Xử lý mùi hôi rác sinh hoạt ở các trạm trung chuyển bằng công nghệ Biofilter

ĐẠI HỌC QUÓC GIA. TPJICM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

........  .........

LÊ MINH TÂM

XỨ LÝ MÙI HÔI RÁC SINH HOẠT Ở CÁC TRẠM
TRUNG CHUYỂN BẰNG CÔNG NGHỆ BIOFILTER
CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ

: 60520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 8 năm 2017


Công trình được hoàn thành tại: Đại Học Bắch Khoa - ĐHQG HCM

Luận văn thạc sỹ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG TpHCM
ngày....tháng....năm 2017.
Ihành phần Hội đồng đánh giá Luận W1 thạc sỹ gồm:
1. PGS.TS NGUYỄN PHƯỚC DÂN - Chủ tịch Hội đồng ....................
2. TS. NGUYỄN XUÂN DƯƠNG - ủy viên Hội đồng .........................
3. TS. NGUYỄN NHẬT HUY - Cán bộ chấm nhận xét 1 ....................
4. TS. LÊ ANH KIÊN - Cán bộ chẫm rihận xét 2 ..................................
5. TS. VÕ NGUYỄN XUÂN QUẾ - Thư ký Hội đồng .........................
CHỮ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA
MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN


LUẬN VÀN THẠC SỸ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XA HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VÀN THẠC SĨ

Họ tên học viên: LÊ MINH TÂM

MSHV : 13250591

Ngày, tháng, năm sinh: 09/02/1985

Nơi sinh

: TpHCM

Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Mã số

: 60520320

I. TÊN ĐỀ TÀI: XỬ LÝ MÙI HÔI RÁC SINH HOẠT Ở CÁC TRẠM TRUNG
CHUYỂN BẰNG CÔNG NGHỆ BIOFILTER
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Đánh giá hiệu quả xử lý các chất gây mùi trong rác thải
sinh hoạt thông qua quá trình vận hành mô hình biofilter.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

: 1/3/2016

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 1/7/2017
V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHÍNH : TS. NGUYỄN TRUNG THÀNH

VI. CÁN BỘ ĐỒNG HƯỚNG DẪN : TS. TRẦN TIẾN KHÔI
Tp. HCM, ngày tháng năm 2017
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHÍNH

CÁN BỘ ĐỒNG HƯỚNG DÃN

TRƯỞNG KHOA

HVTH: LêMỉnhTâm

MSHV: 13250591
Trang 1

LUẬN VÀN THẠC SỸ

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành và sâu sắc đến TS. Nguyễn Trung Thành và TS.Trần
Tiến Khôi đã tận tình huớng dẫn, giúp đỡ và tạo nhiều điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời
gian thục hiện luận văn. Tôi đã đuợc học hỏi, tích lũy thêm nhiều kiến thức và kinh nghiệm
cho mình trong thời gian làm việc với hai thầy để hoàn thành luận văn này.
Tôi cũng xin gửi lời cám ơn đến tập thể quý thầy cô Khoa Môi Truờng & Tài Nguyên
truờng Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy trong thời gian tôi học tập
tại truờng.
Một lời cảm ơn sâu sắc khác tôi xin gởi tới các Ban Giám đốc cũng nhu nhân viên
trong Công ty TNHH MTV Dịch Vụ Công ích Quận Phú Nhuận đã giúp đỡ, góp ý, tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho tôi đặt mô hình trong trạm trung chuyển và tiến hành các công việc
khác để hoàn thành luận văn.
Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn từ tận đáy lòng đến gia đình, bạn bè - những nguời đã,
đang và luôn hỗ trợ, giúp đỡ, động viên tôi về mặt tinh thần trong học tập và quá trình thục
hiện đề tài này.
Tp.HCM, ngày tháng năm 2017
Sinh viên thực hiện

Lê Minh Tâm

HVTH: LêMỉnhTâm

MSHV: 13250591
Trang 2


LUẬN VÀN THẠC SỸ

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Nghiên cứu này đánh giá khả năng xử lý mùi phát sinh từ rác thải sinh hoạt tại các
trạm trung chuyển (bô rác) bằng phuơng pháp lọc sinh học thông qua việc sử dụng vật liệu
đệm là phân compost trộn với bùn hoạt tính để xử lý các loại khí gây mùi thuờng gặp trong
rác thải sinh hoạt (NH3, H2S và mercaptan). Kết quả vận hành mô hình lọc sinh học với luu
luợng khí 11,44 m3/h, thời gian luu khí qua lớp vật liệu - EBRT 19,67s cho thấy mô hình có
khả năng thích nghi với thành phần khí thải đa dạng từ bô rác. Hiệu suất xử lý NH3 khi nồng
độ hiện diện NH3 cao nhất trong mẫu khí đầu vào là 147,3 mg/m3 đo đuợc dao động trong
khoảng 82,3% - 94,96%. Hiệu suất xử lý mercaptan đo đuợc từ 50 - 60%. Bên cạnh đó, nồng
độ khí H2S phát hiện đuợc rất thấp, chỉ khoảng 0,032 mg/m3 - và hiệu suất xử lý khí H2S cũng
từ 50 - 60 %. Ngoài ra, kết quả so sánh tải trọng xử lý các khí chứa nitơ trong giai đoạn cuối
quá trình nghiên cứu tuơng đối cao so với các phuơng pháp xử lý khác và hiệu suất xử lý khí
NH3 cao từ 85 - 95%. Điều này có thể kết luận rằng việc sử dụng vật liệu đệm là phân compost
có trộn lẫn bùn hoạt tính và cho tăng sinh các vi sinh xử lý các khí thải chứa Nitơ trong cột
lọc sinh học là hoàn toàn khả thi. Đây có thể đuợc xem là một buớc tiến gần hơn đến mong
muốn xử lý hoàn toàn và không gây ra ô nhiễm thứ cấp.
Hơn nữa, nghiên cứu này còn mở thêm một huớng ứng dụng mới của phân compost,
vốn đang là một sản phẩm giá rẻ, có thể sản xuất với số luợng lớn và là một giải pháp cho các
bãi chôn lấp rác sinh hoạt đang dần trở nên lạc hậu và quá tải của TpHCM

HVTH: LêMỉnhTâm

MSHV: 13250591
Trang 3


LUẬN VÀN THẠC SỸ

ABSTRACT

This study is to evaluate the ability of the BIOFILTER to process the odor generated
from domestic waste at the feeder terminals by controlling the efficiency of the treatment of
common odor gas. Encountered in domestic waste (NH3, H2S and mercaptan). Results of
operation of biofilter model (BIOFILTER) with air flow of 11.44 m3/h, air passage through
the material layer - EBRT 19.67s showed that the model was able to adapt to the exhaust gas
composition varied from rubbish bin. The NH3 treatment efficiency when the highest NH3
presence concentration in the inlet gas sample was 47.7mg/m3 measured in the range of
82.3% - 94.96%. The mercaptan processing efficiency is about 50 - 60%. In addition, the
concentration of H2S detected is very low, only about 0.03 mg/m3 - negligible for sensation
of smell. In addition, the results of the comparison of the nitrogen load between the gas phase
and the water phase at the end of the study showed that part of the nitrogen in the exhaust gas
was not converted to nitrate, but the NH3 treatment efficiency remained high . This can be
concluded that the denitrification process has begun to form in the biofilter. This can be
considered a step closer to the desire for complete treatment and not to cause secondary
pollutions.

HVTH: LêMỉnhTâm

MSHV: 13250591
Trang 4


LUẬN VÀN THẠC SỸ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

LỜI CAM ĐOAN

Họ và tên học viên : Lê Minh Tâm

MSHV : 13250591

Ngày tháng năm sinh : 09/02/1985

Giới tính: Nam

Nơi Sinh

: Tp.HCM

Chuyên ngành

: Kỹ Thuật Môi Trường MS : 60520320

Tên đề tài: XỬ LÝ MÙI HÔI RÁC SINH HOẠT Ở CÁC TRẠM TRUNG CHUYỂN BẰNG
CÔNG NGHỆ BIOFILTER
Ngày bắt đầu nhận đề tài: 01/03/2016
Ngày hoàn thành

: 01/07/2017

Cán bộ hướng dẫn chính : TS. Nguyễn Trung Thành
Cán bộ đồng hướng dẫn : TS. Trần Tiến Khôi
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của Tôi. Những số liệu và kết quả được nêu
trong luận văn chưa được ai công bố dưới bất kỳ hình thức nào. Tôi hoàn toàn chịu trách
nhiệm trước nhà trường về sự cam đoan này.
Tp.HCM, ngày tháng 06 năm 2017

Lê Minh Tâm

HVTH: LêMỉnhTâm

MSHV: 13250591
Trang 5


LUẬN VÀN THẠC SỸ

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ATP

Adenosine triphosphate

BOD

Lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hoá chất hữu cơ

DDDD

Dung dịch dinh dưỡng

EBRT

Empty Bed Residence Time
Thời gian lưu khí qua lớp vật liệu

MLSS

Mixed Liquor Suspended Solids
Hàm lượng chất rắn lơ lửng

NLR

Nitrogen
Loading Rate
Tải trọng nitơ

OI

Odor Index
Chỉ số mùi

VOCs

Volatile Organic Compounds
Các chất hữu cơ dễ bay hơi

RTSH

Rác thải sinh hoạt

CTRSH

Chất thải rắn sinh hoạt

HVTH: LêMỉnhTâm

MSHV: 13250591
Trang 6


LUẬN VÀN THẠC SỸ

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.

1 Quá trình hấp phụ (Zarook s và ctv, 2005) ............................................. 29

Hình 2.

2 Quá trình hấp thụ (Zarook và cộng sự, 2005) ......................................... 30

Hình 2.

3 Quá trình lọc sình học (Zarook s và ctv, 2005) ....................................... 33

Hình 2.

4 Mô hình hấp thụ - sinh học (Zarook s và ctv, 2005)................................ 34

Hình 2.

5 Mô hình bùn hoạt tỉnh lơ lửng (Zarook s và ctv,

2005) ...................... 34

Hình 2. 6 Nguyên lý hoạt động cơ bản của lọc sình học (Zarook s và ctv, 2005) ...... 41

Hình 2. 7 Chu trình nỉtơ (Zarook s và ctv, 2005) ....................................................... 41
Hình 3. 1 Mô hình thùng rác ...................................................................................... 45
Hình 3.

2 Cột lọc sinh học (Trạm trung chuyển Nguyễn Kiệm) .............................. 46

Hình 3.

3 Giá thể sinh học được làm ẩm bằng hệ thổng vỉ ẩm ............................... 48

Hình 3.

4 Hệ thống van tiết lưu cho tuần hoàn về đầu hút...................................... 48

Hình 3.

5 Nhóm vỉ khuẩn xử lý hợp chất của lưu huỳnh ......................................... 49

Hình 3. 6 Các thông sổ cơ bản thiết kế lọc sinh học (S.F. Adler, 2001) ................... 53
Hình 3. 7 Mô hình lọc sình học .................................................................................. 62
Hình 3. 8 Mô hình LỌC SINH HỌC trong thực tế ..................................................... 63
Hình 3. 9 Trạm trung chuyển rác (trạm trung chuyển Nguyễn Kiệm — Phú
Nhuận) ........................................................................................................................ 66
Hình 4.

1 Tổng hợp kết quả phân tích COD trên cột bùn .................................. 70

Hình 4.

2 Tổng hợp kết quả phân tích N-NH4+ trên cột bùn ............................. 71

Hình 4.

3 Tong hợp kết quả phân tích NO3 trên cột bùn ................................... 72

Hình 4.4 Bùn hoạt tính trước (a) và sau (b) giai đoạn thích nghi .............................. T3
Hình 4. 5 COD giai đoạn thích nghi bùn hoạt tính .................................................... T3
Hình 4.

6 COD giai đoạn thích nghi và sinh trưởng bùn xử lý nitơ .................... 75

Hình 4.7 Biểu đồ N-NH4+ ........................................................................................... 75
Hình 4.

8 N-NO3- giai đoạn thích nghi và sinh trưởng bùn xử

Hình 4.

9 Tong hợp kết quả phân tích NH3 trên lọc sinh học.............................. 77

lýnitơ............ 76

Hình 4. 10 Hiệu suất xử lý khí NH3 ............................................................................ 79
HVTH: Lê Minh Tâm

MSHV: 13250591
Trang 7


LUẬN VÀN THẠC SỸ

Hình 4. 11 Lọc sinh học đã bọc giấy bạc ................................................................... 80
Hình 4. 12 NH3 giai đoạn ổn định ............................................................................. 82
Hình 4. 13 Thu mẫu khỉ NH3 đầu vào ........................................................................ 78

HVTH: Lê Minh Tâm

MSHV: 13250591
Trang 8


LUẬN VÀN THẠC SỸ

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1 Thành phần chất thải đặc trưng từ nguồn thải sinh hoạt .......................... 17
Bảng 2. 2 Thành phần cơ lý của rác sinh hoạt ở các nước và ở

TP HCM.... 18

Bảng 2. 3 Bảng thổng kê lượng RTSHphát sinh theo khu vực ................................... 19
Bảng 2. 4 Bảng thổng kê lượng RTSH theo loại đô thị .............................................. 20
Bảng 2. 5 Nồng độ một sổ thành phần chất khí trong mùi rác thải ........................... 22
Bảng 2. 6 Giá trị OI của một sổ thành phần chất khí trong mùi rác thải ................. 23
Bảng 2. 7 Phân loại độc hại dung dịch NH3 .............................................................. 24
Bảng 2. 8 Giới hạn nồng độ NHỊ tác động đến sức khỏe con người .......................... 24
Bảng 2. 9 Một sổ giới hạn cơ bản của H2S được quy định ........................................ 26
Bảng 2. 10 Khả năng hấp phụ của một sổ loại vật liệu ............................................. 29
Bảng 2. 11 Ưu nhược điểm của phương pháp vật lý —hóa học ................................ 31
Bảng 2. 12 Đảnh giả quả trình vận hành của các phương pháp sình học .... 35
Bảng 2. 13 Ưu — nhược điểm trong việc áp dụng một sổ phương pháp sinh học ..... 36

Bảng 2. 14. Thông sổ thiết kế - vận hành cơ bản lọc sinh học trong ........................ 39
Bảng 2. 15 Ưu — nhược điểm của Lọc sình học với vật liệu đệm ............................ 43
Bảng 2. 16 Danh mục các ngành công nghiệp ứng dụng lọc sình học ..................... 44
Bảng 3. 1 Bội số thông gió (n).................................................................................... 61
Bảng 3. 2 Phương pháp phân tích mẫu ..................................................................... 66
Bảng 4. 1 Nồng độ khí NH3 đầu vào và đầu ra .......................................................... 79
Bảng 4. 2 Tải trọng N-NH3 theo hình 4.18 ............................................................... 82
Bảng 4. 3 So sảnh với các nghiên cứu khác .............................................................. 79
Bảng 4. 4 Kết quả xử lý NH3, H2S và mercaptan trong khí thải vào và ra khỏi mô hình
Bảng 4. 5 Bảng giả trị QCVN 06:2009/BTNMT ........................................................ 82

Trang 9

79


LUẬN VÀN THẠC SỸ

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ..................................................................................... 12
Đặt vấn đề ................................................................................................. 12

1.1.

1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu .............................................................. 13
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.............................................................. 13
1.2.2. Những nội dung cần nghiên cứu ........................................................... 13
1.3. Phạm vi - giới hạn của đề tài ...................................................................... 14
1.4. Địa điểm thực hiện ...................................................................................... 14

1.5. Ý nghĩa và tính mới của đề tài ................................................................... 14
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................. 16
2.1. Tổng quan về mùi từ rác thải sinh hoạt .................................................... 16
2.1.1. Tổng quan về rác thải sinh hoạt ............................................................ 16
2.1.2. Tổng quan về mùi phát sinh từ rác thải sinh hoạt .............................. 21
Tổng quan các phưoug pháp xử lý mùi ................................................. 27

2.2.

2.2.1 Phương pháp vật lý — hóa học ............................................................... 27
2.2.2

Phương pháp sinh học ............................................................................. 32

2.2.3. Lịch sử phát triển nghiên cứu ứng dụng phương pháp lọc sinh
học biofilter ............................................................................................................ 36
2.3.

Tổng quan về công nghệ lọc sinh học Biofilter ..................................... 37
2.3.1 Cấu tạo ............................................................................................... 39
2.3.2

Nguyên lý hoạt động.......................................................................... 40

2.3.3

Ưu - nhược điểm................................................................................ 43

2.3.4

ứng dụng............................................................................................ 43

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................... 45
3.1. Vật liệu nghiên cứu ..................................................................................... 45
3.1.1 Nguồn thải tạo mùi: .................................................................................. 45

HVTH: Lê Minh Tâm
Trang 10

MSHV: 13250591


LUẬN VÀN THẠC SỸ

3.1.2 Giá thể sinh học ....................................................................................... 46
3.1.3 Bùn hoạt tính ........................................................................................... 48
3.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 50
3.3

Mô hình nghiên cứu.................................................................................. 51

3.3.1 Nguyên lý thiết kế ..................................................................................... 51
3.3.2

Khởi động mô hình .................................................................................... 63

3.3.3

Vận hành mô hình .................................................................................... 64

3.4

Phương pháp phân tích mẫu ...................................................................... 66

CHƯƠNG 4 NUÔI THÍCH NGHI VÀ PHÁT TRIỂN NHÓM SINH
VẬT CÓ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NITƠ ..................................................................... 68
4.1

Kết qủa thích nghi bùn hoạt tính cấy giá thể lọc...................................... 68

4.1.1 Thích nghỉ bùn hoạt tính .......................................................................... 68
4.1.2

Giai đoạn thích nghỉ và phát triển của nhóm vỉ sinh vật có khả

năng xử lý nitơ ....................................................................................................... 73
4.2

Vận hành mô hình lọc sinh học ............................................................... 76

4.2.1 Giai đoạn khởi động .................................................................................. 78
4.2.2

Giai đoạn ổn định ...................................................................................... 78

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 83
5.1. Kết luận........................................................................................................ 83
5.2

Kiến nghị ................................................................................................... 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 85

HVTH: Lê Minh Tâm
Trang 11

MSHV: 13250591


LUẬN VÀN THẠC SỸ

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU

1.1.

Đặt vấn đề
Cùng với sự phát triển về dân số và chất lượng đời sống, rác thải sinh hoạt hiện đang là

vấn đề cấp thiết đang được quan tâm của toàn xã hội. Những khó khăn thường thấy của công
tác thu gom, phân loại, tái chế và xử lý rác thải sinh hoạt như khối lượng rác phát sinh ngày
càng nhiều do sự gia tăng dân số, chất lượng rác phức tạp do chưa được phân loại tại nguồn và
thói quen chưa tốt của người dân, việc xử lý hay tái chế rác thải sinh hoạt còn nhiều khó khăn
do tính chất phức tạp của rác hỗn hợp được thu gom, chi phí dành cho việc xử lý còn hạn hẹp,
và nhiều khó khăn khác. Ngoài ra, một vấn đề khác liên quan đến rác thải sinh hoạt đang là vấn
đề cấp thiết được quan tâm là mùi hôi phát sinh từ các trạm trung chuyển rác.
Rác thải sinh hoạt với nhiều thành phần khác nhau trong khoảng thời gian tính từ lúc
phát sinh từ các hộ gia đình đến khi được đưa đến trạm trung chuyển trước khi chuyển về nơi
xử lý đã có sự phân hủy sơ bộ dẫn tới việc phát sinh nhiều chất gây mùi khó chịu, ảnh hưởng
đến cảm quan và sức khỏe những người xung quanh. Thành phần chủ yếu từ mùi hôi của rác

thải phát sinh là các chất chính sau: amonia (NH3), các hợp chất lưu huỳnh, acid béo, VOCs,...
(Van Durme và ctv, 1990; E&A Environmental Consultants, 1993). Trong đó, ammonia —
NH3 là chất khí quen thuộc với mùi khai đặc trưng, dễ dàng được tạo thành khi phân hủy các
hợp chất chứa nitơ trong rác thải sinh hoạt trong cả điều kiện hiếu khí và kị khí và gây ra mùi
hôi nghiêm trọng. Bên cạnh NH3, các hợp chất lưu huỳnh như hydrogen sulfide (H2S) và
mercaptan cũng khá phổ biến, thường được phát sinh từ rác thải có thành phần thực phẩm, giấy,
thạch cao, phân,.... Khí H2S có mùi trứng thối, hình thành ở nồng độ oxy thấp, chủ yếu là sản
phẩm từ quá trình phân hủy kị khí. Mặc dù H2S tạo ra mùi rất khó chịu và dễ dàng nhận biết ở
nồng độ rất thấp nhưng thường chỉ tồn tại ở nồng độ vết trong thành phần mùi của rác thải, trừ
một số nguồn thải đặc trưng riêng biệt như các cơ sở sản xuất thạch cao, chăn nuôi,... (Miller,
1993). Mercaptan là nhóm các chất hữu cơ chứa gốc -SH trong công thức hóa học, dễ bay hơi
và dễ phát hiện ở nồng độ thấp. Mùi của mercaptan được miêu tả như sự hòa trộn giữa mùi phát
ra từ chồn hôi, hành và tỏi. Trong rác thải, mercaptan tồn tại ở hai dạng chính là ethyl mercaptan
và methyl mercaptan. Ngoài mùi hôi đặc trưng, NH3, H2S và mercaptan còn gây hại đến sức
khỏe con người về lâu dài. Ở nồng độ thấp, các chất này gây cảm giác cay buốt; ngoài ra chúng
còn được xem là nguyên nhân gián tiếp gây ra các căn bệnh đường hô hấp như viêm cuống
phổi, suy giảm khả năng vận chuyển oxi,... Nếu ở nồng độ cao, NH3, H2S và mercaptan có khả
năng gây mù mắt, thậm chí tử vong ngay sau khi vừa tiếp xúc.
HVTH: Lê Minh Tâm

MSHV: 13250591
Trang 12


LUẬN VÀN THẠC SỸ

Các xe vận chuyển rác và các trạm trung chuyển rác sinh hoạt có đặc tính tiếp nhận một
lượng rác lớn trong ngày với thời gian tầm lưu trữ khoãng 20h (từ nguồn thải đến Trạm trung
chuyển và được đưa đến Bãi chôn lấp) là những nguồn phát tán mùi gây ảnh hưởng nghiêm
trọng tới chất lượng cuộc sống của người dân sống lân cận và di chuyển trên tuyến đường của

xe vận chuyển rác cũng như xung quanh khu vực trạm trung chuyển rác. Vì vậy, việc xử lý mùi
là hết sức bức thiết.
Đề tài này được thực hiện nhằm nghiên cứu xử lý mùi rác thải phát sinh tại các trạm
trung chuyển rác bằng phương pháp lọc sinh học với vật liệu đệm phân compost trộn với bùn
hoạt tính và đánh giá khả năng ứng dụng của phương pháp này đối với môi trường và khí hậu
TP.HCM cũng như tình hình hoạt động thực tế tại các trạm trung chuyển hoặc các bãi chôn lấp
rác sinh hoạt.
1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Đánh giá hiệu xuất xử lý mùi hôi rác sinh hoạt (qua chỉ tiêu CH3SH, H2S, NH3) tại
trạm trung chuyển rác sinh hoạt bằng mô hình công nghệ lọc sinh học (biofilter) với vật liệu
đệm là phân compost trộn với bùn hoạt tính.
1.2.2. Những nội dung cần nghiên cứu
Đề tài luận văn tập trung vào một số nội dung chính sau:
-

Nghiên cứu tổng quan về mùi.

-

Nuôi bùn hoạt tính, tạo điều kiện cho các vi sinh vật xử lý nitơ phát triển, sau
đó trộn vào vật liệu đệm là phân compost.

-

Đo và đánh giá hiệu suất xử lý các khi gây mùi hôi rác thải đầu vào - đầu ra mô
hình biofilter.

1.3. Phạm vỉ - giói hạn của đề tài
Nghiên cứu thực hiện trên mô hình cột lọc sinh học quy mô phòng thí nghiệm (labscale) với lớp vật liệu đệm là phân compost trộn lẫn bùn hoạt tính, đặt tại Trạm trung chuyển

Phú Nhuận.
Đối tượng nghiên cứu là mùi phát sinh từ rác thải sinh hoạt được thu gom về trạm trung
chuyển. Nguồn rác thải được giả lập bằng thùng chứa (ở giai đoạn chạy ban đầu) và chạy thực
địa tại Trạm trung chuyển Phú Nhuận với nguồn rác thật và kiểm soát quá trình cấp rác theo
từng giai đoạn riêng biệt.

HVTH: Lê Minh Tâm

MSHV: 13250591
Trang 13


LUẬN VÀN THẠC SỸ

Do điều kiện còn gặp nhiều hạn chế nên trong phạm vi của đề tài chỉ khảo sát các chỉ
tiêu tạo mùi là NH3, Mercaptan và H2S.
1.4. Địa điểm thực hiện
Mô hình được lắp đặt tại địa chỉ: 872/55/14 Quang Trung, Tổ 27, khu phố 4, P.8, Q.GÒ
Vấp. Sau đó cho vận hành chạy thử (không có mùi đầu vào) trong 48 giờ.
Mô hình sau đó được đem ra hiện trường, là điểm trung chuyển rác thải thuộc công ty
TNHH MTV Dịch Vụ Công ích Quận Phú Nhuận, địa chỉ 553/73 Nguyễn Kiệm, phường 9,
quận Phú Nhuận
Các thí nghiệm phân tích các chỉ tiêu được thực hiện tại Phòng thí nghiệm của Công ty
CP DV TV Môi Trường Hải Âu. Một số chỉ tiêu kiểm tra chất lượng khí phát sinh (kiểm tra
nồng độ các chất tạo mùi) được đo trực tiếp tại hiện trường đặt mô hình và thùng mút xốp giả
lập thùng chứa rác.
1.5. Ý nghĩa và tính mói của đề tài
NH3, H2S và mercaptan ngoài việc có mùi đặc trưng gây ảnh hưởng đến cảm quan, còn
gây hại đến sức khỏe con người về lâu dài. Ở nồng độ thấp, các chất này gây cảm giác cay
buốt; ngoài ra chúng còn được xem là nguyên nhân gián tiếp gây ra các căn bệnh đường hô

hấp như viêm cuống phổi, suy giảm khả năng vận chuyển oxi,... Nếu ở nồng độ cao, NH3,
H2S và mercaptan có khả năng gây mù mắt, thậm chí tử vong ngay sau khi vừa tiếp xúc. Việc
xử lý mùi do các chất này gây ra là hết sức bức thiết.
Hiện nay, mùi thường được xử lý bằng các phưomg pháp như: hấp thụ, hấp phụ, oxi
hóa,... Các phương pháp này đòi hỏi khả năng thiết kế, vận hành, chi phí đầu tư, kéo theo đó
là chất ô nhiễm thứ cấp phát sinh trong quá trình xử lý nên không mang lại hiệu quả thật sự
cao, và việc xử lý tương đối chọn lọc và không triệt để. Đồng thời, theo xu hướng phát triển
bền vững, thân thiện với môi trường, xử lý bằng phương pháp sinh học đang được quan tâm
nghiên cứu và ứng dụng ngày một rộng rãi do khả năng chuyển hóa hoàn toàn chất ô nhiễm,
hiệu suất cao, dễ thiết kế và chi phí vận hành thấp.
Vì vậy, xử lý mùi hôi từ rác sinh hoạt tại các trạm trung chuyển bằng công nghệ biofilter
là một nghiên cứu có tính mới, thực tế và đáp ứng các yêu cầu ưên.
Nghiên cứu này còn chỉ ra khả năng sử dụng phân compost (sản phẩm từ ủ rác) làm giá
thể để xử lý mùi, vừa tạo được một hướng ứng dụng mới cho phân compost, làm cho vấn đề
xử lý mùi hôi từ các trạm trung chuyển cũng như các bãi chôn lấp ưở nên thân thiện với môi
HVTH: Lê Minh Tâm

MSHV: 13250591
Trang 14


LUẬN VÀN THẠC SỸ

trường hơn.
CHƯƠNG2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về mùi từ rác thải sinh hoạt
2.1.1. Tổng quan về rác thải sinh hoạt
Theo sự phát triển mạnh mẽ của dân số cùng với sự phát triển kinh tế và sự lãng phí tài
nguyên trong thói quen sinh hoạt, khối lượng rác thải hàng ngày của con người ngày càng cao.

Rác thải có thành phần ngày càng phức tạp, tiềm ẩn ngày càng nhiều nguy cơ độc hại đối với
môi trường và sức khỏe con người.
Rác thải sinh hoạt phát sinh trong quá trình hoạt động sống thường ngày của con người
thường được chia làm 3 loại sau đây:
-

Chất thải khô hay còn gọi là chất thải vô cơ: gồm các loại phế thải thuỷ tinh, sành

sứ, kim loại, giấy, cao su, nhựa, vải, đồ điện, đồ chơi, cát sỏi, vật liệu xây dựng...
-

Chất thải ướt hay thường gọi là chất thải hữu cơ: gồm cây cỏ loại bỏ, lá rụng, rau

quả hư hỏng, đồ ăn thừa, rác nhà bếp, xác súc vật, phân động vật.
-

Chất thải nguy hại (CTNH): là những thứ phế thải rất độc hại cho môi trường và

con người như pin, bình ắc quy, hoá chất, thuốc trừ sâu, bom đạn, rác thải y tế, rác thải điện
tử.
Các nguồn chủ yếu phát sinh chất thải rắn sinh hoạt bao gồm:
-

Khu dân cư.

— Khu thương mại (nhà hàng, khách sạn, siêu thị, chợ ...).
-

Cơ quan, công sở (trường học, trung tâm và viện nghiên cứu, bệnh viện ...).

— Khu xây dựng và phá hủy các công trình xây dựng.
-

Khu công cộng (nhà ga, bến tàu, sân bay, công viên, khu vui chơi, đường phố...).

— Nhà máy xử lý chất thải.
- Công - nông nghiệp.
Tùy theo nguồn phát thải, các thành phần trong rác thải sinh hoạt phát sinh sẽ khác
nhau. Đặc điểm này cũng khác nhau dưới các điều kiện phát triển kinh tế xã hội khác nhau của
các khu vực phát sinh rác thải. Bảng 2.1 và 2.2 thể hiện thành phần chất thải đặc trưng của các

HVTH: Lê Minh Tâm

MSHV: 13250591
Trang 15


LUẬN VÀN THẠC SỸ

nguồn thải khác nhau và thành phần cơ lý của rác sinh hoạt ở các quốc gia khác nhau cũng như
tại thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam.
Bảng 2. 1 Thành phần chất thải đặc trưng từ nguồn thải sinh hoạt.
Nguồn thải
Thành phần chất thải
cao su, rác vườn, gỗ, các loại khác....
Chất thải đặc biệt

Chất thải thể tích lớn Đồ điện gia dụng
Hàng hóa
Rác vườn thu gom riêng

Pin
Dầu
Lốp xe
Chất thải nguy hại

Chất thải từ viện nghiên cứu, công sở

Giống như trình bày trong mục chất thải khu dân cư
và khu thương mại

khát, can sữa và nước uống, nhựa hỗn hơp

HVTH: Lê Minh Tâm

MSHV: 13250591
Trang 16


LUẬN VĂN THẠC SỸ

Bảng 2. 2 Thành phần cơ ỉỷ của rác sinh hoạt ở các nước và ở TP HCM
Các nước thu Các nước thu Các nước thu
nhập trung
nhập thấp
nhập cao
STT

Thành phần

bình (750( < 750$)

5000$)

TPHCM

(> 5000$ )
(%)

(%)

(%)
(%)

Hữu cơ
1.

Thực phẩm

40-85

20-65

6-30

65-95

2.

Giấy

1 - 10

8-30

20-45

0,05 - 25

3.

Carton

5-15

0,0-0,01

4.

Đao nỉlon

5.

Plastic

1-5

2-6

2-8

0,0-1,6

6.

Vải

1-5

2-10

2-6

0-6

7.

Cao su

1-5

1-4

0-2

0,0-1,6

8.

Rác vườn

1-5

1-10

10-20

9.

Gổ

1,5 -17

1-4

0,0-3,5

4-12

0,0-1,3

Vô cơ
13.

Thủy tinh

14.

Sành sứ

1-10

1-10

0,0-1,4

HVTH: Lê MinhTâm

MSHV: 13250591
Trang 17


LUẬN VĂN THẠC SỸ

15.

Đồ hộp

16.

Sắt

17.

Nhôm

18.

Bụi, fro

2-8

0,0-0,01
0,0-0,01

0,1
1-40

1-30

0-10

0,0-6,1

(Nguồn: Quản lỷ và xử lỷ chất thải rắn_Nguyễn Văn Phước)
Hiện nay, lượng RTSH tại các đô thị ở nước ta đang có xu thế phát sinh ngày càng
tăng, tính trung bình mỗỉ năm tăng khoảng 10%. Tỷ lệ tang cao tập trung ở các đô thị đang có
xu hướng mở rộng, phát triển mạnh cả về quy mô lẫn dân số và các khu công nghiệp. Tổng
lượng phát sinh RTSH tại các đô thị loại III trở lên và một số đô thị loại IV là các trung tâm
văn hóa, xã hội, kỉnh tế của các tỉnh thành trên cả nước lên đến 6,5 trỉệu tấn/năm, trong đó
RTSH phát sinh từ các hộ gia đình, nhà hàng, các chợ và kinh doanh là chủ yếu. Lượng còn
lại từ các công sở, đường phố, các cơ sở y tế. Chất thải nguy hại công nghiệp và các nguồn
chất thải y tế nguy hạỉ ở các đô thị tuy chỉếm tỷ lệ ít nhưng chưa được xử lý triệt để vẫn còn
tình trạng chôn lấp lẫn với RTSH.

STT

Bảng 2. 3 Bảng thống kê lượng RTSHphát sinh theo khu vực
Đơn vị hành chính Lượng CTRSH bình quân/ đầu Lượng CTRSH đô thị phát
người (kg/ngườỉ/ngày)

sinh
Tấn/ngày

Tấn/năm

1

ĐB sông Hồng

0,81

4.444

1.622.060

2

Đông Bắc

0,76

1.164

424.660

3

Tây Bắc

0,75

190

69.350

HVTH: Lê MinhTâm

MSHV: 13250591
Trang 18


LUẬN VÀN THẠC SỸ

4

Bắc Trung Bộ

0,66

755

275.575

5

Duyên Hải NTB

0,85

1.640

598.600

6

Tây Nguyên

0,59

650

237.250

7

Đông Nam Bộ

0,79

6.713

2.450.245

8

ĐB sông Cửu

0,61

2.136

779.640

0,73

17.692

6.457.580

Long
Tổng

(Nguồn: Kết quả khảo sát năm 2006, 2007 và bảo cảo của các địa phương - Cục bảo vệ môi
trường, 2008)
Bảng 2. 4 Bảng thổng kê lượng RTSH theo loại đô thị
STT

Loại đô thị

Lượng

CTRSH

bình

Lượng CTRSH phát sinh

quân/ngườỉ (kg/người/ngày)
Tấn/ngày

Tấn/năm

1

Đặc biệt

0,84

8.000

2.920.000

2

Loại 1

0,96

1.885

688.025

3

Loại 2

0,72

3.433

1.253.045

4

Loại 3

0,73

3.738

1.364.370

5

Loại 4

0,65

626

228.490

Tổng

6.453.930

(Nguồn: Kết quả khảo sát năm 2006, 2007 và bảo cảo của các địa phương - Cục
bảo vệ môi trường, 2008)

HVTH: Lê Minh Tâm

MSHV: 13250591
Trang 19


LUẬN VÀN THẠC SỸ

RTSH thường có thành phần chất hữu cơ cao, trong điều kiện ẩm ướt của vùng nhiệt
đới như Việt Nam là môi trường tốt cho các vi sinh vật gây bệnh phát triển như: vi trùng thương
hàn, lỵ, tiêu chảy, lao, bạch hầu, giun sán, ... Việc phân loại, thu gom và xử lý rác không đúng
quy định sẽ tạo nguy cơ gây bệnh nguy hiểm cho công nhân vệ sinh, người làm nghề bới rác,
nhất là khi gặp phải các chất thải rắn nguy hại từ y tế, công nghiệp như: kim tiêm, ống chích,
mầm bệnh, hợp chat halogen hóa...
Các khu vực tập trung rác lộ thiên, nếu không được quản lý và xử lý tốt sẽ gây ra nhiều
vấn đề nghiêm trọng cho bãi rác và dân cư trong khu vực như: gây ô nhiễm không khí, ô nhiễm
nguồn nước, ô nhiễm đất và là nơi nuôi dưỡng các vật chủ trung gian truyền bệnh cho người.
2.1.2. Tổng quan về mùi phát sinh từ rác thải sinh hoạt
Mùi, hoặc cảm quan, là cảm giác được não bộ tạo ra nhằm phản ứng lại với các thành
phần hóa học trong không khí khi được hít vào cơ thể con người bằng mũi, do sự phản ứng
giữa các thành phần này với các thụ thể trong mũi ịDalton, 2003). Cách cảm nhận mùi là khác
nhau đối với từng cá thể khác nhau; mùi còn có khả năng gây ra các phản ứng dị ứng, kích
thích đau ngay tức thì hoặc về lâu dài trên đối tượng tiếp xúc.
Mùi chỉ có thể xuất hiện khi chất hóa học bốc hơi, vì vậy một trong những yếu tố quan
trọng để tạo thành mùi đó là áp suất hơi của mỗi chất. Áp suất hơi được xem là áp lực cần thiết
để ngăn chặn quá trình chuyển đổi từ pha lỏng sang pha khí. Một chất có áp suất hơi cao ở điều
kiện bình thường được coi là chất dễ bay hơi.
Khái niệm “chỉ số mùi” được đưa ra lần đầu bởi Haug vào năm 1993, đánh giá khả năng
bay hơi và cảm nhận mùi của một chất. Chỉ số mùi — OI là một tham số không thứ nguyên.

AíJ srtât àơt (Bơm!

Giá trị OI càng cao cho thấy chất đó có thể bay hơi dễ dàng và được nhận

HVTH: Lê Minh Tâm

MSHV: 13250591
Trang 20


LUẬN VÀN THẠC SỸ

biết ở ngưỡng nồng độ thấp. Vì vậy, chất có giá trị OI càng cao, càng có nhiều khả năng tạo
ra mùi hôi.
Mùi rác thải là kết quả của quá trình phân hủy chất hữu cơ có trong các thành phần rác
thải sinh hoạt phát sinh gây ra. Thành phần khí gây mùi hôi từ rác thải chủ yếu là NH3, H2S
và mercaptan (bảng 2.5).
Lượng RTSH phát sinh trong ngày thường tăng nhanh, dẫn đến khó khăn, quá tải trong
quá trình thu gom và xử lý rác thải. Những cụm thu gom RTSH tồn tại trong thời gian dài vẫn
chưa được thu gom xử lý là hiện trạng thường gặp. Sau một thời gian ’’được ủ” (~20 giờ), rác
thải sinh hoạt sẽ bị phân hủy và sinh ra mùi hôi - bản chất là các khí sản phẩm của quá trình
phân hủy sinh học chất hữu cơ trong rác thải, gây khó chịu và gây bệnh cho người dân sinh
sống phụ cận.
Bảng 2. 5 Nồng độ một sổ thành phần chất khí trong mùi rác thải
Tên

Nồng độ (pg/ m3)
Thấp nhất

Cao nhất

Ammonia

26,60

39.600

Hydrogen sulfide

0,70

14

Ethyl mercaptan

0,04

82

Mercaptan

0,03

92

(Nguồn: Eliot Epstein, 2011)
Bảng 2. 6 Giá trị OI của một số thành phần chất khí trong mùi rác thải
Tên

Ngưỡng nhận biết (pg/m3)

OI

Ammonia

6,00

167.300

Hydrogen sulfide

0,71

17.000.000

HVTH: Lê Minh Tâm

MSHV: 13250591
Trang 21


LUẬN VÀN THẠC SỸ

Mercaptan

2,32

43.340.000

(Nguồn: California Integrated Waste Management, 2007)
Ảnh hưởng chung của mùi đến sức khỏe con người

Trong quá tiếp xúc với mùi, đặc biệt là mùi rác thải, các triệu chứng thường gặp nhất
là buồn nôn, đau đầu, khó thở và buồn ngủ (Chiumenti và ctv, 2005). Mùi hôi kéo dài hoặc
thường xuyên có thể dẫn đến căng thẳng đầu óc, thay đổi hành vi, thay đổi quá trình trao đổi
chất, ảnh hưởng trầm trọng đến sức khỏe và chất lượng sống.
2.1.2.1 NH3
NH3 hòa tan trong nước khi ở nồng độ cao sẽ gây độc cho các sinh vật thủy sinh, nhưng
trong trường hợp này NH3 lại chỉ được phân loại là “chất gây độc hại môi trường”. (Nguồn:
Sách giáo khoa Hóa học 11 nâng cao, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam)
Dung dịch NH3 nồng độ cao có thể có thể kích thích và gây tổn thương da, niêm mạc,
đặc biệt là mắt và hệ thống hô hấp. Tùy theo nồng độ mà tác động độc hại là khác nhau.
NH3 khan được xếp vào loại hóa chất “độc” (T - Toxic) và gây nguy hiểm tới môi
trường (N — Dangerous for the environment). Giới hạn tiếp xúc cho phép (Permissible
exposure limit — PEL) ở Mỹ là 50 ppm (tương đương 35 mg/m3) trong khi nồng độ gây nguy
hiểm trực tiếp cho đời sống và sức khỏe (Immediately Dangerous to Life or Health - IDLH)
xấp xỉ 300 ppm (tương đương 225 mg/m3).

HVTH: Lê Minh Tâm

MSHV: 13250591
Trang 22


LUẬN VÀN THẠC SỸ

Trong không khí có lẫn hơi NH3 tùy theo nồng độ, mà người và động vật sẽ bị ảnh
hưởng ở các mức độ khác nhau. Liên hiệp Châu Ầu (EU) đã có quy định phân loại các dung
dịch này như sau:
Bảng 2. 7 Phân loại độc hại dung dịch NH3
Nồng độ

Khối lượng riêng

Phân loại độc hại

Mức độ nguy cấp

5 -10%
(2,87
moỉ/ỉ)

5,62

48,9 - 95,7 g/1

Kích thích (Xi)

R36/37/38

10-25%
(5,62 mól/1)

13,29

95,7 - 226,3 g/1

Gây ăn mòn (C)

R34

>25%

(> 13,29 mol/1)

Gây ăn mòn (C) và
ảnh hưởng đến môi
> 226,3 g/1
R34, R50
trường
(N)
(Nguồn: The European Union classification)

Bảng 2. 8 Giới hạn nồng độ NHỊ tác động đến sức khỏe con người
Nồng độ
Hiên tương
Ppm

mg/m3

Phát hiện thấy có mùi

5

3,75

Dễ dàng phát hiện mùi

20-50

15-37,5

50 - 100

37,5-75

150 - 200

112-150

Gây khó chịu và ảnh hưởng đến sức khỏe khi
tiếp xúc lâu
Gây chảy nước mắt kể cả khi tiếp xúc

HVTH: Lê Minh Tâm

MSHV: 13250591
Trang 23