Báo cáo bãi chôn lấp Quá trình sinh hóa và khí sinh học

MỞ ĐẦU
Trong xu thế phát triển kinh tế- xã hội, với tốc độ đô thị hóa ngày càng tăng và sự
phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp, dịch vụ, du lịch… kéo theo mức sống
của người dân ngày càng cao đã làm nảy sinh nhiều vấn đề mới, nan giải trong công
tác bảo vệ môi trường và sức khỏe của cộng đồng dân cư. Lượng chất thải phát sinh từ
những hoạt động sinh hoạt của người dân ngày một nhiều hơn, đa dạng hơn về thành
phần và độc hại hơn về tính chất. [4].
Cách quản lý và xử lý chất thải rắn sinh hoạt của nước ta hiện nay đều chứ đáp
ứng được các yêu cầu vệ sinh và bảo vệ môi trường. Không có những bước đi thích
hợp, những quyết sách đúng đắn và những giải pháp đồng bộ. Khoa học để quản lý
chất thải rắn trong quy hoạch, xây dựng và quản lý các đô thị sẽ dẫn tới các hậu quả
khôn lường, làm suy giảm chất lượng môi trường, kéo theo những mối nguy hại về sức
khỏe cộng đồng, hạn chế sự phát triển của xã hội.
Chôn lấp là phương pháp xử lý chất thải rắn phổ biến ở các quốc gia đang phát
triển và thậm chí đối với nhiều quốc gia phát triển. Bãi chôn lấp là phương pháp thải
bỏ chất thải răn kinh tế nhất và chấp nhận được về mặt môi trường. Ngay cả khi áp
dụng các biện pháp giảm lượng chất thải, tái sinh, tái sử dụng và cả các kỹ thuật
chuyển hóa chất thải, việc thải bỏ phần chất thải còn lại ra bãi chôn lấp vẫn là một
khâu quan trọng trong chiến lược quản lý hợp nhất chất thải rắn. Tuy nhiên, một vấn
đề lớn đang gặp phải hiện nay ở hầu hết các bãi chôn lấp đó là vấn đề ô nhiễm không
khí cho khu vực xung quanh bãi chôn lấp gây ảnh hưởng rất lớn đến môi trường và sức
khỏe con người. Các loại khí gây ra mùi và ô nhiễm chính ở đây là CO
2
và CH
4
- là hai
loại khí độc và cũng là thành phần chủ yếu gây ra hiện tượng hiệu ứng nhà kính. Vậy
nguyên nhân hay quá trình vận hành nào gây ra hai loại khí này, đây là mục đích
chúng ta cần phải nghiên cứu, tìm hiểu.
Xuất phát từ lý do trên nhóm 7 đã thực hiện báo cáo “ Bãi chôn lấp: Qúa trình
sinh hóa và khí sinh học” nhằm tìm hiểu nguyên nhân hình thành các loại khí gây ô

nhiễm môi trường từ bãi chôn lấp, từ đó tìm ra giải pháp xử lý hiệu quả các loại các
loại khí này.
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ BÃI CHÔN LẤP
1
1.1. Khái niệm về bãi chôn lấp
Trong các phương pháp xử lý và tiêu hủy chất thải rắn, chôn lấp là phương pháp
phổ biến và đơn giản nhất. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi ở hầu hết các nước
trên thế giới. Về thực chất, chôn lấp là phương pháp lưu giữ chất thải trong một bãi và
có phủ đất lên trên.
Chất thải rắn trong bãi chôn lấp sẽ bị tan rữa nhờ quá trình phân hủy sinh học bên
trong để tạo ra sản phẩm cuối cùng là các chất giàu dinh dưỡng như axit hữu cơ, nitơ,
các hợp chất amon và một số khí như CO
2
, CH
4
. Như vậy về thực chất chôn lấp hợp
vệ sinh chất thải rắn đô thị vừa là phương pháp tiêu hủy sinh học, vừa là biện pháp
kiểm soát các thông số chất lượng môi trường trong quá trình phân hủy chất thải khi
chôn lấp.
Khái niệm: Bãi chôn lấp là một diện tích hoặc một khu đất đã được quy hoạch,
được lựa chọn, thiết kế, xây dựng để chôn lấp chất thải rắn nhằm giảm tối đa các tác
động tiêu cực của bãi chôn lấp tới môi trường (theo thông tư 01/2001/TTLT-
BKHCNMT-BXD). Bãi chôn lấp bao gồm các ô chôn lấp chất thải, vùng đệm và công
trình phụ trợ khác như trạm xử lý nước thải, khí thải, cung cấp điện, nước và văn
phòng điều hành.
Hình 1.1. Mô hình bãi chôn lấp chất thải rắn
1.2. Phân loại bãi chôn lấp
Hiện nay trên thế giới thường sử dụng các loại bãi chôn lấp sau :
Loại 1 - Bãi chôn lấp rác thải đô thị: loại này đòi hỏi có hệ thống thu gom và xử
lý nước rò rỉ; hệ thống thu gom nước bề mặt, thu hồi khí tạo thành;

Loại 2 – Bãi chôn lấp chất thải nguy hại: loại bãi này đòi hỏi phải có nhiều đầu tư
về quản lý và được kiểm soát nghiêm ngặt trong quá trình thi công và vận hành;
2
Loại 3 – Bãi chôn lấp chất thải đã xác định: thường chôn lấp các loại chất thải đã
được xác định trước như tro sau khi đốt, các loại chất thải công nghiệp khó phân
hủy…
 Theo cơ chế phân hủy sinh học, bãi chôn lấp được phân thành các loại
- Bãi chôn lấp kị khí
- Bãi chôn lấp kị khí với lớp phủ hàng ngày
- Bãi chôn lấp vệ sinh kị khí với hệ thống thu gom nước rác
- Bãi chôn lấp yếm khí với hệ thống thông gió tự nhiên; hệ thống thu gom và xử lý
nước rác;
- Bãi chôn lấp hiếu khí với nguồn cấp khí cưỡng bức.
 Theo phương thức vận hành, bãi chôn lấp được phân loại thành
- Bãi chôn lấp khô: là dạng phổ biến nhất để chôn lấp chất thải sinh hoạt và chất thải
công nghiệp. Chất thải được chôn lấp ở dạng khô hoặc dạng ướt tự nhiên trong đất khô
và có độ ẩm tự nhiên. Đôi khi cần phải tưới nước cho chất thải khô để tránh bụi khi
vận chuyển và tạo độ ẩm cần thiết. Bãi chôn lấp được xây dựng ở nơi khô ráo.
- Bãi chôn lấp ướt: là bãi chôn lấp dùng để chôn lấp chất thải dưới dạng bùn nhão.
- Bãi chôn lấp hỗn hợp khô, ướt: là nơi dùng để chôn lấp chất thải thông thường và cả
bùn nhão.
- Bãi chôn lấp nổi: là bãi chôn lấp xây nổi trên mặt đất ở những nơi có địa hình bằng
phẳng, hoặc không dốc lắm (vùng đồi gò). Chất thải được chất thành đống cao đến 15
m. Trong trường hợp này xung quanh bãi phải có các đê và đê phải không thấm để
ngăn chặn quan hệ nước rác với nước mặt xung quanh.
- Bãi chôn lấp chìm: là loại bãi chìm dưới mặt đất hoặc tận dụng các hồ tự nhiên,
moong khai thác cũ, hào, mương, rãnh
- Bãi chôn lấp kết hợp chìm nổi: là loại bãi xây dựng nửa chìm, nửa nổi. Chất thải
không chỉ được chôn lấp đầy hố mà sau đó tiếp tục được chất đống lên trên.
- Bãi chôn lấp ở các khe núi: là loại bãi được hình thành bằng cách tận dụng khe núi ở

các vùng núi, đồi cao.
1.3. Điều kiện chôn lấp các chất thải rắn tại bãi chôn lấp
Chất thải rắn được chấp nhận chôn lấp tại bãi chôn lấp hợp vệ sinh là tất cả các
chất thải không nguy hại, có khả năng phân hủy tự nhiên theo thời gian, bao gồm:
- Rác thải gia đình.
- Rác thải chợ, đường phố.
- Giấy, bìa, cành cây nhỏ và lá cây.
- Tro, củi gỗ mục, vãi, đồ da (trừ phế thải da có chứa crôm).
- Rác thải từ văn phòng khách sạn, nhà hàng ăn uống.
- Phế thải sản xuất không nằm trong danh mục rác thải nguy hại từ các ngành
công nghiệp (chế biến lương thực, thực phẩm, thủy sản, rượu bia giải khát, giấy, giày,
da…).
3
- Bùn sệt thu được từ các trạm xử lý nước (đô thị và công nghiệp) có cặn khô lớn
hơn 20%.
- Phế thải nhựa tổng hợp
- Tro xỉ không chứa các thành phần nguy hại được sinh ra từ quá trình đốt rác
thải.
- Tro xỉ từ quá trình đốt nhiên liệu.
 Rác thải không được chấp nhận chôn lấp tại bãi chôn lấp hợp vệ sinh là tất cả
các loại rác có các đặc tính sau:
- Rác thải thuộc danh mục rác thải nguy hại (quản lý đặc biệt theo quy chế quản
lý rác thải nguy hại được ban hành kèm theo nghị định của chính phủ).
- Rác thải có đặc tính lây nhiễm.
- Rác thải phóng xạ bao gồm những chất có chứa một hoặc nhiều hạt nhân phóng
xạ theo quy chế an toàn phóng xạ.
- Các loại tồn dư của thuốc bảo vệ thực vật và những phế thải có chứa hàm lượng
PCB cao hơn 50 mg/kg.
- Rác thải dễ cháy và nổ.
- Bùn sệt từ các trạm xử lý nước (đô thị và công nghiệp) có hàm lượng cặn khô

thấp hơn 20%.
- Đồ dùng gia đình có thể tích to, cồng kềnh như giường, tủ, bàn, tủ lạnh…
- Các phế thải vật liệu xây dựng, khai khoáng.
- Các loại đất có nhiễm các thành phần nguy hại vượt quá tiêu chuẩn TCVN 5941
– 1995 quy định đối với chất lượng đất.
- Các loại xác súc vật với khối lượng lớn.
1.4. Các vấn đề môi trường của bãi chôn lấp
1.4.1. Nước rỉ rác
Trong quá trình vận hành bãi chôn lấp, một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn
nhất đến môi trường, đặc biệt là môi trường nước (nước ngầm và nước mặt), là nước rỉ
rác từ bãi chôn lấp. Lượng nước này tuy không lớn nhưng lại mang một hàm lượng ô
nhiễm rất cao, nếu nước rỉ rác không được xử lý đúng mức thì nó có thể xâm nhập vào
môi trường đất sau đó đi vào các mạch nước ngầm làm ô nhiễm nguồn nước ngầm và
có thể làm biến đổi đặc tính của đất, chính vì thế mà vấn đề xử lý nước rác rò rỉ từ các
bãi chôn lấp cũng phần nào trở nên vô cùng cấp thiết.
Thành phần nước rác rò rỉ rất phức tạp trong đó ô nhiễm chất hữu cơ là chủ yếu,
bên cạnh còn ô nhiễm chất vô cơ. Thật khó có thể tối ưu hoá phương pháp xử lý nước
rác rò rỉ vì đặc tính của nước rác rất phức tạp và bị thay đổi theo thời gian.
Nước rác rò rỉ có chứa lượng lớn hợp chất hữu cơ rất bền với quá trình phân huỷ vi
sinh. Vì vậy, không thể chọn đơn thuần phương pháp sinh học để xử lý loại nước này
mà ta phải chọn các phương pháp xử lý hoá lí khác ngay cả bằng kĩ thuật ôxy hoá tiên
tiến.
1.4.2. Ô nhiễm không khí
4
Nguồn ô nhiễm đáng kể thứ hai là khí và mùi phát sinh từ bãi chôn lấp. Khí thải
từ bãi chôn lấp chủ yếu là CH
4
và CO
2
phát sinh với khối lượng lớn từ quá trình vận

hành bãi chôn lấp. Đây là loại khí gây hiệu ứng nhà kính, đặc biệt CH
4
có khả năng
gây hiệu ứng nhà kính gấp 20 lần CO
2
. Nếu lượng khí này không được thu gom và xử
lý hoặc tái chế sử dụng, chúng sẽ góp phần ảnh hưởng đến sự nóng lên của khí hậu
toàn cầu. Đặc biệt, Nếu khí CH4 tồn tại trong không khí ở nồng độ từ 5 – 15% sẽ phát
nổ. Do hàm lượng O2 tồn tại trong bãi chôn lấp ít nên khi nồng độ khí CH
4
đạt ngưỡng
tới hạn vẫn ít có khả năng gây nổ bãi chôn lấp. Tuy nhiên, nếu các khí bãi chôn lấp
thoát ra bên ngoài và tiếp xúc với không khí, có khả năng hình thành hỗn hợp khí
metan ở giới hạn gây nổ.
Ngoài ra, mùi phát sinh từ bãi chôn lấp rất khó chịu, chủ yếu sinh ra từ hồ chứa
nước rò rỉ và sàn phân loại, có khả năng ảnh hưởng trên phạm vi nhiều kilomet xung
quanh bãi chôn lấp, ảnh hưởng lớn đến sinh hoạt và sức khỏe dân sinh sống quanh đấy.
 Ưu điểm của phương pháp chôn lấp
- Có thể xử lý một lượng chất thải rắn lớn
- Chi phí đầu tư ban đầu và chi phí điều hành các hoạt động của bãi chôn lấp
không quá cao
- Bãi chôn lấp sau khi đóng cửa được sử dụng làm công viên, làm nơi sinh sống
hoặc các hoạt động khác
- Có thể thu hồi khí gas phục vụ phát điện hoặc các hoạt động khác
- Là phương pháp xử lý chất thải rắn triệt để không đòi hỏi các quá trình xử lý
khác như xử lý cặn, xử lý các chất không thể sử dụng, loại bỏ độ ẩm
- Bãi chôn lấp là một phương pháp linh hoạt, khi cần có thể tăng số lượng rác đổ
vào bãi rác đồng thời chỉ thêm một ít nhân lực hoặc thiết bị.
 Nhược điểm của phương pháp
- Bãi chôn lấp đòi hỏi diện tích đất đai lớn

- Bãi chôn lấp nằm trong khu vực dân cư sẽ gây sự phản đối của dư luận công
chúng. Nếu bãi chôn lấp đi vào hoạt động các loại khí ở bãi chôn lấp gây ô
nhiễm không khí, ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe người dân.
- Một bãi rác vệ sinh hoàn chỉnh đòi sẽ phải thực hiện và đòi hỏi bão dưỡng định
kỳ.
- Cần phải có đủ đất để phủ lấp lên chất thải rắn đã được nén chặt sau mỗi ngày
5
CHƯƠNG 2. BÃI CHÔN LẤP: QUÁ TRÌNH SINH HÓA VÀ KHÍ SINH HỌC
2.1. Quá trình sinh hóa diễn ra tại bãi chôn lấp rác thải
2.1.1. Cơ chế sinh hóa của quá trình phân hủy sinh học trong bãi chôn lấp
Các quá trình sinh hóa diễn ra ở bãi chôn lấp chủ yếu do hoạt động của các vi sinh
vật sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng cho các hoạt động sống của
chúng. Các loại vi sinh vật bao gồm: vi khuẩn, nấm men và nấm mốc. Các loại vi
khuẩn và nấm đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân giải các hợp chất [1].
Cơ chế sinh hóa của các quá trình phân hủy trong các bãi chôn lấp trải qua 5 giai
đoạn và được thể hiện ở hình 1.
 Giai đoạn I: Phân hủy hiếu khí
Thời kỳ ban đầu, chỉ một thời gian ngắn sau khi bãi rác đi vào hoạt động quá trình
phân hủy hiếu khí được diễn ra, ở giai đoạn này các chất hữu cơ dễ bị oxy hóa sinh
hóa thành dạng đơn giản như protêin, tinh bột, chất béo và một lượng năng lượng tỏa
ra rất lớn và vì thế có tồn tại một lượng năng lượng đáng kể ở dạng nhiệt. Lượng nhiệt
6
năng được tạo thành bên trong các ô chôn lấp được tạo ra nhiều hơn so với lượng nhiệt
năng được thoát ra bên ngoài và do đó nhiệt độ bên trong các ô được tăng lên. Giá trị
nhiệt độ tăng tới 60
0
C – 70
0
C được kéo dài trong thời gian khoảng 30 ngày. Ở khoảng
nhiệt độ này, các phản ứng hóa học diễn ra sẽ trội hơn các phản ứng vi sinh vật bởi vì

hầu hết các chủng sinh vật bị tiêu diệt ở nhiệt độ 70
0
C. Các phản ứng hóa học ở nhiệt
độ này được diễn ra với tốc độ nhanh.
Trong quá trình phân hủy hiếu khí, các polyme ở dạng đa phân tử được vi sinh vật
chuyển hóa sang dạng đơn phân tử tồn tại ở dạng tự do. Các polyme đơn phân tử sau
đó lại được vi sinh vật hấp thụ, sử dụng trong việc tiếp nhận năng lượng để kiến tạo
nên tế bào mới
 Giai đoạn II: Phân hủy kỵ khí
Khi oxy trong rác bị cạn kiệt thì sự phân huỷ chuyển sang dạng phân huỷ kỵ khí.
Khi bãi rác bắt đầu chuyển sang phân huỷ kỵ khí thì nitrate và sulfate (những chất
nhận điện tử trong các phản ứng chuyển hoá sinh học) thường bị khử thành khí
nitrogen N
2
và H
2
S. Khi thế oxi hoá khử giảm, cộng đồng vi khuẩn thực hiện quá trình
thuỷ phân và chuyển hoá các hợp chất cao phân tử (lipid, polysacchrides, proteins,
nucleic acids) do các enzyme trung gian thành các hợp chất đơn giản hơn thích hợp
cho các vi sinh vật. Các vi sinh vật sử dụng các hợp chất đơn giản này như nguồn năng
lượng và carbon cho tế bào của chúng. Trong giai đoạn II, pH của nước rò rỉ sẽ giảm
xuống do sự hình thành các acid hữu cơ và ảnh hưởng của sự tăng nồng độ CO
2
trong
bãi rác.
 Giai đoạn III: Lên men axit
Các vi sinh vật tham gia vào quá trình lên men là nhóm vi sinh vật dị dưỡng trong
điều kiện yếm khí lẫn kị khí nghiêm ngặt. Các chất hữu cơ dạng đơn giản, các amino
axit, đường… được chuyển hóa thành các axit béo dễ bay hơi (VFA), alcohols, khí
cacbonic và khí nitơ. Các axit béo dễ bay hơi (VFA), alcohols sau đó lại được chuyển

hóa tiếp tục với sự tham gia của cả các vi sinh vật axeton và các vi sinh vật khử
sunphat. Các vi sinh vật axeton tạo ra axit axetic, khí cacbonic còn các vi khuẩn khử
sunphat thì chỉ tạo ra khí nitơ và khí cacbonic. Các chất này là nguồn nguyên liệu ban
đầu của quá trình lên men hóa. Trong giai đoạn này, pH của nước rò rỉ sẽ giảm xuống
đến giá trị < 5 do sự có mặt của các axit hữu cơ và CO
2
trong bãi rác. BOD
5
, COD và
độ dẫn điện tăng lên đáng kể trong suốt giai đoạn này do sự hoà tan các axit hữu cơ
vào trong nước rò rỉ. Mặt khác, Do pH của nước rò rỉ thấp nên một số thành phần vô
cơ, chủ yếu là kim loại nặng sẽ được hoà tan trong giai đoạn này.
 Giai đoạn IV: Lên men metan
7
Vi khuẩn tạo metan là những vi khuẩn thuộc nhóm vi sinh vật kị khí bắt buộc. Có
hai nhóm vi sinh vật chủ yếu tham gia vào quá trình tạo metan: phần lớn là nhóm các
vi sinh vật tạo metan từ khí nitơ và khí cacbonic, phần nhỏ (gồm 2-3 chủng loài) là
những vi sinh vật tạo metan từ axit axetic. Trong tổng hợp khí metan tạo thành từ bãi
chôn lấp thì có tới 70% được tạo thành từ axit axetic. Trong giai đoạn này, do các axít
và hydrogen bị chuyển hoá thành CH
4
và CO
2
nên pH nước rò rỉ trong bãi rác sẽ tăng
lên để đạt giá trị trung bình hoá từ 6,8 đến 8. Giá trị BOD
5
, COD, nồng độ kim loại
nặng và độ dẫn điện của nước rò rỉ giảm xuống.
Nếu như có tồn tại nhiều sunphat trong các ô rác chôn lấp thì các vi khuẩn khử
sunphat sẽ mang tính trội hơn vi khuẩn metan và như vậy sẽ không có khí metan tạo

thành nếu sunphat vẫn tồn tại. Hàm lượng sunphat có nhiều trong chất thải xây dựng,
vì vậy điều này phải được quan tâm tránh không đổ phế thải vào bãi chôn lấp rác đô
thị để tạo điều kiện cho quá trình hình thàn khí metan.
 Giai đoạn V: giai đoạn ổn định
Giai đoạn ổn định xảy ra sau khi các vật liệu hữu cơ dễ phân huỷ sinh học được
chuyển hoá thành CH
4
và CO
2
trong giai đoạn IV. Một nhóm vi khuẩn hiếu khí sẽ bắt
đầu có mặt và oxy hoá metan thành CO
2
. Trong suốt giai đoạn ổn định, nước rò rỉ
thường chứa axít humic và axít fulvic rất khó cho quá trình sinh học diễn ra tiếp nữa.
[1].
Tóm lại, rác thải hữu cơ tại các bãi chôn lấp được phân hủy theo nhiều giai đoạn
chuyển hóa sinh học khác nhau để tạo ra sản phẩm cuối cùng trong các bãi chôn lấp l à
khí metan, khí cacbonic và nước.
8
Hình 2.1. Cơ chế sinh hóa của quá trình phân hủy sinh học trong các bãi chôn lấp[1]
2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy sinh học trong bãi chôn lấp
Như đã biết, các quá trình sinh hóa diễn ra ở bãi chôn lấp chủ yếu nhờ vào hoạt
động của các vi sinh vật ở trong bãi chôn lấp. Tuy nhiên, các yếu tố môi trường bãi
chôn lấp lại ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của chúng. Mặt khác, Quá trình phân
hủy sinh học trong bãi chôn lấp thường xảy ra với tốc độ chậm, do vậy việc tạo điều
kiện thích hợp cho tập đoàn vi sinh vật phát triển tốt nhất, có hiệu quả phân hủy sinh
học cao có thể coi là chìa khóa của công nghệ phân hủy sinh học. Các nhà khoa học đã
9
nghiên cứu, tìm hiểu và đưa ra được điều kiện môi trường thích hợp để vi sinh vật có
thể phát triển tốt nhất như sau:

Bảng 2.1. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng tới vi sinh vật [1]
Yếu tố môi trường Khoảng giá trị
Nhiệt độ,
0
C
Nồng độ muối, %NaCl
pH
nồng độ oxy, %
Áp suất, Mpa
Ánh sáng
-8 ÷ +110
0 – 3
1,0 – 12
0 – 30
0 – 115
Bóng tối – ánh sáng mạnh
Các vi sinh vật tham gia vào quá trình tham gia vào quá trình phân giải tại bãi
chôn lấp được chia thành 3 nhóm chủ yếu sau:
- Các vi sinh vật ưa ẩm: phát triển mạnh mẽ ở nhiệt độ từ 0 – 20
0
C.
- Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh mẽ ở nhiệt độ từ 2 – 40
0
C.
- Các vi sinh vật ưa nóng: phát triển mạnh mẽ ở nhiệt độ từ 40 – 70
0
C.
Ngoài ra, Các giai đoạn trong quá trình phân hủy sinh học này xảy ra theo những
khoảng thời gian khác nhau tuỳ thuộc vào sự phân bố thành phần chất hữu cơ trong bãi
chôn lấp, vào lượng chất dinh dưỡng, độ ẩm của rác thải, độ ẩm của khu vực chôn lấp

và mức độ ép rác. Nếu không đủ ẩm, tốc độ sinh khí bãi chôn lấp sẽ giảm. Sự gia tăng
mật độ chôn lấp rác sẽ làm giảm khả năng thấm ướt chất thải trong bãi chôn lấp và dẫn
đến giảm tốc độ chuyển hoá sinh hoá sinh học và sinh khí.
2.2. Sự tạo thành khí sinh học
Bãi chôn lấp chất thải rắn là nguồn tạo khí sinh học bao gồm NH
3
, CO
2
, N
2
, CO,
H
2
S, CH
4
… mà trong đó khí metan chiếm một tỷ lệ cao. Khí sinh học được tạo ra do
quá trình phân hủy các chất hữu cơ qua 5 giai đoạn được trình bày ở trên. Trong giai
đoạn đầu, khí sinh ra chủ yếu là khí cacbon dioxit (CO
2
) và một số loại khí khác như
N
2
và O
2
. Sự có mặt khí CO
2
trong hố chôn rác tạo điều kiện cho vi sinh vật kỵ khí
phát triển và từ đó bắt đầu giai đoạn hình thành khí metan (CH
4
). Vậy khí gas có hai

thành phần chủ yếu là khí CH
4
và CO
2
, trong đó khí CH
4
chiếm khoảng 45- 60%, CO
2

chiếm 40- 60% (bảng 2.2).
10
Bảng 2. Thành phần đặc trưng khí thải từ bãi chôn lấp [2]
Thành phần % thể tích
Metan 45 - 60
CO
2
40 - 60
Nitơ 2 - 5
oxy 0,1 - 1,0
H
2
S, CH
3
SH 0 - 1,0
Amoni 0,1 – 1,0
H
2
0 – 0,2
CO 0 - 0,2
Các khí vi lượng khác 0,01 – 0,6

Ngoài ra, trong thành phần khí của bãi chôn lấp chất thải rắn còn chứa một số
loại khí khác như hydrocacbon (CH
2
), benzen (C
6
H
6
)…trong điều kiện bãi chôn lấp
hoạt động ổn định từ 1 – 2 năm.
Tốc độ sản sinh khí thải ở bãi chôn lấp phụ thuộc vào một số yếu tố sau:
• Sự thẩm thấu của lượng cacbon trong thực vật đã cùng axit và rượu hình thành
trong quá trình chôn lấp phế thải làm giảm khả năng tạo khí.
• Lượng nước ở bên ngoài túi khí, nếu nhiều quá sẽlàm vi khuẩn có thể không
đạt được chức năng cao trong quá trình tạo khí.
• Nếu có độ kiềm tăng làm độ pH giảm do sản sinh axit trong phế thải củng làm
giảm lượng khí.
• Khi nhiệt độ trong phế thải tăng củng làm giảm lượng khí.
• Do phế thải đóng bánh thành khối quá dầy hoặc quá nhiều mãnh vụn và bột
củng làm giảm quá trình sinh khí.
• Nếu trong phế thải có chứa hóa chất độc hại củng ngăn cản các vi khuẩn tạo khí
metan do thiếu hụt dinh dưỡng.
Thông thường khí ga ở bãi chôn lấp có sản lượng lớn nhất là 5 năm đầu tiên, đạt
được khoảng từ 4 – 14 m
3
CH
4
/1 tấn phếthải khô, và kéo dài khoảng 20 năm kể từ khi
giai đoạn yếm khí đầu tiên xuất hiện. Sau đó khả năng sản sinh khí bị giảm dần, thậm
chí có bãi chỉcòn là hiện tượng nhỏ giọt (thu hồi khí trong tình trạng ngắt quảng), khi
đó có thể tạm dừng việc thu hồi khí một thời gian[1].

2.3. Biện pháp thu gom và xử lý khí sinh học
11
Khí metan ở các bãi thải có thể coi là một nguồn gây nguy hiểm, không an toàn
nếu không được phát tán hoặc thu gom để chuyển thành nguồn năng lượng khác, vì nó
dễ gây cháy, nổ và ngạt thở đối với người hay động thực vật ở bãi chôn lấp và các khu
vực xung quanh. Vì vậy vấn đề phòng ngừa an toàn cho tất cả những người điều hành
hoặc làm việc trên bãi chôn lấp, nhất là các khu vực thoát tán khí ga, các khu vực có
thể tích tụ khí ga, các ống dẫn thoát nước, nơi xử lý khí và nơi có hệ thống tập trung
khí metan là rất cần thiết. Việc không ngừng tạo ra khí ga ở trong bãi chôn lấp có
nghĩa là sự nguy hiểm vẫn còn đang tiếp tục và cần phải có sự quan tâm đặc biệt đến
hệ thống thông khí khi thiết kế.
Hai loại hệ thống cơ bản được thiết kế để kiểm soát và thu hồi năng lượng từ khí
metan là : hệ thống thoát khí bị động và hệ thống thoát khí chủ động
 Hệ thống thoát khí bị động:
Đối với những bãi chôn lấp quy mô nhỏ và vừa, người ta thường thiết kế một hệ
thống thoát khí bị động. Đây là một hệ thống dựa trên các quá trình tự nhiên để đưa
khí vào khí quyển hoặc ngăn cản không cho nó chuyển động vào các khu vực không
mong muốn. Hệ thống này được xây dựng bằng các tường đất sét không thấm nước
dầy từ 0,7 – 1 m để ngăn chặn khí thấm qua. Tường đất sét được đắp từ đáy khoang
chứa kéo dài lên tận lớp đất phủ và luôn được giữ ẩm sao cho nó không bị khô và nứt
tạo ra các khe thoát khí. Phía trong tường có đào rãnh thoát khí, được phủ đáy bằng
một lớp sỏi, đá đường kính 20 – 40 cm. Từ các giếng khoan, khí được dẫn tới rãnh
thoát khí để đưa vào không khí bằng các rãnh nhỏ hơn hoặc ống nhựa, ống cao su…
Khu vực thoát khí bị động phải cách biệt hẳn các khu dân cư, các khu sản xuất
công nghiệp. Thông thường khu vực này được xây dựng ngay cạnh bãi chôn lấp và
được quy định là vùng cấm. Nếu khu vực thoát khí ở xa nơi chôn lấp thì phải thiết kế
hệ thống máy hút khí để đưa khí theo hệ thống ống ra nơi thoát khí.
Những yêu cầu cần đạt được trong hệ thống thoát khí bị động bao gồm:
• Tường đất sét phải luôn được giữ ẩm, chống được nứt nẻ.
• Hệ thống mương rãnh thoát phải sạch sẽ và khô ráo, không được để rác, đất lấp

vào lòng mương rãnh.
• Lớp sỏi, đá và hệ thống ống dẫn khí (nếu có) phải luôn được giữ khô để việc
thoát khí thực hiện dễ dàng.
• Hệ thống thoát khí ga đơn giản là khoan giếng vào lớp phế thải sâu tối thiểu là
1m rồi đặt ống thu, thoát khí. Chiều cao ống thoát khí phải cao hơn đỉnh lớp đất
tối thiểu là 0,20 m để khí thoát thẳng ngay trên bãi chôn lấp.
 Hệ thống thông khí chủ động:
12
Hệ thống thu hồi khí chủ động có thể được thiết kế ở những bãi chôn lấp phế thải
lớn, có nhiều phế thải. Chúng thường được xây dựng ở những nơi được xem là có khả
năng nguy hiểm nếu như khí thoát vào những tòa nhà ở gần đó hoặc ở những nơi mà
sự thu khí ga được xem là có hiệu quả.
Phương pháp đặt các ống thu khí phun thẳng là khoan các giếng vào rác thải đã
được chôn lấp sâu tối thiểu là 1m, tối đa có thể khoan sâu tới đáy lớp lót. Nếu rác thải
đã đóng kết thành khối vững chắc, người ta có thể đặt trực tiếp ống thu khí ga vào
giếng khoan bằng ống nhựa PVC đường kính tối thiểu là 50mm. Xung quanh ống là
các tầng đá lọc đảm bảo độ rỗng để thu được tối đa lượng khí ga tạo thành và ngoài ra
còn tạo đủ không khí cần thiết để chống lại việc rò khí. Để khí đi vào ống nhựa được
dễ dàng, người ta khoan lỗ xung quanh ống nhựa khoảng cách là 15cm. Khi rác kết
thành khối vững chắc thì phải đóng các ống thép cũng được khoan lỗ xung quanh vào
giếng khoan. Ống thép phải có đường kính lớn hơn ống nhựa. Đối với từng loại bãi
chôn lấp khác nhau, các phương pháp đặt các ống thu khí củng khác nhau.
Ngoài hệ thống thu hồi khí ga thẳng đứng như đã trình bày ở trên, ở những bãi
chôn lấp đắp cao theo kiểu cầu vồng có thể áp dụng phương pháp đặt hệ thống thu hồi
khí kiểu nằm ngang. Kích thước ống và vị trí đặt ống tương tự như phương pháp phun
thẳng. Hệ thống thu khí nằm ngang ít được áp dụng.
Để đảm bảo việc thu hồi khí ga được tốt hơn, người ta còn thiết kế hệ thống phun
nước vào bãi chôn lấp nhằm đảm bảo độ thủy phân của rác thải, giữ không cho oxy lọt
vào các túi khí tạo ra các vi sinh vật ưa khí và kéo theo vi sinh vật kỵ khí ra ngoài và
làm chậm quá trình sản sinh khí metan. Mặt khác việc phun nước vào rác thải sẽ giữ

cho độ ẩm của rác đảm bảo không cho khí metan thoát vào không khí. Ngược lại nếu
độ ẩm quá cao sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ ẩm trong khí thu hồi, để khắc phục tình
trạng này người ta thiết kế hệ thống rút nước thải từbãi chôn lấp (nước tro). Hệ thống
thu hồi nước tro được đặt ở phía ngoài và thấp hơn bãi chôn lấp. Nhiều hệ thống rút
nước tro qua xử lý lại được bơm phun trở lại cho phế thải.
Để thiết kế hệ thống thu hồi khí ga có hiệu quả, cần có cách nhìn tổng quát về
khả năng rút được khí ga ở bãi chôn lấp bằng phương pháp dùng sức nén của áp suất
không khí cao để xác định vị trí tập trung của khí ga và kiểm tra mức độ phun thẳng
lên được của khí ga.
Nếu xây dựng bãi chôn lấp mới gần với bãi chôn lấp đã đầy và có hệ thống thu
hồi khí ga thì việc thiết kế hệ thống thu hồi khí ga cho bãi chôn lấp mới phải hợp nhất
cả hai hệ thống làm một.
13
Xây dựng một hệ thống thu hồi khí ga cho bãi chôn lấp cần phải sử dụng số tiền
vốn khá lớn, vì vậy kiểm tra xác định chắc chắn khả năng thu hồi khí ga ở bãi chôn lấp
là rất cần thiết và phải được chứng minh cụ thể.
 Chỉ dẫn an toàn đối với khí metan
Trong trường hợp chưa có khí thoát tán hoặc thu hồi khí thì ở các vị trí có khả năng
tập trung khí có thể gây ra cháy, nổ, do vậy cần phủ lên rác một lớp đất dầy để giảm
khí tập trung. Khí ga có thể loại bỏ khí oxy trong đất và trong phế thải
làm rễ cây không phát triển được (bị nghẹt thở), nếu bãi chôn lấp được phủ một lớp
đất dầy 1m trở lên thì tình trạng trên sẽ được khắc phục.
Các thành phần hydrosunphit (H
2
S), methyl mecaptans (CH
3
SH) trong khí gây mùi
thối khác biệt. Mùi này sẽ được loại bỏ nếu khí được thoát tán hoặc đốt cháy. Có thể
sử dụng một lớp lọc bằng đá dầy 1 – 2m để làm giảm mùi.
 Quy định về an toàn bãi chôn lấp

Trong quy trình quản lý bãi chôn lấp rác thải đô thị cần phải được đưa vào các quy
định an toàn sau:
1. Không được để một người làm việc trên bãi chôn lấp như đắp đất lên nơi
chưa phủ kín phế thải, đào mương hoặc làm sạch mương rãnh… mà phải luôn có ít
nhất là hai người và phải được trang bị bảo hộ lao động đầy đủ. Trong trường hợp một
trong hai người bị ngạt khí ga, người còn lại có thể đưa người kia về nơi an toàn.
Người làm việc trên bãi chôn lấp phải được đào tạo riêng về sự nguy hiểm của khí và
cách cấp cứu.
2. Phải có biển báo, rào chắn hoặc ít nhất là có dây thừng bao quanh các thiết
bị phun khí ga hoặc các giếng khoan đặt thiết bị thu khí.
3. Cấm hút thuốc hoặc đốt lửa trên bãi chôn lấp khí đã có các giếng khoan hoặc
khi đã lắp đặt các thiết bị thu khí hay thu hồi khí trên bãi thải.
4. Khi đã có hệ thống thu hồi khí trên bãi chôn lấp, phải kiểm tra nghiêm ngặt
để xác định rõ mức độ giảm ô nhiễm ở bãi thải và các khu vực lân cận, củng như ngăn
chặn khả năng gây cháy, nổ ở nơi tập trung khí metan, đồng thời tìm mọi biện pháp
giảm các hiện tượng trên đến mức tối thiểu.
5. Những nơi khí metan có khả năng tập trung tới 5 – 15%, cần lắp đặt thiết bị
đo để báo trước sự tập trung khí metan mà tìm cách khắc phục hoặc báo cho mọi
người đề phòng tránh xa những nơi này. Trong hoàn cảnh cho phép có thể xây tường,
rào chắn để đảm bảo an toàn. [1
14
KẾT LUẬN
- Rác thải hữu cơ tại các bãi chôn lấp được phân hủy theo 5 giai đoạn chuyển hóa
sinh học khác nhau: Phân hủy hiếu khí, Phân hủy kỵ khí, Lên men axit, Lên men
metan, giai đoạn ổn định để tạo ra sản phẩm cuối cùng trong các bãi chôn lấp là
khí metan, khí cacbonic và nước.
- Khí metan ở các bãi thải có thể coi là một nguồn gây nguy hiểm, không an toàn
nếu không được phát tán hoặc thu gom để chuyển thành nguồn năng lượng
khác, vì nó dễ gây cháy, nổ và ngạt thở đối với người hay động thực vật ở bãi
chôn lấp và các khu vực xung quanh. Vì vậy, cần lắp đặt các hệ thống thu gom

và xử lý loại khí thải này. Hiện nay, có hai loại hệ thống cơ bản được thiết kế để
kiểm soát và thu hồi năng lượng từ khí metan là : hệ thống thoát khí bị động và
hệ thống thoát khí chủ động.
KIẾN NGHỊ
- Cần lắp đặt các thiết bị thu gom lượng khí thải phát sinh từ quá trình phân hủy
sinh học để sử dụng cho mục đích sản xuất điện năng và tránh được ô nhiễm
của khí CO
2,
CH
4
sinh ra từ bãi chôn lấp gây hiệu ứng nhà kính, cháy nổ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
15
1. Trần Hiếu Nhuệ, “ Quản lý chất thải rắn đô thị- tập 1” (2001), NXB Xây dựng
2. Nguyễn Xuân Nguyên (2004), Công nghệ xử lý rác thải và chất thải rắn, Nhà
xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội
3. Nguyễn Văn Phước, Giáo trình quản lý và xử lý chất thải rắn, NXB Xây dựng,
2008
4. Nguyễn Ngọc Tú, Thiết kế bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh cho thành
phố Vinh tỉnh Nghệ An giai đoạn 2010- 2030, Viện khoa học và công nghệ môi
trường (INEST) – ĐHBKHN.
5. Lê Ngọc Tuấn, Đánh giá tác động môi trường của hoạt động chôn lấp chất thải
rắn đô thị trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh, Luận văn thạc sỹ, Đại học khoa
học tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh
6. Trịnh Thị Thanh, Giáo trình Công nghệ môi trường, NXB ĐH Quôc Gia Hà
Nội, 2003
7. Nguyễn Trung Việt, Giáo trình Quản lý chất thải rắn sinh hoạt, 2002.
8. Thông tư 01/2001/TTLT-BKHCNMT-BXD hướng dẫn các quy định về bảo vệ
môi trường đối với việc lựa chọn địa điểm, xây dựng và vận hành bãi chôn lấp
chất thải rắn

16