(Luận án tiến sĩ) nghiên cứu tương quan giữa dòng vật chất và năng lượng trong quản lý chất thải đô thị, áp dụng cho một quận nội thành của thành phố hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - VŨ THỊ MINH THANH ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN GIỮA DÒNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG QUẢN LÝ CHẤT THẢI ĐÔ THỊ, ÁP DỤNG CHO MỘT QUẬN NỘI THÀNH CỦA THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2021 luan an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - VŨ THỊ MINH THANH ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN GIỮA DÒNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG QUẢN LÝ CHẤT THẢI ĐÔ THỊ, ÁP DỤNG CHO MỘT QUẬN NỘI THÀNH CỦA THÀNH PHỐ HÀ NỘI Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 62520320 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS Trần Hiếu Nhuệ GS.TS Nguyễn Thị Huệ Hà Nội – 2021 luan an i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án Tiến sĩ “Nghiên cứu tương quan dòng vật chất lượng quản lý chất thải đô thị, áp dụng cho quận nội thành thành phố Hà Nội” công trình tơi nghiên cứu thực Các kết quả, số liệu luận án hoàn toàn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả Vũ Thị Minh Thanh luan an ii LỜI CẢM ƠN Lời xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, thầy cô giáo phận Quản lý đào tạo Viện Công nghệ Môi trường, Học viện Khoa học Công nghệ giúp đỡ tơi suốt q trình tơi học tập nghiên cứu Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Trần Hiếu Nhuệ GS.TS Nguyễn Thị Huệ tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi thời gian tơi thực hồn thành luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Viện Khoa học Kỹ thuật Môi trường (IESE), Trường Đại học Xây dựng tạo điều kiện thuận lợi để triển khai nghiên cứu thực nghiệm, tham gia dự án hợp tác quốc tế với Viện Công nghệ nước Liên bang Thụy Sỹ (EAWAG), Cục Kinh tế Liên Bang Thụy Sỹ (SECO) tài trợ Xin trân trọng cảm ơn Giáo sư Hidenari Yasui, Trường Đại học Kitakyushu, Nhật Bản, Giáo sư Martin Wagner, Trường Đại học Kỹ thuật tổng hợp Darmstadt, CHLB Đức giúp đỡ, hướng dẫn, động viên q trình thực nghiên cứu Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô, nhà khoa học, chuyên gia dành nhiều thời gian trao đổi, đóng góp ý kiến quý báu cho luận án q trình thực Tơi xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu đồng nghiệp Trường Đại học Xây dựng, nơi công tác, hỗ trợ, động viên tạo điều kiện cho suốt trình thực luận án Cuối cùng, xin trân trọng cảm ơn giúp đỡ, động viên, chia sẻ gia đình, giúp tơi có hậu phương vững chắc, tạo điều kiện thuận lợi, động viên tinh thần, giúp tơi hồn thành cơng trình nghiên cứu Tác giả luận án Vũ Thị Minh Thanh luan an iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 ĐẶT VẤN ĐỀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN TÍNH MỚI CỦA LUẬN ÁN BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC DỊNG CHẤT THẢI ĐƠ THỊ VÀ NĂNG LƯỢNG THEO HƯỚNG QUẢN LÝ BỀN VỮNG NƯỚC THẢI, CHẤT THẢI RẮN 1.1 Mối tương quan Nước - Năng lượng hạ tầng kỹ thuật quản lý chất thải 1.2 Mối quan hệ Nước - Năng lượng quản lý chất thải số nước giới 10 1.2.1 Các giải pháp sử dụng lượng hiệu sản xuất lượng từ xử lý chất thải 10 1.2.2 Tiết kiệm lượng tiêu thụ NMXLNT 12 1.2.3 Tái sử dụng nước tiết kiệm lượng 14 1.2.4 Sản xuất lượng tái tạo từ chất thải đô thị 14 1.3 Tổng quan khối lượng, thành phần, tính chất trạng quản lý nước thải, CTR đô thị Việt Nam 15 1.3.1 Hiện trạng quản lý nước thải bùn thải số đô thị lớn Việt Nam Khối lượng, thành phần, tích chất loại bùn thải 15 1.3.1.1 Hiện trạng quản lý NT số đô thị lớn Việt Nam 15 1.3.1.2 Khối lượng, thành phần, tính chất trạng quản lý loại bùn thải 18 1.3.2 Hiện trạng qui hoạch quản lý CTR đô thị lớn Việt Nam; khối lượng, thành phần, tính chất trạng quản lý CTR hữu đô thị 28 1.3.2.1 Hiện trạng qui hoạch quản lý CTR đô thị lớn 28 1.3.2.2 Khối lượng, thành phần, tính chất, trạng quản lý CTR hữu đô thị 31 1.3.2.3 Đánh giá chung quản lý CTR đô thị Việt Nam 33 1.4 Nhu cầu lượng tiềm thu hồi lượng từ xử lý nước, bùn luan an iv chất thải rắn 38 1.4.1 Nhu cầu tiêu thụ lượng xử lý nước 38 1.4.2 Nhu cầu tiêu thụ lượng quản lý CTR 39 1.4.3 Tiềm thu hồi lượng từ dịng chất thải thị 40 1.4.3.1 Tiềm thu hồi lượng từ quản lý CTR đô thị 40 1.4.3.2 Xử lý kết hợp dòng CTĐT giàu hữu để thu hồi lượng 42 CƠ SỞ KHOA HỌC, PHƯƠNG PHÁP LUẬN VỀ 45 2.1 Cơ sở khoa học nghiên cứu tương quan dịng chất thải thị lượng 45 2.1.1 Phương pháp luận nghiên cứu phân tích dòng vật chất MFA 45 2.1.1.1 Phân tích dịng vật chất (MFA) 45 2.1.1.2 Quy trình thực MFA 46 2.1.2 Phân tích dịng vật chất với phần mềm STAN 47 2.1.3 Phương pháp luận nghiên cứu cân NL hệ thống QLCT 51 2.1.4 Phương pháp xác định lượng tiêu thụ thiết bị sở xử lý chất thải 51 2.2 Các giải pháp công nghệ xử lý CTR, NT bùn nhằm thu hồi tài nguyên 52 2.2.1 Phân huỷ kỵ khí thu hồi lượng 52 2.2.1.1 Nguyên lý chung phân hủy kỵ khí 52 2.2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình phân hủy kỵ khí 54 2.2.1.3 Chuyển hóa chất phân hủy kỵ khí 56 2.2.1.4 Khả sinh khí bùn BTH CTR hữu phương pháp phân huỷ kỵ khí điều kiện lên men nóng 56 2.2.2 Thu hồi biogas từ BCL 57 2.2.3 Phân huỷ kỵ khí CTR hữu 58 2.2.4 Tiền xử lý nguyên liệu nạp trước phân hủy kỵ khí 58 2.2.4.1 Nguyên lý tiền xử lý trước phân hủy kỵ khí 58 2.2.4.2 Các phương pháp tiền xử lý 59 2.2.5 Đốt bùn thu hồi nhiệt 61 2.2.6 Đốt CTR 61 2.2.7 Các phương pháp khác để xử lý chất thải, thu hồi NL 62 2.2.8 Tổng quan nghiên cứu có liên quan Thế giới Việt Nam 62 2.3 Nghiên cứu thực nghiệm xác định khả phân hủy kỵ khí chất thải khu vực nghiên cứu 67 luan an v 2.3.1 Mục đích thí nghiệm 67 2.3.2 Lấy mẫu phân tích thành phần CTR: 67 2.3.3 Lấy mẫu phân tích thành phần bùn BTH 68 2.3.4 Lấy mẫu phân tích thành phần bùn NMXLNT 69 2.3.5 Mơ tả thí nghiệm xác định tiềm sinh khí mê-tan BMP 70 2.3.5.1 Giới thiệu thí nghiệm BMP 70 2.3.5.2 Mơ hình thí nghiệm BMP 71 2.3.5.3 Bùn mầm (nguồn vi sinh vật kỵ khí) 72 2.3.5.4 Điều kiện thí nghiệm 74 2.3.6 Các phương pháp phân tích 75 2.3.7 Thí nghiệm xác định khả sinh khí mê-tan CTR hữu phịng thí nghiệm 75 2.4 Nghiên cứu mơ hình QLCT cho quận Long Biên, thành phố Hà Nội 77 2.4.1 Lựa chọn địa điểm nghiên cứu 77 2.4.2 Các liệu đầu vào để tính tốn 78 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 83 3.1 Kết nghiên cứu phịng thí nghiệm 83 3.1.1 Phân tích thành phần, tính chất CTR hữu cơ, bùn BTH, bùn NMXLNT 83 3.1.1.1 Kết phân tích thành phần, tính chất CTR hữu thị 83 3.1.1.2 Kết phân tích bùn BTH 83 3.1.1.3 Kết phân tích bùn NMXLNT 86 3.1.2 Xác định khả sinh khí mê-tan CTR hữu phịng thí nghiệm 87 3.1.2.1 Thí nghiệm BMP - CTR hữu 87 3.1.2.2 Kết thí nghiệm thảo luận 88 3.2 Kết nghiên cứu mơ hình QLCT cho quận Long Biên, thành phố Hà Nội 95 3.2.1 Lựa chọn phương án tổ chức QLCT sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý NT, CTR 95 3.2.1.1 Phương án 1: QLCT theo mơ hình truyền thống 95 3.2.1.2 Phương án 2: QLCT theo mơ hình thu hồi lượng 97 3.2.2 Tính tốn cơng nghệ xử lý chất thải nhu cầu lượng theo PA1 101 3.2.2.1 Tính tốn cơng nghệ xử lý NT, bùn CTR hữu theo PA1 101 luan an vi 3.2.2.2 Phân tích dịng vật chất tính tốn cân NL cho PA1: 106 3.2.3 Tính tốn cơng nghệ Trung tâm xử lý chất thải nhu cầu lượng theo PA2 108 3.2.3.1 Tính tốn cơng nghệ TTXLCT theo PA2 108 3.2.3.2 Phân tích dịng vật chất tính tốn cân NL theo PA2 110 3.2.3.3 Tính tốn công nghệ TTXLCT theo PA2A (tiền XL nguyên liệu) 115 3.2.4 Đánh giá mối tương quan dòng vật chất NL hệ thống theo phương án XLCT 118 3.2.4.1 Mức tiêu thụ lượng đơn vị chất thải 118 3.2.4.2 Mức tiêu thụ tiềm thu hồi lượng đầu người ngày 118 3.2.4.3 Tiềm thu hồi lượng đầu người năm 120 3.2.5 Nhận xét kết thảo luận 123 3.3 Đề xuất mơ hình quản lý công nghệ xử lý chất thải đô thị phù hợp, bền vững 126 3.3.1 Nhận xét mơ hình quản lý theo PA1: 126 3.3.2 Nhận xét mơ hình QLCT theo PA2 PA2A 126 3.3.3 Đề xuất mơ hình QLCT theo phương thức tổng hợp cho đô thị 129 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 132 Kết luận 132 Kiến nghị 133 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 135 PHỤ LỤC 155 Phụ lục 1: Thành phần bùn cặn sinh trình XLNT Phụ lục Thành phần, tính chất bùn cặn NMXLNT Phụ lục Lượng phân bùn BTH Phụ lục Thành phần CTR đưa đến sở xử lý rác Hà Nội Phụ lục Năng lượng tiêu thụ NMXLNT Phụ lục Các phương pháp phân tích mẫu nguyên liệu bùn mầm Phụ lục Phương pháp lấy mẫu CTR luan an vii Phụ lục Kết phân tích thành phần, tính chất bùn thải NMXLNT Hà Nội Phụ lục Kết nghiên cứu thực nghiệm BMP phòng thí nghiệm với CTR hữu nghiền Phụ lục 10 Tính tốn lượng nhiệt Phụ lục 11 Tính tốn nhà máy xử lý CTR, phân bùn NMXLNT (Phương án 1) Phụ lục 12 Tính tốn trung tâm xử lý kết hợp chất thải đô thị (Phương án 2) Phụ lục 13 Tính tốn trung tâm xử lý kết hợp chất thải thị, có tiền xử lý nhiệt thuỷ phân trước phân huỷ kỵ khí (Phương án 2a) Phụ lục 14 Tính tốn mức lượng tiêu thụ tiềm thu hồi lượng đơn vị chất thải đầu người Phụ lục 15 Tính tốn lượng khí nhà kính phát thải theo phương án QLCT luan an viii BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Chữ viết Tiếng Việt tắt Tiếng Anh A2 O Kỵ khí - Thiếu khí - Hiếu khí Anaerobic - Anoxic - Oxic AD Phân hủy kỵ khí Anerobic Digestion AO Thiếu khí – Hiếu khí Anoxix - Oxic BCL Bãi chôn lấp Landfill BMP Tiềm sinh khí mê tan Biochemical Methane Potential BOD Nhu cầu ôxi sinh hóa Biochemical Oxygen Demand BTH Bể tự hoại Sepitc tank CAS Bùn hoạt tính truyền thống Conventional Activated Sludge CCN Cụm công nghiệp, Công nghệ cao Industrial Cluster CHP Nhiệt - điện kết hợp Combined Heat and Power CH4 Mê-tan Methane CO2 Cac-bo-nic Carbonic COD Nhu cầu ôxi hóa học Chemical Oxygen Demand CT Chất thải Waste CTĐT Chất thải đô thị Urban Waste CTNH Chất thải nguy hại Hazardous Waste CTR Chất thải rắn Solid Waste CTRSH Chất thải rắn sinh hoạt Domestic Solid Waste DCCN Dây chuyền công nghệ Technological line DS Chất rắn khô Dry Solids đktc Điều kiện tiêu chuẩn Standard Conditions EB Cân lượng Energy Balance FS Bùn bể tự hoại Fecal Sudge luan an 242 Tiêu chuẩn thải nước sinh hoạt TB 160.00 L/người/ ngày Lưu lượng nước thải sinh hoạt 58.40 m3/người/ năm 10 11 12 13 14 15 Tiêu chuẩn thải nước công cộng, dịch vụ Lưu lượng nước thải công cộng, dịch vụ Dân số tương đương NT công cộng, dịch vụ Nồng độ chất bẩn NT đô thị, TS Lượng TS thải đầu người Lượng TS thải đầu người Lượng TS thải p.e từ NT CC, DV Lượng TS thải p.e từ NT CC, DV Lượng chất thải rắn phát sinh Lượng chất thải rắn phát sinh Tỷ lệ CTR hữu Độ ẩm CTR 70.90 L/ngày 25.88 m3/người/ năm 0.44 p.e 180.00 28.80 10.51 12.76 4.66 1.3 474.5 58.75 60 mg/L Đã cộng vào TCTN sinh hoạt tính cơng suất NM XLNT Giả thiết nồng độ chất bẩn tương đương NTSH 80% TN chung, 20% TN riêng g/người/ ngày kg/người/ năm g/người/ ngày kg/người/ năm kg/người/ ngày Đã kể đến lượng CTR từ công cộng, dịch vụ (20%) tỷ lệ giảm thiểu CTR nguồn (20%) kg/người/ năm % % 16 Lượng CTR hữu 0.76 kg/người/ ngày 17 Lượng CTR hữu 278.77 kg/người/ năm 18 Lượng CTR tái chế 0.16 kg/người/ ngày 19 Lượng CTR vô đốt, chôn lấp 0.37 kg/người/ ngày 20 Lượng TS CTR 305.50 g/người/ luan an Tổng lưu lượng NT phát sinh 121.287 m3/ngày Tổng lượng CTR hữu 327.54 t/ngày Tổng lượng CTR tái chế 69.69 t/ngày Tổng lượng CTR đốt, chôn lấp 160.28 t/ngày Tổng lượng TS 243 21 hữu Lượng TS CTR hữu 111.51 ngày kg/người/ năm 22 Lượng TS CTR 520.00 g/người/ ngày 23 Lượng TS CTR 189.80 kg/người/ năm 24 Lượng TS CTR tái chế 65.00 g/người/ ngày 25 Lượng TS CTR tái chế 23.73 kg/người/ năm 26 Lượng TS CTR vô 149.49 g/người/ ngày 54.57 kg/người/ năm 83.87 m3/ngày 2.46 t/ngày 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 Lượng TS CTR vô Lượng phân bùn BTH thu gom ngày Lượng TS phân bùn BTH phát sinh ngày Lượng TS phân bùn BTH Lượng TS phân bùn BTH Thể tích phân bùn BTH hút ngày Lượng nước theo bùn, bay hơi, … Điện cần cho Trung tâm xử lý chất thải Điện cho xử lý chất thải tính theo p.e Nhiệt cần cho Trung tâm xử lý chất thải Nhiệt cho xử lý chất thải tính theo p.e Điện sinh từ TT XLCT 5.74 2.09 0.20 0.18 105,873.57 0.25 82,863.39 0.19 205,976.36 luan an 131.02t/ngày Giả thiết có giá trị độ ẩm CTR hữu Giả thiết có giá trị độ ẩm CTR hữu Giả thiết có giá trị độ ẩm CTR hữu g/người/ ngày kg/người/ năm L/người/ ngày L/người/ ngày kWh/ngày kWh/người/ ngày kWh/ngày kWh/người/ ngày kWh/ngày Không kể nước chiết tuần hoàn lại hệ thống 244 39 40 41 42 43 44 Điện sinh từ TT XLCT theo p.e Điện sinh từ TT XLCT theo p.e 0.48 175.31 Điện dư 0.23 Nhiệt sinh từ hệ CHP, TT XLCT Năng lượng viên đốt Tổng nhiệt sinh từ TT XLCT theo p.e kWh/người/ ngày kWh/người/ năm kWh/người/ ngày 200,409.43 kWh/ngày 94,074.28 kWh/ngày 0.47 45 Nhiệt dư 0.27 46 Năng lượng viên đốt 0.22 luan an kWh/người/ ngày kWh/người/ ngày kWh/người/ ngày 245 Tiềm thu hồi lượng từ CTR, tính đầu người, Phương án 2a Thông số Giá trị TS CTR 189.80 VS CTR hữu 100.36 Lượng CH4 thu sau phân hủy kỵ khí Năng lượng thu Điện thu Thất thoát nhiệt Hiệu suất phân hủy VS Tỷ lệ VS/TS CTR hữu TS lại bùn sau phân hủy Năng lượng bùn sau phân hủy Năng lượng bùn sau phân hủy Năng lượng tiềm ẩn CTR 43.09 430.86 159.42 271.44 90 90 29.02 435.24 120.90 551.76 luan an Đơn vị kg/người/ năm kg/người/ năm Nm3/người/ năm kWh/người/ năm kWh/người/ năm kWh/người/ năm % % kg/người/ năm MJ/người/ năm kWh/người/ năm kWh/người/ năm Ghi 90%; 58.75% 0.3903 x 1.1 Nm3 CH4/kg VS 36000 kJ/m3 CH4; 3600 kJ/kWh Hiệu suất 37% 15 MJ/kg TS 3600 kJ/kWh 246 Tiềm thu hồi lượng từ phân bùn BTH, tính đầu người, Phương án 2a Thông số Giá trị TS phân bùn BTH 2.09 VS phân bùn BTH 1.49 Lượng CH4 thu sau phân hủy kỵ khí 0.40 Năng lượng thu 3.96 Điện thu Thất thoát nhiệt Hiệu suất phân hủy VS Tỷ lệ VS/TS phân bùn TS lại bùn sau phân hủy Năng lượng bùn sau phân hủy Năng lượng bùn sau phân hủy Năng lượng tiềm ẩn phân bùn 1.47 2.50 90 71 0.76 11.34 3.15 7.37 luan an Đơn vị kg/người/ năm kg/người/ năm Nm3/người/ năm kWh/người/ năm kWh/người/ năm kWh/người/ năm % % kg/người/ năm MJ/người/ năm kWh/người/ năm kWh/người/ năm Ghi 71% 0.2423 x 1.1 Nm3 CH4/kg VS nạp 36000 kJ/m3 CH4; 3600 kJ/kWh Hiệu suất 37% 15 MJ/kg TS 3600 kJ/kWh 247 Tiềm thu hồi lượng từ nước thải, tính đầu người, Phương án 2a Thơng số Giá trị TS nước thải đô thị 15.17 VS nước thải đô thị 13.80 Lượng CH4 thu sau phân hủy kỵ khí Năng lượng tiềm ẩn CH4 Điện thu Hiệu suất phân hủy VS Tỷ lệ VS/TS nước thải thị TS cịn lại bùn sau phân hủy Năng lượng bùn sau phân hủy Năng lượng bùn sau phân hủy Năng lượng CH4 bùn sau phân hủy TS nước thải đầu Năng lượng tiềm ẩn nước thải XL Năng lượng tiềm ẩn nước thải đầu vào Năng lượng tiềm ẩn nước thải đầu Ghi kg/người/ năm Sheet tính MSW+FS+SS PA2a 0.2693 x 1.1 Nm3 CH4/kg VS nạp 36000 kJ/m3 CH4; 3600 kJ/kWh 25.75 90 Nm3/người/ năm kWh/người/ năm kWh/người/ năm kWh/người/ năm % 90.94 % 4.09 40.87 15.12 Thất thoát nhiệt Đơn vị kg/người/ năm 2.75 48.62 13.51 54.37 1.69 54.37 59.79 5.41 luan an kg/người/ năm MJ/người/ năm kWh/người/ năm kWh/người/ năm kg/người/ năm kWh/người/ năm kWh/người/ năm kWh/người/ năm Hiệu suất 37% (Chất tro + VS chưa phân hủy) 3600 kJ/kWh 20 mg/L Nằm VS bùn 248 PHỤ LỤC 15 TÍNH TỐN LƯỢNG KHÍ NHÀ KÍNH PHÁT THẢI THEO PHƯƠNG ÁN QUẢN LÝ CHẤT THẢI - Phương pháp tính: tính theo cơng cụ hướng dẫn kiểm kê phát thải khí nhà kính (KNK) Ủy ban quốc tế biến đổi khí hậu (IPCC), phiên 2006, có cập nhật năm 2019 - Các giả thiết: + Lựa chọn loại khí nhà kính (KNK): Theo Hướng dẫn IPCC 2006, loại KNK xét đến chủ yếu CH4 N2O sinh từ q trình xử lý sinh học hiếu khí (ủ compost) PA1 xử lý kỵ khí PA2 Trong báo cáo không xét đến lượng KNK CO2 có nguồn gốc từ q trình phân hủy sinh học, xử lý bùn, rác Lượng CO2 phát thải tính phần kiểm kê KNK liên quan đến hoạt động Nông nghiệp, Rừng Sử dụng đất AFOLU, lưu giữ đất thực vật (theo IPCC, 2006) + Khí CO2 phát thải xét đến từ trình phát thải CO2 từ hoạt động đốt nhiên liệu có nguồn gốc hóa thạch để phát điện, dùng cho trình xử lý chất thải Khí phát thải CO2 xét đến đốt khí sinh học nhờ thu hồi lượng từ chất thải (xem IPCC 2006, Bảng CO2 emission - Energy); + Quá trình thu gom, vận chuyển bùn, rác CTR tái chế không xét đến, coi phương án có giá trị gần nhau; + Xử lý bùn, rác xử lý nước thải phát thải lượng khí thải hợp chất hữu dễ bay (VOCs), oxit nitơ (NOx), cácbon monoxide (CO), amoniac (NH3) NH3, NOx gây phát thải N2O gián tiếp NOx tạo chủ yếu hoạt động đốt chất thải, NH3 tạo chủ yếu hoat động ủ phân compost Giá trị phát thải N2O gián tiếp không đáng kể nên bỏ qua luan an 249 1) Tính lượng khí nhà kính phát thải từ trình xử lý, phân hủy chất thải Bảng PL 15.1 Dữ liệu đầu vào để tính tốn Loại chất thải CTR hữu Phân bùn BTH Bùn NM XLNT TT Giá trị Đơn vị 327.54 t/ngày 49.24 t/ngày 714.83 t/ngày Ghi Bảng PL 15.2 Ước tính lượng khí nhà kính CH4 phát thải PA Lượng chất thải xử lý năm Hoạt động Loại chất thải t/năm A Ủ compost Nhà máy XLNT Hệ số phát thải * (g CH4/ kg chất thải xử lý) B Tổng lượng khí methane sinh năm Lượng khí methan e thu hồi hay đốt bỏ Tổng lượng khí methane phát thải năm (kg CH4/năm) (kg CH4/ năm) (kg CH4/ năm) C C= A x B D E E = (C - D) CTR hữu 119,552.1 478,208.40 478,208.4 Phân bùn BTH 17,972.60 71,890.40 71,890.4 E = C * (1OX) (a) 1,043,651 1,593,750 Bùn NM XLNT 260,912.9 1,043,651.8 Tổng * Hệ số phát thải CH4 lấy theo Bảng 4.1, Chương 4, tập 5, Tài liệu hướng dẫn kiểm kê khí nhà kính IPCC, phiên 2006, cập nhật 2019; + (a) Công thức 3.1 (Chương 3, Tập 5, Hướng dẫn IPCC Kiểm kê khí nhà kính 2006); + OX = 0: Bảng 3.2 (Chương 3, Tập 5, IPCC 2006) luan an 250 Bảng PL 15.3 Ước tính lượng khí nhà kính N2O phát thải PA Q trình Ủ compost Loại chất thải CTR hữu Phân bùn BTH Lượng chất thải xử lý năm Hệ số phát thải* phương pháp phân hủy sinh học (g N2O/kg chất t/năm thải xử lý) A B 119,552.10 17,972.60 Tổng: 0.24 0.24 Tổng lượng khí N2O phát thải năm (kg N2O/năm) C C= A x B 28,692.50 4,313.42 33,005.93 Ghi chú: * Hệ số phát thải N2O lấy theo Bảng 4.1, Chương 4, tập 5, Tài liệu hướng dẫn kiểm kê khí nhà kính IPCC, phiên 2006, cập nhật 2019 luan an 251 Bảng PL 15.4 Ước tính lượng khí nhà kính CH4 phát thải PA Loại chất thải Quá trình Lượng chất thải xử lý năm Hệ số phát thải* phương pháp phân hủy sinh học Tổng lượng khí methane phát thải năm t/năm (g CH4/kg chất thải xử lý) (kg CH4/năm) A B C C= A x B Phân hủy kỵ khí TT XLCT* CTR hữu 119,552.10 0.8 95,641.68 Phân bùn BTH 17,972.60 0.8 14,378.08 Bùn NM XLNT 260,912.95 0.8 208,730.36 Tổng: 318,750.12 Ghi chú: * Phân hủy kỵ khí bao gồm công đoạn vận chuyển, nén, nạp phân hủy kỵ khí nguyên liệu nạp ** Hệ số phát thải CH4 lấy theo Bảng 4.1, Chương 4, tập 5, Tài liệu hướng dẫn kiểm kê khí nhà kính IPCC, phiên 2006, cập nhật 2019 luan an 252 Bảng PL 15.5 Ước tính lượng khí nhà kính phát thải phương án Giá trị Phương án Phương án Giảm Giảm Phát thải CH4, kg/năm 1,593,750.60 318,750.12 1,275,000.48 80% Phát thải N2O, kg/năm 33,005.93 - 33,005.93 100% Hình PL 15.1 Lượng khí nhà kính phát thải phương án (t KNK/năm) luan an 253 Bảng PL 15.6 Ước tính lượng khí nhà kính phát thải phương án, quy đổi GWP Phương án Khí nhà kính PA1 CH4 N2O Lượng khí phát thải năm (t khí/ năm) 1,593.75 33.01 CH4 N20 318.75 - Tổng PA1 PA2 Tổng PA2 GWP 20 năm (t CO2td) 114,750.04 9,538.71 124,288.76 22,950.01 22,950.01 GWP 100 năm (t GWP 500 năm (t CO2-td) CO2-td) 39,843.77 9,835.77 49,679.53 7,968.75 7,968.75 12,112.50 5,049.91 17,162.41 2,422.50 2,422.50 Ghi chú: GWP: Chỉ số làm Trái đất nóng lên - Global warming potential Nhận xét: Phương án phát thải lượng KNK thấp nhiều so với phương án 1, thu hồi sử dụng biogas cho CHP, sản xuất lượng sử dụng Trung tâm XLCT 2) Tính lượng khí nhà kính phát thải từ q trình sử dụng lượng luan an 254 Bảng PL 15.7 Lượng khí CO2, CH4 N2O phát thải từ trình đốt nhiên liệu hóa thạch (than đá) nhà máy nhiệt điện, cấp điện cho xử lý chất thải (theo Phương án 1) Tiêu thụ lượng CO2 CO2 Phương án Ủ compost NM XLNT Tổng cộng: Nhu cầu điện CH4 N2O Hệ số phát thải N2O* (kg N2O /TJ) CO2 CH4 CH4 Phát thải Hệ số phát thải * Phát thải (t CO2/năm) (kg CH4/TJ) (t CH4/năm) F G G=C*F/1000 0.03 1.5 I I=C*H/1000 0.04 0.10 1.5 0.15 kWh/ngày TJ/năm A C Hệ số phát thải* (kg CO2/TJ) D 19,974.38 26.25 98,300 E E=C*D/1000 2,580.01 74,387.87 97.75 98,300 9,608.40 12,188.41 N2O Phát thải (t N2O/năm) H 0.12 0.19 Ghi chú: * Hệ số phát thải khí nhà kính, theo Bảng 2.2 (Chương 2, V2) Tài liệu hướng dẫn 2006 IPCC, cập nhật 2019 Bảng PL 15.8 Phát thải CO2, CH4 N2O từ việc sử dụng lượng có nguồn gốc từ khí sinh học CHP (theo Phương án 2) Tiêu thụ lượng điện Phương án Nhu cầu điện CO2 CH4 Hệ số phát thải CO2* Phát thải CO2 MWh/ngày TJ/năm (kg CO2/TJ) (t CO2/năm) A C D E luan an Hệ số phát thải CH4* (kg CH4/TJ) F N2O Phát thải CH4 (t CH4/năm) G Hệ số phát thải N2O* (kg N2O /TJ) H Phát thải N2O (t N2O/năm) I 255 E=C*D/1000 Tại Trung tâm XLCT Ở nơi tiêu thụ (nhờ bán điện vào mạng lưới) Tổng cộng: G=C*F/1000 I=C*H 108.38 142.41 54,600 7,775.66 0.14 0.1 0.01 85.8 112.74 54,600 6,155.67 0.11 0.1 0.01 13,931.33 0.26 0.03 Ghi chú: * Hệ số phát thải khí nhà kính, theo Bảng 2.2 (Chương 2, V2) Tài liệu hướng dẫn 2006 IPCC, cập nhật 2019 luan an 256 Bảng PL 15.9 Tổng hợp lượng KNK phát thải từ việc sử dụng lượng điện Phương án CO2 (t/năm) CH4 (t/năm) N2O (t/năm) PA 12,188.41 0.12 0.19 PA 7,775.66 0.14 0.01 Hình PL 15.2 Lượng khí nhà kính phát thải tiêu thụ điện Nhận xét: Phương án tiêu thụ nhiều điện (cho Trung tâm xử lý chất thải) so với phương án (tiêu thụ điện cho compost NM XLNT) Nhưng, phương án phát thải lượng KNK thấp hơn, thu hồi sử dụng biogas cho CHP, sản xuất lượng sử dụng Trung tâm XLCT (biogas có hệ số phát thải KNK thấp so với than đá sử dụng để sản xuất điện)./ luan an ... vật liệu) NL QLCT cho thị Đó lý để NCS thực luận án: ? ?Nghiên cứu tương quan dòng vật chất lượng quản lý chất thải đô thị, áp dụng cho quận nội thành thành phố Hà Nội? ?? Nghiên cứu mong muốn cung... Thị Huệ Hà Nội – 2021 luan an i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án Tiến sĩ ? ?Nghiên cứu tương quan dòng vật chất lượng quản lý chất thải đô thị, áp dụng cho quận nội thành thành phố Hà Nội? ?? cơng... QUAN GIỮA CÁC DỊNG CHẤT THẢI ĐƠ THỊ VÀ NĂNG LƯỢNG THEO HƯỚNG QUẢN LÝ BỀN VỮNG NƯỚC THẢI, CHẤT THẢI RẮN 1.1 Mối tương quan Nước - Năng lượng hạ tầng kỹ thuật quản lý chất thải 1.2 Mối quan