1

MỞ ðẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT
Trong ñiều kiện tự nhiên của vùng ñất ngập nước (ðNN) ven biển với ñặc ñiểm dân cư phân
tán, cụm dân cư qui mô nhỏ công tác quản lý chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) ñã và ñang là vấn
ñề bức xúc cần ñược quan tâm giải quyết.
Do vậy ñề tài luận án “Nghiên cứu xây dựng mô hình quản lý chất thải rắn sinh hoạt tại vùng
ñất ngập nước ven biển phía Nam Việt Nam (trường hợp cụ thể tại vùng ðNN Cần Giờ,
TP.HCM) cần thiết thực hiện nhằm góp phần giải quyết vấn ñề bức xúc về quản lý và xử lý
CTRSH góp phần cải thiện môi trường và phát triển KT-XH bền vững vùng ðNN ven biển.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
ðề xuất mô hình quản lý và xử lý CTRSH hợp lý, có cơ sở khoa học và thực tế góp phần bảo vệ
môi trường, giữ gìn sức khỏe của cộng ñồng dân cư vùng ðNN ven biển Cần Giờ.
3. PHẠM VI, ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
Phạm vi nghiên cứu: vùng ðNN ven biển Cần Giờ, Thành phố Hồ Chí Minh.
ðối tượng nghiên cứu: Thành phần hữu cơ (TPHC) trong CTRSH tại vùng ðNN ven biển
Cần Giờ. Mô hình quản lý và xử lý CTRSH thích hợp với sự phân bố dân cư phân tán, cụm dân
cư qui mô nhỏ.
4. PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU
Phương pháp luận dựa trên cơ sở thực tế của vùng ðNN với những ñặc ñiểm ñặc trưng cần
ñược quan tâm trong quá trình nghiên cứu:
• Vùng ðNN ven biển Cần Giờ có mật ñộ dân cư phân tán, cụm dân cư nhỏ, khoảng cách
giữa các khu dân cư tập trung khá xa vì vậy việc liên kết giữa các cụm dân cư ñể thu gom
CTRSH về một bãi tập trung khó khả thi;
• ðất vùng nghiên cứu thuộc vùng ñất rất yếu (ñất không chân) khó khăn cho xây dựng nền
móng công trình. ðộ mặn của ñất khá cao ảnh hưởng xấu ñến nền móng công trình xây
dựng;
• Là khu vực có hệ sinh thái rừng ngập mặn ñược UNESCO công nhận là khu sinh quyển thế
giới;
• Vùng ðNN Cần Giờ là nơi sẽ chịu ảnh hưởng nhiều do biến ñổi khí hậu nên sẽ khó quy

0.251
∆H
0.464
phụ thuộc vào các yếu tố: chiều
cao chân ñỡ (h) của mô hình ủ, chiều cao ống thông hơi (H) và chiều cao khối ủ với hệ số
tương quan R
2
= 0,939;
- ðề xuất ñược mô hình quản lý và xử lý CTRSH qui mô hộ gia ñình phân tán, qui mô cụm
dân cư và khu dân cư tập trung thích hợp với ñiều kiện của vùng ðNN ven biển Cần Giờ.
5.2.2 Về mặt thực nghiệm
- Xác ñịnh ñược các thông số thực nghiệm cũng như các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình phân
hủy TPHC với cấp khí tự nhiên có kiểm soát: Chiều cao chân ñỡ của mô hình ủ: 10 cm,
chiều cao ống thoát hơi: 50 cm (có thể ñiều chỉnh). Thời gian ủ tối ưu là 35 ngày, nhiệt ñộ 58
– 62
o
C, ñộ ẩm 58 – 64%, ñiều kiện cấp khí tự nhiên với hệ số cấp khí dao ñộng trong khoảng
11,47 m
3
/m
3
.h ñến 26,53 m
3
/m
3
.h;
- Xác ñịnh có cơ sở khoa học về vai trò của trùn quế trong tiêu thụ và phân hủy các TPHC
thông qua kết quả của nghiên cưu thực nghiệm: Trùn quế có khả năng tiêu thụ phân hủy phần
lớn các thành phần hữu cơ trong CTRSH , ñến 47- 60% trọng lược cơ thể của chúng , pH
thích hợp 6,5 – 8,0, ñộ ẩm = 70 - 80 %, nhiệt ñộ = 25- 30

mặn, bãi sình lầy, ñầm nước lợ, bãi cát, bãi bùn triều, vùng cửa sông, ñồng cỏ chịu mặn, ñầm
nuôi thủy sản tự nhiên, sông rạch ao hồ, ruộng muối,…
1.2.2 ðiều kiện tự nhiên
a. Vị trí ñịa lý
Cần Giờ là một huyện ngoại thành của thành phố Hồ Chí Minh (TPHCM) có ñặc ñiểm tự nhiên
riêng biệt so với các quận huyện khác. Trung tâm hành chánh huyện cách trung tâm thành phố
khoảng 50 km (theo ñường chim bay), nằm về phía ðông Nam Thành phố, chiều dài từ Bắc
xuống Nam là 35km, từ ðông sang Tây là 30km.
b. ðặc ñiểm khí hậu
Chế ñộ nắng tại Cần Giờ có sự phân mùa rõ rệt. Trong mùa khô trung bình có khoảng 238 giờ
nắng, mùa mưa trung bình dưới 230 giờ nắng. Tuy nhiên tính trung bình cả năm thì số giờ nắng
chiếm 50 – 70% thời gian trong ngày.
Chế ñộ mưa giữa mùa khô và mùa mưa tương phản rõ rệt, 90% lượng mưa tập trung vào mùa
mưa.
c. ðịa hình
ðịa hình huyện Cần Giờ bị phân cắt mạnh bởi mạng lưới sông rạch chằng chịt (mật ñộ dòng
chảy 7.0 ñến 11km/km
2
), cao ñộ dao ñộng trong khỏang từ 0.0m ñến 2.5m. Nhìn chung ñịa hình
tương ñối thấp và bằng phẳng, có dạng lòng chảo, trũng thấp ở phần trung tâm (bao gồm một
phần của các xã Tam Thôn Hiệp, An Thới ðông, Lý Nhơn, Long Hòa, Thạnh An).
d. Chế ñộ thủy văn: Diện tích sông rạch của Cần Giờ 22.667 ha chiếm 21,27% diện tích toàn
huyện. Vùng ngập mặn ven biển này có chế ñộ bán nhật triều, có hai lần nước lớn và hai lần
nước ròng trong ngày.
1.2.3 ðặc ñiểm kinh tế - xã hội
Cơ cấu phát triển kinh tế – xã hội chủ yếu của Huyện trong tương lai: Cảng biển – công nghiệp
dịch vụ cảng và ñánh bắt chế biến thủy hải sản, bảo vệ khu rừng thiên nhiên (33.000 ha) và
nông lâm nghiệp – du lịch sinh thái.
a. Dân số: Dân số toàn huyện ñến tháng 12/2009 là 70.315 người, trong ñó: Bình Khánh, An
Thới ðông, Cần Thạnh (vùng huyện lỵ) và Long Hòa là những xã ñông dân và có mật ñộ dân số

1.3.2.2 Phương pháp chôn lấp
Phương pháp chôn lấp CTR là phương pháp ñược áp dụng lâu ñời nhất, rộng rãi và phổ biến ở
nhiều nước trên thế giới (Mỹ, Anh, Canada) cũng như ở Việt Nam bởi chi phí ñầu tư thấp (so
với các phương pháp khác), và khía cạnh môi trường có thể chấp nhận ñược.
1.3.2.3 Phương pháp sinh học
Thành phần CTRSH ở nước ta chứa 50 – 60% chất hữu cơ, thích hợp khi ứng dụng phương
pháp sinh học ñể xử lý.
Phương pháp xử lý sinh học CTRSH bao gồm 3 dạng khác nhau: ủ kỵ khí, ủ hiếu khí và ủ thiếu
khí. Mỗi phương pháp có những ưu, nhược ñiểm như sau:
• Ủ kỵ khí: có ưu ñiểm là sinh ra khí sinh học có nhiệt trị cao, sản sinh năng lượng ñiện ñáng
kể. Nhược ñiểm lớn nhất của quá trình ủ kỵ khí CTRHC là chi phí ñầu tư lớn, trang thiết bị
ñắt tiền, vận hành phức tạp, thời gian phân hủy lâu. Qui trình ủ kỵ khí chỉ áp dụng cho qui
mô lớn (>150 tấn/ngày).
• Ủ hiếu khí: với sản phẩm phân hủy là phân compost (phân hữu cơ) có thể làm phân bón cho
các loại cây trồng, cải tạo và làm màu mỡ ñất. Phương pháp ủ hiếu khí có chi phí xử lý thấp
hơn với qui mô nhỏ so với phương pháp ủ kỵ khí và phương pháp ñốt. Nhược ñiểm của
phương pháp ủ hiếu khí là nhiều công ñoạn phức tạp do ñó chi phí cao, tốn kém nhiều năng
lượng khi vận hành, thiết bị nhanh hư hỏng,…
• Ủ thiếu khí: thực chất của quá trình ủ thiếu khí là quá trình ủ hiếu khí nhưng ít oxy (thiếu
khí). Việc cung cấp oxy theo con ñường làm thoáng tự nhiên. Ưu ñiểm chính là ñầu tư thấp
không tốn kém năng lượng, quản ly vận hành không phức tạp, thích hợp với qui mô nhỏ
trong ñiều kiện ðNN.
1.2.3.4 Phương pháp tái chế CTRSH
Tái chế CTRSH có thể tái chế ñược: giấy, nhựa, thủy tinh, kim loại,… với những công nghệ tái
chế tương ứng thích hợp
5

1.2.3.5 Sản xuất khí sinh học
Khí sinh học thực chất là sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học kỵ khí. Thành phần chủ yếu
của khí sinh học là CH

trung bình: 8 tấn/ngày; ðộ ẩm trung bình: 70-75
o
C; Nhiệt ñộ duy trì: 55-65
o
C. Có 2 quy trình
công nghệ ñã ñược trình diễn bao gồm: 1. Công nghệ ủ kỵ khí – hiếu khí cưỡng bức “7 ngày”
và 2. Công nghệ ủ kỵ khí – hiếu khí cưỡng bức “14 ngày”.
c. Nhà máy Lai Vung – ðồng Tháp: Quy trình công nghệ hiếu khí trong bể chứa, Q = 5
T/ngày.
d. Nhà máy xử lý CTR Bà Rịa – Vũng Tàu: Qui mô 100 – 120 T/ngày, áp dụng công nghệ ủ
hiếu khí trong hầm ủ và ủ chín 20 ngày, có hệ thống cấp khí nhân tạo.
e. Nhà máy xử lý CTR ðông Vinh – Nghệ An: Qui mô 100 – 120 T/ngày, áp dụng công
nghệ ủ hiếu khí trang thiết bị VC-Seraphin;
f. Nhà máy rác Thủy Phương (Huế) áp dụng Công nghệ An Sinh – ASC: Qui mô 150
T/ngày. công nghệ ủ hiếu khí trong hầm chứa bê tông, công nghệ nội hóa 100%, cơ khí hóa
cao. Tuy nhiên tiêu tốn nhiều năng lượng cho cấp khí và phân loại bằng máy;
g. Nhà máy Xử lý Rác Nam ðịnh: Qui mô 250 tấn/ngày, áp dụng Công nghệ ủ hiếu khí trong
bể chứa (vessel);
h. Nhà máy Vũ Nhật Hồng (ðồng Nai): Công nghệ khép kín của ðan Mạch, qui mô 350
T/ngày, công nghệ ủ hiếu khí trong thiết bị ổn ñịnh sinh hóa. Rác ñược phân loại trước khi
6

ñưa vào thiết bị ủ chuyên dụng. Mùi hôi phát sinh từ lượng lớn nước rỉ rác tồn trữ trong bãi
rác.
Một số ñề tài NCKH có liên quan:
- Chương trình của ESCAP ( 1997 – 1999) về Nghiên cứu quản lý môi trường vùng ñất ven
biển, tập trung vào sinh thái rừng ngập mặn;
- Nghiên cứu của World Bank, năm 1994 “ Vietnam Environment Programme and Policy
Priorities for socialist economy in transition” ( Vol.1 No 13200-VN);
- Nghiên cứu xây dựng chiến lược quản lý và bảo vệ ðNN 1996 – 2020 của Trung tâm

3 Thủy tinh 0,0 – 2,1 12 Nylon 1,2 – 9,1
4 Carton 0,0 – 0,4 13 Nhựa 0,0 – 0,3
5 Giấy 0,0 – 1,1 14 Cao su cứng 0,0 – 0,4
6 Gỗ 0,0 – 5,2 15 Xà bần 0,0 – 1,1
7 Bông gòn 0,0 – 0,2 16 Sành sứ 0,0 – 1,2
8 Kim loại 0,7 – 2,3 17 Mốp xốp 0,0 – 0,3
9 Vỏ sò, xương ñộng vật 0,7 – 9,5
Nguồn: Công ty dịch vụ công ích huyện Cần Giờ, 2007
1.4.2 Dự báo diễn biến CTRSH ñến năm 2020
Tại Cần Giờ ước tính hiện nay có khoảng 73.000 dân với hơn 15.151 hộ dân, gần 11 chợ, 12
nhà hàng khách sạn, gần 34 trường học, 662 ñơn vị kinh doanh thương mại dịch vụ, 76 ñơn vị
hành chánh, … Hệ số phát thải CTRSH bình quân ñầu người trên ñịa bàn huyện Cần Giờ hiện
nay là 0,5 kg/người/ngày.
7

Bảng 1.13 Dự báo lượng CTRSH tại Cần Giờ từ năm 2009 ñến năm 2020
Năm Dân số (người)
Hệ số phát thải CTRSH
(kg/người/ngày)
Khối lượng CTRSH
(tấn/ngày)
2009 70.315 0,70 49,22
2010 73.000 0,73 53,29
2015 200.000 0,79 158
2020 300.000 0,93 279
Theo số liệu khảo sát, hiện nay trong thành phần rác sinh hoạt trên ñịa bàn huyện Cần Giờ trung
bình có ñến 70 ÷ 75% là rác thực phẩm (ñây là các thành phần hữu cơ dễ phân hủy sinh học, rất
thích hợp cho việc chế biến thành phân compost), còn lại là các thành phần khác.
Dự báo diễn biến thành phần CTRSH của huyện Cần Giờ ñến 2020 như sau: năm 2010 có
khoảng 70,60% thành phần rác là thực phẩm và 29,40% rác còn lại. ðến năm 2015 thành phần

của giai ñoạn 2 thành khí sinh học gồm chủ yếu là CH
4
và CO
2
. Giai ñoạn này giá trị pH lớn
hơn 7.
Một cách tổng quát, quá trình chuyển hóa kỵ khí phần chất hữu cơ có trong CTRSH có thể mô
tả bằng phương trình:
C
a
H
b
O
c
N
d
S
e
+ 1/4(4a – b – 2c + 3d + 2e) H
2
O → 1/8 (4a + b – 2c – 3d – 2e) CH
4
+ 1/8 (4a – b
+ 2c + 3d – 2e) CO
2
+ dNH
3
+ eH
2
S

và VS
2
:
r = (k
1
.VS
1
+ k
2
.VS
2
)
Trong ñó:
k
1
và k
2
– hằng số tốc ñộ bậc một của hợp chất 1 và hợp chất 2;
VS
1
và VS
2
– nồng ñộ CTR bay hơi ñược của hợp chất 1, 2 tương ứng.
Trong thực tế, nồng ñộ chất rắn bay hơi VS = VS
1
+ VS
2
có thể ñuợc xác ñịnh một cách gián
tiếp bằng cách ño lượng khí metan sinh ra. ðối với một quá trình phân hủy, tốc ñộ khử các chất
rắn bay hơi có khả năng phân hủy sinh học hầu như bằng tốc ñộ sinh khí metan vì quá trình tạo

H
b
O
c
N
d
+ 0,5 (ny + 2s + r - c) O
2
→ nC
w
H
x
O
y
N
z
+ sCO
2
+ rH
2
O + (d - nx)NH
3
Trong ñó: r = 0,5 [b – nx – 3(d - nx)]; s = a – nw
C
a
H
b
O
c
N

Quá trình phân hủy thiếu khí về thực chất thuộc quá trình hiếu khí nhưng ít oxy (thiếu oxy).
Việc cấp oxy ñược thực hiện bằng cách tự nhiên không cần ñến các biện pháp cấp khí cưỡng
bức như trong quá trình hiếu khí.
ðầu tiên phân hủy các hợp chất hữu cơ chứa Nitơ thành Nitrit với sự tham gia của VSV
Nitrosomonas và sau ñó phân hủy thành Nitrat với sự tham gia của VSV Nitrobacter:
Nitrosomonas Nitrobacter
Các chất hữu cơ chứa Nitơ → NH
4
+
→ NO
2
-
→ NO
3
-

Tốc ñộ thoát khí của quá trình thiếu khí tỷ lệ với việc cấp oxy tự nhiên và tốc ñộ của quá trình
phân hủy và trong quá trình phân hủy này cũng sinh các chất khí.
Các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình phân hủy thiếu khí ñáng quan tâm nhất là: nhiệt ñộ, ñộ ẩm,
ñiều kiện cấp khí tự nhiên, ñộ giảm thể tích khối ủ,…
2.2 SỰ THAM GIA CỦA VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY SINH HỌC
TPHC TRONG CTRSH
Trong quá trình ủ sinh học CTRSH xuất hiện các VSV ñặc trưng tham gia phân hủy các TPHC
trong CTRSH: vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm và các sinh vật khác như: trùn Quế, Ruồi lính ñen,
(2.2)
(2.3)
(2.4)
9

Quá trình phân hủy sinh học CTRHC chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau: chất dinh

PHẦN HỮU CƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC THIẾU KHÍ VÀ VỚI SỰ
THAM GIA CỦA TRÙN QUẾ
3.1 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY TPHC BẰNG
PHƯƠNG PHÁP Ủ SINH HỌC THIẾU KHÍ QUI MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM
3.1.1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu thực nghiệm
Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm:
• ðánh giá khả năng và hiệu quả phân hủy CTRHC bằng quá trình ủ sinh học thiếu khí;
• Xác ñịnh các thông số vận hành mô hình thích hợp làm cơ sở cho việc ñề xuất các mô hình
thích hợp xử lý CTRHC tại vùng ðNN ven biển.
Nội dung nghiên cứu thực nghiệm:
Triển khai nghiên cứu thực nghiệm bao gồm các nội dung sau:
- Nghiên cứu xác ñịnh ñiều kiện cấp khí tự nhiên tối ưu kiểm soát ñược cho mô hình;
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình phân hủy sinh học thiếu khí;
- ðánh giá chất lượng sản phẩm thu ñược sau quá trình ủ thiếu khí.
10

3.1.2 Mô hình và phương pháp nghiên cứu
3.1.2.1 Mô hình nghiên cứu
Mô hình ñược làm bằng mica trắng có dạng hình
hộp chữ nhật và ñược giới thiệu ở hình vẽ H.3.1.
H.3.1 Mô hình thực nghiệm phân hủy các chất
hữu cơ bằng quá trình sinh học thiếu khí
1. Thùng mô hình; 2. Vỉ tre lót ñáy; 3. Khay hứng nước rỉ
rác; 4. Vị trí ño mẫu; 5. Chân ñỡ mô hình có thể thay ñổi
ñược chiều cao; 6. Ống thoát hơi có thể thay ñổi ñược
chiều cao; 7. Ống PVC φ 21mm có ñục lỗ
3.1.2.2 Vật liệu thí nghiệm
Lấy từ phần rác thải hữu cơ dễ phân hủy (các loại
rau, cỏ, lá cây, vỏ cam, táo, ñu ñủ, bã cà phê,…) ñã ñược phân loại sơ bộ tại bãi rác Long Hòa,
huyện Cần Giờ, có tỷ lệ C/N ~ 21,7 phù hợp với quá trình ủ phân hữu cơ.

Hình 3-2 Vận tốc trung bình khí thoát ra khi
thay ñổi chiều cao chân ñỡ mô hình
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
15 30 45 50 60 65 75
Ch i ều cao ống t hoá t hơi ( cm)

Hình 3-3 Vận tốc trung bình khí thoát ra khi
thay ñổi chiều cao ống thoát hơi của mô hình
b. Thay ñổi chiều cao của ống thoát hơi
ðể xác ñịnh chiều cao của ống thoát hơi thích hợp tạo ñiều kiện cấp khí tự nhiên cho mô hình
ñược thực hiện thông qua việc tạo chênh lệch áp suất bên trong và ngoài mô hình. Kết quả thí
nghiệm ñược minh họa trên hình 3.3.
Nhận xét
Từ những kết quả nghiên cứu ñiều kiện cấp khí tự nhiên tối ưu có kiểm soát cho thấy:
• Khoảng cách thích hợp của chiều cao chân ñỡ mô hình là H
1
= 10cm;
• Chiều cao ống thoát hơi tối ưu là H
2
= 50cm.

0,245
H
0,251
∆
∆∆
∆H
0,464
(3- 4)

3.1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình phân hủy thiếu khí
a. Nhiệt ñộ
ðối với nhiệt ñộ bên trong ống thoát hơi, theo biểu ñồ ở hình 3.5 cho thấy chúng biến thiên tỷ lệ
thuận với nhiệt ñộ môi trường bên ngoài.
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
Thời gian ủ (ngày)
Nhiệt ñộ (
o
C)
Nhiệt ñộ môi trường
Nhiệt ñộ ống thoát hơi

= 0.9711
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Thời gian ủ (ngày)
ðộ sụt giảm thể tích khối ủ (%)

Hình 3-7. ðộ sụt giảm thể tích khối ủ trong
quá trình ủ thiếu khí
y = 94.164e
-0.0627x
R
2
= 0.9874
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00

Thời gian ủ (ngày)
ðộ ẩm (%)

Hình 3-9 Diễn biến ñộ ẩm khối ủ theo thời
gian
Hình 3-10 Lượng nước rỉ rác phát sinh
trong quá trình vận hành mô hình
f. Tính toán hệ số cấp khí
Từ kết quả ño ñạc về vận tốc khí thoát ra ở ñầu ống thoát hơi có thể tính toán hệ số cấp khí cho
mô hình phân hủy CTRSH hữu cơ trong ñiều kiện thiếu khí như sau:
• Hệ số cấp khí:
.h)/m(m
33
r
V
L
=
α

Trong ñó
: L : Lưu lượng cấp khí, m
3
/h
V

0 5 10 15 20 25 30 35
Thời gian ủ (ngày)
Lượng nước rỉ rác phát sinh (ml)
(3.
1
)

13

4
2
d
vfvL
⋅
×=×=
π
(m
3
/h)
Với:

d : ðường kính ống thoát hơi, m
v : Tốc ñộ chuyển ñộng của không khí trong ống thoát, m/s
f : Diện tích tiết diện ống thoát, m
2

4 2 3 2 2
, , , ,
C H C O N H H S H O
L L L L L

Hình 3-12. Hệ số cấp khí tự nhiên của mô
hình trong suốt quá trình ủ

Hình 3-13. Diễn biến nồng ñộ CH
4
theo thời
gian
3.1.3.3 Diễn biến quá trình hình thành khí sinh học trong quá trình ủ thiếu khí
Khí CH
4

Trong quá trình thực nghiệm ủ CTRHC bằng phương pháp sinh học thiếu khí, một trong những
thông số cần quan tâm ñó là nồng ñộ CH
4
. Vì CH
4
là sản phẩm của quá trình phân hủy kỵ khí
CTRHC, do ñó, theo dõi thông số này trong quá trình vận hành mô hình cũng nhằm xác ñịnh
quá trình ủ thiếu khí CTRHC của mô hình xảy ra theo xu hướng thiên về kỵ khí hay hiếu khí.
Khí CO
2

Kết quả ño nồng ñộ khí CO
2

, CO
2
sinh ra trong quá trình
ủ CTRHC
Lượng khí CH
4
, CO
2
sinh ra trong ñiều kiện kỵ khí tính theo lý thuyết:
Dựa vào kết quả phân tích thành phần TPHC ñược sử dụng trong quá trình thí nghiệm có thể
tính ra ñược công thức phân tử của TPHC trong trường hợp này là:
(3.
3
)

0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
0 5 10 15 20 25 30 35
T h?i gian ? (ngày)
N?ng ñ? CH
4
ño (g/m
3

N?ng ñ? NH
3
ño (mg/m
3
)
Th
ời gian ủ
14

Công thức phân tử rác khô:
C
353.98
H
784.59
O
226.89
N
13.76
S
Công thức phân tử rác ướt:
C
265,02
H
2000,78
O
876,55
N
10.30
S


= 43,85 kg (chiếm 39,76%).
Lượng khí CO
2
sinh ra trong ñiều kiện hiếu khí khí tính theo lý thuyết:
Phương trình phân hủy TPHC trong ñiều kiện hiếu khí ñược xác ñịnh như sau:
C
353,98
H
784,59
O
226,89
N
13,76
+ 426,37O
2
= 353,98CO
2
+ 371,66H
2
O+ 13,76NH
3

Vậy lượng khí sinh ra theo lý thuyết khi phân hủy hoàn toàn 63,13 kg CTRHC trong ñiều kiện
hiếu khí là: CO
2
= 110,22 kg.
Hình 3.18 và 3.19 biểu diễn lượng khí sinh ra theo lý thuyết và thực nghiệm trong ñiều kiện kỵ
khí và hiếu khí.
0
20

thuyết và thực nghiệm

Từ kết quả so sánh lượng khí CH
4
, CO
2
phát sinh
ño ñược trong mô hình thực nghiệm so với số
liệu tính toán theo lý thuyết trong ñiều kiện kỵ
khí và hiếu khí cho thấy mô hình có khuynh
hướng thiên về ñiều kiện hiếu khí nhiều hơn.
Hình
3-
19. So sánh nồng ñộ CH
4
thực ño với
nồng ñộ CH
4
tính theo VS
3.1.3.5 ðánh giá nhận xét về kết quả nghiên
cứu thực nghiệm mô hình trong ñiều kiện PTN
Từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm mô hình ủ CTRHC trong ñiều kiện thiếu khí qui mô phòng
thí nghiệm cho phép rút ra những nhận xét như sau:
- Thể tích của khối ủ giảm 69,95% sau 35 ngày;
- Nhiệt ñộ của khối ủ ñạt giá trị tối ưu trong 3 ÷ 4 ngày ñầu (58 ÷ 61
o
C);
- ðộ ẩm của khối ủ dao ñộng trong khoảng 49,29 ÷ 70,44% trong 35 ngày ủ;
0
5

2 ðộ ẩm % 41,92

35
3 P
2
O
5
% 0,835 2,5
4 Chất hữu cơ tổng số hữu hiệu % 43,4 –
5 Hàm lượng N hữu hiệu % 0,925 2,5
6 Hàm lượng acid humic % 6,26 –
7 K
2
O % 2,14 1,5
8 Cu mg/kg KPH 200
9 Ni mg/kg 3,7 100
10 Pb mg/kg 2,97 250
11 Zn mg/kg 103,1 750
12 Samonela CFU - 0
3.2 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ VAI TRÒ CỦA TRÙN QUẾ TRONG PHÂN
HỦY THÀNH PHẦN HỮU CƠ
3.2.1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu này nhằm xác ñịnh có cơ sở khoa học và thực tế các ñiều kiện thích hợp ñể sử dụng
trùn Quế trong quá trình phân hủy TPHC thành phân compost ñể sử dụng tại chỗ qui mô nhỏ tại
các hộ gia ñình nhằm giảm thiểu lượng rác xử lý cuối cùng.
Nội dung nghiên cứu
- Lựa chọn loại trùn
- Xác ñịnh môi trường nền thích hợp
- Xác ñịnh các thành phần hữu cơ trong CTRSH mà trùn có thể tiêu thụ

cây (10%), ñất từ nơi nuôi trùn (5%). Kết quả so sánh khả năng tiêu thụ CTRHC của trùn quế
ñối với môi trường nền 2 tốt hơn (bảng 3.10 và H.3.22).
3.2.4.3 Thành phần hữu cơ có thể tiêu thụ và phân hủy bởi trùn quế
Thành phần hữu cơ trong CTRSH trùn quế có thể tiêu thụ hầu hết các thành phần trừ các chất
có tinh dầu, các chất có mùi và các chất có vị cay, the,… Tốt nhất là những chất có vị ngọt,
nhiều chất xơ.
0
100
200
300
400
500
600
700
10 20 30 40 50 60 70
Thời gian (ngày)
Lượng CTRHC trung bình
trùn tiêu thụ (g)
ðất nền thông thường
ðất nền bằng giấy, lá cây và ñất

H.3.22. Khả năng tiêu thụ CTRHC
của trùn Quế ñối với 2 loại môi
trường nền

Bảng 3.10 So sánh hiệu quả 2 loại môi trường nền
TT

Thông số so sánh ðất từ trại nuôi
trùng (môi

03 Kali 27,08 g/kg ñất
17

04 Coliform phân 1,5x10
3
CFU/g ñất
05 E. coli 0 CFU/g ñất
06 Samonella 0 CFU/g ñất
Chương 4. NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI THỰC TẾ QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY TPHC
TRONG CTRSH TẠI VÙNG ðNN VEN BIỂN CẦN GIỜ
4.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI THỰC TẾ QUÁ TRÌNH Ủ SINH HỌC
THIẾU KHÍ TPHC TRONG CTRSH
Như ñã trình bày, TPHC sau khi phân loại ñược ứng dụng ñể triển khai thực tế quá trình ủ sinh
học thiếu khí (Mô hình thực tế ñược giới thiệu trong hình vẽ H.4.1).
Kết quả nghiên cứu trong ñiều kiện vùng ðNN Cần Giờ và trong ñiều kiện tại sân mô hình
phòng thí nghiệm có những ñiểm tương ñồng nhưng cũng có những ñiểm khác biệt tuy không
lớn:
- Nhiệt ñộ của khối ủ ở thí nghiệm ngoài hiện trường
dao ñộng trong khoảng 50 – 62
0
C trong 8 – 10 ngày
ñầu, trong khi ñó trong ñiều kiện phòng thí nghiệm
chỉ kéo dài ~ 5 ngày ñầu;
- pH dao ñộng vào khoảng 6,7 – 7,5 trong cả 2 ñợt
nghiên cứu;
- ðộ ẩm của khối ủ khi triển khai mô hình trong ñiều
kiện thực tế của Cần Giờ thì ñộ ẩm dao ñộng trong
ngưỡng 42,85 – 64,35%, thuận lợi cho việc ñiều
chỉnh nhằm ñảm bảo ñộ ẩm tối ưu của quá trình;
Hình 4.1 Mô hình ủ thiếu khí tại Cần Giờ

%

Ủ chín
(Th
ời gian ủ: 20 ng
ày)

Sàng l
ấy m
ùn tinh

Tr
ộ
n thêm ph
ụ gia

tùy theo nhu c
ầu sử dụng

Phân hữu cơ
18

4.2 NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI THỰC TẾ QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY TPHC VỚI SỰ
THAM GIA CỦA TRÙN QUẾ
- Kết quả nghiên cứu tại hiện trường khẳng ñịnh ñược khả
năng tiêu thụ và phân hủy hầu hết các TPHC trong CTRSH
(sau khi ñã PLRTN) trừ những loại có vị cay, ñắng,… tương
tự như nghiên cứu trong ñiều kiện PTN;
- Sản phẩm thu ñược từ quá trình phân hủy TPHC bởi trùn có
thành phần phân bón tốt, có thể sử dụng cho cây trồng tại chỗ

tuyến ñường dẫn vào các khu dân cư còn chưa trải nhựa và mặt ñường hẹp nên việc bố trí
công tác thu gom vận chuyển rác gặp khó khăn;
• Khoảng cách thu gom giữa các hộ dân khá xa, hiệu suất thu gom thấp, ngoài ra người dân
không ñồng thuận ñóng phí thu gom rác thải hàng năm vì vậy ñơn vị thu gom không “mong
muốn” cung ứng dịch vụ;
• Toàn bộ lượng CTRSH thu gom ñược ñều ñưa về bãi tập trung ñể chôn lấp chưa có biện
pháp xử lý nào khác;
19

• Lượng rác thu gom ở mỗi xã/thị trấn ít, diện tích toàn huyện lớn, hệ thống kênh rạch chằng
chịt,… nếu ñầu tư một bãi chôn lấp rác chung cho toàn huyện là không hiệu quả.
• Việc ứng dụng các công nghệ ñốt CTRSH sẽ không khả thi tại vùng ðNN do kinh phí ñầu
tư lớn, vận hành phức tạp và nhiều rủi ro; Phương pháp sản xuất phân bón từ khối lượng
CTRSH không lớn với việc ñầu tư công nghệ hiện ñại là không hiệu quả;
• Các bãi rác trong huyện chủ yếu là bãi tập trung rác, không có quy hoạch từ trước nên môi
trường xung quanh các bãi rác rất ô nhiễm;
• Hiện nay, Công ty Dịch vụ Công ích chỉ quản lý lực lượng dân lập về mặt chuyên môn
nhưng về nhân sự lại do xã quản lý nên khó can thiệp vào công tác thu gom của lực lượng
này.
Từ những nhận ñịnh trên cho thấy cần hình thành mô hình quản lý và xừ lý thích hợp cho vùng
ñặc thù phục vụ phát triển bền vững và gìn giữ cảnh quan sinh thái của vùng ðNN ven biển.
5.2 ðỀ XUẤT MÔ HÌNH QUẢN LÝ, XỬ LÝ CTRSH
5.2.1 Các tiêu chí phục vụ cho ñề xuất mô hình
Việc ñề xuất các mô hình quản lý và xử lý CTRSH tại vùng ðNN dựa vào các tiêu chí cần thiết
sau ñây:
• Mô hình ñề xuất phải thích hợp với ñiều kiện KT-XH vùng ðNN ven biển Cần Giờ, hiện
trạng và dự báo diễn biến CTRSH ñến năm 2020 với thực trạng phân bố dân cư tương ñối
phân tán, cụm dân cư qui mô nhỏ;
• Tái chế và sử dụng sản phẩm tái chế tại chỗ ñến mức cao nhất có thể nhằm giảm thiểu
CTRSH còn lại cho chôn lấp (hay ñốt) là nhỏ nhất;

20

• Phương tiện thu gom rác công cộng không thể tiếp cận ñược
ñến từng hộ hoặc việc tổ chức thu gom không hiệu quả về mặt
kinh tế (ñối với các hộ ven ñường giao thông).
Nguồn: ðề xuất của Luận án.
5.2.2 ðề xuất mô hình
5.2.2.1 Mô hình quản lý và xử lý qui mô hộ gia ñình, dân cư phân tán, nhà hàng
Hình 5-1 Mô hình quản lý và xử lý CTRSH qui mô hộ gia ñình ñối với vùng dân cư phân tán
5.2.2.2 Qui mô cụm dân cư
th
ể tái chế

CTR vô cơ
có thể tái chế
Thành ph
ần

h
ữu c
ơ

Lưu trữ
Bán ve chai
Tái ch
ế

ngoài huyện
Lưu tr
ữ

Thu gom
Vận chuyển ñến b
ãi
chôn lấp chung
CTR
khu v
ực công cộng

Xây h

tái chế
CTR hữu cơ
Lưu trữ
Bán ve chai

Tái chế ngoài
huy
ện

Lưu trữ
Thu gom
C
ải tạo lớp ñất mặt

Vận chuyển ñến
bãi chôn lấp
chung

PHÂN LOẠI RÁC TẠI

NGUỒN

CTR sinh hoạt
(khu dân cư phân tán)

21

5.2.2.3 Qui mô khu vực dân cư tập trung
Mô hình ñược ñề nghị áp dụng tại vùng ðNN ven biển Cần Giờ, chẳng hạn thị trấn Cần Thạnh,
xã Long Hòa và xã ñảo Thạnh An (H.5.3).

5.3.2 Mô hình ủ thiếu khí
* Cơ sở ñề xuất: Phục vụ cho qui mô khu dân cư, vật liệu ñơn giản, không tốn năng lượng vận
hành, chi phí thấp.
* Cấu tạo ngăn ủ thiếu khí
- Kích thước mỗi hầm ủ : D * R * C = 2 * 5 * 2 m
CTR công c
ộng

CTRSH khu dân cư
PHÂN LOẠI RÁC TẠI NGUỒN
CTR không thể
tái chế
CTR không thể
tái chế
Lưu trữ
Thu gom
Vận chuyển ñến
BCL chung
TPHC sau phân loại
Ủ thiếu khí

Q = 6 – 10 T/ngày;
pH = 7,5 – 8,5;
Nhiệt ñộ tối ưu = 58 – 62
0
C
ðộ ẩm = 58 – 64%
Thời gian ủ: 35 ngày.
Ủ chín
(Thời gian ủ: 20 ngày)

Lượng CTRSH
(T/năm)
Lượng CTRHC
(T/năm)
Số ngăn ủ thiếu khí
(ngăn)
1 Già ðỏ 14,36 9,03 5
2 Long Hòa 19,75 12,42 7
3 Lý Nhơn 4,20 2,64 2

Cộng:

14
5.3.3 Mô hình hố ủ tự nhiên
- Hố ủ xây bằng gạch có 2 ngăn;
- Kích thước mỗi ngăn: D * R * C = 0,75 * 0,75 * 0,8 m
- Thể tích rác: 0,45 m
3

- Khối lượng TPHC: 30 hộ * 4 người/hộ * 0,5 kg/ng/ng * 62,9% CTRHC = 37,74 kg/ngày
5.3.4 Tính toán kinh tế
Trên ñịa bàn TP.HCM hiện nay có các dự án xử lý CTRSH với các công nghệ khác nhau ñã và
ñang ñược phê duyệt triển khai áp dụng. Bảng 5.9 trình bày một số chi phí xử lý CTRSH ñiển
hình của các công nghệ khác nhau.
Bảng 5-9. Giá thành xử lý 1 tấn CTRSH với các công nghệ khác nhau ñang ñược triển
khai trên ñịa bàn TP.HCM
STT Phương pháp xử lý Giá thành xử lý
(ðồng/tấn)
01 Chôn lấp tại bãi rác ða Phước (16,4 USD)
(*)

KẾT LUẬN
Kết quả nghiên cứu của luận án ñược trình bày tóm tắt qua những kết luận và kiến nghị sau ñây:
1. Trên cơ sở nghiên cứu hiện trạng và những ñặc ñiểm ñặc trưng của vùng ðNN ven biển với
sự phân bố dân cư phân tán, cụm dân cư quy mô nhỏ cũng như thực trạng, những bất cập và
khó khăn trong công tác quản lý và xử lý CTRSH, luận án ñã ñề xuất mô hình quản lý và xử
lý thích hợp CTRSH từ những nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm các quá trinh phân hủy
các TPHC trong CTRSH: (i) Quá trình phân hủy sinh học thiếu khí TPHC và (ii) sự phân
hủy TPHC với sự tham gia của trùn Quế.
2. Quá trình phân hủy sinh học thiếu khí CTRHC còn khá mới mẽ ở nước ta nhưng phù hợp
trong ñiều kiện vùng ðNN ven biển so với các phương pháp khác do chi phí thấp, quản lý
vận hành ñơn giản, không cần năng lượng và sản phẩm thu ñược có thể sử dụng tại chỗ ñể
làm phân bón cho cây trồng.
- Kết quả nghiên cứu thực nghiệm quá trình ủ thiếu khí ñã xác ñịnh ñược các thông số cơ
bản thích hợp ñối với quá trình phân hủy sinh học thiếu khí như sau: nhiệt ñộ 58 – 62
o
C,
ñộ ẩm 58 – 64%;
- ðiều kiện cấp khí tự nhiên có thể kiểm soát ñược với hệ số cấp khí dao ñộng trong
khoảng 11,47 m
3
/m
3
.h ñến 26,53 m
3
/m
3
.h;
- Vận tốc thoát khí (q) ñược xác ñịnh trong mối quan hệ phụ thuộc vào chiều cao chân ñỡ
(h) của mô hình, chiều cao ống thoát hơi (H), ñộ sụt giảm thể tích của khối ủ (H) và
ñược thể hiện qua phương trình: q = 0.115h

thích hợp và khả thi ñối với các hộ dân cư phân tán và cụm dân cư qui mô nhỏ tại vùng
ðNN ven biển.
4. Ý nghĩa khoa học của ñề tài luận án thể hiện qua các kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác
ñịnh ñược các thông số kỹ thuật cần thiết cũng như các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình phân
hủy sinh học thiếu khí và quá trình tiêu thụ và phân hủy TPHC của trùn Quế từ ñó lần ñầu
tiên ñề xuất các mô hình quản lý và xử lý thích hợp cho các loại hình dân cư khác nhau tại
vùng ðNN ven biển;
24

5. Trên cơ sở những kết quả nghiên cứu thực nghiệm ñạt ñược trong ñiều kiện PTN cũng như
ngoài hiện trường, luận án ñã ñề xuất mô hình quản lý và xử lý thích hợp CTRSH vùng
ðNN ven biển như sau:
- Với qui mô hộ gia ñình phân tán: sử dụng mô hình trùn quế ñể xử lý TPHC, còn CTR vô
cơ có thể tái chế bán cho cơ sở thu gom ve chai, số còn lại sẽ ñược thu gom 01 lần/tuần
hoặc ñốt tại chỗ;
- Với qui mô cụm dân cư: sử dụng mô hình trùn quế và hố ủ kỵ khí tùy nghi ñề xừ lý
TPHC, còn CTR vô cơ có thể tái chế bán cho cơ sở thu gom ve chai, số còn lại sẽ ñược
hệ thống thu gom ñưa về xử lý tại bãi chôn lấp của huyện;
- Với qui mô khu dân cư tập trung: sử dụng công nghệ ủ thiếu khí ñể xử lý TPHC, còn
CTR vô cơ ñược thu gom và xử lý tương tự ñưa về bãi chôn lấp.
6. Kết quả nghiên cứu và ñề xuất của luận án là hướng ñến việc giảm thiểu ñến mức có thể
TPHC thông qua tái chế, làm phân hữu cơ ñể tái sử dụng tại chỗ với các giải pháp thích hợp
khả thi, có cơ sở khoa học và thực tiễn, thiết thực với những ñặc ñiểm dân cư phân tán, cụm
dân cư quy mô nhỏ tại vùng ðNN ven biển ñể CTRSH còn lại cho xử lý cuối cùng là ít nhất.
KIẾN NGHỊ
1. Quản lý và xử lý CTRSH tại vùng ðNN ven biển là vấn ñề khó, còn mới mẻ trong ñiều kiện
thực tế cần có thêm các nghiên cứu sâu hơn về cơ chế chuyển hoá thành phần hữu cơ với
các thông số tối ưu trong ñiều kiện thiếu khí với cấp khí tự nhiên, ñồng thời triển khai trình
diễn mô hình quy mô thực tế, tổng kết ñánh giá, hoàn chỉnh mô hình ñể có thể nhân rộng;
2. Nghiên cứu ứng dụng mô hình công nghệ thiếu khí ñể xử lý hỗn hợp thành phần hữu cơ