nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

TÓM TẮT
Trong những năm gần đây, công tác quản lý chất thải rắn tại Việt Nam đang gặp phải
không ít những khó khăn khi lượng chất thải rắn phát sinh ngày càng nhiều về lượng và đa
dạng về loại. Bên cạnh đó, việc tìm kiếm một nguồn năng lượng thay thế cho nguồn năng
lượng hóa thạch đang là một vấn đề quan tâm ở mức toàn cầu.
Theo nghiên cứu, chất thải rắn là một loại vật liệu có thể sử dụng để khí hóa tạo ra
khí tổng hợp. Vì thế, đồ án này tập trung nghiên cứu, xây dựng mô hình khí hóa chất thải
rắn hữu cơ với nhiều yếu tố ảnh hưởng khác nhau như: lưu lượng cấp khí, độ ẩm vật liệu
và nhiệt độ khí cấp đầu vào. Qua đó cho thấy sự ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đến
chất lượng khí hóa thông qua việc đánh giá thành phần khí tổng hợp và các thông số liên
quan để tìm ra được thông số tối ưu nhất cho quá trình.
Chất thải rắn dùng để khí hóa là chất thải rắn hữu cơ. Lượng chất thải răn này sẽ được
khí hóa trong hệ thống khí hóa ngược chiều tầng có định Updraft. Khí tổng hợp sinh ra
được thu và đo thành phần thông qua dụng cụ đo và phân tích khí TESTO 350XL.
Luận văn này đề cập ảnh hưởng của 3 thông số vừa nêu trên tới chất lượng khí đầu
ra. Nghiên cứu sử dụng phần mềm Minitab cùng với việc lập quy hoạch thực nghiệm
Taguchi L9 với 3 thông số và 3 mức gồm 9 thí nghiệm. Ảnh hưởng của mỗi thông số được
đánh giá dựa trên tỷ số tín hiệu nhiễu SN, đồ thị Means và phân tích phương sai ANOVA.
Thành phần khí đầu ra sẽ được phân tích và đánh giá theo tiêu chí lớn hơn tốt hơn.
Kết quả thực nghiệm cho thấy việc ứng dụng phương pháp Taguchi cho phép xác
định được chế độ công nghệ hợp lý với số thí nghiệm ít nhất. Sau quá trình phân tích kết
quả thực nghiệm dựa vào tỷ lệ SN cho thấy: Độ ẩm vật liệu có ảnh hưởng lớn nhất đến quá
trình khí hóa. Xếp thứ 2 là lưu lượng cấp khí và cuối cùng là yếu tố nhiệt độ khí cấp vào.
Kết quả sau qúa trình nghiên cứu được dùng để định hướng cho các nhà công nghệ
quan tâm đến quá trình khí hóa chất thải rắn hữu cơ. Kết quả này có thể giúp cho các nhà
công nghệ xác định được yếu tố nào có ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình khí hóa, qua đó
có thể kiểm soát các mức thông số phù hợp để quá trình khí hóa diễn ra tốt nhất và chất
lượng khí đầu ra đạt cao nhất.

II

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................... i
TÓM TẮT .......................................................................................................................... ii
DANH MỤC BẢNG BIỂU .............................................................................................. vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................... vii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1
1. Đặt vấn đề .................................................................................................................... 1
2. Một vài nghiên cứu điển hình ...................................................................................... 2
3. Đối tượng nghiên cứu................................................................................................... 3
4. Mục tiêu nghiên cứu, nội dung nghiên cứu, phạm vi và giới hạn của đề tài ............... 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................. 4
1.1.Tổng quan về tình hình chất thải rắn hiện nay ........................................................... 4
1.1.1. Khái niệm chất thải rắn ....................................................................................... 4
1.1.2. Trên cả nước ....................................................................................................... 4
1.1.3. Tại Tp. Hồ Chí Minh .......................................................................................... 5
1.1.4. Thành phần chất thải rắn..................................................................................... 6
1.1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần và khối lượng của chất thải rắn ............. 7
1.1.6. Nguồn phát sinh và tác động của chất thải rắn ................................................... 9
1.2. Các phương pháp xử lý chất thải rắn hiện nay........................................................ 12
1.2.1. Chôn lấp ............................................................................................................ 12
1.2.2. Phương pháp ủ sinh học .................................................................................... 13
1.2.3. Phương pháp tái chế chất thải rắn ..................................................................... 15
1.2.4. Phương pháp đốt ............................................................................................... 16
1.2.5. Nhiệt phân ......................................................................................................... 19
1.2.6. Khí hóa .............................................................................................................. 20
1.3. Tình hình ứng dụng công nghệ khí hóa .................................................................. 26
1.3.1. Trên thế giới ...................................................................................................... 26
III

1.3.2. Ở Việt Nam ....................................................................................................... 27
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................... 28
2.1. Khái niệm về quá trình khí hóa ............................................................................... 28
2.2. Cơ chế của quá trình khí hóa ................................................................................... 28
2.3. Các tác nhân khí hóa ............................................................................................... 30
2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khí hóa........................................................... 30
2.5. Thành phần và phần trăm các khí ra trong nguyên liệu .......................................... 32
2.6. Phương pháp quy hoạch thực nhiệm Taguchi ......................................................... 33
CHƯƠNG 3 : PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ...................................................... 35
3.1. Mô tả hệ thống và thiết bị ....................................................................................... 35
3.2. Vật liệu nghiên cứu ................................................................................................. 37
3.3. Phương pháp thực nghiệm ...................................................................................... 39
3.3.1. Dụng cụ đo ........................................................................................................ 39
3.3.2. Lấy mẫu ............................................................................................................ 42
3.3.3. Quy trình thực nghiệm ...................................................................................... 42
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM .................................................................. 44
4.1. Các kết quả thí nghiệm khảo sát sơ bộ .................................................................... 44
4.1.1. Khảo sát để chọn thành phần vật liệu ............................................................... 44
4.1.2. Khảo sát độ ẩm vật liệu .................................................................................... 45
4.1.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của lưu lượng với tác nhân không khí ........................ 47
4.2. Tối ưu hóa thông số công nghệ ............................................................................... 48
4.2.1. Đánh giá kết quả theo tỷ số SN ........................................................................ 48
4.2.2 Đánh giá kết quả theo đồ thị Means .................................................................. 50
4.2.3. Phương pháp phân tích phương sai ANOVA ................................................... 51
4.2.4. Phân tích hồi quy .............................................................................................. 52
4.3. Một vài đồ thị về sự thay đổi của thành phần khí sinh ra và nhiệt độ theo từng điều
kiện thí nghiệm ............................................................................................................... 55
IV

4.3.1. Sự thay đổi của thành phần khí đầu ra theo thời gian ...................................... 55
4.3.2. Sự thay đổi của nhiệt độ theo thời gian ............................................................ 57
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................. 59
5.1. Kết luận ................................................................................................................... 59
5.2. Kiến nghị ................................................................................................................. 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 61
PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 64

V


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1 Lượng chất thải rắn phát sinh từ năm 2009-2015 và dự kiến đến năm 2025 ..... 5
Bảng 1. 2 Thành phần chất thải rắn phát sinh năm 2010 .................................................... 7
Bảng 2. 1 Thành phần hóa học trong nguyên liệu ............................................................. 32
Bảng 2. 2 Thành phần % các khí sinh ra trong nguyên liệu sau khi khí hóa .................... 33
Bảng 3. 1 Bảng mô tả số lần thí nghiệm............................................................................ 42
Bảng 3. 2 Quy trình thí nghiệm ......................................................................................... 43
Bảng 4. 1 Bảng thành phần chọn theo 1000gr vật liệu..................................................... 44
Bảng 4. 2 Bảng thành phần chọn theo 1200gr vật liệu...................................................... 45
Bảng 4. 3 Bảng khảo sát khối lượng vật liệu sau quá trình sấy ........................................ 45
Bảng 4. 4 Bảng khảo sát sự ảnh hưởng theo lưu lượng..................................................... 47
Bảng 4. 5 Bảng đánh giá và xếp hạng các thông số công nghệ theo tỷ lệ SN .................. 49
Bảng 4. 6 Bảng đánh giá và xếp hạng các thông số công nghệ theo đồ thị Means ........... 50
Bảng 4. 7 Bảng phân tích ANOVA đối với khí CO và H2 ................................................ 52
Bảng 5. 1 Thành phần của tar hình thành theo nhiệt độ .................................................... 68

VI

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1 Bãi chôn lắp chấp thải rắn hợp vệ sinh. ............................................................. 13
Hình 1. 2 Chất thải rắn hữu cơ được ủ theo từng luống. ................................................... 14
Hình 1. 3 Sơ đồ công nghệ đốt chất thải rắn để phát điện. ................................................ 17
Hình 1. 4 Thiết bị khí hóa dạng lôi cuốn. .......................................................................... 21
Hình 1. 5 Thiết bị khí hóa dạng tầng sôi. .......................................................................... 22
Hình 1. 6 Thiết bị khí hóa tầng cố định. ............................................................................ 22
Hình 1. 7 Thiết bị khí hóa dạng Downdraft....................................................................... 23
Hình 1. 8 Thiết bị khí hóa dạng Updraft............................................................................ 24
Hình 1. 9 Thiết bị khí hóa kiểu Crossdraft. ....................................................................... 25
Hình 2. 1 Cơ chế của quá trình khí hóa. ............................................................................ 28
Hình 3. 1 Thiết bị khí hóa tầng cố định ngược chiều Updraft........................................... 35
Hình 3. 2 Máy nén dùng để cấp khí đầu vào. .................................................................... 36
Hình 3. 3 Sơ đồ nguyên lý thiết bị khí hóa dạng Updraft. ................................................ 37
Hình 3. 4 Vật liệu giấy....................................................................................................... 38
Hình 3. 5 Vật liệu Carton................................................................................................... 38
Hình 3. 6 Vật liệu vải......................................................................................................... 39
Hình 3. 7 Vật liệu nilong. .................................................................................................. 39
Hình 3. 8 Vật liệu gỗ. ........................................................................................................ 39
Hình 3. 9 Vật liệu cao su. .................................................................................................. 39
Hình 3. 10 Can nhiệt loại K ............................................................................................... 40
Hình 3. 11 Tủ điện hiển thị nhiệt độ .................................................................................. 40
Hình 3. 12 Thiết bị TESTO 350XL. .................................................................................. 40
Hình 3. 13 Lưu lượng kế. .................................................................................................. 41
Hình 3. 14 Thiết bị dùng để giai nhiệt khí cấp đầu vào. ................................................... 41
Hình 4. 1 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ CO và H2 theo lưu lượng. ...................... 48
Hình 4. 2 Đồ thị miêu tả sự ảnh hưởng của các mức thông số theo tỷ lệ SN.................... 49
VII

Hình 4. 3 Đồ thị miêu tả sự ảnh hưởng của các thông số theo kiểu Means. ..................... 50
Hình 4. 4 Đồ thị so sánh mô hình hồi quy tuyến tính với kết quả thực nghiệm cho CO. . 53
Hình 4. 5 Đồ thị so sánh mô hình hồi quy tuyến tính với kết quả thực nghiệm cho H2.... 54
Hình 4. 6 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của CO và H2 theo thời gian ở lưu lượng 3.5m3/h,
độ ẩm 15% và nhiệt độ 4270C. .......................................................................................... 55
Hình 4. 7 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của CO và H2 theo thời gian ở lưu lượng 4.5m3/h,
độ ẩm 10% và nhiệt độ 4270C. .......................................................................................... 56
Hình 4. 8 Sự thay đổi của nhiệt độ theo thời gian ở lưu lượng 2.5m3/h, độ ẩm 20% và
nhiệt độ 4270C. .................................................................................................................. 57
Hình 4. 9 Sự thay đổi của nhiệt độ theo thời gian ở lưu lượng 3.5m3/h, độ ẩm 10% và
nhiệt độ 2270C. .................................................................................................................. 58
Hình 5. 1 Kết quả được ghi nhận ở điều kiện lưu lượng 2.5m3/h, nhiệt độ 270C và độ ẩm
10%. ................................................................................................................................... 64
Hình 5. 2 Kết quả được ghi nhận ở điều kiện lưu lượng 3.5m3/h, nhiệt độ 4270C và độ ẩm
15%. ................................................................................................................................... 64
Hình 5. 3 Kết quả được ghi nhận ở điều kiện lưu lượng 3.5m3/h, nhiệt độ 2270C và độ ẩm
10%. ................................................................................................................................... 65
Hình 5. 4 Kết quả được ghi nhận ở điều kiện lưu lượng 4.5m3/h, nhiệt độ 4270C và độ ẩm
20%. ................................................................................................................................... 65
Hình 5. 5 Quá trình hình thành Tar theo từng nhiệt độ. .................................................... 66
Hình 5. 6 Hiệu suất tạo Tar theo nhiệt độ.......................................................................... 67
Hình 5. 7 Sự hình thành và phân hủy Tar theo nhiệt độ. ................................................... 69

VIII


Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất
thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Cùng với sự phát triển kinh tế, gia tăng dân số và sự lãng phí tài nguyên trong thói
quen sinh hoạt của con người, lượng rác thải ngày một tăng, thành phần ngày càng phức
tạp và tiềm ẩn ngày càng nhiều nguy cơ độc hại với môi trường và sức khỏe con người.
Ở Việt Nam, tốc độ phát sinh rác thải tùy thuộc vào từng loại đô thị và dao động từ
0.35 ÷ 0.8 kg/người.ngày. Rác thải là sản phẩm tất yếu của cuộc sống được thải ra từ các
hoạt động sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc các hoạt động khác như khám chữa
bệnh, vui chơi giải trí của con người.
Thực tế việc quản lý và xử lý rác thải mặc dù đã có nhiều tiến bộ, cố gắng nhưng
chưa ngang tầm với nhu cầu đòi hỏi. Hiện nay, ở khu vực đô thị mới chỉ thu gom đưa đến
bãi chôn lấp tập trung đạt khoảng 60 ÷ 65%, còn lại rác thải xuống ao hồ, sông ngòi, bên
đường. Còn ở khu vực nông thôn, rác thải hầu như không được thu gom, những điểm vứt
rác tràn ngập khắp nơi. Ở khu vực khám chữa bệnh, mặc dù đã có nhiều bệnh viện đạt được
những tiến bộ đáng kể trong việc cải thiện điều kiện môi trường theo hướng xanh, sạch,
đẹp cùng với những thiết bị hiện đại để phục vụ tốt cho việc khám chữa bệnh của nhân dân,
song vẫn còn những bất cập trong việc thu gom và tiêu huỷ rác thải, nhất là chất thải có
các thành phần nguy hại. Đây cũng chính là nguy cơ tiềm ẩn đối với môi trường và con
người. [1]
Bên cạnh đó, sự phát triển về kinh tế và xã hội luôn đi kèm với nhu cầu tiêu thụ năng
lượng ngày một gia tăng. Hiện nay, khoảng trên 80% năng lượng đó được cung cấp bởi
nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, lượng nhiên liệu hóa thạch cần một khoảng thời gian rất
dài để hình thành và tái tạo, vì thế việc năng lượng hóa thạch đang ngày một cạn kiệt dần
là một vấn đề được quan tâm ở mức toàn cầu.
Tại Việt Nam, với sự phát triển của nền kinh tế thì tiêu chuẩn sống của con người
cũng tăng lên, vì thế năng lượng cũng được tiêu thụ ngày một gia tăng. Yêu cầu về năng
lượng được ước tính hằng năm tăng khoảng 3.9% tương đương với 38 triệu tấn dầu trong
năm 2008 và 109 triệu tấn dầu trong năn 2030. Bên cạnh đó, cùng với sự phát triển của
kinh tế và xã hội thì lượng chất thải rắn phát sinh cũng ngày một gia tăng. Tuy nhiên, việc
quản lý chất thải rắn hiện nay còn nhiều khó khăn trong khâu thu gom và xử lý. Hiện nay

1

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế


Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất
thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

đa phần chất thải rắn được chôn lắp ở các bãi rác tập trung. Tuy nhiên, đây chỉ là một giải
pháp tạm thời, không mang tính bền vững.
Công nghệ khí hóa chất thải rắn là một công nghệ đầy tiềm năng để tận dùng nguồn
chất thải rắn này tạo ra một nguồn năng lượng có thể phục vụ cho nhu cầu của cuộc sống
thay vì đem chôn lắp hay vứt bỏ tràn lan.
2. Một vài nghiên cứu điển hình
 Trên thế giới:
 Khí hóa để biến 200,000 tấn chất thải rắn đô thị thành nhiên liệu máy bay ở
Nevada: Dự án dự kiến bắt đầu vào quý III năm 2017. Quá trình này sẽ bắt đầu với
việc khí hóa vật liệu hữu cơ để sinh ra một loại khí tổng hợp chủ yếu gồm Carbon
monoxide, Hydrogen và Carbon dioxide. Loại khí tổng hợp được tinh chế và xử lý
thông qua quá trình Fischer-Tropsch để tạo ra một sản phẩm syncrude, sau đó được
nâng cấp thành nhiên liệu máy bay hoặc diesel. Khí sinh ra cũng được xử lý thông
qua một hệ thống amin để thu giữ và loại bỏ lưu huỳnh và Carbon dioxide. [2]
 Khí hóa chất thải rắn đô thị để sản xuất điện ở Brazil, đánh giá các công nghệ sẵn
có và lợi ích môi trường của chúng.Nghiên cứu cho thấy Brazil có tiềm năng hấp
dẫn về năng lượng từ rác thải đô thị, thu gom gần 80%, tức 243,707 tấn/ngày, xem
xét hiệu quả quá trình trong các tài liệu và nhà sản xuất, năng lượng tiềm năng từ
quá trình khí hoá của MSW là khoảng 180 MWt/ngày [3]
 Ở Việt Nam:

 Công nghệ điện rác - WTE lần đầu tiên ở Việt Nam được thực nghiệm tại Nhà máy
Cơ khí Chế tạo thiết bị môi trường của công ty TNHH Thủy lực - Máy (HMC) ở
Khu công nghiệp Đồng Văn I, huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam. Theo công nghệ
điện rác WTE, rác thải rắn sẽ được xử lý bằng phương pháp khí hóa thiếu oxy tạo
ra khí gas tổng hợp (syngas) để phát điện. Theo báo cáo của công ty HMC, trong
đợt chạy khảo nghiệm từ ngày 21/9 đến 25/10/2016, nhà máy này đã tiếp nhận và
xử lý sạch 208 tấn rác thải rắn không phân loại do công ty Môi trường đô thị Hà
Nam cung cấp. Phần khí gas tổng hợp thu được đã được dùng để chạy ba tổ máy
phát điện công suất 550 KVA, 680 KVA, thắp sáng cho toàn bộ hệ thống chiếu
sáng hàng rào của nhà máy liên tục trong 12 tiếng/ngày (trong 10 ngày). Từ ngày
17/10/2016, nhà máy đã chính thức đấu điện chiếu sáng cho khu công nghiệp Đồng
Văn I từ 17h30 đến 6h sáng ngày hôm sau, trong 7 ngày liên tục. [4]

2

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế


Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất
thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

 Dự án nhà máy nhiệt điện đốt trấu công suất 2 MW (giai đoạn 1) và 3,7 MW (giai
đoạn 2) tại khu công nghiệp Trà Nóc 2 - TP. Cần Thơ do Công ty Cổ phần Nhiệt
điện Đình Hải đầu tư. Tỉnh An Giang có 2 dự án nhiệt điện đốt trấu gồm 1 nhà
máy tại khu công nghiệp Hòa An - huyện Chợ Mới với công suất 10 MW, tổng
vốn đầu tư trên 10 triệu USD và nhà máy thứ hai có công suất 10 MW, đặt tại xã
Vọng Đông - huyện Thoại Sơn, vốn đầu tư khoảng 15 triệu USD, hai nhà máy này
tiêu thụ khoảng 240,000 tấn trấu. [5]
 Dự án khí hóa rác thải sản xuất ra điện năng được sử dụng công nghệ hồ quang

(hay còn gọi là khí hóa plasma), khí hóa rác thải để sản xuất điện và các sản phẩm
khác, tiến tới loại bỏ hoàn toàn các bãi chôn rác. Ứng dụng công nghệ plasma là
thực hiện quá trình sử dụng điện để tạo ra cung hồ quang ở 7000 – 90000C nhằm
biến các hoạt chất thải thành khí phân tử, nguyên tố (khí tổng hợp), hơi nước và
chất xỉ bằng các thiết bị đặc biệt, gọi là thiết bị chuyển đổi plasma. [6]
3. Đối tượng nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp tập trung nghiên cứu, xây dựng mô hình khí hóa chất thải rắn hữu
cơ được thu gom tại các hộ gia đình.
4. Mục tiêu nghiên cứu, nội dung nghiên cứu, phạm vi và giới hạn của đề tài
Mục đích chính của đồ án tốt nghiệp tập trung nghiên cứu, xây dựng mô hình khí hóa
chất thải rắn. Xác định thành phần khí tổng hợp đầu ra để tối ưu hóa các biến đầu vào.
Nội dung nghiên cứu của đồ án được chia thành các phần như sau:





Nghiên cứu thành phần chất thải rắn đầu vào
Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đến chất lượng khí hóa.
Thực hiện khí hóa trên chất thải rắn thu gom tại các hộ gia đình
Các kết quả đạt được

Cấu trúc của đố án tốt nghiệp bao gồm:
o
o
o
o
o

Chương 1: Tổng quan.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết.
Chương 3: Phương pháp thực nghiệm.
Chương 4: Kết quả thực nghiệm.
Chương 5: Kết luận và kiến nghị.

3

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế


Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất
thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.Tổng quan về tình hình chất thải rắn hiện nay
1.1.1. Khái niệm chất thải rắn
Chất thải rắn được hiểu là tất cả các chất thải phát sinh do các hoạt động của con
người và động vật tồn tại ở dạng rắn, được thải bỏ khi không còn hữu dụng hay khi không
muốn dùng nữa.
Chất thải rắn có từ khi con người có mặt trên trái đất. Con người và động vật đã khai
thác và sử dụng các nguồn tài nguyên trên trái đất để phục vụ cho đời sống của mình và
thải ra các chất thải rắn. Khi ấy, sự thải bỏ các chất thải từ hoạt động của con người không
gây ra vấn đề ô nhiễm môi trường trầm trọng bởi vì mật độ dân cư còn thấp. Bên cạnh đó
diện tích đất còn rộng nên khả năng đồng hoá các chất thải rắn rất lớn, do đó đã không làm
tổn hại đến môi trường.
1.1.2. Trên cả nước
Việt Nam đang bước vào giai đoạn Công nghiệp hóa, Hiện đại hóa đất nước, cùng
với sự gia tăng dân số một cách nhanh chóng là những nguyên nhân chính dẫn tới lượng
chất thải sinh ra ngày một gia tăng. Do tốc tộ phát triển kinh tế-xã hội và khả năng đầu tư

có hạn, việc quản lý chưa chặt chẽ cho nên công tác quản lý tại các khu đô thị, các nơi tập
trung dân số đông, các khu công nghiệp, mức độ ô nhiễm do chất thải rắn gây ra ngày một
nghiêm trọng hơn.
Lượng chất thải rắn tại các đô thị ở nước ta đang có xu hướng ngày một gia tăng, tính
trung bình mỗi năm tăng khoảng 10%. Theo kết quả điều ta mới đây cho thấy, lượng chất
thải rắn đô thị chủ yếu phát sinh mạnh ở hai thành phố lớn là Hà Nội và Tp. Hồ Chí Minh.
Chỉ tính riêng lượng chất thải rắn phát sinh ở hai thành phố này, lượng chất thải rắn phát
sinh hằng ngày lên tới 8,000 tấn/ngày (tương đương 2,920,000 tấn/năm). Nó chiếm hơn
45% tổng lượng chất thải rắn phát sinh từ tất cả các đô thị.
Tính theo vùng kinh tế-xã hội thì các đô thị nằm trong vùng Đông Nam Bộ có lượng
chất thải rắn phát sinh lớn nhất tới 2,450,245 tấn/năm (chiếm tới 37.94%). Tiếp theo là các
đô thị nằm trong vùng Đồng bằng Sông Hồng có lượng chất thải rắn phát sinh hằng năm
là 1,622,060 tấn/năm (chiếm 25.12%). Tiếp đến là các đô thị nằm trong vùng núi Tây
Nguyên có lượng phát sinh 237,350 tấn/năm (chiếm 3.68%) và vùng núi Tây Bắc Bộ
69,350 tấn/năm (chiếm 1.07%). [7]
4

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế


Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất
thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

Bảng 1. 1 Lượng chất thải rắn phát sinh từ năm 2009-2015 và dự kiến đến năm 2025
Nội dung

2009

2010

2015

2020

2025

25.50

26.22

35.00

44.00

52.00

% dân số đô thị so với cả
nước

29.74

30.20

38.00

45.00

50.00

Chỉ số phát sinh CTR đô thị
(kg/người/ngày)

0.95

1.00

1.20

1.40

1.60

Tổng lượng CTR đô thị phát
sinh (tấn/ngày)

24.23

26.22

42.00

61.60

83.20

Dân số đô thị (triệu người)

Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường Tp.HCM, Báo cáo cơ sở dữ liệu quản lý chất thải rắn 2015

Với kết quả thống kê trên cho thấy lượng chất thải rắn phát sinh ở nước ta ngày một
tăng qua các năm. Dự báo đến năm 2020 khoảng gần 22 triệu tấn/năm. Để quản lý tốt lượng
chất thải rắn sinh ra ngày một tăng như thế, đòi hỏi cơ quan hiện hữu đặc biệt quan tâm
hơn nữa đến các khâu giảm thiểu tại nguồn, tăng cường tái chế, tái sử dụng, đâu tư công
nghệ xử lý nhằm xử lý hiệu quả hoặc giảm thiểu lượng chất thải rắn sinh ra.
1.1.3. Tại Tp. Hồ Chí Minh
Là một đô thị phát triển nhanh, quy mô dân số hơn 9 triệu người (kể cả người nhập
cư, vãng lai). Thành phố Hồ Chí Minh đang hằng ngày, hằng giờ gánh nhiệm vụ xử lý trên
dưới 7,000 tấn chất thải rắn sinh hoạt. Tuy nhiên, trên thực tế những bất cập từ khâu thu
gom, vận chuyển đến xử lý rác là một vấn đề đau đầu của các nhà quản lý tại đây suốt
nhiều năm chưa được tháo gỡ.
Với kế hoạch tăng trưởng kinh tế, Tp.HCM đang phấn đấu trở thành trung tâm công
nghiệp, dịch vụ và khoa học công nghệ, đi trước và về trước trong công cuộc xây dựng đổi
mới đất nước.
Bên cạnh nhiều lợi ích về kinh tế và xã hội do phát triển kinh tế mang lại, cùng với
chất lượng cuộc sống đô thị ngày càng được nâng cao, Tp.HCM đang phải đối đầu với vấn
đề về lượng rác thải phát sinh ngày càng nhiều đang là mối nguy cơ gây ô nhiễm môi
trường làm mất vẽ mỹ quan của Thành phố.

5

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế


Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất
thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

Với hơn 9 triệu dân, hàng trăm ngàn cơ sở dịch vụ, văn phòng, trường học và hơn
8,000 cơ sở công nghiệp lớn, vừa và nhỏ, mỗi ngày Tp.HCM đổ ra khoảng 6,000 ÷ 6,500

tấn chất thải rắn đô thị, trong đó thu gom được khoảng 4,900 ÷ 5,200 tấn/ngày, tái chế, tái
sinh khoảng 700 ÷ 900 tấn/ngày, khối lượng còn lại bị thải vào hệ thống kênh rạch và môi
trường xung quanh. [8]
 Trong đó:
- Chất thải rắn sinh hoạt khoảng 5,500 tấn/ngày.
- Chất thải rắn công nghiệp khoảng 500 tấn/ngày (bao gồm cả 50 tấn chất thải rắn
nguy hại).
- Chất thải rắn bệnh viện khoảng 20 tấn/ngày.
- Ước tính lượng chất thải rắn này sẽ tăng trung bình 10% qua các năm.
- Thành phần chủ yếu trong chất thải rắn đô thị là chất hữu cơ (rác thực phẩm), chiếm
tỷ lệ khá cao từ 60 ÷ 75% trong tổng khối lượng chất thải.
1.1.4. Thành phần chất thải rắn
Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn chủ yếu là do hoạt động của con người, chính vì
vậy thành phần chất thải rắn cũng rất đa dạng.
Có nhiều cách phân loại chất thải rắn, ví dụ như phân loại theo nguồn gốc phát sinh,
theo thành phần hóa học, theo tính chất độc hại…
Thành phần rác có thể sử dụng làm nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ rất cao từ 54 ÷
77.10%, tiếp theo là thành phần nhựa 8 ÷ 16%, thành phần kim loại đến 2%, chất thải nguy
hại bị thải lẫn vào chất thải sinh hoạt nhỏ hơn 1%. [8]

6

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế


Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất
thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

Bảng 1. 2 Thành phần chất thải rắn phát sinh năm 2010

STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

Thành phần
Thực phẩm
Vỏ sò, ốc, cua
Tre, rơm, rạ
Giấy

Carton
Ni lông
Nhựa
Vải
Da
Gỗ
Cao su mềm
Cao su cứng
Thủy tinh
Lon đồ hộp
Kim loại màu
Sành sứ
Xà bần
Tro
Mốp xốp (Styrofoam)
Bông băng, tã giấy
Chất thải nguy hại (giẻ lau dính
dầu, bóng đèn huỳnh quang)
Độ ẩm
VS (% theo khối lượng khô)

Phước Hiệp (%)
83.00 ÷ 86.80
0.00 ÷ 0.20
0.30 ÷ 1.30
3.60 ÷ 4.00
0.50 ÷ 1.50
2.20 ÷ 3.00
0.00 ÷ 0.10
0.20 ÷ 1.80

0.00 ÷ 0.02
0.20 ÷ 0.40
0.10 ÷ 0.40
0.40 ÷ 0.50
0.10 ÷ 0.20
0.10 ÷ 0.30
1.20 ÷ 4.50
0.00 ÷ 1.20
0.00 ÷ 0.30
0.90 ÷ 1.10
0.10 ÷ 0.20

Đa Phước (%)
83.10 ÷ 88.90
1.10 ÷ 1.20
1.30 ÷ 1.80
2.00 ÷ 4.00
0.50 ÷ 0.80
1.40 ÷ 2.20
0.10 ÷ 0.20
0.90 ÷ 1.80
0.20 ÷ 0.40
0.10 ÷ 0.30
0.40 ÷ 0.50
0.20 ÷ 0.30
0.10 ÷ 0.20
0.10 ÷ 0.20
1.00 ÷ 4.50
0.20 ÷ 0.30
0.50 ÷ 0.90

0.10 ÷ 0.20

52.50 ÷ 53.70
81.70 ÷ 82.40

52.60 ÷ 53.70
81.70 ÷ 82.40

Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường Tp.HCM, Báo cáo cơ sở dữ liệu quản lý chất thải rắn 2010

1.1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần và khối lượng của chất thải rắn
1.1.5.1. Ảnh hưởng các hoạt động tái sinh và giảm thiểu khối lượng chất thải rắn
tại nguồn
Trong sản xuất, giảm thiểu chất thải rắn được thực hiện xuyên suốt từ khâu thiết kế,
sản xuất và đóng gói sản phẩm nhằm giảm đến mức tối thiểu việc sử dụng hoá chất độc
hại, nguyên nhiên liệu đầu vào và tạo ra sản phẩm có thời gian sử dụng lâu hơn. Giảm thiểu
chất thải rắn tại nguồn có thể thực hiện bằng cách thiết kế, sản xuất và đóng gói các sản

7

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế


Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất
thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

phẩm bằng các loại vật liệu hay bao bì với thể tích nhỏ nhất, hàm lượng độc tố thấp nhất,
hay sử dụng các loại vật liệu có thời gian sử dụng lâu dài hơn. [9]
Giảm thiểu tại nguồn có thể thực hiện tại các hộ gia đình, khu thương mại hay khu

công nghiệp (through selective buying patterns and the resue of products and materials).
Giảm thiểu tại nguồn đóng vai trò vô cùng quan trọng trong quản lý chất thải rắn bởi
vì giảm thiểu tại nguồn đồng nghĩa với giảm thiểu một lượng đáng kể chất thải rắn.
Sau đây là một vài cách có thể áp dụng nhằm mục đích làm giảm chất thải tại nguồn:
- Giảm phần bao bì không cần thiết hay thừa.
- Phát triển và sử dụng các sản phẩm bền và có khả năng sửa chữa.
- Thay thế các sản phẩm chỉ sử dụng một lần bằng các sản phẩm có thể tái sử dụng
(ví dụ các loại dao, nĩa, dĩa có thể tái sử dụng, các loại thùng chứa có thể sử dụng lại…).
- Sử dụng tiết kiệm nguyên liệu (ví dụ: giấy photocopy 2 mặt).
- Gia tăng các sản phẩm sử dụng vật liệu tái sinh các vật liệu tái sinh chứa trong các
sản phẩm.
- Phát triển các chính sách khuyến khích các nhà sản xuất giảm thiểu chất thải.
- Chương trình tái chế thích hợp, hiệu quả cho phép giảm đáng kể lượng chất thải cần
phải chôn lấp.
1.1.5.2. Ảnh hưởng của luật pháp và thái độ của cộng đồng
Thái độ, quan điểm của quần chúng: khối lượng chất thải rắn phát sinh ra sẽ giảm
đáng kể nếu người dân bằng lòng và sẵn sàng thay đổi ý muốn cá nhân, tập quán và cách
sống của họ để duy trì và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên đồng thời giảm gánh nặng kinh tế,
điều này có ý nghĩa quan trọng trong công tác có liên quan đến vấn đề quản lý chất thải
rắn. Chương trình giáo dục thường xuyên là cơ sở để dẫn đến sự thay đổi thay độ của công
chúng.
Luật pháp: yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự phát sinh và khối lượng chất thải
rắn là sự ban hành các luật lệ, qui định có liên quan đến việc sử dụng các vật liệu và đồ bỏ
phế thải,…Ví dụ như: qui định về các loại vật liệu làm thùng chứa và bao bì,…Chính những
qui định này nó khuyến khích việc mua và sử dụng lại các loại chai, lọ chứa… [9]

8

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế

Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất
thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

1.1.5.3. Ảnh hưởng của các yếu tố địa lý và tự nhiên
Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến chất thải rắn bao gồm:
- Vị trí địa lý: Vị trí địa lý ảnh hưởng đến cả khối lượng chất thải phát sinh cũng như
thời gian phát sinh chất thải. Ví dụ: tốc độ phát sinh rác vườn thường khác nhau ở những
vùng có khí hậu khác nhau. Miền nam nước ta có khí hậu ấm áp và mùa nắng (growing
season) dài hơn so với miền bắc, khối lượng và thời gian phát sinh rác vườn thường nhiều
hơn.
- Thời tiết: Khối lượng phát sinh chất thải rắn phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết. Ví dụ:
vào mùa nắng chất thải rắn là thực phẩm thừa chứa nhiều rau và trái cây.
- Tần xuất thu gom chất thải: Càng có nhiều dịch vụ thu gom, càng nhiều chất thải
rắn được thu gom, nhưng không biểu hiện được rằng tốc độ phát sinh chất thải rắn cũng
tăng theo.
- Đặc điểm của khu vực phục vụ: Tính đặc thù của khu vực phục vụ ảnh hưởng nhiều
đến tốc độ phát sinh chất thải trong khu vực. Ví dụ: tốc độ phát sinh chất thải tính theo đầu
người ở khu vực người giàu thường nhiều hơn so với khu vực người nghèo. Những nhân
tố khác ảnh hưởng đến rác vườn bao gồm: diện tích đất, tần suất sữa chữa (the frequency
of yard maintenance), cảnh quang khu vực (the degree of landscaping). [9]
1.1.6. Nguồn phát sinh và tác động của chất thải rắn
1.1.6.1. Nguồn phát sinh
Nguồn gốc phát sinh, thành phần và tốc độ phát sinh của chất thải rắn là cơ sở quan
trọng trong thiết kế, lựa chọn công nghệ xử lý và đề xuất các chương trình quản lý chất thải
rắn thích hợp. [8]
Chất thải rắn phát sinh chủ yếu từ các nguồn sau:
Từ khu dân cư: Bao gồm các khu dân cư tập trung, những hộ dân cư tách rời. Nguồn
rác thải chủ yếu là: thực phẩm dư thừa, thuỷ tinh, gỗ, nhựa, cao su... còn có một số chất

thải nguy hại.
Từ các động thương mại: Quầy hàng, nhà hàng, chợ, văn phòng cơ quan, khách
sạn...Các nguồn thải có thành phần tương tự như đối với các khu dân cư (thực phẩm, giấy,
catton...).

9

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế


Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất
thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

Các cơ quan, công sở: Trường học, bệnh viện, các cơ quan hành chính: lượng rác
thải tương tự như đối với rác thải dân cư và các hoạt động thương mại nhưng khối lượng ít
hơn.
Từ xây dựng: Xây dựng mới nhà cửa, cầu cống, sửa chữa đường xá, dỡ bỏ các công
trình cũ. Chất thải mang đặc trưng riêng trong xây dựng: sắt thép vụn, gạch vỡ, cát sỏi, bê
tông, các vôi vữa, xi măng, các đồ dùng cũ không dùng nữa.
Dịch vụ công cộng của các đô thị: Vệ sinh đường xá, phát quan, chỉnh tu các công
viên, bãi biển và các hoạt động khác... Rác thải bao gồm cỏ rác, rác thải từ việc trang trí
đường phố.
Các quá trình xử lý nước thải: Từ quá trình xử lý nước thải, nước rác, các quá trình
xử lý trong công nghiệp. Nguồn thải là bùn, làm phân compost...
Từ các hoạt động sản xuất công nghiệp: Bao gồm chất thải phát sinh từ các hoạt
động sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công, quá trình đốt nhiên liệu, bao bì đóng gói sản
phẩm... Nguồn chất thải bao gồm một phần từ sinh hoạt của nhân viên làm việc.
Từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp: Nguồn chất thải chủ yếu từ các cánh đồng
sau mùa vụ, các trang trại, các vườn cây... Rác thải chủ yếu thực phẩm dư thừa, phân gia

súc, rác nông nghiệp, các chất thải ra từ trồng trọt, từ quá trình thu hoạch sản phẩm, chế
biến các sản phẩm nông nghiệp.
Chất thải đô thị có thể xem như chất thải công cộng, ngoại trừ các chất thải từ quá
trình chế biến tại các khu công nghiệp và chất thải nông nghiệp.
Chất thải rắn phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, căn cứ vào đặc điểm chất thải có
thể phân chia thành 3 nhóm lớn: Chất thải đô thị, công nghiệp và chất thải nguy hại. Nguồn
thải của rác thải đô thị rất khó quản lý tại các nơi đất trống (open area), bởi vì tại các vị trí
này sự phát sinh các nguồn chất thải là một quá trình phát tán.
1.1.6.2. Tác động của chất thải rắn
 Tác động đến môi trường
Việc phát sinh chất thải rắn ngày một gia tăng, nếu không có biện pháp xử lý hiệu
quả thì nó sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nước, đất và không khí xung
quanh. Đặc biệt hơn, nếu lượng nước rỉ rác bị rò rỉ đến mực nước ngầm nó sẽ làm ô nhiễm
đến mực nước ngầm. Đây là một bài toán khó cho các nhà quản lý về việc đưa ra những

10

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế


Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất
thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

phương án hữu hiệu nhất để giảm thiểu và ngăn chặn tác động của chất thải rắn đến môi
trường xung quanh. [10]
 Tác động đến sức khỏe người dân
Việc quản lý và xử lý chất thải rắn không hợp lý không những gây ô nhiễm môi trường
mà còn ảnh hưởng rất lớn tới sức khoẻ con người, đặc biệt đối với người dân sống gần khu
vực làng nghề, khu công nghiệp, bãi chôn lấp chất thải... Người dân sống gần bãi rác không

hợp vệ sinh có tỷ lệ mắc các bệnh da liễu, viêm phế quản, đau xương khớp cao hơn hẳn
những nơi khác. [11]
 Tác động đối với kinh tế - xã hội
Chi phí xử lý chất thải rắn ngày càng lớn. Trong 5 năm qua, lượng chất thải rắn của
cả nước nói chung và thành phố Hồ Chí Minh nói riêng ngày càng gia tăng. Chi phí thu
gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn vì thế cũng tăng lên, chưa kể đến chi phí xử lý ô
nhiễm môi trường liên quan đến chất thải rắn. Các chuyên gia về kinh tế cho rằng, với điều
kiện kinh tế hiện nay thì mức phí xử lý rác là 17 ÷ 18 USD/tấn chất thải rắn dựa trên các
tính toán cơ bản về tổng vốn đầu tư, chi phí vận hành, chi phí quản lý, khấu hao, lạm phát.
Chi phí xử lý chất thải rắn tuỳ thuộc vào công nghệ xử lý: Mức chi phí xử lý cho công
nghệ hợp vệ sinh là 115,000đ/tấn ÷ 142,000đ/tấn và chi phí chôn lấp hợp vệ sinh có tính
đến thu hồi vốn đầu tư 219,000 ÷ 286,000đ/tấn. Thành phố Hồ Chí Minh có tổng chi phí
hàng năm cho thu gom, vận chuyển, xử lý chất thải rắn sinh hoạt khoảng 1,200 ÷ 1,500 tỷ
VNĐ. Chi phí xử lý đối với công nghệ xử lý rác thành phân vi sinh khoảng 150,000đ/tấn
÷ 290,000đ/ tấn, tại Thành phố Hồ Chí Minh là 240,000đ/tấn, Chi phí đối với công nghệ
chế biến rác thành viên đốt được ước tính khoảng 230,000đ/tấn ÷ 270,000đ/tấn.
Thành phố Hồ Chí Minh đang chịu nặng gánh chi phí xử lý rác. Theo tính toán chi
phí xây dựng, vận hành ở bãi rác Phước Hiệp (đã đóng cửa) thì giá thành xử lý mỗi tấn rác
khoảng 20 USD. Trong đó, chi phí xây dựng khoảng 160,000 đồng ÷ 180,000 đồng/tấn,
chi phí xử lý nước rỉ rác khoảng 90,000 đồng/m³, chi phí phủ đỉnh khoảng 140,000
đồng/tấn, chi phí giám sát chất lượng môi trường khoảng 10,000 đồng/ tấn, chi phí bảo trì
khoảng 30,000 đồng/ tấn (ước tổng kinh phí là 430,000 đồng/tấn, tương đương 20
USD/tấn). Như vậy, chỉ tính riêng ở Phước Hiệp, mỗi ngày thành phố đã phải tốn đến
60,000 USD tiền xử lý rác. Tại Đa Phước, khoảng 48,000 USD. Đây thực sự là một gánh
nặng cho thành phố trong bối cảnh khủng hoảng kinh tế. [10]

11

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế

Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất
thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

1.2. Các phương pháp xử lý chất thải rắn hiện nay
Mục đích của việc xử lý chất thải rắn nhằm:

–
–
–
–

Chuyển chất thải sang một dạng ít độc hại hơn, dể kiểm soát hơn.
Chuyển chất thải thành chất khác có thể sử dụng có ích.
Làm giảm thể tích hoặc khối lượng chất thải nhằm lưu giữ được nhiều hơn.
Lưu giữ tạm thời để chờ đợi công nghệ phù hợp.

1.2.1. Chôn lấp
Là một phương pháp đơn giản và phổ biến nhất. Phương pháp này đã được áp dụng
rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới. Về thực chất, chôn lắp là phương pháp lưu giữ
chất thải trong một khu vực và có phủ đất lên trên.
Phương pháp này thường được áp dụng cho đối tượng chất thải rắn là rác thải đô thị
không được sử dụng để tái chế, tro xỉ của các lò đốt, chất thải công nghiệp. Phương pháp
chôn lấp cũng thường được dùng để chôn lấp chất thải nguy hại, chất thải phóng xạ ở các
bãi chôn lắp có thiết kế đặc biệt cho chất thải nguy hại.
Chôn lấp hợp vệ sinh là một phương pháp kiểm soát sự phân hủy của các chất rắn khi
chúng được chôn nén và phủ lấp bề mặt. Chất thải rắn trong bể 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 CO2 và CH4. [12]

 Cơ chế hình thành các khí trong bãi chôn lấp:
 Giai đoạn phân hủy hiếu khí: Giai đoạn này có thể kéo dài vài ngày đến vài
tháng, phụ thuộc vào tốc độ phân hủy. Trong giai đoạn này, các thành phần hữu cơ
phân hủy với điều kiện hiếu khí bởi một lượng không khí bị giữ lại trong bãi rác
trong quá trình chôn lắp.
 Giai đoạn phân hủy kị khí: Trong giai đoạn này, Nitrate và Sunfate thường bị
khử thành khí N2 và H2S. Trong giai đoạn này, pH của nước rò rỉ sẽ giảm xuống
do sự hình thành các acid hữu cơ và ảnh hưởng của sự tăng nồng độ CO2 trong bãi
rác.
 Giai đoạn lên men acid: Khí được sinh ra trong giai đoạn này là CO2, và một
lượng nhỏ H2 và H2S.

12

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế


Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất
thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

 Giai đoạn lên men Methane (CH4): Vi sinh vật hoạt động trong giai đoạn này
chủ yếu là vi sinh vật kị khí. Ở đây, sự hình thành Methane và acid diễn ra đồng
thời mặc dù sự hình thành acid giảm đáng kể.
 Giai đoạn ổn định: Giai đoạn ổn định xảy ra khi các vật liệu hữu cơ dễ phân hủy
sinh học được chuyển hóa thành CH4 và CO2.
Trong đó:
A: Nước ngầm.
B: Lớp đất sét.
C: Lớp nhựa lót.

D: Ống thu nước rỉ rác.
E: Lớp vải kỹ thuật.
F: Lớp sỏi.
G: Lớp thoát nước.
H: Lớp đất.
I: Cells rác cũ.
J: Cells rác mới.
K: Khu vực xử lý nước rỉ rác.
Hình 1. 1 Bãi chôn lắp chấp thải rắn
hợp vệ sinh.
 Ưu điểm:
– Vốn đầu tư thấp, dễ thực hiện.
– Dễ quản lý.
– Có thể thu được khí CH4.
 Nhược điểm:
– Tốn nhiều diện tích.
– Phát sinh ô nhiễm cho mạch nước ngầm và không khí xung quanh.
– Chi phí xử lý ô nhiễm phát sinh cao.
1.2.2. Phương pháp ủ sinh học
Quá trình ủ sinh học áp dụng đối với chất hữu cơ không độc hại, lúc đầu là khử nước,
sau là xử lý cho tới khi nó thành xốp và ẩm. Độ ẩm và nhiệt độ được kiểm soát để giữ cho
vật liệu luôn ở trạng thái hiếu khí trong suốt thời gian ủ. Quá trình tự tạo ra nhiệt riêng nhờ

13

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế


Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất

thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

quá trình ôxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ. Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân huỷ là
CO2, nước và các hợp chất hữu cơ bền vững như lignin, xenlulo, sợi…
Đối với quy mô nhỏ, rác hữu cơ có thể áp dụng công nghệ ủ sinh học theo đống. Đối
với quy mô lớn có thể áp dụng công nghệ ủ sinh học theo qui mô công nghiệp. Nhiệt độ,
độ ẩm và độ thông khí được kiểm soát chặt chẽ để quá trình ủ được tối ưu nhất. [12]

Hình 1. 2 Chất thải rắn hữu cơ được ủ theo từng luống.
 Ưu điểm:
– Giảm diện tích đất chôn lắp chất thải, tăng khả năng chống ô nhiễm môi trường.
– Phân loại được các loại rác thải để có thể tái sử dụng.
– Tạo ra phân sinh học.
– Vận hành đơn giản.
 Nhược điểm:
– Việc phân loại thường thực hiện thủ công gây ảnh hưởng đến sức khỏe công
nhân.
– Chất lượng sản phẩm chưa cao, không đồng đều.

14

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế


Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất
thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

1.2.3. Phương pháp tái chế chất thải rắn
Tái chế là hoạt động thu hồi lại từ chất thải các thành phần có thể sử dụng để chế biến

thành các sản phẩm mới sử dụng cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất.
Tái chế vật liệu: bao gồm các hoạt động thu gom vật liệu có thể tái chế từ dòng rác,
xử lý trung gian và sử dụng vật liệu này để tái sản xuất các sản phẩm, mới hoặc sản phẩm
khác.
Tái chế nhiệt: bao gồm các hoạt động khôi phục năng lượng từ rác thải
Hoạt động tái chế đã có từ lâu ở Việt Nam. Các loại chất thải có thể tái chế như kim
loại, đồ nhựa và giấy được các hộ gia đình bán cho những người thu mua đồng nát, sau đó
chuyển về các làng nghề để phục vụ cho việc tái chế chất thải. Công nghệ tái chế chất thải
tại các làng nghề hầu hết là cũ và lạc hậu, cơ sở hạ tầng yếu kém, quy mô sản xuất nhỏ dẫn
tới tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng ở một số nơi. Nhìn chung, hoạt động tái
chế ở Việt Nam không được quản lý một cách có hệ thống mà chủ yếu là do các cơ sở tư
nhân thực hiện một cách tự phát. [12]
Tái chế nhựa là một ngành tiềm năng ở nước ta. Hiện nay, Việt Nam có hơn 2,200
doanh nghiệp sản xuất các sản phẩm nhựa, khoảng 80 đến 90% nguồn nguyên liệu đều phải
nhập khẩu trong khi tốc độ phát triển của ngành này là 15 đến 20 % mỗi năm. Tuy nhiên,
hiện nay việc tái chế nhựa ở quy mô công nghiệp chưa được thực sự quan tâm.
Ngoài ra, giấy cũng là một loại vật liệu tái chế đầy tiềm năng nhưng ở Việt Nam, tỷ
lệ giấy đã sử dụng thu hồi được so với tổng lượng giấy tiêu dụng chỉ ở mức 25%, rất thấp
so với các nước trong khu vực vì nhiều lý do như: Công nghệ, chi phí…
Công nghiệp thu hồi có 3 cấp được chia làm 6 nhóm nghề [9]:
 Cấp thứ nhất (người đồng nát và người nhặt rác).
 Cấp thứ hai (gồm những người thu mua đồng nát và người thu mua phế liệu
từ người thu nhặt tại bãi rác, người đồng nát và người nhặt rác trên vỉa hè trong
toàn thành phố).
 Cấp thư ba, gồm những người buôn bán hoạt động kinh doanh với quy mô lớn
hơn ở nhiều địa điểm cố định và các đại lý thu mua.
Việc chế biến lại chất thải để lấy lại một vật liệu thô sơ khai trước đây gọi là sự tận
dụng lại phế thải (salvage) và hiện nay được gọi là tái sinh. Ở mức thấp nhất của nó và

15

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế


Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất
thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

phần lớn cách tiếp cận công nghệ, các vật liệu thải đòi hỏi phải được phân loại ngay tại
nguồn bởi chính người tiêu thụ. Đây là mức tiếp cận lớn nhất bởi vì nó đòi hỏi phí tổn năng
lượng nhỏ nhất. Với các yêu cầu nghiêm ngặt đối với việc tái sinh, các đô thị cần phải xem
xét chi tiết các giải pháp tái sinh.
 Ưu điểm:
– Tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên.
– Tiết kiệm chi phí xử lý rác thải.
– Có thể thu được lợi nhuận từ hoạt động tái chế.
– Khắc phục được tình trạng ô nhiễm hiện nay.
 Nhược điểm:
– Chưa phổ biến, rộng rãi.
– Chỉ tập trung tái chế rác hữu cơ.
1.2.4. Phương pháp đốt
Quá trình đốt chất thải rắn là quá trình oxy hóa hóa học biến đổi chất thải rắn bằng
oxy không khí dưới tác dụng của nhiệt và quá trình oxy hóa hóa học.
Thiêu đốt là phương pháp phổ biến hiện nay trên thế giới để xử lý chất thải rắn. Tuy
nhiên, việc xử lý khói thải sinh ra từ quá trình thiêu đốt là một vấn đề cần đặc biệt quan
tâm. Phụ thuộc vào thành phần khí thải, các phương pháp xử lý phù hợp có thể áp dụng
như phương pháp hóa học (kết tủa, trung hòa, oxy hóa,…), phương pháp hóa lý (hấp thụ,
hấp phụ, điện ly,…) và phương pháp cơ học (lắng, lọc),…
Đây là phương pháp phổ biến để xử lý chất thải rắn hiện nay trên thế giới. Xử lý chất
thải rắn bằng phương pháp thiêu đốt có ý nghĩa quan trọng là làm giảm bớt tới mức nhỏ

nhất chất thất thải cho khâu xử lý cuối cùng là chôn lắp tro, xỉ. Mặt khác, năng lượng sinh
ra trong quá trình thiêu đốt có thể tận dụng cho các lò hơi, lò sưởi hoặc các ngành công
nghiệp cần nhiệt và phát điện. [12]
Thiêu đốt là quá trình xử lý chất thải ở nhiệt độ cao, thường thì từ 850 đến 11000C.
Thiêu đốt ở nhiệt độ cao chất thải được xử lý triệt để, đảm bảo loại trừ các độc tính, có thể
giảm thiểu thể tích rác đến 90 ÷ 95% và tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn gây bệnh. Phương
pháp này đáp ứng tất cả các tiêu chí về tiêu hủy an toàn ngoại trừ việc phát thải ra các khí
thải cần được xử lý nên đây có thể coi là phương pháp xử lý triệt để nhất so với các phương
pháp xử lý chất thải rắn khác.

16

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế


Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất
thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

Do chất thải được ôxy hóa ở nhiệt độ cao với sự có mặt của ôxy trong không khí nên
các thành phần rác độc hại được chuyển hóa thành khí thải và các thành phần không cháy
được tạo thành tro, xỉ.
 Các điều kiện để tiến hành phương pháp đốt chất thải rắn:
– Nhiệt độ đủ cao để thực hiện các phản ứng (9000C).
– Thời gian lưu: Các chất tham gia phản ứng được tiếp xúc tốt trong buồng đốt
thứ cấp với thời gian đủ để tiến hành phản ứng (từ 1 đến vài giây) ở nhiệt độ
cao.
– Chế độ chảy rối: Cần thiết để đảm bảo độ xáo trộn giữa các chất tham gia phản
ứng và sự đồng đều nhiệt độ trong buồng đốt.

Hình 1. 3 Sơ đồ công nghệ đốt chất thải rắn để phát điện.
Mô tả công nghệ đốt :
Các loại chất thải cần đốt sẽ được đưa vào lò đốt theo từng mẻ, nhiên liệu sử dụng để
đốt là dầu DO. Tại lò đốt sơ cấp nhiên liệu sẽ được phun vào lò đốt qua béc đốt để đốt cháy
các chất thải và luôn duy trì nhiệt độ trong lò đốt ở nhiệt độ (550 ÷ 6500C).

17

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế


Nghiên cứu xây dựng mô hình nhằm xác định các thông số tối ưu hóa công nghệ khí hóa chất
thải rắn hữu cơ quy mô vừa và nhỏ

Khí sinh ra sau khi đốt từ lò đốt sơ cấp sẽ được dẫn qua lò đốt thứ cấp nhằm đốt cháy
các thành phần còn lại trong khí thải ở nhiệt độ cao hơn (khoảng 1000 ÷ 12000C). Tương
tự như lò đốt sơ cấp, trong lò thứ cấp nhiên liệu dầu DO cũng được phun vào nhằm duy trì
nhiệt độ trong lò đốt. Khí sinh ra từ lò đốt chất thải sẽ được dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt
nhằm giảm nhiệt độ xuống dưới 3000C để tránh sự hình thành các độc chất. Dòng khí sau
khi hạ nhiệt độ sẽ được dẫn qua thiết bị hấp thụ, bên trong có các lớp đệm vòng sứ. Nhờ
quá trình tiếp xúc giữa pha khí và pha lỏng (dung dịch NaOH) các thành phần khí acid như:
HCl, HF, COx, SOx, NOx, bụi ... sẽ được loại bỏ ra khỏi khí thải trước khi xả thải ra môi
trường qua ống khói cao 20m. Phần dung dịch hấp thụ được tuần hoàn lại và được bổ sung
NaOH thường xuyên nhằm đảm bảo đúng nồng độ. Theo định kỳ phần dung dịch sẽ được
xả thải vào hệ thống xử lý nước thải và thay thế bằng dung dịch mới. Nhiệt lượng sinh ra
từ quá trình xử lý được tận dụng để sấy khô các loại chất thải và bùn thải nhằm hạn chế
việc phát thải nhiệt ra ngoài môi trường và cặn tro sinh ra từ quá trình đốt sẽ được tiến hành
hóa rắn trước khi chôn lấp an toàn.
Hầu hết các phương pháp xử lý, lưu trữ và loại bỏ điều liên quan đến công nghệ đốt–

tức việc đốt cháy các chất một cách có kiểm soát ở trong một miền kín – như một phương
tiện xử lý và thải loại chất thải nguy hại. Là một phương thức quản lý chất thải nguy hại,
công nghệ đốt có một số đặc thù [9]:
Thứ nhất, nếu được tiến hành đang theo qui cách, nó có khả năng phân hủy toàn bộ
các độc chất hữu cơ trong chất thải nguy hại bằng cách phân hủy các mối liên kết hóa học
của chúng và đưa chúng trở lại dạng các nguyên tố hợp thành ban đầu, qua đó làm giảm
thiểu hoặc loại bỏ hoàn tòan các độc tính của chúng.
Thứ hai, nó hạn chế thể tích của chất thải nguy hại cần phải được thải loại bỏ vào môi
trường đất bằng cách biến đổi các chất rắn và lỏng thành dạng tro. So với việc loại thải bỏ
chất thải nguy hại không qua xử lý, việc thải bỏ loại tro vào môi trường đất an toàn và hiệu
quả gấp nhiều lần.
Công nghệ đốt là một quá trình xử lý khá phức tạp. Trong quá trình cháy, các chất
hữu cơ dạng rắn hoặc lỏng sẽ bị chuyển đổi sang pha khí. Các khí này qua các lưới đốt sẽ
tiếp tục bị làm nóng lên, đến một nhiệt độ nào đó các hợp chất hữu cơ của chúng sẽ bị phân
hủy thành các nguyên tử thành phần. Các nguyên tử này kết hợp với oxy và tạo nên các
chất khí bền vững, các khí này sau khi qua các thiết bị kiểm soát ô nhiễm sẽ được thải vào
bầu khí quyển.

18

GVHD: TS. Đinh Sỹ Khang
SVTH: Phạm Trung Thế