Thành phần gần đúng của rác thải sinh hoạt và khả năng ứng dụng công nghệ quản lý chất thải bằng cách phân tách từ nguồn tại Hà Nội, Việt Nam

BÀI BÁO GỐC
Thành phần gần đúng của rác thải sinh hoạt và khả năng ứng dụng
công nghệ quản lý chất thải bằng cách phân tách từ nguồn tại Hà Nội,
Việt Nam
Kosuke Kawai • Lương Thị Mai Hương •
Masato Yamada • Masahiro Osako
Ngày nhận: 25 Tháng 1 2014/ Phê duyệt: 21 Tháng 12 2014/Xuất bản trực tuyến: 1 tháng 1 2015 ©
Springer Japan 2014
Tóm tắt: Phần hữu cơ của chất thải rắn đô thị ở Đông Nam Á, khu vực có độ ẩm cao, chiếm tỷ lệ lớn
trong tổng chất thải. Chính quyền địa phương cần chú ý đến thành phần của chất thải để xác định các
công nghệ quản lý chất thải thay thế khác. Nghiên cứu này đề xuất sử dụng biểu đồ tam giác để mô tả
các thay đổi về thành phần gần đúng và tỷ lệ thành công trong phân tách từ nguồn chất thải rắn đô thị
và xác định các thách thức kỹ thuật về các công nghệ quản lý chất thải thay thế như đốt, ủ, và sản xuất
nhiên liệu sạch không có nguồn gốc nhiên liệu hóa thạch dựa trên phân tích vật lý và thành phần gần
đúng của chất thải gia đình được lấy mẫu ở Hà Nội, Việt Nam, như một trường hợp nghiên cứu. Phân
tích chỉ ra hiệu quả của các kiểu phân tách từ nguồn khác nhau cũng như mức độ thành công khác
nhau của phân tách từ nguồn như là một cơ chế điều chỉnh cho thành phần gần đúng của chất thải.
Việc phân loại chất thải thích hợp để phân tách từ nguồn là cần thiết để sử dụng thích hợp các công
nghệ quản lý chất thải thay thế. Kết quả cho thấy, với tốc độ phân tách từ nguồn chỉ lớn hơn 0,52 trong
sơ đồ phân tách ba chiều, chất thải được phân tách thành chất thải dễ cháy sẽ phù hợp để đốt và thu hồi
năng lượng. Dựa trên các đề án được thiết kế tốt của phân tách từ nguồn, các công nghệ quản lý chất
thải thay thế có thể được áp dụng.
Từ khóa Rác thải sinh hoạt - Phân tách từ nguồn - Công nghệ quản lý chất thải - Thành phần gần đúng
- Nước đang phát triển
[K Kawai - M. Yamada - M. Osako
Trung tâm nghiên cứu quản lý chất thải và chu kỳ vật liệu, Viện nghiên cứu môi trường quốc gia, 16-2 Onogawa, Tsukuba, Ibaraki 3058506, Nhật Bản
e-mail:
L.T. M. Hương
Viện Môi trường đô thị và Công nghiệp Việt Nam, 56/221, Đê La Thành, Đống Đa, Hà Nội

Giới thiệu

Ở Đông Nam Á, chất thải rắn đô thị thường được thu gom mà không cần phân tách từ nguồn
hoặc xử lý trước và được vận chuyển trực tiếp đến các bãi chôn lấp hoặc bãi thải mở, hầu hết chúng
hiếm khi được quản lý về mặt kỹ thuật do hạn chế về ngân sách [1]. Lượng mưa lớn, kết hợp với quản
lý kém các khu xử lý, dẫn đến rất nhiều nước rỉ rác chưa được xử lý rò rỉ vào môi trường nước gần các
khu vực rác thải. Hơn nữa, quản lý chất thải rắn đô thị kém dẫn đến phát thải khí mê-tan, được tạo ra
trong quá trình phân hủy sinh học chất thải hữu cơ trong khí hậu nhiệt đới của Đông Nam Á và có hiệu
ứng nhà kính lớn hơn khoảng 21 lần so với cacbon dioxit. Các chính quyền địa phương ở các nước


Đông Nam Á đã phải vật lộn để kéo dài tuổi thọ của các khu xử lý hiện tại và đảm bảo các cơ sở xử lý
mới có thể giải quyết lượng chất thải được thu gom tăng lên đáng kể do dân số và tăng trưởng kinh tế
ở khu vực thành thị đang tăng nhanh.
Các mô hình đánh giá vòng đời (LCA) khác nhau đã đánh giá hiệu quả môi trường của các cơ
sở quản lý chất thải rắn đô thị và làm rõ sự bất lợi của các bãi chôn lấp được quản lý kém so với các
công nghệ quản lý chất thải thay thế [2, 3]. Các công nghệ quản lý chất thải thay thế như thiêu đốt, ủ
phân và sản xuất nhiên liệu sạch không có nguồn gốc nhiên liệu hóa thạch (RDF) có thể làm giảm khối
lượng chất thải rắn đô thị được xử lý tại các bãi chôn lấp. Thiêu đốt cũng có thể tạo ra điện nếu đủ giá
trị gia nhiệt của chất thải, việc ủ phân có thể tạo ra phân bón hữu cơ có thể thay thế cho phân bón hóa
học và RDF có thể thay thế cho tài nguyên thiên nhiên tiêu thụ làm nhiên liệu [4]. Với một số trường
hợp ngoại lệ như cơ sở xử lý Phuket ở Thái Lan [5] và các cơ sở khác ở Singapore [6, 7], các cơ sở đốt
rác quy mô lớn để quản lý chất thải rắn đô thị rất hiếm ở Đông Nam Á, mặc dù một số thành phố lớn
gần đây đã bắt đầu xem xét lắp đặt chúng [8, 9]. Xử lý phân hữu cơ hoặc hiếu khí đã được áp dụng ở
cấp cộng đồng và khu vực lân cận cũng như ở cấp thành phố như là một thành phần của hệ thống xử lý
sinh học cơ học (MBT) [10, 11]. Chính quyền thành phố Bangkok tại Thái Lan cũng đã bắt đầu sản
xuất RDF như một thành phần của MBT [12].
Chính quyền địa phương gặp nhiều khó khăn khi thay thế các bãi chôn lấp bằng các công nghệ
quản lý chất thải thay thế vì những hạn chế kỹ thuật và ngay cả khi có thể thực hiện các giải pháp thay
thế, các bãi chôn lấp không thể được thay thế hoàn toàn vì các dư lượng còn lại vẫn cần phải được
chôn lấp. Phần hữu cơ chứa độ ẩm cao và chiếm tỷ lệ lớn trong chất thải rắn đô thị ở Đông Nam Á
[13-16]. Độ ẩm cao có thể làm cản trở hoạt động của các công nghệ quản lý chất thải, yêu cầu thêm

nhiên liệu và vật liệu hoặc tiền xử lý [17]. Các nghiên cứu LCA trước đây [5, 18-20] đã đánh giá hiệu
quả môi trường của các hệ thống quản lý chất thải rắn đô thị sử dụng các công nghệ quản lý chất thải
thay thế ở Đông Nam Á cho rằng các công nghệ thay thế được áp dụng, mà không cần xem xét các
thông số định tính cơ bản cho hoạt động của công nghệ, ví dụ, thành phần gần nhất của chất thải (độ
ẩm, chất dễ bay hơi và tro). Chính quyền địa phương ở Đông Nam Á cần chú ý đầy đủ đến các đặc
điểm của chất thải rắn đô thị của họ để xác định xem các công nghệ quản lý chất thải thay thế có phù
hợp với chất thải hay không.
Nghiên cứu này đề xuất sử dụng biểu đồ tam giác để xác nhận xem thành phần gần đúng của
chất thải rắn đô thị có phù hợp để đốt, ủ phân và sản xuất RDF bằng cách sử dụng các phân tích thành
phần vật lý và gần đúng của chất thải sinh hoạt ở Hà Nội, Việt Nam, như một nghiên cứu điển hình.
Nghiên cứu này cũng xác định những thách thức kỹ thuật trong quản lý chất thải rắn đô thị, cho thấy
phạm vi thay đổi thành phần gần đúng bằng biểu đồ tam giác có liên quan đến mức độ thành công
khác nhau của ba loại phân loại chất thải sinh hoạt. Lưu ý rằng nghiên cứu này không tính đến các
khía cạnh liên quan khác, chẳng hạn như tính chất hóa học của chất thải và tính khả thi tài chính, cũng
rất quan trọng trong các cuộc thảo luận về việc áp dụng các hệ thống quản lý chất thải mới ở các nước
đang phát triển.
Phương pháp nghiên cứu
Phân tích vật lý và thành phần gần đúng
Chất thải gia đình được lấy mẫu từ bốn quận nội thành (Ba Đình, Hoàn Kiếm, Đống Đa, và Hai
Ba Trung; Hình 1) tại Hà Nội. Chúng tôi đã chọn tám điểm thu gom chất thải rắn đô thị từ bốn quận
(hai điểm mỗi quận) một cách ngẫu nhiên và yêu cầu sự hợp tác của các nhà lãnh đạo cộng đồng và


công nhân thu gom chất thải rắn đô thị trong việc lấy mẫu chất thải từ các hộ gia đình. Chất thải gia
đình bị vứt đi được thu gom hàng ngày vào buổi tối tại Hà Nội và chúng tôi đã lấy mẫu chất thải gia
đình từ tám điểm thu gom mỗi tối từ 17:00 đến 19:00 trong 8 ngày từ 25 tháng 11 đến 3 tháng 12 năm
2011 trừ ngày 1 tháng 12, không tiến hành lấy mẫu vì mưa. Tổng cộng có 828 kg chất thải được thu
gom từ 339 hộ gia đình (1252 cư dân), tương đương với khoảng 0,12% dân số ở bốn quận (1.055.800
cư dân [21]). Mỗi ngày, các mẫu ngay lập tức được vận chuyển đến một khu vực có mái che tại Nhà
máy phân hữu cơ Cầu Diễn nằm cách trung tâm thành phố Hà Nội 10 km về phía tây.

Tốt nhất, nên tiến hành phân tích thành phần vật lý ngay sau khi lấy mẫu vì độ ẩm của chất thải ướt
như chất thải thực phẩm rất có khả năng thấm vào các loại chất thải khác như giấy. Tuy nhiên, các mẫu
chất thải được lưu trữ trong nửa ngày vì những hạn chế thực tế liên quan đến việc thực hiện công việc
vào ban đêm. Do đó, phân tích thành phần vật lý được tiến hành vào mỗi buổi sáng từ 8:00 đến 10:00
vào ngày hôm trước thu thập mẫu.
Bãi rác Nam Sơn

Quận nội thành
Nhà máy phân hữu cơ Cầu
Diễn

Hình 1 Bản đồ Hà Nội, Việt Nam  
Sáu công nhân đã tự phân loại tất cả các mẫu chất thải thành 16 loại chất thải vật lý: giấy, nhựa, thủy
tinh và kim loại là chất thải có thể bán được; và thực phẩm, vườn, giấy, nhựa, gỗ, vải, cao su và da,
thủy tinh, kim loại, tro than, gốm sứ, và các vật liệu khác là chất thải không bán được. Tro than là phần
còn lại từ đốt than bánh để nấu ăn. Đây là nguồn nhiên liệu thường được sử dụng tại Hà Nội [22],
nhưng nó không phải là một đặc điểm chung của chất thải gia đình ở các quốc gia Đông Nam Á khác.
Trong một số quốc gia, tro than được phân loại là chất thải nguy hại vì hàm lượng kim loại nặng tương
đối cao. Giấy, nhựa, thủy tinh và kim loại thường được coi là tài nguyên có thể bán được, nhưng các
sản phẩm giấy rất ướt hoặc bẩn, thủy tinh vỡ, túi nhựa và giấy nhôm dính dầu mỡ được coi là không
thể bán được. Tỷ lệ chất thải có thể bán được trên tổng chất thải trong các mẫu có thể thấp hơn tỷ lệ
thực tế vì chỉ chất thải chắc chắn có giá trị thị trường được coi là có thể bán được trong nghiên cứu
này và một số chất thải có thể được phân loại là không thể bán được. Sau khi các mẫu chất thải được
phân loại thành 16 loại, chúng được cân với thang đo kỹ thuật số (CJ- 8200, Shinko Denshi Co., Ltd.,
Tokyo, Nhật Bản) với số đọc tối thiểu 0,1 g. Các trọng số đã được xác minh để phát hiện lỗi nhập dữ
liệu bằng cách so sánh tổng trọng lượng trước và sau khi phân loại.


Dữ liệu thành phần gần đúng (dữ liệu về độ ẩm, hàm lượng bay hơi và lượng tro) của tất cả các
loại mẫu chất thải được lấy hai lần trong thời gian lấy mẫu 8 ngày và giá trị trung bình của từng loại

chất thải được dùng làm cơ sở ước tính thay đổi thành phần gần đúng chất thải gia đình sau khi phân
tách từ nguồn. Các quy trình sau đây đã được sử dụng để phân tích thành phần gần đúng. Các mẫu của
mỗi loại trong số 15 loại chất thải (không bao gồm “loại khác”) đã được giảm xuống còn khoảng 100 g
mỗi loại bằng phương pháp phân loại hình nón. Các mẫu phụ giảm được sấy khô trong máy sấy trong
phòng thí nghiệm ở 85 ° C trong 3 ngày để đo độ ẩm. Mặc dù một phương pháp được ủy quyền tại
Nhật Bản [23] nói rằng các mẫu nên được sấy khô ở 105 ° C để đo độ ẩm, chúng tôi đã sử dụng 85 ° C
để ngăn mẫu nhựa nóng chảy. Các mẫu khô được đốt ở 800 ° C trong 2 giờ trong lò đốt để đo hàm
lượng chất bay hơi (dễ cháy) và tro. Chúng tôi không ước tính hàm lượng dễ bay hơi của thủy tinh,
kim loại và gốm sứ, được phân loại là không cháy. Thành phần gần trung bình của tất cả 11 mẫu chất
thải không thể xử lý được thay thế cho loại “khác”.
Thành phần độ ẩm, chất bay hơi, tro của rác thải sinh hoạt được tính toán từ công thức 1, 2 và 3 như
sau:

Trong đó WH là độ ẩm của chất thải gia đình (%), Wi là độ ẩm của chất thải loại i (%), Mi là thành phần
vật lý của chất thải loại i (%), VH là hàm lượng dễ bay hơi trong chất thải gia đình (%), Vi hàm lượng
dễ bay hơi của chất thải loại i (%), AH là hàm lượng tro của chất thải gia đình (%) và Ai là hàm lượng
tro của loại chất thải i (%).
Chúng tôi đã phát hiện sự chuyển nước đáng chú ý từ chất thải thực phẩm sang chất thải giấy
không bán được và chất thải nhựa vì phải mất ít nhất nửa ngày để bắt đầu phân tích độ ẩm của chất
thải sau khi lấy mẫu. Để mô phỏng độ ẩm ban đầu của chất thải trước khi chuyển nước do sự chậm trễ,
chúng tôi đã điều chỉnh độ ẩm của chất thải giấy không bán được và chất thải nhựa để phù hợp với
chất thải có thể bán được, có độ ẩm thấp hơn nhiều. Độ ẩm của chất thải thực phẩm sau đó đã tăng lên
tương ứng. Các tỷ lệ giữa hàm lượng chất bay hơi và tro trong thực phẩm và chất thải giấy không bán
được và chất thải nhựa được duy trì ở cùng giá trị trước và sau khi điều chỉnh. Một số thông số bao
gồm độ không chắc chắn là kết quả của các yếu tố khác nhau. Những ảnh hưởng gây ra bởi những sự
không chắc chắn này nên được xem xét trong phân tích của chúng tôi. Trong đó, độ ẩm trong chất thải
gia đình đóng một vai trò quan trọng việc xác định khả năng ứng dụng của công nghệ quản lý chất
thải. Do đó, trong phần trình bày kết quả, độ không chắc chắn về độ ẩm được thể hiện dưới dạng phạm
vi khi hình dung các phạm vi thay đổi trong thành phần gần đúng của chất thải gia đình tùy thuộc vào
mức độ đạt được của phân tách từ nguồn. Độ không chắc chắn của độ ẩm của tất cả các loại chất thải

dao động từ -5 đến 5% giá trị đo trung bình và thành phần gần đúng dựa trên độ không chắc chắn được
tính bằng phương trình. 4, 5 và 6, tương ứng:


Trong đó WHU là độ ẩm của chất thải gia đình dựa trên độ không chắc chắn (%), U là độ không chắc
chắn về độ ẩm của tất cả các loại chất thải, VHU là hàm lượng dễ bay hơi trong chất thải gia đình dựa
trên độ không chắc chắn (%) và AHU là hàm lượng tro của chất thải gia đình dựa trên độ không chắc
chắn (%). Độ không chắc chắn của hàm lượng độ ẩm thay đổi cùng một lúc đối với tất cả các chất thải
trong phạm vi xác định (U <0:05).
Bối cảnh và tỷ lệ đạt được của việc phân tách từ nguồn
Phân tách từ nguồn chất thải gia đình được coi là một chính sách cơ bản của quản lý chất thải
tại Nhật Bản. Mỗi chính quyền địa phương thiết kế các danh mục phân tách từ nguồn riêng phù hợp
với chính sách và điều kiện địa phương. Các thành phố đã phụ thuộc phần lớn vào công nghệ đốt rác
để quản lý chất thải rắn đô thị; hầu hết tất cả các đô thị đều có chất thải dễ cháy (thường bao gồm chất
thải thực phẩm) như là một loại phân loại từ nguồn. Ngoài chất thải dễ cháy, thùng chứa và chất thải
bao bì như bìa cứng, chai nước giải khát và lon nhôm cũng thường được thu gom riêng. Ít phổ biến
hơn, một số đô thị thu gom chất thải thực phẩm riêng biệt để ủ phân hữu cơ hoặc phân hủy kỵ khí. Do
các loại phân tách từ nguồn ở Nhật Bản khác nhau tùy theo đô thị, nên người dân mới ban đầu có thể
bị nhầm lẫn ở các loại phân tách từ nguồn đôi khi khá phức tạp.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đề xuất ba bối cảnh phân tách từ nguồn, tất cả đều được thiết
kế dễ hiểu. Trong bối cảnh I, chất thải gia đình được chia thành hai loại: chất thải dễ cháy để đốt hoặc
chất thải sản xuất RDF và chất thải không cháy để chôn lấp. Trong bối cảnh II, chất thải gia đình cũng
được chia thành hai loại: chất thải phân hủy sinh học để làm phân hữu cơ và chất thải không phân hủy
sinh học để đốt hoặc chôn lấp. Trong bối cảnh III, chất thải gia đình được chia thành ba loại: chất thải
kết hợp để đốt hoặc sản xuất RDF, chất thải không cháy để chôn lấp và chất thải phân hủy sinh học để
làm phân hữu cơ.


Phân loại rác thải A

Phân loại rác thải B

Phân loại B

Phân loại A

Phân loại chính xác
Phân loại không chính xác
Hình 2 Tỷ lệ đạt được của phân tách từ nguồn (x) cho hai loại chất thải được phân loại
Phân loại rác thải A

Phân loại A

Phân loại rác thải C

Phân loại
B

Phân loại C

Chất thải phân loại B
Phân loại chính xác
Phân loại không chính xác
Hình 3 Tỷ lệ đạt được của phân tách từ nguồn (x) cho ba loại chất thải được phân loại


Bởi vì hầu như mọi người trong thực tế sẽ không thể phân tách hoàn toàn rác thải sinh hoạt của
mình, chúng tôi đã định nghĩa "tỷ lệ đạt được của việc phân tách từ nguồn" là phân số của tỷ lệ phân
tách thực tế (x). Khi chất thải gia đình được phân thành hai loại (A và B; tương ứng với bối cảnh I và
II), một số chất thải được phân loại là A sẽ được phân tách một cách thích hợp là A (x), nhưng một số

sẽ được phân tách không phù hợp là B (1 - x) (Hình 2). Trong các bối cảnh I và II, tỷ lệ đạt được giả
định là từ 0,5 đến 1 và tỷ lệ đạt được 0,5 ngụ ý rằng việc sắp xếp là ngẫu nhiên và chất thải được phân
loại là A sẽ có chất lượng tương đương với chất thải được phân tách là B. Tỷ lệ đạt được 0,7 trong bối
cảnh I, ví dụ, đại diện cho tình huống trong đó 0,7 chất thải dễ cháy theo trọng lượng được phân tách
thích hợp là chất thải dễ cháy và 0,3 theo trọng lượng còn lại được bao gồm không chính xác là chất
thải không cháy. Tỷ lệ đạt được là 1 có nghĩa là tất cả rác thải sinh hoạt được phân tách hoàn hảo. Khi
chất thải gia đình được phân thành ba loại (A, B và C; tương ứng với bối cảnh III), chúng tôi giả định
rằng tỷ lệ phân tách không phù hợp là (1 - x) x 0,5 (Hình 3). Trong bối cảnh III, tỷ lệ đạt được giả định
là từ 0,33 đến 1,0 và tỷ lệ đạt được là 0,33 ngụ ý rằng việc phân loại là ngẫu nhiên và chất thải được
phân tách thành A sẽ có chất lượng tương đương với chất thải được phân tách là B và C. Tỷ lệ đạt
được phân loại nguồn thải là A, B và C được đặt thành một tham số đơn để đơn giản hóa nghiên cứu.
Có tính đến độ không chắc chắn trong các phép đo độ ẩm, phạm vi thay đổi thành phần gần
đúng được thể hiện trên sơ đồ tam giác trong kết quả biểu thị tỷ lệ đạt được nằm trong khoảng từ 0,5
đến 1,0 trong các bối cảnh I và II và từ 0,33 đến 1,0 trong bối cảnh III. Tại Nhật Bản, hầu hết các đô
thị đều xử lý chất thải thực phẩm và vườn tại các nhà máy đốt rác. Do đó, chất thải thực phẩm và vườn
được phân loại là chất thải dễ cháy trong bối cảnh I theo thông lệ quản lý chất thải ở Nhật Bản và là
chất thải có thể phân hủy sinh học trong các bối cảnh II và III (Bảng 1). Chất thải từ giấy và gỗ không
được phân loại là chất thải phân hủy sinh học trong các bối cảnh II và III vì thời gian phân hủy sinh
học cần nhiều thời gian hơn so với chất thải thực phẩm và vườn.
Bảng 1 Kiểu và phân loại rác thải sinh hoạt dựa trên bối cảnh phân tách từ nguồn
Phân loại
Bối
cảnh

Kiểu

Thức
Vườn Giấy Nhựa Gỗ
ăn


Cháy được
Không cháy
được
Phân hủy sinh

II
học
Không phân hủy
sinh học
III Cháy được
Không cháy
được
Phân hủy sinh

học
: bao gồm
I









Vải


Cao su
và da

Kim Than
Kính
Gốm
loại tro


















Các vật
liệu
khác1





































Ranh giới thành phần gần đúng
Mỗi công nghệ quản lý chất thải có giới hạn ứng dụng tùy thuộc vào thành phần gần nhất của loại chất
thải cụ thể [24]. Nghiên cứu này đã thông qua các giới hạn phạm vi của Tanaka et al. [25] như sau.
Công thức 7 cho thấy phạm vi của hàm lượng chất bay hơi và độ ẩm cho quá trình đốt chất thải
tự duy trì (Hình 4) và Phương trình. 8 cho thấy phạm vi của chúng để phục hồi năng lượng bằng cách
đốt (Hình 5):
3352
(7)

6285
(8)

Trong đó HL là giá trị gia nhiệt thấp hơn (kJ kg-1), V là hàm lượng dễ bay hơi (%) và W là độ ẩm (%).
Công thức 9 cho thấy phạm vi của độ ẩm cho phép cung cấp đủ oxy và nước cho quá trình
phân hủy hiếu khí để làm phân bón và công thức 10 cho thấy mối quan hệ giữa độ ẩm và hàm lượng
dễ bay hơi cho phép hơi ẩm bay hơi với nhiệt trao đổi chất hiếu khí (Hình 6):
50< W<70

(9)

và
25 x W < 168 x V x 0,5:

(10)

Công thức 11 cho thấy ranh giới độ ẩm cho sản xuất RDF mà tại đó không cần thiết phải lắp
đặt một cơ sở tiền xử lý để sấy chất thải và phương trình. 12 cho thấy ranh giới hàm lượng dễ bay hơi
mà tại đó chất thải có sẵn là nhiên liệu trên 12,570 kJ kg-1 có giá trị gia nhiệt cao hơn (Hình 7).
W<20

(11)

và
12,570 <210 x V.

(12)

Công thức 13 cho thấy ranh giới độ ẩm cho xe tải bốc dỡ, di chuyển thiết bị nặng và phủ đất
trong quá trình chôn lấp (Hình 8):
W<85:

(13)

Kết quả và thảo luận
Thành phần vật lý và gần đúng
Chất thải thực phẩm là thành phần lớn nhất của chất thải gia đình, chiếm 57,3% tổng chất thải; nó
cũng có độ ẩm cao nhất (76,1%; Bảng 2). Độ ẩm trung bình, dễ bay hơi và hàm lượng tro trong chất
thải gia đình được thu gom lần lượt là 57,7, 24,1 và 18,2%. Tro than chiếm 11,3% chất thải gia đình
tính theo trọng lượng và được phân loại là chất thải không cháy khi xét đến hàm lượng chất bay hơi
tương đối thấp (6,7%) và hàm lượng tro cao (81,1%). Phân tích này chỉ ra rằng việc sử dụng than bánh
để nấu ăn có ảnh hưởng đáng kể đến thành phần vật chất và gần đúng của chất thải gia đình ở Hà Nội.
Tuy nhiên, than bánh dự kiến sẽ được thay thế trong tương lai gần bằng khí propan khi các điều kiện
sống được cải thiện. Trong trường hợp đó, các hộ gia đình sẽ tạo ra một lượng tro than nhỏ hơn nhiều.

Độ ẩm của giấy và nhựa được phân loại là chất thải không bán được vượt quá 50%, rất có thể là do
việc chuyển độ ẩm từ chất thải thực phẩm. Chất thải có thể bán được chỉ chiếm 3,6% trong tổng số và
độ ẩm của giấy và nhựa được phân loại là chất thải có thể bán được thấp hơn nhiều, dưới 10% trong
mỗi trường hợp. Như đã nêu trước đây, tỷ lệ chất thải có thể bán được thực tế có thể cao hơn bởi vì các
tiêu chí phân loại thành phần vật lý là rất bảo thủ. Các chất thải nguy hại trong gia đình như ống tiêm,
đèn huỳnh quang và pin khô đã được quan sát trong quá trình phân tích thành phần vật lý, nhưng tỷ lệ


này rất nhỏ và các mặt hàng được đưa vào danh mục thích hợp (ví dụ: ống tiêm, nhựa; đèn huỳnh
quang, thủy tinh; và pin khô, kim loại).

Hình 4 Phạm vi ứng dụng của thiêu đốt cho các bộ khác nhau của thành phần gần đúng. HL là giá trị
gia nhiệt thấp hơn. Khu vực bóng mờ biểu thị khu vực, nơi công nghệ khả thi với các điều kiện gần
đúng.

Hình 5 Phạm vi ứng dụng của thiêu đốt với thu hồi năng lượng cho các bộ khác nhau của thành phần
gần đúng. HL là giá trị gia nhiệt thấp hơn. Khu vực bóng mờ biểu thị khu vực, nơi công nghệ khả thi
với các điều kiện gần đúng.


Hình 6 Phạm vi ứng dụng của phân hữu cơ cho các bộ khác nhau của thành phần gần đúng. Khu vực
bóng mờ biểu thị khu vực nơi công nghệ khả thi với các điều kiện gần đúng.

Hình 7 Phạm vi ứng dụng của sản xuất RDF cho các bộ thành phần gần đúng. Khu vực bóng mờ biểu
thị khu vực nơi công nghệ khả thi với các điều kiện gần đúng.

Hình 8 Phạm vi ứng dụng của bãi chôn lấp cho các bộ khác nhau của thành phần gần đúng. Khu vực
bóng mờ biểu thị khu vực nơi công nghệ khả thi với các điều kiện gần đúng.

Bảng 2 Thành phần vật lý và gần đúng của chất thải gia đình được lấy mẫu ở Hà Nội (%)

Phân loại
Có thể bán được
Giấy
Nhựa
Kính
Kim loại
Không bán được
Thức ăn

Thành phần vật lý

Thành phần gần đúng
Độ ẩm

Chất bay hơi

Tro

0.8
1.4
0.9
0.5

8.3
7.3
0.2
3.6

78.7
90.8

0.0
0.0

13.0
1.9
99.8
96.4

57.3

76.1

18.5

5.4


Phân loại
Vườn
Giấy
Nhựa
Gỗ
Vải
Cao su và da
Kính
Kim loại
Than tro
Gốm
Vật liệu khác

Thành phần vật lý
3.4
6.4
8.2
1.0
1.9
0.2
0.6
0.1
11.3
0.7
5.3

Thành phần gần đúng
72.9
22.6
55.2
38.8
53.4
42.1
27.2
65.3
13.5
84.2
3.2
81.5
0.6
0.0
8.2
0.0

12.3
6.7
0.5
0.0
29.4
32.7

4.5
5.9
4.5
7.5
2.4
15.2
99.4
91.8
81.1
99.5
37.9

Bảng 3 cho thấy thành phần gần đúng được điều chỉnh của thực phẩm, giấy không bán được và chất
thải nhựa mô phỏng thành phần ban đầu trước khi chuyển nước từ chất thải thực phẩm sang chất thải
giấy và nhựa. Độ ẩm của chất thải thực phẩm tăng từ 76,1 đến 88,0% tương ứng với việc điều chỉnh
độ ẩm của chất thải giấy và nhựa không bán được tương ứng từ 55,2 đến 8,3% và 53,4 đến 7,3%. Các
giá trị được điều chỉnh này đã được sử dụng để ước tính các thay đổi trong thành phần gần đúng của
chất thải gia đình phù hợp với mục tiêu phân tách từ nguồn như đã thảo luận trong phần tiếp theo.
Bối cảnh và thay đổi trong thành phần gần đúng
Giá trị sưởi ấm thấp hơn của chất thải gia đình ở Hà Nội được ước tính là 3591 kJ kg-1 theo công thức
7, gần như không lớn hơn mức cần thiết để tự duy trì sự tự cháy (Hình 9). Tỷ lệ chất thải thực phẩm
cao với độ ẩm cao làm giảm giá trị sưởi ấm thấp hơn. Hình 9 minh họa rằng việc sấy khô bổ sung sẽ
cần thiết để quản lý chất thải gia đình hiện tại ở Hà Nội tại các nhà máy đốt có thu hồi năng lượng và

tại các nhà máy sản xuất RDF.
Bảng 3 Thành phần gần đúng điều chỉnh của thức ăn, giấy không bán được và rác thải nhựa (%)
Phân loại
Độ ẩm
Chất bay hơi
Tro
Thức ăn
88.0
9.3
2.7
Giấy
8.3
79.6
12.2
Nhựa
7.3
83.7
9.0
Hình 10 cho thấy phạm vi thay đổi thành phần gần đúng của chất thải hộ gia đình theo tỷ lệ
phân tách từ nguồn đạt được theo bối cảnh I (chất thải gia đình được phân tách thành chất thải dễ cháy
và không cháy). Độ ẩm và hàm lượng chất bay hơi của chất thải được phân tách thành chất thải dễ
cháy cho thấy ít thay đổi khi tỷ lệ đạt được tăng lên và giá trị gia nhiệt thấp hơn của chất thải dễ cháy
đạt đỉnh 3571-4774 kJ kg-1 khi tỷ lệ đạt được ở mức 1.0. Phân loại từ nguồn chất thải gia đình với tỷ lệ
chất thải thực phẩm và vườn cao, như được trình bày trong bối cảnh I, sẽ không hiệu quả trong việc
tăng giá trị sưởi ấm của chất thải. Hơn nữa, bối cảnh này cho thấy rằng chất thải thực phẩm và vườn,
có độ ẩm cao, không nên được đưa vào chất thải để đốt trong thành phần chất thải hiện tại ở Hà Nội.
Ngoài ra, hàm lượng chất bay hơi của tro than ngăn chặn hàm lượng chất bay hơi của chất thải được
phân tách thành chất thải không cháy đến mức 0.

Hình 9 Thành phần gần đây của chất thải gia đình tại Hà Nội (hình kim cương). Các đường liền nét
bên trong sơ đồ tam giác phản ánh ranh giới của các công nghệ quản lý chất thải tương ứng  

Phân loại là rác thải cháy được
Phân loại là rác thải không cháy được

Phân loại là rác thải phân hủy sinh học
•

Phân loại là rác thải không phân hủy sinh học


Biểu đồ tam giác cho bối cảnh II (chất thải gia đình được phân tách thành chất thải phân hủy
sinh học và không phân hủy sinh học, hình 11) cho thấy khả năng đốt rác thải được phân tách khi chất
thải không phân hủy tăng lên khi tăng tỷ lệ đạt được. Do hàm lượng chất thải được phân tách khi chất
thải phân hủy sinh học tăng lên khi tỷ lệ đạt được tăng lên, cần phải thêm các chất điều hòa nước như
trấu và rơm rạ vào quy trình ủ phân để điều chỉnh độ ẩm của chất thải. May mắn thay, việc đảm bảo
các nguyên liệu này ở Việt Nam, là một nước xuất khẩu gạo lớn, là tương đối dễ dàng. Mặc dù chúng
tôi đã phân loại chất thải giấy và gỗ là chất thải không phân hủy trong nghiên cứu này, chúng thực sự
có khả năng phân hủy sinh học trong thời gian dài và hấp thụ độ ẩm, ngăn mùi trong điều kiện yếm khí
và tăng lưu thông không khí [4]. Để áp dụng thành công lò đốt với thu hồi năng lượng, tỷ lệ đạt được
cần phải lớn hơn 0,74 đối với chất thải được phân tách là chất thải không phân hủy sinh học. Giá trị
gia nhiệt thấp nhất tối đa của chất thải được phân tách là chất thải không phân hủy sinh học là 96009763 kJ kg-1 với tỷ lệ đạt được là 1.0. Ngay cả với tỷ lệ đạt được là 1, hàm lượng chất thải dễ bay hơi
được phân tách là chất thải không phân hủy sinh học không đáp ứng các tiêu chí cho sản xuất RDF.

Phân loại là rác thải cháy được
Phân loại là rác thải không cháy được
Phân loại là rác thải phân hủy sinh học
Hình 12 cho thấy sơ đồ tam giác cho bối cảnh III (chất thải gia đình được phân tách thành chất
thải dễ cháy, không cháy và phân hủy sinh học). Phạm vi thay đổi trong thành phần gần đúng của chất

thải được phân tách là chất thải dễ cháy được phân phối lý tưởng để được xử lý bằng đốt. Ở tỷ lệ phân
tách từ nguồn cao hơn, độ ẩm giảm và lượng chất dễ bay hơi tăng. Để áp dụng thành công việc đốt rác
và thu hồi năng lượng, tỷ lệ đạt được cần phải lớn hơn 0,52 đối với chất thải được phân tách là chất
thải dễ cháy. Khi tỷ lệ đạt được vượt quá 0,92, chất thải được phân tách thành chất thải dễ cháy có thể
được áp dụng cho sản xuất RDF. Giá trị gia nhiệt thấp nhất tối đa của chất thải được phân tách là chất
thải dễ cháy là 14,498-14,729 kJ kg-1 với tỷ lệ đạt được là 1,0.
Kết luận


Nghiên cứu này đã phân tích ảnh hưởng của việc phân tách từ nguồn đến sự thay đổi thành phần gần
đúng của chất thải gia đình ở Hà Nội, Việt Nam và khả năng áp dụng các công nghệ quản lý chất thải
thay thế bằng sơ đồ tam giác. Việc phân loại chất thải thích hợp để phân tách từ nguồn là cần thiết nếu
các công nghệ quản lý chất thải thay thế được sử dụng thành công. Kết quả cho thấy sơ đồ phân tách
hai chiều phân loại chất thải gia đình thành chất thải phân hủy sinh học và không phân hủy sinh học
(bối cảnh II) có hiệu quả hơn để áp dụng cho đốt rác và thu hồi năng lượng so với sơ đồ phân loại chất
thải gia đình thành chất thải dễ cháy và không cháy (bối cảnh I). Ở tỷ lệ phân tách từ nguồn chỉ lớn
hơn 0,52 trong sơ đồ phân tách ba chiều được trình bày trong bối cảnh III, chất thải được phân tách là
chất thải dễ cháy sẽ phù hợp để đốt và thu hồi năng lượng; hơn nữa, chất thải có thể được áp dụng cho
sản xuất RDF với tỷ lệ đạt được lớn hơn 0,92. Do đó, các sơ đồ phân tách từ nguồn được thiết kế tốt
phải là một thành phần quan trọng của các công nghệ quản lý chất thải thay thế.
Nghiên cứu này chỉ tập trung vào thành phần gần đúng để đánh giá khả năng ứng dụng của các
công nghệ quản lý chất thải thay thế cho chôn lấp, nhưng các khía cạnh khác cũng cần được nghiên
cứu để tăng cường tiện ích của công cụ phân tích. Sau khi sản xuất phân hữu cơ và RDF, chất thải
được xử lý sẽ được bán và phân phối dưới dạng tài nguyên thứ cấp. Để sản xuất các sản phẩm đáng tin
cậy và an toàn, chất thải đầu vào trong các quy trình phải đáp ứng các tiêu chí hóa học, chẳng hạn như
pH và nồng độ của kim loại nặng và clorua [26]. Tính khả thi về tài chính đặc biệt quan trọng trong
các cuộc thảo luận liên quan đến việc áp dụng các hệ thống quản lý chất thải mới ở các quốc gia phát
triển.
Biểu đồ tam giác cho phép hình dung thành phần gần đúng của chất thải riêng biệt và có thể
tham gia vào việc ra quyết định để cải thiện quản lý chất thải rắn đô thị. Bất kỳ chính quyền địa

phương nào cũng có thể áp dụng loại phân tích này nếu họ có dữ liệu về thành phần vật chất và gần
đúng của chất thải trong khu vực địa phương của họ. Các phương pháp phù hợp để liên tục ghi dữ liệu
về thành phần vật lý và gần đúng sẽ làm cho việc sử dụng biểu đồ tam giác đáng tin cậy hơn. Lấy mẫu
theo định kỳ phải được thực hiện cẩn thận để đại diện cho chất thải cục bộ và dẫn đến dữ liệu kết hợp
đáng tin cậy. Dữ liệu lịch sử có thể hỗ trợ trong việc ước tính phạm vi thành phần chất thải.
Chính quyền địa phương sẽ không thể thực hiện các hệ thống phân tách từ nguồn thành công
nếu không có sự hợp tác của cư dân. Mặc dù các hệ thống phân tách từ nguồn quy mô thí điểm đã
được thử nghiệm ở Hàng Châu ở Trung Quốc [27], Hà Nội ở Việt Nam [28] và Hatyai ở Thái Lan
[29], các hệ thống quy mô thành phố hiếm khi được thiết lập ở các nước đang phát triển. Chính quyền
địa phương ở các quốc gia này phải phát triển các chiến lược hiệu quả để lôi kéo cư dân vào các hệ
thống phân tách từ nguồn không chỉ đơn giản bằng cách nhập các hệ thống đã được áp dụng ở các
nước phát triển, mà còn phải xem xét các yếu tố địa phương như hải quan, điều kiện kinh tế, văn hóa
và tôn giáo.
Lời cảm ơn Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Ông Nguyễn Hữu Dũng của Viện Môi trường đô thị và
Công nghiệp Việt Nam và toàn thể cán bộ Phòng Hợp tác Quốc tế, Công ty Môi trường Đô thị Hà Nội
đã hỗ trợ nghiên cứu này. Chúng tôi bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới Quỹ Phát triển Công
nghệ và Nghiên cứu Môi trường của Bộ Môi trường, Chính phủ Nhật Bản.
Tham khảo
1.
Memon MA (2010) Integrated solid waste management based on the 3R approach. J Mater
Cycles Waste Manag 12:30-40


2.
Cleary J (2009) Life cycle assessments of municipal solid waste management systems: a
comparative analysis of selected peer- reviewed literature. Environ Int 35:1256-1266
3.
Winkler J, Bilitewski B (2007) Comparative evaluation of life cycle assessment models for
solid waste management. Waste Manag 27:1021-1031
4.

McDogall F, White P, Franke M, Hindle P (2001) Integrated solid waste management: a life
cycle inventory, 2nd edn. Blackwell Science, Oxford
5.
Liamsanguan C, Gheewala SH (2008) The holistic impact of integrated solid waste
management on greenhouse gas emissions in Phuket. J Clean Prod 16:1865-1871
6.
Khoo HH, Lim TZ, Tan RBH (2010) Food waste conversion options in Singapore:
environmental impacts based on an LCA perspective. Sci Total Environ 408:1367-1373
7.
Bai R, Sutanto M (2002) The practice and challenges of solid waste management in Singapore.
Waste Manag 22:557-567
8.
Bangkok Metropolitan Administration (2012) Bangkok State of the environment 2010-2011.
Bangkok Metropolitan Adminis-tration, Bangkok
9.
Kathirvale S, Yunus MNM, Sopian K, Samsuddin AH (2003) Energy potential from municipal
solid waste in Malaysia. Renew Energ 29:559-567
10.
Pasang H, Moore GA, Sitorus G (2007) Neighbourhood-based waste management: a solution
for solid waste problems in Jakarta, Indonesia. Waste Manag 27:1924-1938
11.
Muttamara S, Visvanathan C, Alwis KU (1994) Solid waste recycling and reuse in Bangkok.
Waste Manag Res 12:151-163
12.
Nithikul J, Karthikeyan OP, Visvanathan C (2011) Reject man-agement from a mechanical
biological treatment plant in Bang-kok, Thailand. Resour Conserv Recy 55:417-422
13.
Damanhuri E, Wahyu IM, Ramang R, Padmi T (2009) Evaluation of municipal solid waste
flow in the Bandung metropolitan area, Indonesia. J Mater Cycles Waste Manag 11:270-276
14.

Shekdar AV (2009) Sustainable solid waste management: an integrated approach for Asian
countries. Waste Manag 29:1438-1448
15.
Thanh NP, Matsui Y, Fujiwara T (2010) Household solid waste generation and characteristic in
a Mekong Delta city, Vietnam. J Environ Manag 91:2307-2321
16.
Troschinetz AM, Mihelcic JR (2009) Sustainable recycling of municipal solid waste in
developing countries. Waste Manag 29:915-923
17.
Wilson DC, Rodic L, Scheinberg A, Velis CA, Alabaster G (2012) Comparative analysis of
solid waste management in 20 cities. Waste Manag Res 30:237-254
18.
Aye L, Widjaya ER (2006) Environmental and economic analy-ses of waste disposal options
for traditional markets in Indonesia. Waste Manag 26:1180-1191
19.
Chaya W, Gheewala S (2007) Life cycle assessment of MSW-to- energy schemes in Thailand. J
Clean Prod 15:1463-1468
20.
Gunamantha M, Sarto (2012) Life cycle assessment of municipal solid waste treatment to
energy options: case study of Kart- amantul region, Yogyakarta. Renew Energ 41:277-284
21.

Hanoi Statistical Office (2011) Hanoi statistical yearbook 2010. Hanoi Statistical Office, Hanoi

22.
Kawai K, Osako M (2011) Estimation of recyclable waste flows in Hanoi, Vietnam (in
Japanese). Environ Sanit Eng Res 25:21-29


23.

Ministry of Health and Welfare of Japan (1977) Protocol of waste analysis, Notification of
Kansei 95th (in Japanese). Ministry of Health and Welfare of Japan, Tokyo
24.
World Bank (1999) Municipal solid waste incineration, World Bank technical guidance report.
World Bank, Washington, DC
25.
Tanaka N, Matsuto T, Kakuta Y, Tojo Y (2003) Fundamental knowledge of waste management
engineering for recycling and appropriate disposal (in Japanese). Ghihodoshuppan, Tokyo
26.
Jakobsen ST (1995) Aerobic decomposition of organic wastes 2. Value of compost as a
fertilizer. Resour Conserv Recy 13:57-71
27.
Zhuang Y, Wu SW, Wang YL, Wu WX, Chen YX (2008) Source separation of household
waste: a case study in China. Waste Manag 28:2022-2030
28.
Japan International Cooperation Agency, Yachiyo Engineering Co., Ltd, Nippon Koei Co., Ltd
(2009) Project completion report of the project for implementation support for 3R initiative in Hanoi
city to contribute to the development of a sound material-cycle Society in the Socialist Republic of
Vietnam. Japan Inter-national Cooperation Agency, Tokyo
29.
Charuvichaipong C, Sajor E (2006) Promoting waste separation for recycling and local
governance in Thailand. Habitat Int 30:579-594