận chuyển chất thải rắn

đô thị, bao gồm phương pháp thu gom, phương pháp vạch tuyến thu gom, các phương

tiện lưu trữ, vận chuyển và các tính toán phục vụ cho công tác lựa chọn phương án thu

gom tối ưu.

Chương 5: Giới thiệu về các phương án xử lý chất thải rắn, bao gồm: phương pháp cơ

học để xử lý sơ bộ chất thải rắn, chuẩn bị cho thu gom, vận chuyển và các bước xử lý

tiếp theo; phương pháp biến đổi chất thải rắn thành các sản phẩm có ích; phương pháp

sản xuất phân Compost từ thành phần hữu cơ dễ phân huỷ sinh học trong chất thải rắn

đô thị; phương pháp phân huỷ chất thải rắn bằng nhiệt; và chôn lấp hợp vệ sinh.

Chương 6: Trình bày các công nghệ tái chế chất thải rắn đô thị: nhựa, giấy, thuỷ tinh,

sắt thép,nhôm và chất thải rắn công nghiệp có nguồn gốc vô cơ ( bùn đỏ, xỉ kẽm,

nhôm, bùn xi mạ ) và hữu cơ ( cặn dầu thô, dầu FO, nhựa đường chua ) .

Chương 7: Trình bày các quy trình công nghệ hiếu khí sản xuất phân Compost từ chất

thải rắn đô thị cũng các công nghệ kỵ khí để sản xuất biogas.

Chương 8: Giới thiệu các phương pháp nhiệt trong phân huỷ chất thải rắn: đốt với mục

tiêu huỷ hoàn toàn và thu hồi năng lượng, nhiệt phân để tạo ra nhiên liệu lỏng và khí

Quản lý và xử lý chất thải rắn

hoá để thu hồi khí cháy. Ngoài ra, trong chương này còn giới thiệu về các vấn đề ô

nhiễm do đốt và các biện pháp khống chế ô nhiễm.

Chương 9: Giới thiệu về chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh, bao gồm: khái niệm về bãi

chôn lấp hợp vệ sinh. các nguyên tắc lựa chọn vị trí và thiết kế bãi chôn lấp, kết cấu cơ

bản của một ô chôn lấp chất thải rắn đô thị, các hạng mục công trình trong bãi chôn

lấp, cũng như kỹ thuật vận hành, các hệ thống thu hồi khí, thu gom và xử lý nước rò rỉ

từ các bãi chôn lấp hợp vệ sinh.

Trong mỗi chương đều có các ví dụ và hình ảnh minh họa, nhằm giúp cho sinh viên

tiếp thu một cách dễ dàng hơn, đồng thời cuối mỗi chương đều có câu hỏi để sinh

viên có thể tự kiểm tra lại kiến thức của mình.

Giáo trình này cần thiết cho sinh viên ngành môi trường ở các bậc Cao đẳng, Đại

học và có thể là tài liệu tham khảo cho học viên Cao học và cán bộ kỹ thuật chuyên

về quản lý và xử lý chất thải rắn.

Đây là lần xuất bản đầu tiên, do đó không thể tránh khỏi các sai sót, rất mong nhận

được sự góp ý của các đồng nghiệp và bạn đọc, nhằm giúp chúng tôi hoàn thiện giáo

trình ngày càng tốt hơn.