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

Giới thiệu

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


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

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

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

Phân loại rác thải B

Phân loại B

Phân loại A

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

Phân loại A

Phân loại rác thải C

Phân loại
B

Phân loại C

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


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

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









Vải


































(10)

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

Thành phần vật lý

Thành phần gần đúng
Độ ẩm

Chất bay hơi

Tro

0.8
1.4
0.9
0.5

8.3
7.3
0.2
3.6

78.7
90.8

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

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

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



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


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

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

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