Nghiên cứu khả năng xử lý rác thải rắn sinh hoạt để tăng chất lượng sản phẩm phân hữu cơ vi sinh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẶNG TRÚC LAN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ RÁC THẢI RẮN SINH HOẠT ĐỂ
TĂNG CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM PHÂN HỮU CƠ VI SINH

Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học
Mã ngành: 60 42 02 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. HCM, tháng 08 năm 2018


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

LUẬN VĂN ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG Tp-HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC TẾ - ĐHQG Tp-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: TS Hoàng Anh Hoàng

Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: TS. Trần Ngọc Minh Quyên

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. ............................................................
2. ............................................................
3. ............................................................
4. ............................................................
5. ............................................................
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

II


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Đặng Trúc Lan

MSHV: 1570767

Ngày, tháng, năm sinh: 01/09/1993

Nơi sinh: Bình Thuận

Chun ngành: Cơng Nghệ Sinh Học

Mã số: 60 42 02 01

I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu khả năng xử lý rác thải rắn sinh hoạt để tăng chất
lượng sản phẩm phân hữu cơ vi sinh
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Phân lập và tạo chế phẩm vi sinh có khả năng phân hủy tốt rác thải sinh hoạt
- Thử nghiệm hiệu quả của chế phẩm vi sinh ủ phân compost ở quy mơ phịng thí
nghiệm
- Kiểm tra chất lượng phân compost thành phẩm
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 30/06/2017
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/06/2018
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Hoàng Anh Hoàng
TS. Trần Ngọc Minh Quyên
Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 2018
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS. Hoàng Anh Hoàng TS. Trần Ngọc Minh Quyên PGS.TS. Nguyễn Thúy Hương

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

I


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

LỜI CẢM ƠN

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

Tôi xin trân trọng cảm ơn:
- TS. Hoàng Anh Hoàng, TS. Trần Ngọc Minh Quyên đã hướng dẫn tận tình giúp
đỡ tơi trong suốt thời gian nghiên cứu luận văn Thạc sĩ.
- Các thầy cô trong Khoa Kỹ Thuật Hóa học, Bộ mơn Cơng Nghệ Sinh Học, sau
đại học trường Đại học Bách Khoa Tp-HCM.
- Các bạn sinh viên tại trường đại học Bách Khoa - ĐHQG Tp-HCM đã tạo
những điều kiện tốt nhất để tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp.
- Các bạn sinh viên và tình nguyện viên tại trường đại học Quốc Tế - ĐHQG TpHCM đã hỗ trợ tôi tốt nhất để tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp.
- Công ty cổ phần công nghệ môi trường Tây Ninh đã tạo những điều kiện thuận
lợi nhất trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
- Đặc biệt, xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến mẹ đã động viên, hỗ
trợ về mọi mặt để tơi hồn thành tốt nghiên cứu này.

VI


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hiện nay với mức độ tăng dân số ngày một cao kéo theo vấn đề rác thải sinh
hoạt ngày một nhiều hơn, đặc biệt tại các đô thị lớn. Ủ phân compost là một trong
những cách xử lý rác thải sinh hoạt phổ biến. Tuy nhiên, tại Việt Nam, thành phần
rác thải khơng được phân loại gây khó khăn cho q trình ủ phân compost. Cụ thể
tại Công ty cổ phần công nghệ mơi trường Tây Ninh đang gặp một số khó khăn
trong quá trình xử lý rác thải sinh hoạt như: thứ nhất, thời gian ủ phân quá dài (6075 ngày) khiến lượng rác tồn đọng nhiều; thứ hai, hàm lượng vi sinh vật có ích tiêu
chuẩn chưa đạt theo nghị định 108/2017/NĐ/CP về quản lý phân bón.
Mục tiêu của nghiên cứu này là nghiên cứu đã phân lập, tuyển chọn được bộ
các vi sinh vật có khả năng phân hủy rác thải hữu cơ sinh hoạt tốt bao gồm: Bacillus
velezensis có hoạt tính enzyme amylase cao, Trichoderma harzianum (Hypocrea
lixii) có hoạt tính enzyme cellulase cao, Bacillus lichenifomis có hoạt tính enzyme
protease cao, và Candida ethanolica sử dụng được acid hữu cơ làm nguồn carbon.
Từ các chủng phân lập trên, thử nghiệm hiệu quả của chế phẩm trong quy trình ủ
rác thải sinh hoạt quy mơ phịng thí nghiệm có bổ sung và không bổ sung chế phẩm
vi sinh. Các chỉ số theo dõi là: nồng độ CO2 thoát ra, pH, nhiệt độ, mật độ vi sinh
(ưa ấm và ưa nhiệt). Kết quả thấy rằng rác thải sinh hoạt trong thí nghiệm có bổ
sung vi sinh được phân hủy tốt hơn thí nghiệm khơng bổ sung vi sinh khi nồng độ
CO2 thốt ra nhiều hơn. Trong thí nghiệm kiểm tra chất lượng phân thành phẩm
bằng kiểm tra độ nảy mầm của hạt, mẫu có bổ sung vi sinh cho kết quả độ nảy mầm
tốt cao hơn. Kết quả của nghiên cứu này sẽ là nền tảng để cải thiện quy trình ủ phân
compost tại nhà máy.

III


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

ABSTRACT

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

At present, with the increasing number of people, the problem of garbage is
increasing day by day, especially in large cities. Composting is one of the common
ways of treating household waste. However, in Viet Nam, the composition of waste
is not classified, making it difficult to compost. At Tay Ninh Environmental
Technology Joint Stock Company, there are some difficulties in processing
domestic waste such as: first, the composting time is too long (60-75 days) resulting
in the accumulation of coming waste and the decrease in treatment efficiency;
Secondly, the level of useful microorganism in the final compost product has not
reached the Decree 108/2017 / ND / CP on fertilizer management.
The objective of this study was to isolate selected organisms capable of
decomposing organically-active waste including Bacillus velezensis with high
amylase enzyme activity, Trichoderma harzianum (Hypocrea lixii ) with high
cellulase enzyme activity, Bacillus lichenifomis with high protease activity, and
Candida ethanolica using organic acids as a source of carbon. To elucidate the
effectiveness of the above microorgnaisms towards composting acceleration, two
composting Runs were performed; one with the inoculation, and another without
inoculation as the control Run. The composting was conducted in a laboratory scale
composter. The monitoring indicators are: CO2 emission, pH, temperature,
microbial concentration. The results showed that the biodegradable wastes in the
inoculated Run were better than those without microbial inoculation. The maturity
test of compost using the germination index showed that the inoculated compost
provided had higher germination index compared to the control compost. The
results of this study will be the basis for improving the composting process at the
plant.

IV


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

LỜI CAM ĐOAN

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng
tơi. Các số liệu sử dụng phân tích trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng, đã cơng bố
theo đúng quy định. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn do tơi tự tìm hiểu,
phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của Việt Nam.
Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác.
Học viên

Đặng Trúc Lan

V


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

AIDS: Acquired Immunodeficiency Syndrome
CTR: Chất thải rắn
GI: Germination index

TCMN: Tổng cục môi trường
HCVS: Hữu cơ vi sinh
vsv: Vi sinh vật

VII


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần của CTR khu vực Hà Nội ..............................................5
Bảng 1.2 Ước tính lượng CTR đô thị phát sinh đến năm 2025........................ 6
Bảng 1.3 Tiêu chuẩn Việt Nam về tiêu chuẩn phân hữu cơ vi sinh................14
Bảng 1.4 Giới hạn kim loại nặng theo TCVN.................................................14
Bảng 2.1 Tên, số lượng và ký hiệu các mẫu thí nghiệm..................................20
Bảng 2.2 Thành phần môi trường nuôi cấy.....................................................22
Bảng 3.1: Khảo sát giá trị pH của môi trường BS + axit acetic được cấy 2
chủng vi sinh vật phân lập được.....................................................27
Bảng 3.2 Kết quả đường chuẩn hoạt độ amylase ...........................................28
Bảng 3.3 Hoạt độ amylase các mẫu bằng phương pháp DNS.........................29
Bảng 3.4 Kết quả đường chuẩn hoạt độ cellulase............................................30
Bảng 3.5 Hoạt độ celluase các mẫu ................................................................31
Bảng 3.6 Kết quả đường chuẩn hoạt độ Protease............................................31
Bảng 3.7 Hoạt độ Protease các mẫu ...............................................................32
Bảng 3.8 Chỉ số GI (Germination Index: chỉ số nảy mầm của hạt) mẫu đối
chứng và mẫu thí nghiệm................................................................41

VIII


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Rác trên sơng..............................................................................................8
Hình 1.2 Túi nylon khó phân hủy trong đất.............................................................10
Hình 1.3: Chu trình ủ phân hữu cơ vi sinh...............................................................15
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình tổng quát.........................................................................19
Hình 2.2: Quy trình phân lập chủng vi sinh vật có khả năng dùng acid hữu cơ làm
nguồn carbon..............................................................................................21
Hình 2.3 Sơ đồ chạy mẫu.........................................................................................23
Hình 2.4 Thùng phản ứng.........................................................................................24
Hình 2.5 Hạt củ cải Zealand.....................................................................................25
Hình 2.6 Mơ hình thí nghiệm độ nảy mầm của hạt..................................................26
Hình 3.1: Đồ thị pH thay đổi theo thời gian.............................................................27
Hình 3.2 Kết quả phản ứng DNS của mẫu đường chuẩn.........................................28
Hình 3.3 Đồ thị đường chuẩn amylase.....................................................................29
Hình 3.4 Kết quả phản ứng màu của mẫu đường chuẩn..........................................30
Hình 3.5 Đồ thị đường chuẩn cellulase....................................................................30
Hình 3.6 Kết quả phản ứng màu của mẫu đường chuẩn..........................................31
Hình 3.7 Đồ thị đường chuẩn Protease...................................................................32
Hình 3.8 Hình thái đại thể mẫu MT 2.3 cấy ria lần 2 Candida ethanolica.............33
Hình 3.9 Kết quả định danh MT 2.3 (Candida ethanolica)....................................34
Hình 3.10 Hình thái đại thể mẫu MT 2 (Bacillus lichenifomis)..............................34
Hình 3.11 Kết quả định danh MT 2 (Bacillus lichenifomis)...................................35

Hình 3.12 Hình thái đại thể mẫu M3 (Bacillus velezensis)......................................35
Hình 3.13 Kết quả định danh mẫu M3 (Bacillus velezensis)...................................36
Hình 3.14 Hình thái đại thể mẫu M12 Trichoderma harzianum (Hypocrea lixii)....36
Hình 3.15 Kết quả định danh mẫu M12 Trichoderma harzianum (Hypocrea lixii..)37
Hình 3.16 Biến đổi nhiệt độ theo thời gian của mẫu đối chứng và mẫu thí nghiệm
trong quá trình ủ ....................................................................................37
Hình 3.17 Biến đổi nồng độ CO2 thoát ra từ hệ thống của mẫu đối chứng và mẫu thí
nghiệm trong q trình ủ ......................................................................38
Hình 3.18 pH thay đổi theo thời gian của mẫu đối chứng và mẫu thí nghiệm......39

IX


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

Hình 3.19 Sự thay đổi mật độ vi sinh theo thời gian của mẫu đối chứng..............39

Hình 3.20 Sự thay đổi mật độ vi sinh theo thời gian của mẫu thí nghiệm..............40
Hình 3.21 Kết quả nảy mầm của hạt mẫu đối chứng (khơng có bổ sung vi sinh vật)
và mẫu thí nghiệm (có bổ sung vi sinh vật) so với đối chứng nước cất
ngày 10....................................................................................................40

X


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

Mục Lục

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

Mục Lục ---------------------------------------------------------------------------------------- 1
ĐẶT VẤN ĐỀ --------------------------------------------------------------------------------- 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN --------------------------------------------------------------- 2
1.

Tổng quan chất thải rắn (CTR) sinh hoạt ------------------------------------------ 2

1.1.1. Tình hình chung ----------------------------------------------------------------------- 2
a) Hiện trạng chất thải rắn sinh hoạt -------------------------------------------------------- 2
b) Ước tính lượng thải và thành phần chất thải rắn đô thị đến năm 2025 --------------3
c) Tác động của CRT tới môi trường ------------------------------------------------------- 4
d). Tác động của CTR tới sức khỏe con người -------------------------------------------- 8
1.1.2. Xử lý và khó khăn trong xử lý CTR ------------------------------------------------ 9
1.2.

Khái niệm phân hữu cơ vi sinh ---------------------------------------------------- 10

1.2.1. Tổng quan về phân hữu cơ vi sinh ------------------------------------------------ 10
a) Khái niệm ---------------------------------------------------------------------------------- 10
b) Tiêu chuẩn của phân bón hữu cơ vi sinh ---------------------------------------------- 11
1.2.2. Tổng quan quy trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ rác thải sinh hoạt ----- 13
a) Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình ủ phân-------------------------------------------- 14
1.2.3. Ưu điểm của phân hữu cơ vi sinh ------------------------------------------------- 16
Giới hạn luận văn: --------------------------------------------------------------------------- 16
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ----------------- 18
2.1. Vật liệu ----------------------------------------------------------------------------------- 18
2.2. Dụng cụ - thiết bị - mơi trường hóa chất -------------------------------------------- 18

2.2.1. Dụng cụ -------------------------------------------------------------------------------- 18
2.2.2. Thiết bị--------------------------------------------------------------------------------- 18
2.2.3. Mơi trường hố chất ----------------------------------------------------------------- 18

1


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

2.3. Phương pháp nghiên cứu -------------------------------------------------------------- 19
2.3.1. Quy trình tổng quát ------------------------------------------------------------------ 19
2.3.2. Phân lập chủng vi sinh vật có khả năng dùng acid hữu cơ làm nguồn
carbon --------------------------------------------------------------------------------- 20
2.3.2. Phân lập chủng vi sinh có hoạt độ enzyme phân hủy polymer sinh học
trong CTR ---------------------------------------------------------------------------- 22
2.3.3. Thử nghiệm hiệu quả ủ mùn tươi quy mơ phịng thí nghiệm ------------------ 23
2.3.4.Thử nghiệm độ này mầm của hạt để đánh giá độ chính của phân bán thành
phẩm ----------------------------------------------------------------------------------- 25
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ------------------------------------------- 28
3.1. Kết quả phân lập chủng vi sinh vật có khả năng dùng acid hữu cơ làm nguồn
carbon --------------------------------------------------------------------------------- 28
3.2. Kết quả Phân lập chủng vi sinh có hoạt độ enzyme mong muốn cao ----------- 29
3.3. Kết quả thử nghiệm hiệu quả ủ mùn tươi quy mơ phịng thí nghiệm ----------- 38
3.4. Kết quả Thử nghiệm độ này mầm của hạt để đánh giá độ chính của phân
bán thành phẩm ---------------------------------------------------------------------- 41
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ------------------------------------------ 43
4.1. Kết luận ---------------------------------------------------------------------------------- 43
4.2. Kiến nghị -------------------------------------------------------------------------------- 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO ---------------------------------------------------------------- 44
PHỤ LỤC ------------------------------------------------------------------------------------ 46
1. Kết quả dựng đường chuẩn amylase --------------------------------------------------- 46
2.

Kết quả dựng đường chuẩn cellulase --------------------------------------------- 46

3.

Kết quả dựng đường chuẩn protease ---------------------------------------------- 47

4.

Hình ảnh độ nảy mầm của hạt mẫu ngày 0 -------------------------------------- 47

5.

Hình ảnh độ nảy mầm của hạt mẫu ngày 5 -------------------------------------- 48
2


6.

GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

Hình ảnh độ nảy mầm của hạt mẫu ngày 10 ------------------------------------- 48

7.

Kết quả đo mẫu củ cải đối chứng ngày 10 --------------------------------------- 48

8.

Kết quả đo mẫu củ cải thí nghiệm ngày 10 -------------------------------------- 49

9.

Kết quả đo pH và mật độ vi sinh mẫu đối chứng ------------------------------- 49

10.

Kết quả đo pH và mật độ vi sinh mẫu thí nghiệm------------------------------- 50

11. Kết quả định danh Bacillus lichenifomis -------------------------------------------- 51
12. Kết quả định danh danh Candida ethanolica ---------------------------------------- 54
13. Kết quả đinh danhdanh Bacillus velezensis ------------------------------------------ 56
14 Kết quả định danhdanh Trichoderma harzianum (Hypocrea lixii) ---------------- 59

3


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

ĐẶT VẤN ĐỀ

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

Hiện nay với mức độ tăng dân số ngày một cao kéo theo vấn đề rác thải sinh

hoạt ngày một nhiều hơn. Cụ thể tại Công ty cổ phần công nghệ môi trường Tây
Ninh đang gặp một số khó khăn trong q trình xử lý rác thải sinh hoạt:
- Thời gian ủ phân quá dài (60-75 ngày) khiến lượng rác tồn đọng nhiều
- Hàm lượng vi sinh vật có ích tiêu chuẩn chưa đạt theo nghị định
108/2017/NĐ/CP về quản lý phân bón.
- Đề tài “Nghiên cứu khả năng xử lý rác thải rắn sinh hoạt để tăng chất lượng
sản phẩm phân hữu cơ vi sinh” nhằm giải quyết một số mục tiêu và nội dung sau:
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Để giải quyết các vấn đề trên, mục tiêu đề tài là:
+ Mục tiêu của nghiên cứu này là để đánh giá hiệu quả của các thí nghiệm ủ
phân hữu cơ khác nhau để cải thiện năng suất phân hữu cơ từ chất thải hữu cơ của
hộ gia đình. Ngồi ra, nghiên cứu này tập trung vào các loài vi khuẩn và nấm mọc
trong phân hữu cơ hoặc có khả năng được cấy vào vật liệu.
+ Đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra về chỉ tiêu vi sinh vật có ích theo nghị
định 108/2017/NĐ/CP về quản lý phân bón.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Phân lập và sàn lọc được các chủng vi sinh
- Khảo sát một số hoạt độ của bộ chủng sàng lọc
- Gởi mẫu đi định danh ở công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên Sinh
Hố Phù Sa
- Chạy thử ở quy mơ phịng thí nghiệm và phân tích các chỉ sổ: pH, nhiệt độ,
mật độ vi sinh, độ nảy mầm của hạt

1


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Tổng quan chất thải rắn (CTR) sinh hoạt
1.1.1. Tình hình chung
a) Hiện trạng chất thải rắn sinh hoạt
Việt Nam là một trong những quốc gia có mật độ dân số vào loại cao nhất trên
thế giới với số dân đứng thứ 14 trên thế giới, Việt Nam đang gặp những sức ép rất
lớn về mơi trường nói chung và quản lý CTR nói riêng. Tổng lượng CTR sinh hoạt
phát sinh trên toàn quốc tăng trung bình 10 -16% mỗi năm; tỷ lệ phát sinh CTR sinh
hoạt cũng tăng theo mức sống của các đô thị (năm 2010, theo báo cáo của các địa
phương thì con số này vào khoảng 1kg/người/ngày) [1] .
Trên phạm vi toàn quốc, CTR sinh hoạt phát sinh ngày càng tăng với tốc độ
gia tăng khoảng 10% mỗi năm và còn tiếp tục gia tăng mạnh trong thời gian tới cả
về lượng và mức độ độc hại. Lượng CTR sinh hoạt trong giai đoạn 2011 – 2015 tiếp
tục gia tăng và có xu hướng tăng nhanh hơn so với giai đoạn 2006 – 2010. Theo số
liệu thống kê được trong các năm từ 2007 – 2010, tổng lượng CTR sinh hoạt ở các
đơ thị phát sinh trên tồn quốc là 17.682 tấn/ngày (năm 2007); 26.224 tấn/ngày (
năm 2010) trung bình tăng 10% mỗi năm. Tới năm 2014, khối lượng CTR sinh hoạt
đô thị phát sinh khoảng 32.000 tấn/ngày. CTR sinh hoạt đơ thị phát sinh chủ yếu từ
các hộ gia đình, các khu công cộng (đường phố, chợ, trung tâm văn phịng, cơ sở
nghiên cứu, trường học) và có tỷ lệ hữu cơ vào khoảng 54 – 77 %, chất thải có thể
tái chế (thành phần nhựa và kim loại) chiếm khoảng 8 – 18% [2].
Đối với khu vực đô thị, lượng CTR sinh hoạt phát sinh trong giai đoạn 2011 2015 tiếp tục gia tăng và có xu hướng tăng nhanh hơn so với giai đoạn 2006 - 2010.
Ước tính lượng phát sinh CTR sinh hoạt khoảng 63 nghìn tấn/ngày. Đối với khu
vực nơng thơn, ước tính mỗi năm tại khu vực này phát sinh khoảng 7 triệu tấn CTR
sinh hoạt, hơn 76 triệu tấn rơm rạ và khoảng 47 triệu tấn chất thải chăn nuôi. Mặt
khác, sự phát triển của các làng nghề, đặc biệt là các làng nghề tái chế kim loại, đúc
đồng cũng tạo sức ép lớn đối với môi trường khi thải ra lượng CTR lớn. Vấn đề

2

GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

quản lý CTR sinh hoạt khu vực nơng thơn hiện nay đang là vấn đề nóng của các địa
phương.
Thành phần CTR sinh hoạt phụ thuộc vào mức sống ở một số đô thị. Mức
sống, thu nhập khác nhau giữa các đơ thị đóng vai trị quyết định trong thành phần
CTR sinh hoạt. Trong thành phần rác thải đưa đến các bãi chơn lấp, thành phần rác
có thể sử dụng làm nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ rất cao từ 54 - 77,1%; 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%.
Bảng 1.1 Thành phần của CTR khu vực Hà Nội
Thành phần CTR

STT

Tỷ lệ (%)

1

Chất hữu cơ

51,9

2

Chất vô cơ

16,1

3

Giấy

2,7

4

Nhựa

3,0

5

Da, cao su, gỗ

1,3

6

Sợi vải

1,6

7

Thủy tinh

0,5

8

Đá, đất sét, sành sứ

6,1

9

Kim loại

0,9

10

Các hạt < 10nm

31,9

Cộng

100

(Nguồn: Báo cáo quy hoạch xử lý chất thải rắn Thủ đô Hà Nội đến năm 2030, tầm
nhìn đến năm 2050, Viện quy hoạch và xây dựng Hà Nội, 2015)
b) Ước tính lượng thải và thành phần chất thải rắn đô thị đến năm 2025
Cơ sở của việc ước tính CTR đơ thị là tốc độ tăng dân số tự nhiên và tăng dân
số cơ học, tốc độ tăng GDP hàng năm. Lượng CTR đô thị ngày càng tăng và thành

phần ngày càng phức tạp do số lượng dân cư chuyển từ nông thôn ra thành thị ngày
càng tăng bởi q trình đơ thị hóa cao, do mức sống ngày càng cao nên tiêu dùng
ngày càng đa dạng. Mức độ đơ thị hóa tăng nhanh nên số dân ở các đô thị càng ngày

3


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

càng tăng, nhất là các thành phố lớn có kinh tế phát triển như Hà Nội, Tp. Hồ Chí
Minh, Hải Phịng, Đà Nẵng. Ước tính chỉ số phát sinh CTR đơ thị trung bình ở Việt
Nam trong những năm 2015, 2020, 2025 vào khoảng 1,2; 1,4; 1,6 kg/ người/ngày
[1] .
Bảng 1.2 Ước tính lượng CTR đơ thị phát sinh đến năm 2025
Năm

2015

2020

2025

Dân số đô thị (triệu người)

35

44

52

% dân số đô thị so với cả nước

38

45

50

Chỉ số phát sinh CTR đô thị

1,2

1,4

1,6

42.000

61.600

83.200

(kg/người/ngày)
Tổng lượng CTR đô thị phát
sinh (tấn/ngày)
(Nguồn: TCMT tổng hợp, 2011)
Từ kết quả dự báo ở Bảng 2.10 trên thì lượng CTR sinh hoạt đơ thị năm 2015
tăng gấp 1,6 lần, năm 2020 tăng gấp 2,37 lần, năm 2025 gấp 3,2 lần so với năm

2010. Đây sẽ là áp lực lớn đối với công tác quản lý CTR đô thị trong thời gian tới.
Thành phần CTR cũng thay đổi đáng kể do mức độ tiêu dùng tăng cao, hàng hóa
ngày càng đa dạng. Bên cạnh đó, các loại bao bì như giấy, nhựa, chai lọ thủy tinh sẽ
khơng ngừng gia tăng, do vậy, cần có chiến lược thu gom, tái chế các chất thải bao
bì, giảm sử dụng túi nilon. Các đồ dùng như quần áo, giường tủ, tivi, xe máy cũng
được thay thế với tần suất cao hơn. Mặc dù chất thải loại này thường được tái sử
dụng, song, lượng chất thải này cũng vẫn gia tăng theo thời gian. Thành phần chất
thải hữu cơ có trong CTR đô thị của Việt Nam từ nay tới năm 2025 cũng vẫn rất
cao, khoảng > 50%.
c) Tác động của CRT tới mơi trường
Ơ nhiễm mơi trường khơng khí do CTR
CTR, đặc biệt là CTR sinh hoạt, có thành phần hữu cơ chiếm chủ yếu. Dưới
tác động của nhiệt độ, độ ẩm và các vi sinh vật, CTR hữu cơ bị phân hủy và sản
sinh ra các chất khí (CH4 - 63.8%, CO2 - 33.6%, và một số khí khác). Trong đó, CH4

4


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

và CO2 chủ yếu phát sinh từ các bãi rác tập trung (chiếm 3 - 19%), đặc biệt tại các
bãi rác lộ thiên và các khu chôn lấp. Khối lượng khí phát sinh từ các bãi rác chịu
ảnh hưởng đáng kể của nhiệt độ khơng khí và thay đổi theo mùa. Lượng khí phát
thải tăng khi nhiệt độ tăng, lượng khí phát thải trong mùa hè cao hơn mùa đơng. Đối
với các bãi chơn lấp, ước tính 30% các chất khí phát sinh trong q trình phân hủy
rác có thể thốt lên trên mặt đất mà khơng cần một sự tác động nào.
Khi vận chuyển và lưu giữ CTR sẽ phát sinh mùi do quá trình phân hủy các
chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trường không khí. Các khí phát sinh từ q trình phân

hủy chất hữu cơ trong CTR: Amoni có mùi khai, phân có mùi hôi, Hydrosunfur mùi
trứng thối, Sunfur hữu cơ mùi bắp cải thối rữa, Mecaptan hôi nồng, Amin mùi cá
ươn, Diamin mùi thịt thối, Cl2 hôi nồng, Phenol mùi ốc đặc trưng.
Bên cạnh hoạt động chôn lấp CTR, việc xử lý CTR bằng biện pháp tiêu hủy
cũng góp phần đáng kể gây ơ nhiễm mơi trường khơng khí. Việc đốt rác sẽ làm phát
sinh khói, tro bụi và các mùi khó chịu. CTR có thể bao gồm các hợp chất chứa Clo,
Flo, lưu huỳnh và nitơ, khi đốt lên làm phát thải một lượng khơng nhỏ các chất khí
độc hại hoặc có tác dụng ăn mịn. Mặt khác, nếu nhiệt độ tại lị đốt rác khơng đủ cao
và hệ thống thu hồi quản lý khí thải phát sinh khơng đảm bảo, khiến cho CTR
khơng được tiêu hủy hồn tồn làm phát sinh các khí CO, oxit nitơ, dioxin và furan
bay hơi là các chất rất độc hại đối với sức khỏe con người. Một số kim loại nặng và
hợp chất chứa kim loại (như thủy ngân, chì) cũng có thể bay hơi, theo tro bụi phát
tán vào môi trường. Mặc dù, ô nhiễm tro bụi thường là lý do khiếu nại của cộng
đồng vì dễ nhận biết bằng mắt thường, nhưng tác nhân gây ơ nhiễm nguy hiểm hơn
nhiều chính là các hợp chất (như kim loại nặng, dioxin và furan) bám trên bề mặt
hạt bụi phát tán vào khơng khí.
Tác động tiềm tàng của các chất khí phát sinh từ bãi rác
-

Gây cháy nổ do sự tích tụ của các chất khí trong khu vực kín.

-

Gây thiệt hại mùa màng và ảnh hưởng đến hệ thực vật do tác

động đến lượng oxy trong đất. Một số loại khí (như NH3, CO, và các axit

5

GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

hữu cơ bay hơi) tuy phát sinh ít nhưng rất độc hại đối với thực vật và có khả
năng hạn chế sự phát triển của thực vật.
-

Gây khó chịu do mùi hơi thối từ các bãi rác sản sinh ra các

khí NH3, H2S, CH3. - Gây tiếng ồn do vận hành các máy ép của hệ thống
thu khí, các xe vận chuyển và nhà máy xử lý rác.
-

Gây hiệu ứng nhà kính do sự phát sinh của CH4 và CO2.

Ơ nhiễm mơi trường nước do CTR
CTR khơng được thu gom, thải vào kênh rạch, sông, hồ, ao gây ô nhiễm môi
trường nước, làm tắc nghẽn đường nước lưu thơng, giảm diện tích tiếp xúc của
nước với khơng khí dẫn tới giảm DO trong nước. Chất thải rắn hữu cơ phân hủy
trong nước gây mùi hôi thối, gây phú dưỡng nguồn nước làm cho thủy sinh vật
trong nguồn nước mặt bị suy thoái. CTR phân huỷ và các chất ô nhiễm khác biến
đổi màu của nước thành màu đen, có mùi khó chịu.
Thơng thường các bãi chơn lấp chất thải đúng kỹ thuật có hệ thống đường ống,
kênh rạch thu gom nước thải và các bể chứa nước rác để xử lý trước khi thải ra môi
trường. Tuy nhiên, phần lớn các bãi chôn lấp hiện nay đều không được xây dựng
đúng kỹ thuật vệ sinh và đang trong tình trạng q tải, nước rị rỉ từ bãi rác được
thải trực tiếp ra ao, hồ gây ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng. Sự xuất hiện
của các bãi rác lộ thiên tự phát cũng là một nguồn gây ô nhiễm nguồn nước đáng kể.

Hình 1.1 Rác trên sông
Tại các bãi chôn lấp chất thải rắn, nước rỉ rác có chứa hàm lượng chất ơ nhiễm
cao (chất hữu cơ: do trong rác có phân súc vật, các thức ăn thừa; chất thải độc hại:

6


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

từ bao bì đựng chất tẩy rửa, mỹ phẩm). Nếu không được thu gom xử lý sẽ thâm
nhập vào nguồn nước dưới đất gây ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng.
Vấn đề ô nhiễm amoni ở tầng nông (nước dưới đất) cũng là hậu quả của nước
rỉ rác và của việc xả bừa bãi rác thải lộ thiên khơng có biện pháp xử lý nghiêm ngặt.
Ơ nhiễm mơi trường đất do CTR
Các chất thải rắn có thể được tích lũy dưới đất trong thời gian dài gây ra nguy
cơ tiềm tàng đối với môi trường. Chất thải xây dựng như nilon, thủy tinh, ống nhựa,
dây cáp, bê-tông trong đất rất khó bị phân hủy. Các kim loại tích lũy trong đất và
thâm nhập vào cơ thể theo chuỗi thức ăn và nước uống, ảnh hưởng nghiêm trọng tới
sức khỏe. Các chất thải có thể gây ơ nhiễm đất ở mức độ lớn là các chất tẩy rửa,
phân bón, màu vẽ, pin, thuộc da, hóa chất, mỹ phẩm
Tại các bãi rác, bãi chôn lấp CTR không hợp vệ sinh, khơng có hệ thống xử lý
nước rác đạt tiêu chuẩn, hóa chất và vi sinh vật từ CTR dễ dàng thâm nhập gây ô
nhiễm đất.
Túi nilon là loại chất khó phân hủy, khi thải ra mơi trường phải mất từ hàng
chục năm cho tới một vài thế kỷ mới được phân hủy hoàn toàn trong tự nhiên. Sự
phân huỷ khơng hồn tồn của túi nilon sẽ để lại trong đất những mảnh vụn, khơng
có điều kiện cho vi sinh vật phát triển sẽ làm cho đất chóng bạc màu, khơng tơi xốp.
Sự tồn tại của nó trong mơi trường sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới đất bởi túi

nilon lẫn vào đất sẽ ngăn cản ôxy đi qua đất, gây xói mịn đất, làm cho đất khơng
giữ được nước, chất dinh dưỡng [1].

Hình 1.2 Túi nylon khó phân hủy trong đất

7


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

d). Tác động của CTR tới sức khỏe con người

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

Việc quản lý và xử lý CTR không hợp lý khơng những gây ơ nhiễm mơi
trường mà cịn ảnh hưởng rất lớn tới sức khoẻ con người, đặc biệt đối với người dân
sống gần khu vực 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.
Hiện tại chưa có số liệu đánh giá đầy đủ về sự ảnh hưởng của các bãi chôn lấp
tới sức khỏe của những người làm nghề nhặt rác thải. Những người này thường
xuyên phải chịu ảnh hưởng ở mức cao do bụi, mầm bệnh, các chất độc hại, cơn
trùng đốt/chích và các loại hơi khí độc hại trong suốt quá trình làm việc. Vì vậy, các
chứng bệnh thường gặp ở đối tượng này là các bệnh về cúm, lỵ, giun, lao, dạ dày,
tiêu chảy, và các vấn đề về đường ruột khác. Các bãi chôn lấp rác cũng tiềm ẩn
nhiều nguy cơ khác đối với cộng đồng làm nghề này. Các vật sắc nhọn, thuỷ tinh
vỡ, bơm kim tiêm cũ, có thể là mối đe dọa nguy hiểm với sức khoẻ con người (lây
nhiễm một số bệnh truyền nhiễm như AIDS) khi họ dẫm phải hoặc bị cào xước vào
tay chân. Một vấn đề cần được quan tâm là, do chiếm tỷ lệ lớn trong những người
làm nghề nhặt rác, phụ nữ và trẻ em đã trở thành nhóm đối tượng dễ bị tổn thương.

Xung đột môi trường do CTR sinh hoạt: xung đột môi trường xảy ra trong xã
hội khi vấn đề bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế chưa dung hòa được với
nhau. Trong những năm gần đây, khi xã hội càng phát triển, nhận thức của cộng
đồng càng cao, trong khi đó, lợi ích kinh tế vẫn được đặt lên trên vấn đề bảo vệ mơi
trường và sức khỏe cộng đồng thì số các vụ xung đột môi trường càng nhiều.
Trong quản lý CTR, xung đột môi trường chủ yếu phát sinh do việc lưu giữ,
vận chuyển, xả thải chôn lấp CTR không hợp vệ sinh. Những xung đột giữa các
doanh nghiệp gây ô nhiễm môi trường với cộng đồng bị ô nhiễm ảnh hưởng đến
sinh hoạt và sức khoẻ, hoặc ảnh hưởng đến các hoạt động văn hoá, du lịch và cảnh
quan khác cũng là loại xung đột mơi trường có tính phổ biến.
Trong quá trình hoạt động, sản xuất, các làng nghề sản sinh nhiều chất thải rắn
gây ảnh hưởng tới môi trường không những tại nơi diễn ra các hoạt động sản xuất

8


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

mà còn ảnh hưởng tới các vùng lân cận. Chính vì vậy, tại đây đã nảy sinh nhiều vấn
đề xung đột môi trường. Xung đột môi trường giữa các nhóm xã hội trong làng
nghề, giữa cộng đồng làm nghề và không làm nghề, giữa các hoạt động tiểu thủ
công nghiệp và hoạt động nông nghiệp, giữa hoạt động sản xuất và mỹ quan, văn
hoá.
Nước rỉ rác từ bãi rác Đa Phước - xã Đa Phước huyện Bình Chánh, thành phố
Hồ Chí Minh thải tràn ra đường vào lúc mưa lớn và triều cường lên cao gây ô
nhiễm nghiêm trọng. Tình trạng mùi hơi thối phát sinh từ bãi rác trong phạm vi rộng
lớn Ngoài những ảnh hưởng xấu về môi trường như mùi hôi, nạn ruồi, người dân
địa phương cịn bị thiệt hại về kinh tế vì các con kênh, rạch ở khu vực bị ô nhiễm,

không thể ni thủy sản. Chính vì tình trạng ơ nhiễm này, nhiều người dân địa
phương trước đây nuôi thủy sản như tơm, cá, cua thì nay phải bỏ nghề.
1.1.2. Xử lý và khó khăn trong xử lý CTR
a) Cơng nghệ xử lý nhiệt
Đốt rác: là phương pháp phổ biến nhất để sản xuất nhiệt, điện hoặc đồng phát
nhiệt điện từ rác thải hữu cơ. Trong hệ thống đốt trực tiếp, rác thải hữu cơ được đưa
vào lò để đốt sinh nhiệt. Nhiệt này được dùng đun nóng nước trong lị hơi, sau đó
được sử dụng để sấy hoặc để chạy tuabin phát điện.
Khí hóa: nhiên liệu được gia nhiệt trong mơi trường ít ơ-xy, hay cịn được biết
như là cơng nghệ cháy khơng hồn tồn, tạo ra khí tổng hợp (syngas).
Nhiệt phân: q trình phân hủy nghèo ơxy ở nhiệt độ cao, được tối ưu để sinh
dầu nhiệt phân, than sinh học và khí tổng hợp từ biomas khơ.
Phát điện: quá trình sử dụng hơi nước chạy turbin phát điện, với nhiệt thu
được từ đốt trực tiếp, bao gồm việc tạo ra hơi nước với áp suất cho trước, sau đó gia
nhiệt để tạo hơi q nhiệt.
b) Cơng nghệ xử lý không nhiệt
Chôn lấp: nhiều tỉnh khu vực Duyên hải Nam Trung Bộ và Tây nguyên, chất
thải công nghiệp và CTR sinh hoạt vẫn cịn chơn lấp chung, hầu hết các bãi chôn
lấp đều không hợp vệ sinh. Ở khu vực Tây Nguyên, các bãi chôn lấp lộ thiên

9


GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

thường được bố trí tại các thung lũng, có nơi gần đầu nguồn nước gây nhiễm mơi
trường khu vực hạ nguồn. Đối với khu vực đồng bằng sơng Cửu Long, nhiều bãi
chơn lấp khơng có bờ bao, khi mùa lũ về, bãi chôn lấp bị ngập nước gây ơ nhiễm

mơi trường. Nhiều bãi chơn lấp có cấu tạo hở, vào mùa khô, chất thải được đem đốt.
Công nghệ hầm biogas: Đây là phương pháp phân hủy rác trong điều kiện
mơi trường khơng có oxy. Sản phẩm của q trình phân hủy kị khí là CH4 (CH4 sinh
ra có thể làm nguồn năng lượng cho các hoạt động khác), CO2 và một số sản phẩm
trung gian như acid hữu cơ, alcohol và mùn.
Sản xuất phân hữu cơ từ chất thải rắn sinh hoạt: hiện nay, các cơ sở xử lý
CTR thành phần hữu cơ chủ yếu sử dụng cơng nghệ ủ hiếu khí. Nhà máy xử lý CTR
Nam Bình Dương thuộc Cơng ty TNHH MTV cấp thốt nước và mơi trường Bình
Dương (sử dụng dây chuyền thiết bị của Tây Ban Nha, công suất thiết kế 420
tấn/ngày); nhà máy xử lý và chế biến chất thải Cẩm Xuyên, Hà Tĩnh thuộc Cơng ty
TNHH MTV quản lý cơng trình đô thị Hà Tĩnh (sử dụng dây chuyền thiết bị của
hãng Mernat - Bỉ, công suất thiết kế 200 tấn/ngày); Nhà máy xử lý rác Tràng Cát,
thuộc Công ty TNHH MTV mơi trường đơ thị Hải Phịng (sử dụng dây chuyền thiết
bị của Hàn Quốc, công suất thiết kế 200 tấn/ngày); Nhà máy xử lý CTR Nam
Thành, Ninh Thuận thuộc Công ty TNHH xây dựng thương mại và sản xuất Nam
Thành (dây chuyền thiết bị của Việt Nam, công suất thiết kế 200 tấn/ngày, dự kiến
sẽ nâng công suất lên 300 tấn/ ngày). Hệ thống thiết bị trong dây chuyền công nghệ
của các cơ sở xử lý nhập khẩu từ nước ngồi thường phải thực hiện cải tiến cơng
nghệ, thiết bị để phù hợp với đặc điểm CTR chưa được phân loại tại nguồn và điều
kiện khí hậu ở Việt Nam [3].
1.2.

Khái niệm phân hữu cơ vi sinh

1.2.1. Tổng quan về phân hữu cơ vi sinh
a) Khái niệm
Phân bón hữu cơ vi sinh là phân bón trong thành phần chất chính gồm có chấy
hữu cơ và ít nhất 01 lồi vi sinh vật có ích [4].

10

GVHD: TS. Hoà ng Anh Hoà ng

TS. Tra� n Ngọ c Minh Quyê n

Ở mức độ đơn giản nhất, quy trình ủ phân địi hỏi phải có vật chất hữu cơ ướt
gọi là chất thải xanh (lá, chất thải thực phẩm) và ủ cho vật liệu tơi xốp thành mùn
sau vài tuần hoặc vài tháng. Việc ủ phân theo phương pháp hiện đại là một quy trình
được giám sát chặt chẽ với các đầu vào được đo các yếu tố nước, khơng khí và vật
liệu giàu carbon và nitơ. Q trình phân hủy được hỗ trợ bằng cách xé nát vật liệu,
thêm nước và đảm bảo sự thơng khí thích hợp bằng cách thường xuyên khuấy
chuyển hỗn hợp. Giun và nấm góp phần phá vỡ vật liệu. Các vi khuẩn cần oxy hoạt
động (vi khuẩn hiếu khí) và nấm quản lý q trình hóa học bằng cách chuyển các
đầu vào thành nhiệt, carbon dioxide và ammonium. Amoni (NH4) là dạng nitơ được
cây trồng sử dụng. Khi ammonium không sử dụng được bởi thực vật, nó sẽ được vi
khuẩn chuyển thành nitrat (NO3) thơng qua q trình nitrat hóa.
b) Tiêu chuẩn của phân bón hữu cơ vi sinh

11