Nghiên cứu tính toán phát thải khí Methane từ bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn, thành phố Đà Nẵng đến năm 2030

Header Page of 145 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG VÕ DIỆP NGỌC KHÔI NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN PHÁT THẢI KHÍ METHANE TỪ BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN KHÁNH SƠN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG ĐẾN NĂM 2030 Chuyên ngành: Công nghệ Môi trƣờng Mã số: 60.85.06 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2014 Footer Page of 145 Header Page of 145 Công trình đƣợc hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS HOÀNG HẢI Phản biện 1: TS ĐẶNG QUANG VINH Phản biện 2: TS LÊ NĂNG ĐỊNH Luận văn đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 25 tháng năm 2014 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 145 Header Page of 145 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, giới nói chung Việt Nam nói riêng vấn đề thu gom xử lý chất thải rắn (CTR) nội dung đƣợc quan tâm hàng đầu quan nhà nƣớc toàn xã hội Đặc biệt đô thị lớn nƣớc nhƣ Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Hải Phòng… việc quản lý CTR nhƣ để mang lại hiệu cao hai khía cạnh môi trƣờng kinh tế toán khó nhà quản lý Tại khu vực miền Trung, thành phố Đà Nẵng trung tâm kinh tế trọng điểm vùng, với nƣớc, Đà Nẵng trình đô thị hóa công nghiệp hóa Quá trình góp phần đáng kể vào phát triển chung thành phố tất lĩnh vực kinh tế, xã hội văn hóa Tuy nhiên bên cạnh tác động tích cực, trình gây sức ép không nhỏ cho công tác quản lý môi trƣờng, đặc biệt công tác quản lý xử lý chất thải rắn sinh hoạt thành phố Công ty TNHH MTV Môi trƣờng Đô thị Thành phố Đà Nẵng đơn vị thu gom CTR địa bàn Toàn CTR thành phố đƣợc thu gom xử lý chủ yếu phƣơng pháp chôn lấp bãi rác Khánh Sơn (mới) vận hành từ năm 2007 mà không qua khâu phân loại hay tái chế Trong thành phần chất thải rắn đƣợc xử lý thành phố Đà Nẵng, chất thải hữu chiếm tỷ trọng lớn, bãi chôn lấp phát sinh lƣợng khí ô nhiễm nhƣ CH4, H2S, NH3, SOx, NOx… Trong đó, khí CH4 phát sinh hỗn hợp khí tƣơng đối lớn Tuy nhiên, bãi chôn lấp chƣa đƣợc đầu tƣ xây dựng hệ thống thu gom xử lý khí bãi rác (biogas) phù hợp Bên cạnh đó, việc điều tra, khảo sát đặc điểm chất thải rắn yếu tố ảnh hƣởng đến khả phát thải khí nhà kính từ hoạt động chôn lấp chất thải thành phố hạn chế chƣa đƣợc quan tâm mức Vì dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trƣờng bãi chôn lấp, khu vực xung quanh có góp phần định vào hiệu ứng nóng lên toàn cầu nói chung Footer Page of 145 Header Page of 145 Với mong muốn nắm đƣợc trạng CTR phát sinh, tính toán xác định mức độ phát thải khí Methane bãi chôn lấp CTR nhằm cung cấp thông tin cho quan quản lý vệ sinh môi trƣờng thành phố nghiên cứu giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng, phát thải khí nhà kính việc xử lý chất thải rắn cho năm tới, đồng thời lồng ghép mục tiêu sử dụng tài nguyên hiệu quả, cải thiện chất lƣợng môi trƣờng khu vực bãi chôn lấp, nâng cao hiệu công tác xử lý chất thải đô thị góp phần với quan, ban ngành thực thành công mục tiêu xây dựng Đà Nẵng đến năm 2020 trở thành “Thành phố Môi trường”, “Thành phố đáng sống” thành phố khu vực Châu Á “Sử dụng tài nguyên hiệu giảm thiểu phát thải khí cacbon”, đề xuất đề tài “Nghiên cứu tính toán phát thải khí Methane Bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn, Thành phố Đà Nẵng đến năm 2030” Mục đích nghiên cứu (1) Đánh giá trạng thu gom xử lý CTR Thành phố Đà Nẵng (2) Xác định thành phần CTR; lƣợng CTR chôn lấp khu xử lý (3) Tính toán xác định lƣợng khí Methane phát thải từ hộc chôn lấp chất thải rắn bãi chôn lấp Khánh Sơn, Thành phố Đà Nẵng đến năm 2030 (4) Đề xuất giải pháp giảm thiểu phát thải khí Methane Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu (1) Quy trình thu gom công nghệ xử lý chất thải rắn Thành phố Đà Nẵng (2) Thành phần chất thải rắn sinh hoạt khu xử lý chất thải Khánh Sơn Thành phố Đà Nẵng (3) Phƣơng pháp tính toán phát thải khí Methane theo tài liệu hƣớng dẫn IPCC-2006 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Hiện trạng quy trình thu gom công nghệ xử lý loại chất thải đô thị Thành phố Đà Nẵng Footer Page of 145 Header Page of 145 - Tính toán lý thuyết lƣợng phát thải khí Methane từ hoạt động chôn lấp chất thải Khu xử lý chất thải Khánh Sơn-Thành phố Đà Nẵng Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp thu thập số liệu, tài liệu Phương pháp khảo sát, lấy mẫu, phân tích Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Phương pháp thống kê Phương pháp so sánh Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 5.1 Ý nghĩa khoa học - Đánh giá đƣợc trạng chất thải rắn địa phƣơng - Xác định mức độ phát thải khí Methane từ trình chôn lấp chất thải rắn thành phố, vận dụng kết nghiên cứu vào việc tính toán, thiết kế bãi chôn lấp hợp vệ sinh 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Cung cấp sở liệu để tính cân cacbon phục vụ cho việc xây dựng báo cáo phân tích phát thải khí nhà kính quy mô toàn thành phố Nghiên cứu tài liệu quan trọng hỗ trợ quan quản lý vệ sinh Môi trƣờng thành phố nghiên cứu lồng ghép, tích hợp vào quy hoạch, kế hoạch phát triển ngành theo mục tiêu sử dụng tài nguyên hiệu giảm thiểu phát thải khí nhà kính năm tới Nghiên cứu đồng thời tài liệu tham khảo cần thiết cho trƣờng đại học; quan, tổ chức nghiên cứu khoa học cộng đồng Bố cục luận văn MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN CHƢƠNG 2.KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG CHƢƠNG 3.TÍNH TOÁN LƢỢNG PHÁT THẢI KHÍ METHANE TẠI BÃI CHÔN LẤP KHÁNH SƠN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Footer Page of 145 Header Page of 145 CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ VÀ HỆ THỐNG QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ VIỆT NAM 1.1.1 Chất thải rắn (CTR) 1.1.2 Hệ thống quản lý chất thải rắn 1.2 SỰ HÌNH THÀNH VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA KHÍ METHANE 1.2.1 Quá trình hình thành khí Methane bãi chôn lấp CTR 1.2.2 Ảnh hƣởng Methane đến biến đổi khí hậu (BĐKH) 1.2.3 Kiểm soát khí thải quản lý chất thải rắn nhằm giảm thiểu tác động biến đổi khí hậu 1.3 KHÁI QUÁT VỀ THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG VÀ CHỦ TRƢƠNG XÂY DỰNG THÀNH PHỐ PHÁT THẢI CACBON THẤP 1.3.1 Khái quát Thành phố Đà Nẵng 1.3.2 Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế-xã hội đến 2020 a Quan điểm phát triển b Mục tiêu phát triển 1.3.3 Quy hoạch chung thành phố Đà Nẵng đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 a Phạm vi, ranh giới điều chỉnh quy hoạch b Tính chất c Mục tiêu phát triển d Quy mô dân số e Quy mô đất đai f Mô hình phát triển không gian đô thị g Tầm nhìn 2050 1.3.4 Thách thức phát triển sáng kiến xây dựng thành phố phát thải cacbon thấp a Các thách thức phát triển thành phố b Chủ trương xây dựng thành phố cacbon thấp 1.4 THÔNG TIN VỀ KHU XỬ LÝ CHẤT THẢI KHÁNH SƠN 1.4.1 Vị trí địa lý 1.4.2 Điều kiện địa hình, địa chất thủy văn 1.4.3 Các hạng mục công trình, công nghệ xử lý Footer Page of 145 Header Page of 145 CHƢƠNG KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 2.1 KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG THU GOM VÀ XỬ LÝ CTR 2.1.1 Mục đích, nội dung khảo sát  Mục đích - Khảo sát quy trình thu gom nguồn phát sinh chất thải rắn khu đô thị: chất thải sinh hoạt, chất thải y tế (nguy hại không nguy hại), chất thải công nghiệp (nguy hại không nguy hại), chất thải công nghiệp, bùn thải, chất thải đƣờng phố - Thu thập số liệu khối lƣợng chất thải rắn thu gom xử lý Thành phố Đà Nẵng giai đoạn 2007-2013 làm sở liệu đầu vào tính toán phát thải khí Methane - Khảo sát công nghệ xử lý chất thải sinh hoạt, chất thải nguy hại, bùn thải nƣớc rỉ rác Khu xử lý Khánh Sơn, Thành phố Đà Nẵng làm sở lựa chọn hệ số, liệu tính toán phát thải khí Methane  Nội dung khảo sát - Mô tả quy trình thu gom đánh giá trạng thu gom nguồn phát sinh chất thải rắn địa bàn Thành phố Đà Nẵng - Mô tả hạng mục công trình, công nghệ xử lý, quy trình đánh giá trạng vận hành hạng mục xử lý chất thải Khu xử lý chất thải Khánh Sơn – Đà Nẵng  Thời gian khảo sát Đợt vào tháng 8/2013 đợt vào tháng 3/2014  Đơn vị hỗ trợ Phòng Công nghệ Môi trƣờng - URENCO Đà Nẵng Xí nghiệp Quản lý bãi Xử lý chất thải - URENCO Đà Nẵng 2.1.2 Kết khảo sát a Hiện trạng thu gom CTR Nguồn phát sinh, khối lượng thành phần CTR  Nguồn phát sinh Footer Page of 145 Header Page of 145 Chất thải rắn thành phố Đà Nẵng đƣợc phân loại theo mục đích quản lý CTR bao gồm: - Chất thải sinh hoạt (bao gồm chất thải rắn đƣờng phố), - Chất thải công nghiệp không nguy hại, - Chất thải y tế không nguy hại, - Chất thải bể tự hoại, - Chất thải công nghiệp nguy hại, - Chất thải y tế nguy hại URENCO chịu trách nhiệm vận chuyển, thu gom xử lý chất thải sinh hoạt (kể rác thải đƣờng phố), chất thải công nghiệp không nguy hại, chất thải y tế không nguy hại chất thải bể tự hoại Việc xử lý rác thải nguy hại thuộc trách nhiệm URENCO số đơn vị khác URENCO  Khối lượng CTR Lƣợng rác thải thu gom đƣợc phân loại thể Bảng 2.1 Bảng 2.1 Lượng chất thải rắn thu gom (Đơn vị tính: tấn/năm) TT 2009 2010 2011 2012 2013 209.510 224.475 228.855 258.785 262.182 2.914 3.242 3.917 3.724 4.199 1.257 1.372 1.553 1.889 2.216 363 565 453 615 576 4.1 CTR công nghiệp 219 415 267 405 359 4.2 CTR y tế 144 150 185 210 217 11.482 16.766 22.616 19.688 29.200 Phân loại CTR sinh hoạt CTR công nghiệp không nguy hại CTR y tế không nguy hại CTR nguy hại Bùn bể phốt Nguồn: URENCO tổng hợp  Thành phần chất thải rắn - Chất thải sinh hoạt - Chất thải nguy hại Footer Page of 145 Header Page of 145 - Công tác thu gom xử lý nguồn phát sinh CTR Hiện Công ty TNHH MTV Môi trƣờng Đô thị Đà Nẵng thu gom chất thải rắn bình quân đƣợc khoảng 700 tấn/ngày, tỷ lệ thu gom đạt khoảng 90-92%, khu vực nội thành đạt 97% Tại quận thành phố, công tác thu gom rác thải đƣợc thực hàng ngày, riêng huyện Hoà Vang công tác thu gom chất thải rắn đƣợc thực khu dân cƣ nằm ven quốc lộ, tỉnh lộ chợ xã - Công tác trung chuyển Thành phố Đà Nẵng có 10 trạm trung chuyển đƣợc đầu tƣ từ dự án Thoát nƣớc Vệ sinh môi trƣờng có trạm hoạt động Tại trạm trung chuyển, rác thải đƣợc thu gom công nhân thu gom đƣợc ép máy chất lên xe tải thùng chứa để vận chuyển đến bãi chôn lấp rác Khánh Sơn URENCO đơn vị phụ trách quản lý vận hành trạm trung chuyển - Hoạt động tái chế, tái sử dụng thải bỏ, xử lý loại chất thải đô thị công nghiệp Trong hệ thống quản lý chất thải rắn Thành phố Đà Nẵng chƣa đề cập đến lĩnh vực thu hồi tái chế chất thải xem hoạt động hoàn toàn độc lập phận tƣ nhân động hoạt động tự phát, tổ chức, chƣa có quan quản lý toàn diện nên hiệu kinh tế chƣa cao, đặc biệt số phế liệu độc hại, lây nhiễm lẫn thành phần chất thải công nghiệp chất thải bệnh viện đƣợc thu hồi tái sử dụng gây ô nhiễm môi trƣờng, ảnh hƣởng tới sức khoẻ cộng đồng đặc biệt có nguy lây lan bệnh nguy hiểm nhƣ viêm gan, viêm màng não, HIV/AIDS Hầu hết sở sản xuất tái chế phế liệu loại hình tƣ nhân, cá thể Cơ sở vật chất nghèo nàn, lạc hậu, phƣơng pháp tái chế thô sơ nên thành phẩm có giá trị chƣa cao, mặt khác điều kiện làm việc công nhân sở chế biến phế thải nặng nhọc, vất vả, không vệ sinh gây ảnh hƣởng đến sức khoẻ ngƣời lao động môi trƣờng xung quanh khu vực Footer Page of 145 Header Page 10 of 145 b Hiện trạng xử lý chất thải rắn - Chất thải sinh hoạt - Chất thải nguy hại: y tế & công nghiệp - Bùn thải - Nước rỉ rác Thảo luận chung - Chất thải rắn sinh hoạt thành phố Đà Nẵng chƣa đƣợc phân loại nguồn, hầu hết đƣợc xử lý chôn lấp bãi rác Khánh Sơn làm giảm tuổi thọ bãi rác, không thu hồi triệt để lƣợng rác có khả tái chế, rác hữu có khả chế biến thành phân bón - Hộc rác đô thị hệ thống thu hồi khí rác Mặc dù hoạt động bãi rác phát sinh khí gây mùi phát tán đến khu vực xung quanh Tuy nhiên, mức độ ảnh hƣởng không đáng kể Đáng kể với chi phí xử lý CTR mức 29.000 VNĐ/tấn CTR việc vận hành với công nghệ chôn lấp hở nhƣ bãi rác tiềm ẩn nguy cháy nổ lƣợng khí phát tán bãi rác có khả làm tăng lƣợng khí nhà kính khí - Chất thải nguy hại chôn lấp hộc rác nguy hại chƣa đƣợc quản lý theo quy định, bao bì đóng gói chƣa đảm bảo chất lƣợng, ô chôn lấp thiếu vật liệu che phủ nên vật liệu sau đóng đóng rắn bị vỡ, không định hình, khó khăn việc quản lý vận hành - Nƣớc mƣa rơi khu vực chƣa chôn lấp chảy vào công trình xử lý nƣớc rỉ rác, làm tăng lƣu lƣợng nƣớc xử lý - Không có hồ điều hòa khu vực xử lý nƣớc rỉ rác, nƣớc rỉ rác chảy tràn mùa mƣa Một số công trình dây chuyền công nghệ có nguy chức xử lý nhƣ hồ kỵ khí 1, hồ kỵ khí 2, bể aeroten bể lắng tròn, dẫn đến tình trạng hiệu xử lý thấp, thông số chất lƣợng nƣớc đầu hệ thống không đáp ứng QCVN 25:2009/BTNMT QCVN 40:2011/BTNMT (Theo Bảng 2.12) - Rác không đƣợc đầm chặt tới mức cần thiết Thêm vào đó, ƣớc tính sức chứa lại bãi rác 3.022.964 m3 Có nghĩa việc chôn lấp tiếp tục theo tình trạng tại, bãi chôn lấp đƣợc lấp đầy vào Footer Page 10 of 145 Header Page 11 of 145 năm 2020 Với trạng quỹ đất có hạn thành phốnhƣ quy hoạch tƣơng lại việc tìm vị trí bãi rác khó khăn, bãi rác nằm trung tâm thành phố quy hoạch tƣơng lai nên vấn đề đặt cần tìm hƣớng cho bãi rác Khánh Sơn 2.2 KHẢO SÁT THÀNH PHẦN CHẤT THẢI RẮN CHÔN LẤP TẠI KHU XỬ LÝ KHÁNH SƠN ĐÀ NẴNG 2.2.1 Mục đích, nội dung khảo sát a Mục đích: Nhằm khảo sát thành phần CTR sinh hoạt thành phố Đà Nẵng, đồng thời xem xét đánh giá thành phần CTR sinh hoạt quận, huyện biến động thành phần CTR thời điểm khác Kết khảo sát thành phần CTR liệu đầu vào phục vụ để tính toán lƣợng khí phát thải methane từ khu chôn lấp CTR Khánh Sơn b Nội dung khảo sát: Trên sở khảo sát lộ trình xe thu gom CTR khu dân cƣ (xe ép loại 3,5 tấn) xe thu gom CTR khu vực lề đƣờng (xe nâng thùng loại tấn) địa bàn thành phố Đà Nẵng, thời điểm xe thu gom vận chuyển CTR đổ thải bãi rác Khánh Sơn (xác nhận cán trực cầu cân bãi rác) để lập kế hoạch lấy mẫu, tiến hành lấy mẫu, phân loại xác định thành phần CTR - Phạm vi lấy mẫu: Các chuyến xe thu gom chất thải rắn khu vực nội thành (Quận Hải Châu, Quận Thanh Khê, Quận Cẩm Lệ) ngoại thành (Quận Sơn Trà, Quận Ngũ Hành Sơn, Quận Liên Chiểu Huyện Hòa Vang) - Loại mẫu: Mẫu chất thải xe ép 3,5 thu gom rác khu dân cƣ kiệt xe nâng thùng thu gom chất thải rắn dân cƣ khu vực lề đƣờng khu xử lý Khánh Sơn - Số lượng mẫu: 17 (2 mẫu/Quận-Huyện lấy vào ngày tuần, mẫu đại diện lấy vào ngày lễ) - Thời điểm lấy mẫu: 9h30 14h30 ngày - Dụng cụ lấy mẫu, phân tích: sọt tre, túi nilong, kẹp sắt, cân trọng lƣợng dụng cụ hỗ trợ khác Footer Page 11 of 145 Header Page 12 of 145 10 - Phương pháp lấy mẫu phân loại: việc lấy mẫu phân loại thành phần chất thải rắn theo phƣơng pháp 1/4 (phƣơng pháp tiêu chuẩn WHO) c Thời gian thực hiện: - Đợt (từ ngày 3/4/2014 đến ngày 12/4/2014): lấy mẫu CTR Quận/Huyện vào ngày tuần, riêng mẫu Quận Sơn Trà lấy thời điểm cuối tuần (Thứ Bảy Chủ nhật) dịp Lễ Giỗ Tổ Hùng Vƣơng - Đợt (từ ngày 30/4/2014 đến ngày 3/5/2014): lấy mẫu CTR Huyện Hòa Vang Quận Sơn Trà vào dịp Lễ 30/4 1/5 2.2.2 Kết khảo sát Sau tính toán tỷ lệ thành phần CTR Thành phố Đà Nẵng, kết đƣợc biểu diễn Hình 2.39 Hình 2.39 Thành phần CTR Thành phố Đà Nẵng Footer Page 12 of 145 Header Page 13 of 145 11 CHƢƠNG TÍNH TOÁN LƢỢNG PHÁT THẢI KHÍ METHANE TẠI BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN KHÁNH SƠN ĐÀ NẴNG 3.1 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA Xác định lƣợng phát thải khí Methane từ bãi chôn lấp (BCL) Khánh Sơn đến đóng cửa nhằm đánh giá trữ lƣợng khí Methane hình thành làm đề xuất biện pháp kỹ thuật quản lý vận hành, đồng thời kêu gọi vốn đầu tƣ dự án thu hồi sử dụng khí bãi theo chế phát triển phù hợp với định hƣớng phát thiểu phát thải cacbon, bảo vệ môi trƣờng, góp phần xây dựng Đà Nẵng trở thành thành phố phát thải cacbon thấp khu vực Châu Á 3.2 NỘI DUNG (1) Lựa chọn phƣơng pháp tính toán phát thải Methane (2) Tính toán lƣợng phát thải Methane BCL Khánh Sơn (3) Dự báo lƣợng phát thải Methane BCL Khánh Sơn đến năm 2030 (4) Đề xuất giải pháp giảm thiểu phát thải Methane 3.3 PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 3.3.1 Giới thiệu phƣơng pháp tính toán phát thải Methane (1) Công cụ tính toán phát thải khí Methane theo mô hình phát thải khí bãi rác (LandGEM, 1998) Cơ quan bảo vệ Môi sinh Hoa Kỳ (EPA) Mô hình dựa phản ứng phân hủy sinh học chất thải hình thành khí Methane: (3.1) Q Lo R.(e kc ekt ) Trong đó: Q : Lƣợng khí Methane hình thành năm, tấn/năm Lo : Tiềm hình thành khí Methane, m3/tấn R : Lƣợng chất thải rắn đƣa vào ô chôn lấp, tấn/năm k : Tốc độ phân hủy chất thải, năm-1 t : Thời gian từ bãi rác hoạt động đến thời điểm tại, năm c : Thời gian từ bãi rác đóng cửa đến thời điểm tại, năm Footer Page 13 of 145 Header Page 14 of 145 12 (2) Xác định lượng phát thải khí Methane theo mô hình phản ứng thực nghiệm (Close Flux Chamber Method) Phƣơng trình xác định lƣợng khí Methane hình thành nhƣ sau: J (V / A).dC / dt (3.2) Trong đó: J : Lƣợng khí Methane hình thành thiết bị, mol/m2.h V : Thể tích buồng phản ứng, m3 A : Diện tích bề mặt buồng phản ứng, m2 dC/dt : Tốc độ hình thành khí Methane theo thời gian, mol/m3 (3) Tính toán phát thải khí Methane từ bãi chôn lấp chất thải theo tài liệu hướng dẫn Ủy ban Liên phủ biến đổi khí hậu (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC) Trong nghiên cứu này, tác giả lựa chọn sở tính toán theo công cụ IPCC-2006 Lý cho việc lựa chọn sở tính toán phù hợp với điều kiện nghiên cứu, thông số liệu đầu vào đặc trƣng cho đối tƣợng tính toán Cơ sở tính toán đƣợc nghiên cứu so sánh, áp dụng rộng rãi đƣợc đánh giá có độ tin cậy so với phƣơng pháp tính toán khác [17] Theo IPCC 2006 – Hộp 3, lƣợng CH4 phát thải từ bãi chôn lấp sau năm đƣợc tính theo công thức 3.1 (Chƣơng 3, Phần 5, IPCC 2006): (3.3) CH ( Emission ) CH ( Generated ) x ,T RT (1 OX T ) x Trong đó: CH4(Emission): Lƣợng Methane phát thải năm thứ T, tấn/năm CH4(Generated,T): Lƣợng Methane phát sinh năm thứ T, tấn/năm RT : Lƣợng Methane đƣợc thu hồi năm thứ T, tấn/năm T : Năm tính toán x : Loại chất thải OXT : Tỷ lệ oxy hóa lớp phủ trung gian Lƣợng CH4 tạo từ trình chôn lấp chất thải đƣợc xác định công thức 3.6 (Chƣơng 3, Phần 5, IPCC 2006): 16 (3.4) CH ( Generated,T ) DDOC m ( Decomposed ,T ) F 12 Footer Page 14 of 145 Header Page 15 of 145 13 Trong đó: CH4(Generated,T) : Lƣợng Methane phát sinh năm T, tấn/năm DDOCm(Decomposed,T): Lƣợng cacbon hữu phân hủy, tấn/năm F : Phần trăm khí CH4 bãi chôn lấp 16/12 : Tỷ số chuyển đổi CH4 C Lƣợng Cacbon hữu phân hủy chất thải Sử dụng công thức 3.4 3.5 (Chƣơng 3, Phần 5, IPCC 2006): DDOCm( Decomposed,T) DDOCm( Accumulated,T 1) (1 e k ) DDOCm(Accumulated,T) DDOCm(Deposited,T) (DDOCm(Accumuated,T 1) e k ) (3.5) (3.6) Trong đó: DDOCm(Decomposed,T) : Lƣợng cacbon hữu phân hủy, tấn/năm DDOCm(Accumulated,T) : Lƣợng cacbon hữu tích lũy cuối năm T, tấn/năm DDOCm(Accumulated,T-1) : Lƣợng cacbon hữu tích lũy cuối năm T-1, tấn/năm DDOCm(Deposited,T) : Lƣợng cacbon hữu đem chôn năm T, tấn/năm k : Hệ số tốc độ phân hủy, năm-1 Lƣợng cacbon hữu có chất thải Sử dụng công thức 3.6 (Chƣơng 3, Phần 5, IPCC 2006): DDOCm( Deposited,T) WT DOC.DOCf MCF (3.7) Trong đó: DDOCm(Deposited,T): Lƣợng cacbon hữu đem chôn năm thứ T, tấn/năm WT : Lƣợng chất thải chôn lấp năm thứ T, tấn/năm DOC : Phần trăm lƣợng cacbon hữu chất thải, % DOCf : Hệ số phân hủy cacbon hữu bãi chôn lấp MCF : Hệ số tƣơng quan hiệu chỉnh trình sinh khí Methane Footer Page 15 of 145 Header Page 16 of 145 14 3.3.2 Lựa chọn hệ số tính toán liệu đầu vào a Tham số Methane tương quan (MCF) b Tỷ lệ oxy hóa (OX) c Hệ số phát sinh khí Methane ô chôn lấp (F) d Tỷ lệ thu hồi khí Methane (R) e Lượng chất thải chôn lấp năm thứ T (WT) f Thành phần chất thải rắn sinh hoạt g Cacbon hữu dễ phân hủy (DOC) h Hệ số phân hủy cacbon hữu bãi chôn lấp (DOCf) i Tốc độ hình thành khí Methane (k) Thông qua việc lựa chọn hệ số áp dụng tính toán, từ công thức (3.3), (3.4), (3.5), (3.6) (3.7), lƣợng khí Methane phát thải thời điểm đƣợc tính toán theo công thức biến đổi nhƣ sau: 16 (3.8) CH 4( Emission ,T ) DDOCm( Decomposed ,T ) F 12 x CH 4( Emission ,T ) WT DOC DOC f MCF DDOC m ( Accumulated ,T 1) e k (1 e k) F 16 12 (3.9) 3.4 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 3.4.1 Lƣợng khí Methane phát thải bãi chôn lấp Khánh Sơn Lƣợng Methane phát thải đến năm 2013 Tấn/năm 8000 6356.1 5612.7 5024.9 4000 4115.2 3065.9 Cao 2000 1749.9 Trung bình Thấp 1000 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Hình 3.3 Lượng khí Methane phát thải đến năm 2013 Footer Page 16 of 145 Header Page 17 of 145 15 3.4.2 Dự báo lƣợng phát thải khí Methan từ bãi chôn lấp Khánh Sơn đến năm 2030 a Cơ sở tính toán, dự báo Có nhiều phƣơng pháp dự báo lƣợng chất thải rắn, nhiên thƣờng nghiên cứu sử dụng phƣơng pháp dự báo chủ yếu: Dự báo theo mức độ tăng trưởng GDP Dự báo CTR sở cấu ngành nghề Dự báo theo quy mô dân số Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng phƣơng pháp dự báo phục vụ tính toán phƣơng pháp thứ ba để xác định lƣợng CTR phát sinh b Dự báo gia tăng dân số Kịch 1: Theo “Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội thành phố Đà Nẵng đến năm 2020” theo Quyết định số 2357/QĐ-TTg Thủ tƣớng Chính phủ ngày tháng 12 năm 2013 việc phê duyệt “Điều chỉnh quy hoạch chung thành phố Đà Nẵng đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050” Kịch 2: Theo mô hình tính toán“Scenario-3 in DaCRISS” c Dự báo gia tăng lượng chất thải Trên sở số liệu mức tăng dân số theo kịch bản, định hƣớng phát triển kinh tế xã hội Thành phố Đà Nẵng đến năm 2030 số liệu thống kê, sử dụng phƣơng pháp (3) tính toán lƣợng chất thải rắn phát sinh thu gom, xử lý Lƣợng rác thải sinh hoạt phát sinh hộ gia đình giai đoạn tính toán xác định theo công thức: Rsh= 365 N (1+q).g (tấn/năm) (3.10) 1000 Trong đó: - N số dân năm (người) - q tỉ lệ tăng dân số (%) - g lượng rác thải bình quân (kg/người/ngày đêm) Lƣợng CTR sinh hoạt bình quân tính theo đầu ngƣời dự báo nhƣ sau: - Thời điểm tại, năm 2014 : 0,85 kg/ngƣời/ngày - Giai đoạn 2015-2020 : 0,9kg/ngƣời/ngày Footer Page 17 of 145 Header Page 18 of 145 16 - Giai đoạn 2020-2025 : 1,0kg/ngƣời/ngày - Giai đoạn 2025-2030 : 1,2kg/ngƣời/ngày Lƣợng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh từ nguồn khác khu vực đô thị nhƣ chất thải rắn hành chính-công sở, thƣơng mại-dịch vụ, đƣờng phố chiếm tỷ trọng 30-40% tổng lƣợng rác sinh hoạt khu đô thị Tổng lƣợng chất thải đƣợc tính toán tƣơng ứng với khoảng 4060% lƣợng rác thải sinh hoạt từ hộ gia đình.Trong điều kiện tính toán áp dụng cho Thành phố Đà Nẵng, giả thiết tỷ trọng 40% Với mục tiêu đặt cho việc quản lý CTR Thành phố Đà Nẵng đến năm 2020, tỷ lệ thu gom đạt 95% tiến đến đạt 100% năm [13] Đây sở để tính toán dự báo tổng khối lƣợng chất thải thu gom xử lý bãi chôn lấp Khánh Sơn, từ áp dụng phƣơng pháp tính toán nhƣ mục 3.3.2 để dự báo lƣợng khí Methane phát thải giai đoạn Đồ thị biểu diễn diễn biến dân số lƣợng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh thành phồ Đà Nẵng giai đoạn 2014-2030 theo kịch kịch thể Hình 3.4 Hình 3.5 Ngƣời Tấn/năm 3000000 2000000 1750000 2500000 1500000 2000000 1250000 1500000 1000000 750000 1000000 500000 500000 2014 250000 2016 2018 Dân số (Ngƣời) 2020 2022 2024 2026 2028 2030 Lƣợng CTR phát sinh (tấn/năm) Hình 3.4 Dự báo dân số lượng CTR phát sinh theo kịch Footer Page 18 of 145 Header Page 19 of 145 17 Tấn/năm Ngƣời 2000000 2000000 1750000 1750000 1500000 1500000 1250000 1250000 1000000 1000000 750000 750000 500000 500000 250000 250000 2014 2016 2018 Dân số (Ngƣời) 2020 2022 2024 2026 2030 2028 Lƣợng CTR phát sinh (tấn/năm) Hình 3.5 Dự báo dân số lượng CTR phát sinh theo kịch 3.4.2.4 Kết dự báo lượng khí Methane phát thải đến năm 2030 Dự báo lƣợng Methane phát thải theo kịch Năm 2030 2029 2028 2027 2026 2025 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 Thấp Trung bình Cao CH4 (Tấn/năm) 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 Hình 3.6 Lượng khí Methane phát thải đến năm 2030 theo kịch Footer Page 19 of 145 Header Page 20 of 145 Năm 18 Dự báo lƣợng Methane phát thải theo kịch 2030 2029 2028 2027 2026 2025 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 Thấp Trung bình Cao CH4 (Tấn/năm) 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 Hình 3.7 Lượng khí Methane phát thải đến năm 2030 theo kịch Hình 3.6 Hình 3.7 biểu diễn diễn biến lƣợng khí Methane phát thải đến năm 2030 theo hai kịch Với kết dự báo trên, đến năm 2030 lƣợng CH4 phát thải bãi chôn lấp dao động từ 38.896,3 tấn/năm đến 47.050,3 tấn/năm theo kịch dao động từ 26.781,7 năm đến 32.558,5 tấn/năm 3.5 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU LƢỢNG PHÁT THẢI METHANE TẠI KHU XỬ LÝ CHẤT THẢI KHÁNH SƠN Giải pháp 1: Xây dựng kế hoạch vận hành khu vực chôn lấp CTR nhằm tận dụng tối đa thể tích chứa hộc rác đến năm 2030 tiến hành thu hồi, tái sử dụng khí bãi rác theo chế phát triển (CDM) Giải pháp 2: Vận hành hộc rác đô thị theo kế hoạch đến năm 2020 theo kế hoạch đóng bãi tiến hành chuyển đổi phƣơng pháp xử lý CTR sinh hoạt công nghệ lên men Methane kết hợp phát điện nhằm giảm thiểu phát thải khí Methane bãi chôn lấp nhƣ giải toán quỹ đất cho việc chôn lấp CTR thành phố tƣơng lai Footer Page 20 of 145 Header Page 21 of 145 19 3.5.1 Thu hồi sử dụng khí bãi rác theo chế phát triển (CDM) Xuất phát từ trạng vận hành hộc rác đô thị Khu xử lý chất thải Khánh Sơn, để nâng cao hiệu xử lý chất thải giảm thiểu lƣợng CH4 phát thải, cải thiện chất lƣợng môi trƣờng khu vực bãi rác quyền nhân dân thành phố, Công ty TNHH MTV Môi trƣờng Đô thị Đà Nẵng cần kêu gọi đầu tƣ thực dự án thu hồi khí bãi rác để đốt, làm nhiên liệu cho máy phát điện theo chế phát triển (CDM) Sơ đồ công nghệ thu hồi sử dụng khí bãi rác đƣợc trình bày Hình 3.8 Các giếng khoan thu khí Khí gas từ khu chôn lấp chất thải Trạm thu khí Ngƣng tụ nƣớc (khử ẩm) Hệ thống thu nƣớc Tháp đốt Bơm khí Làm lạnh Khí Khí Môi trƣờng Đốt phát điện Điện phục vụ hoạt động nhà máy Điện hòa vào mạng lƣới Thành phố Hình 3.8 Sơ đồ dây chuyền công nghệ thu hồi sử dụng Việc triển khai dự án thu hồi khí bãi rác để đốt, làm nhiên liệu cho máy phát điện dự án phát triển chất thải rắn cần đƣợc khuyến khích đầu tƣ Với lƣợng Methane lớn phát thải từ hộc rác chôn lấp chất thải đô thị vận hành bãi rác Khánh Sơn đến năm 2030 dự tính 47.050,3 tấn/năm nguồn nguyên liệu Footer Page 21 of 145 Header Page 22 of 145 20 đầu vào dồi dự án Tuy nhiên, việc tính toán dự báo trữ lƣợng khí Methane theo lý thuyết, trƣớc thực dự án cần tổ chức khoan thăm dò trữ lƣợng nhằm xác định khu vực tiềm phát sinh khí hộc rác làm cho việc thiết kế hệ thống thu gom xử lý khí bãi rác Dự án hứa hẹn mang lại hiệu việc giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng bãi rác Khánh Sơn, qua cung góp phần nâng cao hiệu công tác xử lý chất thải đô thị tạo nguồn thu cho thành phố từ việc bán chứng giảm phát thải 3.5.2 Xử lý CTR công nghệ lên men Methane kết hợp phát điện Hiện Việt Nam phƣơng pháp xử lý CTR chủ đạo chôn lấp chiếm 85 - 90% hầu hết bãi chôn lấp (BCL) tải so với công suất tiếp nhận.Việc chiếm nhiều quỹ đất nhƣ khó kiểm soát vấn đề ô nhiễm môi trƣờng trình vận hành, đặc biệt làm gia tăng phát thải CH4 - loại khí nhà kính dẫn đến gây biến đổi khí hậu Thực tế BCL, mùi hôi phát tán vấn đề đƣợc ngƣời dân quan tâm phản ánh nhiều Do việc áp dụng công nghệ lên men methane hai giai đoạn kết hợp phát điện để xử lý CTR nhằm thu tối đa khí methane với thời gian phản ứng ngắn, hạn chế khai thác nhiên liệu không tái tạo, nhờ giảm phát thải khí nhà kính, chủ động việc ứng phó với biến đổi khí hậu theo xu chung giới Công nghệ xử lý CTR ứng dụng trình phân hủy kỵ khí đƣợc quan tâm nhiều áp dụng rộng rãi giới nhờ hiệu bảo vệ môi trƣờng thông qua việc sử dụng khí sinh học nhƣ nguồn nhiên liệu thay cho nhiên liệu hóa thạch Theo tính toán tác giả, việc chuyển đổi phƣơng pháp xử lý CTR sau hoàn thành kế hoạch vận hành hộc rác đô thị (cuối năm 2020) theo công nghệ đến cuối năm 2030, lƣợng methane phát thải tự nhiên vào không khí tính trung bình giảm từ 42.430,8 tấn/năm xuống 1.362,7 (theo kịch 1) giảm từ 29.298,6 tấn/năm 1.169,6 tấn/năm (theo kịch 2) Footer Page 22 of 145 Header Page 23 of 145 21 Sơ đồ dây chuyền công nghệ: Rác hữu sau phân loại Phay rác Cát, sỏi, thủy tinh Phân loại rác Máy nghiền Máy nghiền Khí Sản xuất gạch Lỏng Máy phát điện Khí Xử lý khí Ly tâm Bánh bùn Bể thủy phân Ly tâm Khí Nước tuần hoàn Bể trộn Nước tách Bánh bùn Lỏng Nước tách Bể mêtan hóa Bể chứa nƣớc Nhà ủ chín Nhựa không tái chế Đánh tơi, nghiền Ép viên Sàng rung Phần không hoại Viên nhiên liệu Đóng bao Phân vi sinh Hình 3.11 Công nghệ lên men kỵ khí kết hợp phát điện Footer Page 23 of 145 Header Page 24 of 145 22 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Công tác thu gom xử lý chất thải rắn Thành phố Đà Nẵng thực ổn định, góp phần đảm bảo công tác vệ sinh môi trƣờng, mỹ quan đô thị loại I trực thuộc Trung ƣơng Với chi phí xử lý khoảng 30.000 VNĐ/tấn CTR sinh hoạt theo công nghệ chôn lấp trạng vận hành bãi chôn lấp nhƣ chấp nhận đƣợc Dựa quy mô dân số, dự báo lƣợng CTR phát sinh lƣợng khí CH4 phát thải bãi chôn lấp Khánh Sơn dự tính theo nghiên cứu 6.356,1 tấn/năm dự báo đến năm 2030 lên đến mức khoảng 50.000 tấn/năm, liệu quan trọng đóng góp vào việc cân phát thải carbon cho thành phố nhƣng đồng thời số đáng kể báo động cho nhà quản lý môi trƣờng cần nghiên cứu tìm giải pháp xử lý CTR phù hợp nhằm giảm thiểu ảnh hƣởng phát thải Quản lý khí thải từ bãi chôn lấp CTR lựa chọn phƣơng pháp xử lý CTR theo hƣớng tận dụng, thu hồi thành phần hữu CTR, thay công nghệ chôn lấp khu xử lý chất thải Khánh Sơn để phù hợp với kịch dự báo phát thải CH4 nghiên cứu cần thiết KIẾN NGHỊ Tiếp tục nghiên cứu, đánh giá thống kê số liệu quản lý CTR, thành phần CTR làm sở xác định lƣợng phát thải CH4 thời điểm Triển khai phân tích chi tiết, so sánh lựa chọn giải pháp phù hợp nhằm giảm thiểu phát thải khí Methane khu xử lý Khánh Sơn Kêu gọi đầu tƣ xây dựng nhà máy chế biến rác thải khuôn viên khu xử lý Khánh Sơn theo hƣớng bền vững, giảm thiểu lƣợng rác xử lý theo phƣơng pháp chôn lấp, giải toán quỹ đất cho việc quy hoạch bãi chôn lấp CTR tƣơng lai Footer Page 24 of 145 Header Page 25 of 145 Footer Page 25 of 145 23 ... giảm thiểu phát thải khí cacbon”, đề xuất đề tài Nghiên cứu tính toán phát thải khí Methane Bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn, Thành phố Đà Nẵng đến năm 2030 Mục đích nghiên cứu (1) Đánh... CTR Thành phố Đà Nẵng (2) Xác định thành phần CTR; lƣợng CTR chôn lấp khu xử lý (3) Tính toán xác định lƣợng khí Methane phát thải từ hộc chôn lấp chất thải rắn bãi chôn lấp Khánh Sơn, Thành phố. .. đƣợc trạng chất thải rắn địa phƣơng - Xác định mức độ phát thải khí Methane từ trình chôn lấp chất thải rắn thành phố, vận dụng kết nghiên cứu vào việc tính toán, thiết kế bãi chôn lấp hợp vệ